ABD400数字式电动综合保护器测试系统设计

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1、摘要摘 要本次设计是关于ABD-400数字式电动综合保护器测试系统设计。首先了解保护器的保护功能，以及继电保护在煤矿井下的具体保护。然后根据保护装置的测试方法及原理设计该保护装置的硬件测试系统和软件测试系统，以及对保护装置专用箱的设计。最后，根据设计好的测试系统对ABD-400数字式电动机综合保护器进行短路保护、过载保护、过流保护、漏电闭锁保护以及断相保护进行测试，绘出该保护装置的流程图。关键词：测试系统设计；继电保护；专用箱IAbstractAbstractThis design is on the ABD-400 Digital Test System Motor Protector. F

2、irst of all understand the protector of protection, and relay specific protection in underground coal mine. Then under the protection of the testing methods and principles of design of the protection system of hardware testing and software test systems, as well as the design of protection device-spe

3、cific boxes. Finally, the designed test system ABD-400 Digital motor protection electric devices for Short-circuit protection, overload protection, overcurrent protection, leakage blocking protection, draw a flow chart of the protection device .Key word: Test system design; relay protection; special

4、 case目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1课题研究的意义和背景11.2国内外技术研究现状及发展趋势21.3煤矿井下用电设备介绍 21.4本课题设计的主要内容32 煤矿井下的继电保护52.1短路保护52.2过载保护52.3漏电保护62.4断相保护73 ABD-400数字式电动机综合保护器简介83.1技术数据83.2保护功能83.3主要性能指标103.4保护原理103.5工作原理133.6引脚信息134 保护器测试系统设计154.1保护器测试原理154.2保护器测试系统的结构154.3测试系统设计目标164.4 A电缆与B电缆引脚分析174.5大电流发生器的分析184.6专用箱设计

5、205 保护器测试流程225.1总体流程图225.2短路保护测试流程图235.3过载保护测试流程图245.4过流保护测试流程图255.5漏电闭锁测试流程图265.6断相保护测试流程图27结论28致谢29参考文献30附录A32附录B33附录C341 绪论1.1 课题研究的意义和背景煤是重要的能源之一，担任着保证国民经济良好快速发展的重要任务,是生产力发展的重要力量。煤矿井下的负荷等级为一级负荷，如果发生中毒、爆炸和火灾等情况，将严重威胁到国家正常的生产生活活动，并且直接威胁到矿井下工作人员的生命财产安全，以致发生重大的生产安全事故。因此，煤矿的生产安全是一个不容忽视的重要问题，需要引起我们的强烈

6、重视。根据资料记载，在已发生的矿难中，有很多事故是由煤矿中使用的用电设备发生故障而导致，这些让人悲痛的事实给我们敲响了警钟。因此，确保煤矿中使用的保护器拥有良好的质量保证就显得尤为重要。煤矿井下大型用电器主要由采区各个设备的电动机组成，所以ABD-400数字式电动机综合保护器在井下会被大量使用。煤矿井下工作环境有较高的复杂性和多样性，包括如下的特点：正常工作环境下，为了保证供电的连续性，矿井电源应采用分列运行方式，一回路运行时另一回路必须带电备用；具备专用一级负荷电源线路；井下空气中含有易燃易爆的瓦斯和煤尘，极易引发事故；设备对地泄漏电流可能引发电雷管爆炸；井下空间狭窄导致的人体易触电问题；冒

7、顶、片帮事故可能损害电缆等电气设备；井下的不良条件易使设备受潮；有些硐室、巷道温度高，设备散热条件差；采掘设备的启动、移动频导致的短时过载；为了防止出水事故的发生，排水设备对供电要求提出较高要求；井下停电可能引发瓦斯聚集、水淹，故对排风扇、抽水机的供电安全性和稳定性提出较高要求，这类事故一旦发生将对正常生产和人身安全造成严重影响；井下设备、人员流动量大，空间狭窄，容易对电缆等电气设备挤压磨损，造成漏电事故；井下水大，容易产生泉涌事故。因此对于ABD-400数字式电动机综合保护器测试系统设计，在保证煤矿安全运行中就显得尤为重要了，而且在设计的过程中必须考虑到线路的阻燃和设备隔爆这两个重要问题。1

