海南電網有限責任公司電力科學研究院、北京博電新力電氣股份有限公司的研究人員萬信書、吳強、林道鴻、朱望誠、李東升， 在2017年第10期《電氣技術》雜誌上撰文指出， 微機型自動測試儀包括微機型繼電保護試驗裝置和交流採樣校驗儀。 微機型繼電保護試驗裝置的應用大大提高了繼電保護裝置的檢測水準和檢測效率。
目前， 國內各電網公司或電力相關科研院所對微機型繼電保護試驗裝置的相關參數， 如穩態參數、暫態參數和時間測量準確度等測試的方法還停留在人工測試階段， 由於國內外微機型繼電保護試驗裝置生產廠家眾多，
近年來， 隨著繼電保護技術的飛速發展， 提高對繼電保護測試儀的檢測水準已迫在眉睫， 因此， 非常需要一種專用繼電保護測試儀檢定裝置， 使繼電保護測試儀的檢定精確且操作方便。
本文主要針對電力系統交流採樣測試儀和微機型繼電保護試驗裝置， 研發一種集測試微機型自動測試儀和交流採樣測試儀的穩態參數、暫態參數等眾多品質參數於一體的新型的綜合智慧檢定系統。
該系統解決了送檢儀錶滯留時間長的問題，
1 系統的組成以及原理
1.1 測試參數及技術要求
系統設計的針對微機型繼電保護試驗裝置和交流採樣測試儀的檢定內容的相關性能參數可以分為以下三類：
（1）穩態參數：主要包括微機型繼電保護試驗裝置的輸出電壓、電流的準確度， 總諧波畸變率， 直流分量、移相範圍、幅頻特性等。
（2）暫態參數：包括電壓、電流的回應速度、同步性等。
（3）時間測量準確度：被測微機型繼電保護試驗裝置開入、開出硬接點的回應時間， 保護動作時間測試時間精度的測試等。
1.2 檢定系統的組成
如圖1所示， 檢定系統由綜合智慧檢測硬體平臺、綜合智慧自動檢測軟體以及被測微機型繼電保護試驗裝置/交流採樣變送器校驗儀三部分組成。 本系統為依據《DL/T 624-2010繼電保護微機型試驗裝置技術條件》、《Q/GDW1153-2012微機型繼電保護試驗裝置校準規範》和準備擬定的《綜合自動化測試儀檢測技術導則》而研製的專用的微機型自動測試儀檢測系統。
本系統設計的程式控制電子切換電路， 可以根據檢定任務在繼保測試儀檢定與交流採樣測試儀檢定裝置之間切換， 實現功能的二合一和優勢互補；這極大地增強了檢定系統的擴展性和通用性， 實現測試儀眾多技術參數的一次性全自動智慧檢定。
圖1檢定系統的組成
1.3 檢定系統的原理
檢定系統的基本原理：如圖2為檢定系統整體架構圖， 被測微機型繼電保護試驗裝置/交流採樣變送器校驗儀通過電壓、電流線與綜合智慧檢測硬體平臺連接；硬體平臺、測試端PC以及被測微機型繼電保護試驗裝置/交流採樣變送器校驗儀通過HUB連接檢測網路環境。
圖2 檢定系統整體架構圖
2 檢定系統硬體平臺設計原理與實現
綜合智慧檢測硬體平臺由微機型繼電保護試驗裝置自動檢測裝置、COM3003高精度交直流表以及自動可調負載三部分組成。
微機型繼電保護試驗裝置自動檢測裝置可以實現微機型繼電保護試驗裝置的定期檢測，實現對微機型繼電保護試驗裝置的性能評價、測試資料的記錄與分析、測試報告的生成等，由於微機型繼電保護試驗裝置的準確度規程要求為0.2%，因此自動檢測裝置的準確度必須為0.05%以上，所以，高精度的標準互感器是此系統設計的關鍵。
COM3003高精度交直流表主要實現交流採樣校驗儀的精度測試，由於交流採樣變送器校驗儀的準確度要求為萬分之五，所以高精度交直流表的準確度至少為萬分之一，此項目選用的表計為精度為30ppm的高精度交直流表，能夠完成交流採樣校驗儀交直流輸出準確度的檢定、諧波準確度的檢定等，完全滿足對交流採樣校驗儀的檢定要求。
又由於COM3003電壓測量的範圍為30~500V，所以針對30V以下的需進行量測的電壓值，開發一款電壓放大裝置，使小信號放大到能夠進行量測的範圍，再來進行測量，合理分配各誤差源的誤差比重能有效的降低系統的總誤差。自動可調負載可以通過上位機進行自動控制，自動完成負載的調節，全自動完成帶載能力的測試。圖3為硬體原理圖。
圖3 硬體原理圖
3 檢定系統軟體平臺設計原理與實現
減少或避免人工干涉，檢測過程的視覺化、檢測報告輸出實施化，具有良好的可擴展性和相容性，是本軟體的設計思路和宗旨。
3.1 軟體系統整體架構
綜合智慧自動檢測軟體安裝於測試終端（測試機或個人PC機）內。在本自動測試系統的軟體架構上，採用模組化和結構分層的設計思想，軟體整體架構如圖4所示，在層次結構上分為系統二次開發平臺層、硬體介面層和自動測試層。
圖4 軟體整體實現架構圖
