胡志勇，劉曉東

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

繼電器作為一種基本的控制元件，廣泛應(yīng)用于多種電氣控制領(lǐng)域。目前秦山二期的機(jī)架邏輯控制和現(xiàn)場(chǎng)配電盤(pán)控制回路通過(guò)各種類型的繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)回路的控制和保護(hù)，規(guī)格品種不一、數(shù)量龐大。而這些繼電器平時(shí)沒(méi)有檢查，只有在出現(xiàn)故障或者對(duì)裝置控制回路進(jìn)行調(diào)試時(shí)才簡(jiǎn)單地判斷繼電器是否異常。自2014年至今，因繼電器異常而導(dǎo)致泵、風(fēng)機(jī)和馬達(dá)不能正常啟停的缺陷存在上升趨勢(shì)，而繼電器異常也以繼電器拒動(dòng)，或者動(dòng)作后觸點(diǎn)接觸電阻增大造成回路動(dòng)作不正常最為多見(jiàn)。為提前發(fā)現(xiàn)這些隱患，在配電盤(pán)清掃檢查以及機(jī)架清掃檢查工作中增加了中間繼電器的校驗(yàn)內(nèi)容，測(cè)量繼電器的線圈直阻、觸電電阻、動(dòng)作電壓、返回電壓等數(shù)據(jù)，并對(duì)不合格的繼電器進(jìn)行預(yù)防性更換。

1 技術(shù)背景

此前的繼電器校驗(yàn)工作采用傳統(tǒng)的繼保測(cè)試儀和多用表相配合的方式，通過(guò)人工調(diào)壓和人工測(cè)量得出相關(guān)數(shù)據(jù)。這種方式效率低、接線繁瑣、多用表測(cè)量誤差大，尤其測(cè)量繼電器輔助觸點(diǎn)直阻的時(shí)候偏差更大，不便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)繼電器的老化問(wèn)題。

此外，在短暫的大修停盤(pán)工期中，機(jī)架、低壓配電盤(pán)及中高壓配電盤(pán)的清掃檢查工作十分緊張，而中間繼電器校驗(yàn)又是最為費(fèi)時(shí)費(fèi)力的一項(xiàng)工作。例如307、406 等10 余次大修中，掃盤(pán)工作組均需投入4 班人力倒班通宵校驗(yàn)，因單個(gè)繼電器待測(cè)數(shù)據(jù)多，手動(dòng)調(diào)壓繁瑣，多用表誤差大等綜合原因，繼電器校驗(yàn)工作更加困難。

2 繼電器自動(dòng)校驗(yàn)儀

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，完全可以研制一種集調(diào)電壓與測(cè)電阻于一體的專門(mén)用于繼電器校驗(yàn)的儀器，因此，一種多通道的直流中間繼電器自動(dòng)校驗(yàn)儀應(yīng)運(yùn)而生。

通過(guò)該儀器，可快速全自動(dòng)校驗(yàn)多個(gè)繼電器的各項(xiàng)參數(shù)，并通過(guò)上位機(jī)軟件加以顯示和保存，對(duì)不合格的繼電器實(shí)施報(bào)警，即避免了手動(dòng)調(diào)壓和測(cè)量過(guò)程中的巨大誤差，又可大幅度提升效率，而且采用數(shù)據(jù)庫(kù)的保存方式還可避免數(shù)據(jù)造假的可能。通過(guò)對(duì)繼電器進(jìn)行預(yù)判斷，從而減少不必要的由于繼電器誤動(dòng)作、不動(dòng)作或觸點(diǎn)接觸不良引起的回路故障。

2.1 使用過(guò)程

在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)?zāi)骋焕^電器時(shí)，打開(kāi)儀器，主菜單如圖1 所示。只需在接口板對(duì)應(yīng)位置插好繼電器，在“標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置”中設(shè)置好電壓的動(dòng)作、返回值和觸電電阻的范圍，在“抽屜模式”中編輯好繼電器所屬的設(shè)備系統(tǒng)碼及繼電器編號(hào)，再點(diǎn)擊“確認(rèn)”，即可啟動(dòng)校驗(yàn)，數(shù)秒之后就可完成一個(gè)繼電器的校驗(yàn)，多個(gè)繼電器也可在極短時(shí)間內(nèi)完成。校驗(yàn)的結(jié)果可以在“校驗(yàn)記錄”中查看。