8、.2国内外技术研究现状及发展趋势 国内外磁力起动器的发展相比，西方发达国家的磁力起动器控制技术起步早、发展快。在西德，70年代初真空接触器就被应用到井下磁力起动器之中。到了80年代，AEG公司和西门子建立生产了种类齐全的电动机电子综合保护器家族。英国在煤矿井下低压开关控制方面的研究处于世界领先水平，于80年代末已成功将微型计算机技术应用于单体磁力起动器的控制之中，但其漏电保护的动作电流较大，达150mA，超过了我国煤矿井下人身触电时的安全电流指标。 普遍使用的开关及隔爆型磁力启动器经历了几个阶段的发展，到了后来熔断器和热继电器两种保护曾被人们大量使用。由于保护器件本身的分散性特性及整定不当，导

9、致保护的可靠性极差，已陆续淘汰。后来研制的综合保护器，在保护功能上有了较大的发展和提高，除了过载、短路保护外，还增加了断相和漏电闭锁保护，进而被大量推广使用。但它大部分采用传统的保护原理和分立元件，可靠性和稳定性仍然差强人意，加之元件质量不过关、井下环境恶劣、维修人员素质低和超负荷运行等不良因素，使得井下电机的烧损率依然比较高。到目前为止，煤矿井下变电所1140V/660V低压开关和6KV高压开关的综合保护器仍大范围采用模拟综合保护器，过流、漏电、绝缘监视、短路等综合保护功能虽然可以满足基本要求，但仍存在体积较大，控制精度不够精确，修改保护整定参数不方便，缺少通信功能等缺点。随着煤矿信息化水平

10、的不断提高，矿井综合自动化系统与开关综合保护器联网的要求势在必行，因此必须对开关模拟综合保护器进行数字化技术升级。现代计算机技术、网络技术和通信技术为改变煤矿井下电力系统目前控制、监视、保护和计量装置及系统分割的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。高压、超高压变电站正面临着一场技术革命。继电保护和综合自动化的紧密结合已成为可能，它表现在集成与资源共享、远程控制与信息共享。随着微机性能价格比的不断提高，现代通信技术的迅速发展，以及标准化规约的陆续推出，煤矿井下继电保护的综合自动化成了热门话题。1.3 煤矿井下用电设备介绍煤矿井下生产环境复杂，井下巷道狭窄，空间狭小，光线不足，存在冒顶、片帮、

11、滴水及淋水等现象，空气中含有煤尘和瓦斯气体，而且潮湿高温，工作地点经常会发生变动，存在对人体不利的自然条件和特殊的自然灾害，电气设备和电缆易受砸压而使绝缘损坏，易发生触电事故，人员工作环境恶劣。正是因为煤矿井下的特殊环境,我们将电气设备分为矿用一般型电气设备和矿用隔爆型电气设备,前者不具有防爆性能,适用于没有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所；后者具有防爆和隔爆性能,适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所。按工作电压高低分为低压电气设备和高压电气设备,井下电气设备大多属一类负荷和二类负荷,工作时的电流、电压都较大。井下供电系统中有一些矿用电气设备，如移动变电站、相敏过流保护器、真空馈电开关、真空电磁起动器、真

12、空本体、高压真空配电装置、高压电缆连接器、高压漏电保护装置、电动机综合保护器以及采煤机、掘进机、输送机、装载机、风机、液压泵、水泵等矿用电机。这些常用的具体电气设备为：变压器、高压开关设备、高压开关柜、低压配电装置、高压电器、漏电保护装置、矿用隔爆型移动变电站、矿用隔爆配电装置、煤电钻变压器组合装置、整流设备、矿用电缆等。由于煤矿井下的环境恶劣，空气中含有瓦斯气体和煤尘，有爆炸等事故危险，防爆性能是矿用电气设备必须具有，危险场所必须严格按照规程使用防爆电气设备，以消除火花、电弧或高温热表面等点火源。井下巷道、硐室和工作面空间狭小，此外，为了方便搬迁设备，要求矿用电气设备体积小，重量轻。井下存在