二次開發平臺層包括檢測方案二次開發平臺，為微機型自動測試儀測試方案的二次開發系統，實現根據微機型自動測試儀的檢定規程和標準進行二次開發，編輯測試方案；硬體介面層包括微機型繼電保護測試儀/自動化測試儀驅動模組、微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置通訊模組以及COOM3003高精度表通訊模組；自動測試層包括自動檢測控制程式。
3.2 檢測方案二次開發平臺的設計
檢測方案二次開發平臺能夠根據微機型繼電保護試驗裝置、自動化測試儀的檢測規程和標準編輯檢測方案。檢測方案檔包括兩個部分，檢測範本檔和報告範本檔。檢測範本檔定義了測試儀檢測專案和檢測流程，通過測試範本編輯程式來編輯；報告範本定義了自動生成的標準格式的檢測報告，通過報告範本編輯程式來編輯。
3.3 硬體介面層
硬體介面層的測試儀/標準源驅動模組通過各測試儀/標準源廠家開發驅動模組，驅動模組開放相同的介面（可以為COM介面，也可以為DLL介面）供自動檢測程式調用。
本文將測試儀驅動介面進行標準化，主要通過StartTest、StopTest等介面函數來實現；還將測試儀輸出功能進行標準化，包括對微機型繼電保護試驗裝置的相關參數如穩態參數（如微機型繼電保護試驗裝置輸出電壓、電流的準確度、總諧波畸變率、直流分量、移相範圍、幅頻特性等）、暫態參數（如電壓、電流的回應速度和同步性）和時間測量準確度（繼保測試儀檢測被試繼電器、保護及安全自動裝置動作時間的準確度）等輸出功能。
微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置通訊模組與微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置通訊，讀取微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置的測量值、控制微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置切換測試儀/標準源進行通道接線、控制微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置進行負載切換控制。
COOM3003高精度表通訊模組與COOM3003高精度表通訊，讀取標準表的測量值。
3.4 自動測試層的設計
自動檢測層為自動檢測控制程式。自動檢測控制程式打開檢測方案檔，根據檢測方案檔定義的檢測流程依次執行各檢測專案的檢測，自動控制測試儀/標準源輸出模擬量，自動與微機型繼電保護試驗裝置自動檢定裝置/COM3003標準表通訊，讀取測量值，並根據輸出的標準值、測量值計算誤差，判斷檢測是否合格，並自動填寫檢測結果到報告中，形成標準格式的測試報告。
檢測過程中，控制微機型繼電保護試驗裝置自動檢定裝置自動切換測試儀/標準源通道與COM3003表之間的接線。
以上這種高度模組化的軟體設計方案大大簡化了測量軟體設計。
3.5 整體檢測流程
（1）自動測試層中的自動檢測控制程式載入由檢測方案二次開發平臺編輯生成的檢測方案檔。（2）硬體介面層中的測試儀驅動模組根據自動檢測程式下達的參數命令驅動測試儀的輸出。（3）硬體介面層中的微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置通訊模組和COM3003表通訊模組讀取自動控制程式中的資料，並將測試結果錄入到標準測試報告中。
4 系統應用情況
微機型自動測試儀的綜合智慧檢定系統於2017年在海南電力試驗研究院進行了實際現場應用，在應用中實現了對微機型繼電保護試驗裝置和交流採樣測試儀的全自動檢測，並且針對於被測微機型繼電保護試驗裝置和交流採樣測試儀自動生成了測試報告。
系統應用表明：採用之前手動測試的模式，單台測試完所有測試項目的時間可達8個小時，採用本系統全自動測試的方式後，測試完所有測試項目僅需2小時，測試時間縮短了6個小時，測試效率提高了4倍。測試效率化分析如表1。
表1 測試效率化分析
此系統的應用大大提高了測試效率，解決了送檢週期長和測試效率低的問題，為日後的週期檢定和入網檢測打下了良好的基礎。
5 結束語
微機型自動測試儀綜合智慧檢定系統的研究與應用，能對繼電保護及交流採樣校驗儀進行多項技術參數的自動檢測，並自動生成檢定報告，為縮短被檢儀錶的送檢週期提供設備保障；解決送檢儀錶滯留時間長的問題，提高儀錶的送檢率和檢驗部門的檢測水準和用戶的自動化儀錶應用水準，從而間接提高現場自動化設備的可靠性和電網的安全穩定運行水準。
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微機型繼電保護試驗裝置自動檢測裝置可以實現微機型繼電保護試驗裝置的定期檢測，實現對微機型繼電保護試驗裝置的性能評價、測試資料的記錄與分析、測試報告的生成等，由於微機型繼電保護試驗裝置的準確度規程要求為0.2%，因此自動檢測裝置的準確度必須為0.05%以上，所以，高精度的標準互感器是此系統設計的關鍵。
