專利名稱：一種可編程序接口控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可編程序接口控制器。本發(fā)明的控制器特別適用于測試多相或者多元的電源系統(tǒng)中的保護(hù)繼電器。目前，這些繼電器是使用由Doble工程公司制造的Doble測試儀器進(jìn)行測試的。本發(fā)明將會通過舉例的方式子來參考其使用Doble測試儀器來測試保護(hù)繼電器進(jìn)行說明。
保護(hù)繼電器典型地是對如過電流、定向過電流、過電壓、欠電壓等情況有反應(yīng)，或者在電源系統(tǒng)中作為阻抗或遠(yuǎn)距離保護(hù)繼電器用。
Doble儀器提供各種電流、電壓、頻率、相位角以及定時(shí)器來測試保護(hù)繼電器的各種功能。測試過程是通過使用由Doble開發(fā)的ProTesT軟件來完成的。
當(dāng)使用單一輸出的Doble儀器來測試多相或者多元保護(hù)繼電器時(shí)，需要人工轉(zhuǎn)換連接來測試每一相的各種工作情況。這些連接包括A、B、C相和中性點(diǎn)的測試通路、接地故障和中性點(diǎn)測試通路、A相和B相測試通路、B相和C相測試通路、A相和C相測試通路、相和接地故障測試通路的連接。
使用這種Doble儀器，人工地在測試信號和繼電器之間建立用于所需的各種測試通路的各種連接是非常費(fèi)時(shí)和乏味的。
本發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種可編程序接口控制器，用于在測試保護(hù)繼電器時(shí)至少使上面所述的難題降到最小。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種可編程序接口控制器，用來測試保護(hù)繼電器的工作情況，該控制器提供多種工作方式可以人工，或者計(jì)算機(jī)選擇測試電路通路配置，使測試信號從測試儀器耦合到保護(hù)繼電器用來測試保護(hù)繼電器。
本發(fā)明的控制器在可連在保護(hù)繼電器的測試電路通路配置中優(yōu)選使用可控開關(guān)來建立各種所需的測試通路配置?？煽亻_關(guān)可能是固態(tài)開關(guān)，也可能是電磁開關(guān)?？煽亻_關(guān)優(yōu)選的是帶有可控觸點(diǎn)的繼電器，用來建立需要的測試電路通路配置。有多種這樣的繼電器，本控制器優(yōu)選地包括至少從一些繼電器來的反饋，用來決定它們的狀態(tài)。優(yōu)選的情況是，至少有十個(gè)繼電器，而且至少八個(gè)帶有反饋，以使它們的狀態(tài)能夠被確定。反饋可以通過把電流互感器連接在由特定繼電器控制的電路通路中來獲得。
最好本控制器包括確保決定所需測試電路通路配置的控制信號只能唯一地或者由人工或者由計(jì)算機(jī)選擇的配置得到的裝置。為次目的可以使用到三態(tài)緩沖器。計(jì)算機(jī)選擇配置是通過象三態(tài)緩沖器這樣的緩沖器來使從計(jì)算機(jī)輸出的編碼輸出耦合到微處理器來實(shí)現(xiàn)的。人工選擇配置的實(shí)現(xiàn)，例如是通過緩沖器(如三態(tài)緩沖器)使一個(gè)或多個(gè)多位置開關(guān)連接到微處理器。
每個(gè)繼電器可能被一個(gè)接收由譯碼器輸出的地址信號的電路所控制，且其中至少有一些電路可包括用來傳送繼電器狀態(tài)信息給計(jì)算機(jī)的繼電器確認(rèn)電路。
附圖的簡要說明本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例是通過帶有附圖的例子來敘述的。


圖1是一張用于理解本發(fā)明的控制器如何使用的方框圖2是在測試大多數(shù)三相保護(hù)繼電器時(shí)用的樣本測試電路通路配置；圖3是一列出了一些可用的測試電路通路配置的表格；圖4是一測試三相過電流和接地故障的樣本繼電器配置的電路圖；圖5是一測試二相過電流和接地故障的樣本繼電器配置電路圖；圖6到圖17給出的是圖3中列出的樣本測試電路通路配置；圖18是形成本發(fā)明的控制器的一部分的電源電路的詳細(xì)電路圖；圖19a是本發(fā)明控制器的一塊繼電器板的一部分詳細(xì)電路圖；圖19b是圖19a給出的繼電器板的另外一部分的詳細(xì)電路圖；圖20給出的是本發(fā)明控制器的另一塊繼電器板的一部分的詳細(xì)圖；圖20b給出的是圖20a中繼電器板的另一部分圖；圖21a到圖21e給出的是本發(fā)明控制器的一塊主控制板的詳細(xì)圖；圖22a給出的是形成本發(fā)明的一部分的輔助繼電器板的一部分的詳細(xì)圖；圖22b給出的是圖22a中輔助繼電器板的另一部分的詳細(xì)圖；圖23a和圖23b給出的是說明圖18到圖22中各板如何互相連接的連線圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說明圖1給出的是本發(fā)明的可編程序接口控制器30與計(jì)算機(jī)31、測試儀器32(如Doble測試儀器)以及被測試的保護(hù)繼電器33之間的接口。