圖1 繼電器自動(dòng)校驗(yàn)儀主菜單

2.1.1 抽屜模式

在現(xiàn)場(chǎng)工作需要校驗(yàn)一個(gè)抽屜內(nèi)部的部分中間繼電器時(shí)，可使用抽屜模式。抽屜模式需要輸入“抽屜位號(hào)”，即抽屜所在的設(shè)備系統(tǒng)碼，以及12 個(gè)通道中待插繼電器的繼電器編號(hào)，如圖2 所示。

圖2 抽屜模式

輸入完畢后，按下“確認(rèn)”按鈕，儀器將自動(dòng)識(shí)別插入的繼電器通道，自動(dòng)解析已插入繼電器的電壓等級(jí)、觸點(diǎn)數(shù)量，并全自動(dòng)對(duì)已插入繼電器的線圈電阻、NC常閉點(diǎn)電阻、動(dòng)作電壓值、NO 常開(kāi)點(diǎn)電阻、返回電壓值進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量完成后跳轉(zhuǎn)到顯示界面。

2.1.2 備件模式

在日常工作中，如果需要校驗(yàn)非現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的繼電器時(shí)，即不需要考慮抽屜位號(hào)及繼電器編號(hào)，此時(shí)可以采用“備件模式”，當(dāng)插入待測(cè)繼電器后，點(diǎn)擊“備件模式”按鈕后，儀器將自動(dòng)識(shí)別已插入繼電器（圖3）。之后的操作及結(jié)果與“抽屜模式”相同。

圖3 備件模式

2.1.3 歷史記錄

點(diǎn)擊“校驗(yàn)記錄”按鈕后，屏幕將跳轉(zhuǎn)至測(cè)試數(shù)據(jù)組總覽界面，一行對(duì)應(yīng)著同一時(shí)間測(cè)試的一組共12 通道的測(cè)試數(shù)據(jù)，無(wú)繼電器的以“-”顯示，是否合格會(huì)有單獨(dú)標(biāo)注。

點(diǎn)擊“切換”后，可以查看繼電器對(duì)應(yīng)的抽屜編號(hào)、通道號(hào)、繼電器編號(hào)、各個(gè)測(cè)試結(jié)果和校驗(yàn)日期時(shí)間等詳細(xì)數(shù)據(jù)。

點(diǎn)擊“導(dǎo)出”，可將匯總數(shù)據(jù)表格導(dǎo)出到TF 卡中，以導(dǎo)出日期和時(shí)間命名。

2.1.4 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置

在“標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置”界面，可設(shè)置NC/NO 觸點(diǎn)的不合格閾值、動(dòng)作電壓閾值百分?jǐn)?shù)、返回電壓閾值百分?jǐn)?shù)，各待測(cè)繼電器的額定電壓，儀器自動(dòng)識(shí)別，無(wú)需輸入或指定。

2.1.5 系統(tǒng)設(shè)置

在系統(tǒng)設(shè)置界面，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)試比對(duì)，通過(guò)測(cè)量結(jié)果與實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)，可判斷儀器內(nèi)部采樣電路是否異常，還可以進(jìn)行顯示日期設(shè)置。