13、冒顶、片帮、滴水及淋水等现象，所以矿用电气设备的外壳要有足够的机械强度和较好的防潮、防锈性能。井下电气设备起动频繁，负载变化较大，设备易过载，要求矿用电气设备应有较大的过载能力。井下空气潮湿，易触电，故矿用电气设备外壳应封闭良好，有机械、电气闭锁及专用接地螺丝。煤矿井下使用的隔爆型电气设备外壳必须有足够的坚固性，需要达到以下要求：具有足够的机械强度，能承受机械撞击，能承受内部爆炸压力而不损坏，不产生影响防爆性能的永久性变形，外壳内产生可燃性混合物爆炸时不传爆。在煤矿电气设备中，还运用了大量的电气开关，以作为接通开关和隔离电源的电气设备，设置不当会造成火灾，做好安全防火非常重要。1.4 本课题设

14、计的主要内容 要研究ABD-400数字式电动机综合保护器测试系统，要求能对其插件进行各个保护功能的自动检测。ABD-400数字式电动机综合保护器测试系统的硬件设计：硬件系统的整体结构设计，初步计划采用由测试台、专用箱、大电流发生器、继电器、EDA模块构成的整个硬件系统；本论文按照测试系统的设计开发过程，对测试系统的设计和实现做了系统的阐述。本论文的主体内容为四个章节：第一章为绪论，主要对本论文的研究内容、目的、意义及研究现状作一一介绍；第二章主要阐述了煤矿井下的继电保护原理；第三章主要对被测对象ABD-400数字式电动机综合保护器进行了系统分析，包括保护器的原理图和引脚说明；第四章主要研究了A

15、BD-400数字式电动机综合保护器测试系统的硬件设计方案；第五章重点阐述ABD-400数字式电动机综合保护器测试系统的软件件设计的相关内容；本论文的结尾对此次毕业设计进行了工作内容总结和本论文的研究价值，以及本论文中不足之处和在今后的工作中需要改进的地方。2 煤矿井下的继电保护“过流保护、漏电保护和接地保护”是国家煤矿安全规程中所谓的“三大保护”，对保护井下工作人员的生命安全和电气设备的安全运转起到举足轻重的作用，同时还有漏电、断相继电保护。2.1 短路保护短路是指电流不流过负载，而经导线直接短接形成回路，此时，流过电网的电流叫短路电流。产生短路的原因：线路运行中因绝缘击穿而造成短路、机械损伤

16、、原因有异物砸伤、设备挤压以及防护不当等、误操作。原因有不同相序的两路电源线或变压器并联；地面架空导线或母线，因鸟、兽的跨接造成短路。当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时将产生短路现象。短路时产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几到几十倍，使电气设备或配电线路因过流而产生电动力损坏，甚至因电弧引起火灾。短路保护当电器或线路绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时将产生短路现象。短路保护的动作时间要短，其动作值设定较大，在很短的时间内切断电源。电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护。2.2 过载保护当电动机过载运行时，由于负载转矩大于电动机的额定转矩，所以电动机为了拖动机器运转强迫降低转

17、速，以增大转子电流来提高电动机的电磁转矩，由于转子电流增加，引起定子电流增加，造成电动机损耗增加。若电动机或电气设备长期过载运行，其绕组或电气设备的温升超过允许值使绝缘老化、损坏。过载保护过载是指电动机的运行电流或电气设备的工作电流大于其额定电流，但超过额定电流的倍数小些。通常是额定电流的15倍以内。引起电动机或电气设备过载的原因很多，如负载突然增加。过载保护的动作时间与过载电流大小有关，其动作值设定小于短路保护的动作值。动作延时取决于过载程度，过载程度越大。延时越短，过载程度越小；延时越长，此特性称为反时限特性。延时环节由时间继电器构成，过载时，电流继电器动作。其触点接通时间继电器线圈，经延

18、时后时间继电器触点动作。使执行机构动作，切断主同路电源，同时发出过载信号。2.3 漏电保护在煤矿井下，矿用电动机供电系统常工作在危险、潮湿的不良环境中，工作人员常常要操作电机完成各项生产活动，工作人员与电机接触频繁，故比较容易发生漏电故障。主要有以下原因造成漏电故障：井下环境较暗，巷道狭窄，工人工作时所使用的劳动工具(锹、镐、钎等)易将电缆割伤或碰伤，造成漏电。井下环境多潮湿，且矿用电动机可能使用多年，造成绝缘老化或潮气入侵，引起绝缘电阻下降，使正常运行时系统对地的绝缘阻抗偏低或发生漏电。另外，有可能因为开关长期不使用，由于接线板潮湿可能造成漏电。煤矿井下供电电网发生漏电，不仅会引起人身触电，