在儀器32和本發(fā)明控制器30之間連有兩個(gè)控制輸入。端子T1、T2使得可作這樣的連接?？偩€34使輔助繼電器的端子T26和T27(見圖5)與儀器32相連?？偩€35使繼電器33的端子T8到T25與控制器30連接在一起。在控制器30和繼電器在33之間連有五個(gè)可選擇輸出，這樣就可建立各種測試電路通路配置。個(gè)人計(jì)算機(jī)31通過COM1和COM2口控制測試儀器和繼電器33。本發(fā)明涉及類型的繼電器33包含一個(gè)微處理器。COM2連接使得可改變繼電器33的內(nèi)部設(shè)置。計(jì)算機(jī)的LPT1口通過圖23b中的連接器，CONN10連接到控制器30。
計(jì)算機(jī)31自動地操縱控制器30使從測試儀器32來的輸出耦合到繼電器33?？刂破?0也可以工作于人工方式，人工地耦合儀器32的輸出到被測試的繼電器。人工方式與自動方式完成相同的操作。人工控制的實(shí)現(xiàn)是通過當(dāng)開關(guān)SW4(見圖21d、22b和21b)工作后，通過開關(guān)SW2和SW5完成的。圖21d中的開關(guān)SW3通過極性反轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)圖6或圖7中的繼電器K9和K10的連接。
圖2給出的是一典型測試電路通路配置，用來測試有相繼電器J1A、J1B和J1C和接地故障信號繼電器JIEF以及中性點(diǎn)SP的三相保護(hù)繼電器。在測試點(diǎn)T3和T4，T4和T5，T5和T6，T6和T7間有觸點(diǎn)相連，這些觸點(diǎn)是被圖20b中的繼電器CO-B通過連接器CONN6控制的四觸點(diǎn)。當(dāng)這些觸點(diǎn)閉合時(shí)，端子T3、T4、T5、T6、T7被短接在一起。繼電器CO-A使18VAC通過圖19b中的連接器耦合到端子T1和T2。通過操作繼電器CO-A和CO-B，由傳感電流互感器CT1到CT8可以檢查決定正確的繼電器操作。端子T1、T2通過如圖所示的兩個(gè)觸點(diǎn)相連。這些觸點(diǎn)由示于圖19b中的繼電器CO-A控制。
電流互感器CT1、CT2、CT5和CT6是傳感電流互感器，它們串聯(lián)保護(hù)繼電器的相和接地故障單元。電流互感器CT3、CT4和CT7是傳感電流互感器，它們在相鄰的相和地下電纜線路之間。電流互感器CT8也是傳感電流互感器，它與中性點(diǎn)相串聯(lián)。觸點(diǎn)K1到K10由相應(yīng)的繼電器控制來得到所需的測試配置。
圖3是一張列出了標(biāo)準(zhǔn)測試電路通路配置的表格。這些配置可以由本發(fā)明的控制器實(shí)現(xiàn)。圖6到圖17中一些示出了這些測試配置的各種情況。
圖4給出了以前提到的端子T8到端子T25以及繼電器R1到R6。繼電器R1到R6控制觸點(diǎn)K12到K19使需要的端子連接到端子T26和T27上。這種配置不但在圖4中說明，在圖5到17中也同樣作了說明。繼電器R1到R6的更詳細(xì)的描述示于圖22a和b中。事實(shí)上，這些繼電器是由繼電器K12到K19實(shí)現(xiàn)的。
端子T1和T2連接到測試儀器，端子T3到T17連接到被測試的保護(hù)繼電器上。
圖6到17圖示出其他可能的測試配置。
圖18給出了本發(fā)明控制器的電源電路的詳細(xì)圖。一個(gè)AC電源連接到圖中的連接器CONN2上。變壓器TX1有兩個(gè)繞組，用來產(chǎn)生隔離的18VAC輸出。保險(xiǎn)絲F1、F2串聯(lián)在這些AC輸出中。這些AC輸出連接到圖中的連接器CONN1和橋式整流器BR1用來提供由電容C1和C2濾波的24VDC輸出。穩(wěn)壓器V1得到這24VDC電壓，產(chǎn)生出連接到連接器CONN1的調(diào)整后的5VDC輸出和一個(gè)參考或者地。這個(gè)連接器在圖23a中連接到連接器CONN1。
圖19a給出了繼電器板的一部分的詳細(xì)圖，控制繼電器K1到K4以及K9。繼電器K1到K4以及K9各自都有一個(gè)相應(yīng)的保護(hù)二極管D1到D4以及D9跨接它們。繼電器K1到K4以及K9各自都串聯(lián)一個(gè)相應(yīng)的LED指示燈，從L1到L4以及L9。每個(gè)LED指示燈各自都串聯(lián)一個(gè)負(fù)載電阻R1到R5。每當(dāng)端子K1到K4或K9中的任一個(gè)變低，那么相應(yīng)的繼電器得電，就形成了一個(gè)特定的測試電路配置。