2.2 構(gòu)成及功能

繼電器自動(dòng)校驗(yàn)儀由主控板、繼電器接口板、HMI觸摸屏、大容量鋰電池、電源適配器、TF 卡導(dǎo)出等部分組成（圖4）。

圖4 繼電器自動(dòng)校驗(yàn)儀硬件組成

2.2.1 主控板

主控板負(fù)責(zé)繼電器自動(dòng)校驗(yàn)儀的所有邏輯控制和數(shù)據(jù)采樣，通過(guò)單片機(jī)及片內(nèi)邏輯程序的有序執(zhí)行，結(jié)合人機(jī)交互和觸摸屏按鍵，可控制相關(guān)板內(nèi)電路驅(qū)動(dòng)待測(cè)繼電器動(dòng)作釋放，獲取待測(cè)繼電器的動(dòng)作電壓、返回電壓、NC 常閉觸點(diǎn)接觸電阻、NO 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后的接觸電阻以及線圈直阻值。板內(nèi)設(shè)計(jì)EEPROM 存儲(chǔ)設(shè)定參數(shù)，通過(guò)與設(shè)定值相比較，可判定待測(cè)繼電器是否合格，并將數(shù)據(jù)和結(jié)果上傳到觸摸屏顯示屏中。此外，為避免繼電器短路或其他故障，主控板設(shè)計(jì)了諸如過(guò)流保護(hù)、電池低電壓保護(hù)等保護(hù)電路，為保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，主控板內(nèi)高精度采樣電路可將電壓精度控制在0.5%之內(nèi)、電阻精度控制在0.1%之內(nèi)。

2.2.2 繼電器接口板

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備最常見(jiàn)的繼電器型號(hào)，繼電器接口板提供了12 個(gè)通道的繼電器底座及采樣電路，12 路采樣通道包括3 種類型：四副點(diǎn)4 個(gè)，二副點(diǎn)5 個(gè)，三副點(diǎn)4 個(gè)。因繼電器底座存在多次插拔后夾緊力變小的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題后，因該接口板成本較低，可直接更換接口板即可，無(wú)需更換整機(jī)，節(jié)約成本。

2.2.3 HMI 觸摸屏

為減輕單片機(jī)的顯示數(shù)據(jù)交換的負(fù)擔(dān)，提高采樣精度和速度，本機(jī)選用分辨率為1024×600的10.1 英寸商業(yè)型電容觸摸串口屏。

2.2.4 大容量鋰電池

為更加便攜和可操作性，儀器采用10 A·h 的大容量鋰電池進(jìn)行供電，可滿足現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)滿負(fù)載測(cè)量至少5 h 的需求，具有內(nèi)阻小、容量大、循環(huán)次數(shù)多、無(wú)記憶效應(yīng)、防爆等優(yōu)點(diǎn)。

2.2.5 電源適配器

電源適配器與大容量鋰電池相連，為鋰電池充電的同時(shí)可為儀器供電，具體參數(shù)為：輸入電壓：交流AC 100～240 V 50/60 Hz，輸出電壓：直流DC 18 V，輸出電流：5A，電壓精度：±5%（空載），插頭樣式：推拉自鎖式航空插頭。

2.2.6 TF 卡導(dǎo)出TF 卡與HMI 觸摸屏相連，通過(guò)觸摸屏按鈕可將測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出到TF 卡中。

2.3 軟件流程

（1）“抽屜模式”“備件模式”“校驗(yàn)記錄”及“導(dǎo)出操作”流程如圖5 所示。

圖5 “抽屜模式”“備件模式”“校驗(yàn)記錄”及“導(dǎo)出操作”流程

（2）“標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置”流程如圖6 所示。

圖6 “標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置”流程

（3）儀器自身數(shù)據(jù)通道準(zhǔn)確度校驗(yàn)流程如圖7 所示。

圖7 通道校驗(yàn)流程

3 結(jié)束語(yǔ)

采用多通道直流中間繼電器自動(dòng)校驗(yàn)儀，可以在短時(shí)間內(nèi)完成多個(gè)繼電器的校驗(yàn)工作，提高現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)效率。尤其是在大修期間，該儀器可以連續(xù)使用至少5 h，也可以接上電源適配器邊充電邊使用，為大修的掃盤(pán)工作提供了極大的推動(dòng)作用。通過(guò)中間繼電器的全自動(dòng)校驗(yàn)，減少了因中間繼電器的老化故障引起的系統(tǒng)回路故障，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行，以及機(jī)組的安全運(yùn)行有著極其重要的意義。