19、而且还可能导致瓦斯、煤尘爆炸，甚至引起电气雷管提前引爆，同时漏电易烧毁电气设备造成火灾，使短路故障进一步恶化。因此，研究漏电的发生，采取切实可行的漏电保护措施，对于井下安全供电具有重要意义。漏电保护分为一般性保护和选择性漏电保护。选择性漏电保护简称选漏保护，保护器基于设定的监视电压和监视电流的灵敏度以及监视电流与监视电压的相位角（根据电网对地的分布电容自动跟踪补偿）来判断系统是否存在漏电故障。一般性漏电保护是当开关负荷侧绝缘电阻低于保护装置的整定值时总开关、分支开关均能可靠地实现漏电闭锁功能。2.4 断相保护我国煤矿井下电网普遍采用中性点不接地的运行方式，电气设备在运行中易发生断相故障，则三相

20、就会出现严重的不平衡。在三相电源中有一相断开，另外两相电流将达到额定电流的一定倍数，如不切断供电电源，时间一长同样会烧毁用电设备。断相保护器多用在三相电机电路上，如果缺少一路电，电机扭力会变小，转子转速会下降，从而导致其它两路电流增大，烧毁电机绕组。其原理就是通过不同手段，对三相电进行监控，如有断路情况，就会自动切断电源，避免烧毁绕组。 相保护器的类型大至分为通过监测各路电压控制通断和监测各路电流进行控制两种。3 ABD-400数字式电动机综合保护器简介3.1 ABD8-400数字式电动机综合保护器的技术数据 表3-1 起动器技术数据型号TTQ400/1140(660)额定电压（V）3相,11

21、40额定频率（A)50配接电机最大功率(AC3)(KW)400（2200)电寿命AC3负荷（万次）AC4负荷（万次）105机械寿命5操作频率10次/小时起动时间依负载的惯性自动设定最大起动电流倍数4倍电机额定电流最大起动力矩1. 电流反馈方式：大于等于1倍电机额定力矩2. 强力矩起动方式：大于等于1.4倍额定力矩起动方式1.电流反馈起动方式2.强力矩起动方式防爆标志ExdibI(150)防爆型式矿用隔爆兼本质安全性重量（kg)4503.2 ABD-400数字式电动机综合保护器保护功能本案电路采用安全隔离栅，为“ib”等级，其参数为：最大开路电压12.2V，最大短路电流12mA，最大电缆长度50

22、0m，最大分布电感1mH/km，最大分布电容0.1F/km起动器有以下保护功能：短路保护短路保护动作倍数分档连续可调，分别为开关额定电流的1倍、2倍/、10倍，精度为5%。短路保护动作时间小于100ms。过流保护过流保护特性为9-10倍整定电流，动作时间0.20.4秒，复位方式为手动。过载保护保护器具有反时限保护特性。电动机启动后，在带载运行时，保护器的过载保护特性将由冷态曲线向热态曲线过渡。当过载保护动作断开电源后，保护器将由过载状态向冷态特性恢复。约一分钟后，继电器吸合，允许再启动，而恢复到热态曲线的时间约5分钟，再热态曲线恢复到冷态曲线的时间约20分钟。在过载后的恢复过程中，若启动电机正

23、常运行，保护器将恢复到热态曲线。若在这期间再次过载，则过载动作时间将由保护特性曲线当时所处的位置及过载程度而定。表3-2 过载保护性能数据名称负载电流整定值动作时间起始状态复位方式过载保护1.05长期不动作任意任意1.25mint20min热态（注1）自动1.51mint3min冷态自动68st15s热态（注2）自动注1：起始状态“热态”，是指保护器的电力互感器一次侧通以额定电流，使电子线路延时环节到达稳定电压时的状态。注2：起始状态“热态”，是指保护器电流互感器一次侧未通电流是的状态。漏电保护表3-3 漏电保护性能数据主回路工作电压（V）闭锁动作值（K）解锁动作值（K）66022+20%30