圖19a中的連接器CONN3使圖19a和b中的板和圖23a的連接器CONN3相連。圖19b示出了圖19a中繼電器電路板的其余部分。圖19b給出了傳感電流互感器CT1到CT4。繼電器CO-A上跨接一保護(hù)二極管D10。繼電器CO-A用來把18VAC連接到連接器CONN4上。CONN4也在圖2中給出。
每個(gè)電流互感器CT1到CT4提供反饋信號，用來指示由繼電器K1到K4控制的適當(dāng)觸點(diǎn)已經(jīng)工作。每個(gè)電流互感器連有一個(gè)整流二極管，同時(shí)跨接一保護(hù)電阻以防止次級線圈開路。濾波電容C4到C7在CT1到CT4上提供DC輸出。這些線連到圖19a中的連接器CONN3上。
圖20a給出了另外一塊繼電器板的一部分。它和圖19a中所示的相似。這塊板上有繼電器K5到K8以及K10，每個(gè)繼電器都有一個(gè)保護(hù)二極管D11到D19跨接過它們。這些繼電器由從連接器CONN5輸入的K5到K8以及K10控制。連接器CONN5連接在圖23a中的連接器CONN5上。指示LEDL5到L8以及L10和各自的繼電器K5到K8以及K10相關(guān)，電阻R10到R14將LED耦合到線K5到K8及K10。當(dāng)線K5到K8以及K10變低時(shí)，相應(yīng)的繼電器和LED得電。
圖20b給出了圖20a中繼電器板的另一部分。圖20b同圖19b幾乎相同。除了繼電器CO-B控制四個(gè)觸點(diǎn)而圖19b中的繼電器CO-A只控制兩個(gè)觸點(diǎn)。繼電器CO-B的作用以前已討論過了，連接器CONN6允許這個(gè)電路連接到圖2中的端子T3、T4、T5、T6和T7上。保護(hù)二極管D20跨接在繼電器CO-B上。電流傳感器電流互感器CT5到CT8每個(gè)連有一個(gè)整流二極管D15到D18。每個(gè)電流互感器跨接一只保護(hù)電阻R15到R18。電容C8到C11都是濾波電容。
圖21a到21e集中圖示出了本發(fā)明主控制板的詳細(xì)圖。
圖21a給出了計(jì)算機(jī)31的并行口LPT1是如何連接到控制器30的。并行口連接到光隔離器OPTO1A到OPTO3A。計(jì)算機(jī)被編程有待耦合到該電路的測試開關(guān)數(shù)據(jù)，使各種繼電器可得到開關(guān)控制。除此之外，從傳感電流互感器來的反饋可通過隔離器OPTO3A耦合到計(jì)算機(jī)。
輸入D0到D7耦合到各自的光隔離器，輸出IPA0到IPA7耦合到圖21b中的三態(tài)緩沖器U5上，這樣地址碼被耦合到圖21c中的微計(jì)算機(jī)U1中。
圖21b給出了三態(tài)緩沖器U5，它通過光隔離器接收從計(jì)算機(jī)31來的地址碼，以此來實(shí)現(xiàn)對繼電器K1到K10、K12到K19所需操作的自動計(jì)算機(jī)控制。用這種方法，可以得到所需的測試通路。圖21b中的開關(guān)SW4的作用是讓控制器在自動工作方式間轉(zhuǎn)換。在自動工作方式下，三態(tài)緩沖器U5響應(yīng)來自計(jì)算機(jī)31的控制信號作為到圖21a中的光隔離器的適當(dāng)輸入的結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)地址碼。在開關(guān)SW4處于別的位置時(shí)，三態(tài)緩沖器U4被使能而緩沖器U5被禁止。緩沖器U4接收從圖21d和22中的開關(guān)SW2和SW5的輸入來實(shí)現(xiàn)人工操作。開關(guān)SW5和SW2產(chǎn)生代表所需人工產(chǎn)生的測試電路通路配置的人工碼。緩沖器U4把人工產(chǎn)生的這些地址碼傳送到微處理器U1，使之產(chǎn)生適當(dāng)?shù)妮敵鰜砜刂评^電器K1到K10及K12到K19。電阻RP3A到RP3H和RP4A到RP4H是兩個(gè)三態(tài)緩沖器U5和U4的下拉電阻。
圖21c示出了微處理器U1，它把從三態(tài)緩沖器U4和U5中的任一個(gè)來的信號進(jìn)行譯碼。這些輸入是從線PA0到PA2以及PD0到PD4接收的。由電流互感器CT1到CT8提供的傳感信號耦合到端子PE0到PE7。從微處理器來的輸出PB0到PB7加在圖21d中的線路驅(qū)動器U2上，而輸出PC0到PC7加在圖21d中的線路驅(qū)動器U3上。從圖21d中的線路驅(qū)動器來的輸出耦合到連接器CONN7和圖23a中的連接器CONN7。這樣，各繼電器K1到K10和K12到K19可被控制。
圖21c中的電阻RP5A到RP5H都是下拉電阻。電阻R26和電容C20使微處理器獲得安全的參考信號。U8為微處理器U1提供復(fù)位信號。