COM3003高精度交直流表主要實現交流採樣校驗儀的精度測試，由於交流採樣變送器校驗儀的準確度要求為萬分之五，所以高精度交直流表的準確度至少為萬分之一，此項目選用的表計為精度為30ppm的高精度交直流表，能夠完成交流採樣校驗儀交直流輸出準確度的檢定、諧波準確度的檢定等，完全滿足對交流採樣校驗儀的檢定要求。
又由於COM3003電壓測量的範圍為30~500V，所以針對30V以下的需進行量測的電壓值，開發一款電壓放大裝置，使小信號放大到能夠進行量測的範圍，再來進行測量，合理分配各誤差源的誤差比重能有效的降低系統的總誤差。自動可調負載可以通過上位機進行自動控制，自動完成負載的調節，全自動完成帶載能力的測試。圖3為硬體原理圖。
圖3 硬體原理圖
3 檢定系統軟體平臺設計原理與實現
減少或避免人工干涉，檢測過程的視覺化、檢測報告輸出實施化，具有良好的可擴展性和相容性，是本軟體的設計思路和宗旨。
3.1 軟體系統整體架構
綜合智慧自動檢測軟體安裝於測試終端（測試機或個人PC機）內。在本自動測試系統的軟體架構上，採用模組化和結構分層的設計思想，軟體整體架構如圖4所示，在層次結構上分為系統二次開發平臺層、硬體介面層和自動測試層。
圖4 軟體整體實現架構圖
二次開發平臺層包括檢測方案二次開發平臺，為微機型自動測試儀測試方案的二次開發系統，實現根據微機型自動測試儀的檢定規程和標準進行二次開發，編輯測試方案；硬體介面層包括微機型繼電保護測試儀/自動化測試儀驅動模組、微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置通訊模組以及COOM3003高精度表通訊模組；自動測試層包括自動檢測控制程式。
3.2 檢測方案二次開發平臺的設計
檢測方案二次開發平臺能夠根據微機型繼電保護試驗裝置、自動化測試儀的檢測規程和標準編輯檢測方案。檢測方案檔包括兩個部分，檢測範本檔和報告範本檔。檢測範本檔定義了測試儀檢測專案和檢測流程，通過測試範本編輯程式來編輯；報告範本定義了自動生成的標準格式的檢測報告，通過報告範本編輯程式來編輯。
3.3 硬體介面層
硬體介面層的測試儀/標準源驅動模組通過各測試儀/標準源廠家開發驅動模組，驅動模組開放相同的介面（可以為COM介面，也可以為DLL介面）供自動檢測程式調用。
本文將測試儀驅動介面進行標準化，主要通過StartTest、StopTest等介面函數來實現；還將測試儀輸出功能進行標準化，包括對微機型繼電保護試驗裝置的相關參數如穩態參數（如微機型繼電保護試驗裝置輸出電壓、電流的準確度、總諧波畸變率、直流分量、移相範圍、幅頻特性等）、暫態參數（如電壓、電流的回應速度和同步性）和時間測量準確度（繼保測試儀檢測被試繼電器、保護及安全自動裝置動作時間的準確度）等輸出功能。
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3.4 自動測試層的設計
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檢測過程中，控制微機型繼電保護試驗裝置自動檢定裝置自動切換測試儀/標準源通道與COM3003表之間的接線。
以上這種高度模組化的軟體設計方案大大簡化了測量軟體設計。
3.5 整體檢測流程
（1）自動測試層中的自動檢測控制程式載入由檢測方案二次開發平臺編輯生成的檢測方案檔。（2）硬體介面層中的測試儀驅動模組根據自動檢測程式下達的參數命令驅動測試儀的輸出。（3）硬體介面層中的微機型繼電保護試驗裝置檢定裝置通訊模組和COM3003表通訊模組讀取自動控制程式中的資料，並將測試結果錄入到標準測試報告中。
4 系統應用情況
微機型自動測試儀的綜合智慧檢定系統於2017年在海南電力試驗研究院進行了實際現場應用，在應用中實現了對微機型繼電保護試驗裝置和交流採樣測試儀的全自動檢測，並且針對於被測微機型繼電保護試驗裝置和交流採樣測試儀自動生成了測試報告。
系統應用表明：採用之前手動測試的模式，單台測試完所有測試項目的時間可達8個小時，採用本系統全自動測試的方式後，測試完所有測試項目僅需2小時，測試時間縮短了6個小時，測試效率提高了4倍。測試效率化分析如表1。
表1 測試效率化分析
此系統的應用大大提高了測試效率，解決了送檢週期長和測試效率低的問題，為日後的週期檢定和入網檢測打下了良好的基礎。
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