24、114040+20%50断相保护当一线（相）为0.6倍或1.6倍整定电流，二线（相）为整定电流时，动作时间310秒，复位方式为手动。3.3 ABD-400数字式电动机综合保护器主要性能指标表3-4 ABD-400数字式电动机综合保护器主要性能指标保护类型整定电流倍数动作时间起始状态复位方式过载保护1.05t2h任意任意1.25mint20min热态自动1.51mint3min冷态自动68st15s热态自动断相保护1.051st4s热态自动短路保护8100.25s0.05冷态自动主回路电压（V）闭锁动作值（K）解锁值（K）漏电闭锁114040+20%5066022+20%303.4 该保护装置的

25、保护原理 过载保护；过负荷首先是反映在电流增加超过了额定值，所以可以通过检测电流来间接地测到电动机的温升。所谓电动机温升是指电动机运行时，某部件的温度高出周围介质的温度称之为电动机某部件的温升。温升Q是随时间按指数函数变化，我们可以用电容器的充放电按指数变化的规律来模拟电动机的发热温升过程。因为电动机温升按下式变化。当起始条件Q0 =0时Q=qA(1一e -t/T)式中 q 电动机每秒钟的发热量； A每下降1时散到外界热量； t 时间； r 电动机发热时间常数。电动机冷却时在起始条件Q0=Q情况下Q=Qe-t/T一式中 Q 电动机最终温升； T 电动机冷却时间常数。而电容两端电压的变化规律为

26、Uc= U(1一e-t/RC) 它们二者都是按指数规律变化，有相似之处.如果能实现电容器充电电压 正比于电动机单位时间发热量，也就是正比于电动机负荷电流，的平方以及实现电容器充电时间常数T=RC，近似地等于电动机发热时间常数 ，则用 来模拟电动机温升Q，从而用电子线路来实现过负荷保护是很理想的。但是，由于从电流互感器取样的电压Q，所以有能做到理想的反时限，通常采用以下两种方法解决。(1)尺采用外线性电阻，使得尺过 的增加而下降；(2)在互感器检测电路和RC延时电路中增加个延时电路，来实现近似平方运算。本保护器电路就是采用第一种方法组成非线性电阻的RC充电延时过负荷保护电路。电动机的过载分为“冷

27、态”过载和“热态”过载两种；所谓“冷态”过载是指电动机从起动开始过载称“冷态”过载；从额定负荷开始过载称为“热态”过载。显然“冷态”允许过载时间大于“热态”过载时间。过载保护是反时限特性，它由RC时限回路、开关电路、出口电路和执行继电器ZXJ组成。过流保护和短路保护：过流保护其信号经整定电路整定后与基准电压比较，使比较器反转RS触发器触发，继电器动作，以实现保护。短路保护其信号经整定电路整定后与基准电压比较，使比较器反转，RS触发器触发，继电器动作，以实现保护。短路保护其信号直接取自输入信号V。经比较器比较来完成保护功能。主回路漏电闭锁保护：图5的电路保护功能是通过电桥法检测对地电阻值完成，即

28、当对地电阻值降到规定值时，带有反馈电阻的比较器输出低电平，继电器释放电路闭锁，当对地电阻值升到规定值时比较器反转继电器吸合，电路解锁。 V=18V660V 18K 51K 51K 22K 51K 51K 51K1140V 30V 200K 3.9M图3-5 电桥法检测电路3.5 ABD-400数字式电动机综合保护器工作原理保护器三个电流互感器、保护插件、插件底座和显示器组成。在插件顶部有7个拨动开关，可按整定值表进行整定电流。显示器上可显示过载、过流、断相、漏电等故障状态。插件与底座之间用插头座连接，显示器和插件问也用插头座连接，便于安装使用。保护器的基本工作原理如框图所示。图3-6保护器工作

29、原理框图短路检测 闭 过流检测执行电路 锁 过载检测电动机运行模拟V/f变换整定互感器断相检测显示电路漏电检测电机运行电流经电流互感器送到整定电路的T形网络分压，而后由电压频率变换电路产生一定频率的计数脉冲，由数字电路组成的电机运行模拟电路对电机运行状态进行测试，当发生过载时，根据过载程度经一定时间延时后使执行继电器动作，保护电机。3.6 ABD-400数字式电动机综合保护器引脚信息表3-7 ABD-400数字式电动机综合保护器引脚信息线号名称输 入/输出开关量/模拟量模拟量 的范围电压量/电流量开关量的开和关对应状态引脚作用436V辅助电源输入端输入模拟量36V电压量_向ABD8-400提供