圖21d示出了開關(guān)SW3。這個(gè)開關(guān)同圖22b中的開關(guān)SW5和圖21d中的開關(guān)SW2一起來提供測試電路通路配置的人工選擇，但這還得取決于圖21b中的開關(guān)SW4的位置。
圖21d中開關(guān)SW3的作用是反接繼電器K9和K10實(shí)現(xiàn)反極性測試。
電容C12到C17都是并聯(lián)跨接在5V和信號地電位之間的濾波電容。
圖21e示出了兩個(gè)線路驅(qū)動器U6和U7。驅(qū)動器U6接收從微處理器來的PC0、PC1、PC4、PC5、PC7和PD5輸入，產(chǎn)生輸出L1G到L5G以及CHECK輸出。當(dāng)所有的傳感電流互感器工作正確時(shí)，CHECK輸出為高。此CHECK輸出加到光隔離器OPTO3A上產(chǎn)生一個(gè)確認(rèn)信號ACK，ACK通過連接器CONN10耦合到計(jì)算機(jī)31。
LEDL11到L15都是三端LED，有兩個(gè)陽極引出端和一個(gè)陰極引出端。當(dāng)端子L1G到L5G上為高信號時(shí)，這些LED輸出為綠色，當(dāng)端子L1R到L5R上為高信號時(shí)，這些LED輸出為紅色。驅(qū)動器U7接收從微處理器U1來的PA3到PA7輸入，并產(chǎn)生輸出L1R到L5R。LED指示器對有極性反應(yīng)為紅色，對無極性反應(yīng)為綠色，即A相到中性點(diǎn)，A相—紅色，中性點(diǎn)—綠色，中性點(diǎn)到A相，中性點(diǎn)—紅色，A相—綠色。
圖22a和22b共同示出了一塊輔助繼電器板的詳細(xì)圖。輔助繼電器K12到K19各自都有保護(hù)二極管D21到D28跨接它們。每個(gè)輔助繼電器都一各自的LED、電阻串聯(lián)對相串聯(lián)，這些LED、電阻串聯(lián)對為L16、R28到L21、R33。連接器CONN9連接到圖23a中的連接器CONN9上。當(dāng)線S1到S6中任一個(gè)變低時(shí)，相應(yīng)的輔助繼電器得電，相應(yīng)的LED被點(diǎn)亮。這樣，對圖示于圖4到17中的輔助繼電器所需的特定開關(guān)組合就可以實(shí)現(xiàn)。
圖22a示出了輔助繼電器K12到K19以及它們各自的控制觸點(diǎn)。從這些觸點(diǎn)引出來的連接線被連接到連接器CONN10。連接器CONN10的端子1到20對應(yīng)于圖4到17中的端子T8到T27。
圖23a和b給出了連接器CONN1、3、5、7、9和CONN10以及它們之間是如何互連的。圖18到22中的其它的各連接器都連接到圖23a和b中的各連接器。下表提供了互連的指示圖18 CONN1圖23a CONN1圖19a CONN3 圖23a CONN3圖20a CONN5 圖23a CONN5圖21d CONN7 圖23a CONN7圖22b CONN9 圖23a CONN9圖23b CONN10 圖1 LPT權(quán)利要求
1.一種可能編程序接口控制器，它用來測試保護(hù)繼電器的工作情況，本控制器提供有二種工作方式，可以人工或者計(jì)算機(jī)選擇測試電路通路配置，使測試信號從測試儀器耦合到保護(hù)繼電器來測試保護(hù)繼電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，它在測試電路通路中包括可控開關(guān)，用于建立所需的測試通路配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制器，其中可控開關(guān)包括含有接觸器的繼電器，用來建立所需的測試電路通路配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，包括10個(gè)所述的繼電器，且其中在分離的線電路中，保護(hù)繼電器包括多個(gè)分離的保護(hù)繼電器，在每個(gè)線電路和相鄰線電路之間可控開關(guān)同每個(gè)故障保護(hù)繼電器相串聯(lián)地布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其中保護(hù)繼電器有一個(gè)中性點(diǎn)線電路且可控開關(guān)之一同中性點(diǎn)線電路相串聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制器，它包括傳感器，提供至少一些可控開關(guān)的狀態(tài)指示。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器，其中傳感器包括有電流互感器用來在線電路中傳感電流，在該線電路中連接有可控開關(guān)以提供可控開關(guān)的狀態(tài)指示。