30、电源636V辅助电源输入端输入模拟量36V电压量_8电流互感器公共端输入模拟量_电流量_过流、过载、断相、短路输入量9电流互感器输入端输入模拟量050A电流量_续表3-7 ABD-400数字式电动机综合保护器引脚信息10电流互感器输入端输入模拟量电流量_11电流互感器输入端输入模拟量电流量_12电源+VCC输出模拟量24V电压量_提供直流电源13过载显示输出开关量_1、警示灯亮0、警示灯灭五大故障信号显示14漏电显示输出开关量_15断相显示输出开关量_16过流显示输出开关量_17短路显示输出开关量_20插件继电 器触点输出开关量_保护器与远控相连21插件继电 器触点输出开关量_1漏电检测端输入

31、模拟量1140V电压量_供漏电闭锁回路用2漏电检测端输入模拟量660V电压量_5复位信号 回路接地输出开关量_1：复位2：不复位复位自检，保护器自身不带故障运行7复位信号端输出开关量_4 保护器测试系统设计4.1 保护器测试原理综合保护器测试的基本原理是暗箱理论，即被测元件就是一个“暗箱”。我们只能通过对其输入信号后，检测综合保护器的保护功能是否能够实现，以达到对其的测试。测试系统应完成4项基本工作工作，即供给综合保护器各种保护信号；综合保护器对保护信号的响应；）对比保护器响应质量；对保护器做出性能判断。输入信号被测插件输出信号图4-1 测试原理图4.2 保护器测试系统的结构测试系统硬件的主要

32、功能是为被测插件提供测试激励和控制信号，能够模拟电气保护插件的实际工作环境与工作条件，产生各种可控参数，人为模拟各种故障，检测各种保护插件能否按照设计技术要求正常工作。例如检测保护插件在过载情况下，是否按照延时要求准确动作，并准确测量动作时间；在短路情况下，能否速动；在漏电情况下的漏电电阻的大小以及漏电动作时间等。然后将被测插件响应信号采集、转换处理后传送给计算机进行处理。本文所开发的自动测试系统既能定性又能定量检测插件，确定故障点，实现快捷维修。同时由于采用键盘或屏幕菜单式输入，由电脑自动控制，即刻打印出各类测试数据，实现了测试系统的智能化。此测试系统的硬件组成具有以下功能模块：A/D转换接

33、口模块；D/A转换接口模块；数字量输入、输出模块；开关量输入、输出模块；定时器/计数器模块；电压变换模块；电参数采集模块；电流源模块。智能电子插件测试系统硬件总体框图如图4.2 上位计算机打印机EDA9011EDA9017EDA9050RS485总线EDA9033EDA9050EDA9081继电器专用箱被测插件大电流发生器测试台信号图4-2保护器测试系统的硬件构成4.3 测试系统设计目标 本课题研究的插件测试系统的设计目标和基本功能包括：自动化程度高：测试过程是由计算机进行控制的，只需人员的少量介；操作方便：能为用户提供便于操作的界面，方便用户对插件的测试；能将所有的测试数据进行记录，并提供用

34、户查看功能，便于用户对数据进行分析和处理。测试系统由硬件系统和软件系统两部分组成：软件是测试系统的内核，对各硬件组成进行协调和管理；硬件是软件实现的载体，支撑着整个系统的运行。测试软件主要完成测试码的生成，控制测试硬件的运行，完成测试结果的处理，并为整个测试过程提供极好的交互式用户界面。测试系统硬件主要完成被测试插件激励信号的提供和响应信号的采集和转换，这一章主要介绍测试系统的硬件的实现。系统由测试台、专用箱和软件系统三部分组成。软件控制测试台经专用箱模拟其工作环境，对综合保护器提供相应的电源、电压和电流等测试信号，以完成各种测试。主要的测试项目有短路、过流、过载、漏电、断相等，需要对电压、电

35、流、电阻值、动作时间等参数进行测量，根据测试的结果来判定保护器的性能情况。4.4 A电缆与B电缆引脚分析测试台上能产生6种浮地的交流信号，5路共地的直流信号，这11种信号分别经A、B连接器接到专用箱，专用箱与被测综合保护器配套，箱内分别设计了测试电路，经组合后产生测综合保护器所需的信号，专用箱输出信号到被测综合保护器，综合保护器的响应信号再经专用箱和A、B电缆送到测试台中。将所输出的电压接到一个20芯的接插件上，作为综合保护器插件测试所需的交流电源，并且引出电缆线，记为A电缆。这样可以很方便地提取到所需的交流电压信号。信号1： 输出一路单相可调交流电压：080V；相角：0度 对应电压输出编号：

36、A11、A12信号2： 输出两路单相可调交流电压：080V；相角：0度 对应两路电压输出编号分别为：A5、A6和A7、A6信号3： 输出两路单相可调交流电压：040V；相角：120度对应两路电压输出编号分别为：A17、A18和A19、A18信号4： 输出一路单相可调交流电压：0100V；相角：270度 对应电压输出编号：A15、A16信号5： 输出一路单相可调交流电压：080V；相角：270度 对应电压输出编号：A13、A14信号6： 输出三相可调交流电压： 0147V 对应电压输出编号：A1、A2、A3、A4；其中A1、 A2、A3为三根相线，A4为地线。选用开关电源，产生固定直流信号：DC

37、12V； 输入输出直流信号接到一个20芯的接插件上，并且引出电缆线，记为B电缆。编码输入：B1、B2、B3、B4、B55路共地12V直流电压输出：B6、B7、B8、B9、B10状态输入：B11、B12、B13计时信号输入：B17、B19接地：B20测试台系统电路图见附录B。4.5 大电流发生器的分析因为本保护器插件需要进行过载或短路测试，而矿用高低压防爆开关或电磁起动器的额定电流都较大，并且短路保护动作的整定值一般为额定电流的810倍，所以需要系统可以提供02000A的电流。可产生低压大电流的变压器俗称大电流发生器，它是从事电力继电保护工作人员时常用到的设备，如对继电保护开关进行速断、限时电流

38、速断临界值的整定和校验等。试验的方法是先用调压器调压，然后由大电流发生器产生低压大电流，模拟保护装置在使用中的电流。图4-3 大电流发生器电气原理图其中K1为DC12V中间继电器（5A）；KA1为过电流继电器（6A）；KMI为接触器（40A/220V）；T为自耦调压器（10KVA）；S为升流器（10KVA/2KA）；TA1为电流互感器2000A/5A；TA2为电流互感器（100A/5A），TA3为电流互感器150A/5A；SB1为停止按钮；SB2为起动按钮；H2电源灯；H1起动指示灯；Y1、Y2为02000A输出接线铜排；Y3、Y4为0100A输出接线端子；X1、X2为从控制台引来的控制端子；

39、Y3、Y4、X1、X2从航空插头引出。图4-4 大电流发生器面板示意图4.6 专用箱设计首先了解保护器工作原理，知道其管脚的功能；其次熟悉测试台模块，了解A、B电缆的各个引脚功能，通过测试台所提供的信号，设计出专用箱电路。图4-5 ABD-400数字电动机保护器测试系统专用箱电路图5 保护器测试流程5.1 总体流程图把电压调到标准值断相保护测试按开始按钮测试钮进行测试按开始按钮测试按开始按钮测试把电压调到标准值短路过流过载测试把电压调到标准值漏电闭锁测试计数器清零，合P15绝缘监视测试计数器清零，合P15选择测试项目进入ABD8-F测试界面合F1 F4 F12(P13 P14）测动作时间合P1

40、，调漏电电阻使红灯亮合P1 、P6显示时间合P7、计算漏电阻显示时间保存数据保存数据测试完成否继续测试结束短路保护控制9050模块的输出使测试台内P8线圈得电，P8触点闭合，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈得电，P2常开触点闭合，接通保护器电源根据设定的短路电流动作值调整测试台的输出电流，得到所需电流选择短路保护的动作值控制9050输出使测试台内P10线圈得电，触点闭合，B9得电，P3得电，触点闭合，测试台输出动作电流给保护器；同时通过控制9050模块的输出使测试台内P11线圈得电，P11触点闭合，接通9081计时回路，同时通过控制9050模块的输出使测试台内P11线圈得电，P11触点