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制器，其中各所述的傳感器在每個(gè)線電路中同可控開關(guān)串聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制器，它包括各所述的同可控開關(guān)相串聯(lián)的傳感器，可控開關(guān)連在相鄰分離的所述線電路間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，它包括同被測試保護(hù)繼電器相關(guān)連的輔助繼電器，控制器可以控制該輔助繼電器把被測試?yán)^電器的輔助端子連接到測試儀器。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制器，包括測試?yán)^電器觸點(diǎn)是否正確工作的測試電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制器，其中測試電路包括一個(gè)第一繼電器和第二繼電器，第一繼電器用來耦合AC電壓到控制器的輸入端子；第二繼電器用來連接分離的線電路中的每個(gè)電流互感器的一端。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制器，包括同每個(gè)電流互感器相串聯(lián)的整流二極管和跨接在該二極管和相關(guān)的所述電流互感器之間的各濾波器電容。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其中控制器可以連接到一臺計(jì)算機(jī)，這臺計(jì)算機(jī)擁有連接到測試儀器、控制器和被測試的保護(hù)繼電器的輸出部分，當(dāng)在自動方式時(shí)，控制器得到從計(jì)算機(jī)來的地址碼，該地址碼指示控制器所需的測試電路通路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器，包括在計(jì)算機(jī)和控制器之間的隔離器，用來耦合地址碼到第一緩沖器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制器，包括一個(gè)第二緩沖器、用來選擇一個(gè)待耦合到第二緩沖器的人工地址碼的代碼開關(guān)、和第一和第二緩沖器之間的用來使能第一或第二緩沖器的其中一個(gè)的控制開關(guān)，及微型計(jì)算機(jī)，用來接收從第一和第二緩沖器來的輸出，為可控開關(guān)的工作提供控制信號來實(shí)現(xiàn)所需的測試電路通路配置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制器，包括微型計(jì)算機(jī)和可控開關(guān)間的驅(qū)動器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制器，包括一個(gè)反接開關(guān)，來交叉連接控制器的輸入端子。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制器，包括LED指示器，它通過線路驅(qū)動器連接到微型計(jì)算機(jī)，提供控制器操作的指示。
20.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，包括一個(gè)LED指示器，它同每個(gè)繼電器相串聯(lián)，來指示繼電器已經(jīng)得電。
21.根據(jù)權(quán)利要求10和16所述的控制器，包括各LED，同每個(gè)所述的輔助繼電器相串聯(lián)，及微型計(jì)算機(jī)，用來為輔助繼電器的選擇性的輸出提供控制。
全文摘要
測試保護(hù)繼電器(33)工作情況的可編程序接口控制器(30)。本控制器連接在測試儀器(32)和被測試的保護(hù)繼電器(33)之間。它提供測試?yán)^電器(33)的可選擇的測試電路通路配置。一計(jì)算機(jī)(31)同測試儀器(32)、保護(hù)繼電器(33)以及本控制器(30)連接。它監(jiān)視本控制器(30)的工作情況并提供信號給控制器(30),使它建立測試電路通路配置。本控制器(30)也允許操作以人工選擇方式來測試電路通路配置。
文檔編號G01R31/327GK1203667SQ96198657
公開日1998年12月30日 申請日期1996年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月30日
發(fā)明者邁克爾·詹姆斯·奧多德, 默里·威廉·吉勒特 申請人:東南昆士蘭電氣有限公司