41、闭合，接通9081计时回路控制9050输出使测试台内P10线圈失电，触点断开，P3失电，触点断开，控制测试台停止输出电流，同时停止9081模块的计时记录保护器的动作时间观察短路保护是否动作等待判断测试是否完成保存数据将测试台的输出电流调回至0控制9050模块的输出使测试台内P8线圈失电，P8触点断开，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈失电，P2常开触点断开，切断保护器电源复位保护器，准备进行下一项测试5.2 短路保护测试流程图图5-2 短路保护测试流程图过载保护控制9050模块的输出使测试台内P8线圈得电，P8触点闭合，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈得电，P2常开触点闭合，接通

42、保护器电源设定过载电流倍数，选择延时时间档位根据设定的过载电流倍数调整测试台的输出电流，得到所需电流控制9050输出使测试台内P10线圈得电，触点闭合，B9得电，P3得电，触点闭合，测试台输出动作电流给保护器；同时通过控制9050模块的输出使测试台内P11线圈得电，P11触点闭合，接通9081计时回路，同时通过控制9050模块的输出使测试台内P11线圈得电，P11触点闭合，接通9081计时回路记录保护器的动作时间观察所设延时时间内过载保护是否动作控制9050输出使测试台内P10线圈失电，触点断开，P3失电，触点断开，控制测试台停止输出电流，同时停止9081模块的计时等待判断测试是否完成保存数据

43、将测试台电流输出调回至0控制9050模块的输出使测试台内P8线圈失电，P8触点断开，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈失电，P2常开触点断开，切断保护器电源复位保护器，准备进行下一项测试5.3 过载保护测试流程图图5-3 过载保护测试流程图过流保护控制9050模块的输出使测试台内P8线圈得电，P8触点闭合，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈得电，P2常开触点闭合，接通保护器电源根据设定的过流电流动作值调整测试台的输出电流，得到所需电流选择过流保护的动作值控制9050输出使测试台内P10线圈得电，触点闭合，B9得电，P3得电，触点闭合，测试台输出动作电流给保护器；同时通过控制9050

44、模块的输出使测试台内P11线圈得电，P11触点闭合，接通9081计时回路控制9050输出使测试台内P10线圈失电，触点断开，P3失电，触点断开，控制测试台停止输出电流，同时停止9081模块的计时记录保护器的动作时间0.20.4S内过流保护是否动作等待判断测试是否完成保存数据将测试台的电流输出调回至0控制9050模块的输出使测试台内P8线圈失电，P8触点断开，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈失电，P2常开触点断开，切断保护器电源复位保护器，准备进行下一项测试5.4 过流保护测试流程图图5.4 过流保护测试流程图漏电闭锁控制9050模块的输出使测试台内P8线圈得电，P8触点闭合，测试台B7

45、引脚输出信号使专用箱内P2线圈得电，P2常开触点闭合，接通保护器电源设置漏电保护保护参数控制9050模块的输出使测试台内P7线圈得电，P7触点闭合，测试台B6引脚输出信号使专用箱内P1线圈得电，P1常闭触点断开，P1常开触点闭合，测算漏电阻调节专用箱内可变电阻的值，使测量回路的电阻值小于漏电保护的动作电阻控制9050模块的输出使测试台内P7线圈失电，P7触点断开，测试台B6引脚输出信号使专用箱内P1线圈失电，P1常闭触点闭合，P1常开触点断开，进行漏电保护测试测试台检读取测试台B11引脚输入的保护器状态信号等待判断测试是否完成保存数据调整可变电阻阻值大于动作电阻的阻值控制9050模块的输出使测

46、试台内P8线圈失电，P8触点断开，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈失电，P2常开触点断开，切断保护器电源复位保护器，准备进行下一项测试控制9050模块的输出使测试台内P7线圈得电，P7触点闭合，测试台B6引脚输出信号使专用箱内P1线圈得电，P1常闭触点断开，P1常开触点闭合，测算漏电阻5.5 漏电闭锁测试流程图图5-5 漏电闭锁测试流程图断相保护控制9050模块的输出使测试台内P8线圈得电，P8触点闭合，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈得电，P2常开触点闭合，接通保护器电源调整测试台与保护器之间的接线，设定断相保护测试模式将测试台发出的电流调整为保护器的额定电流控制9050输出

47、使测试台内P10线圈得电，触点闭合，B9得电，P3得电，触点闭合，测试台输出动作电流给保护器；同时通过控制9050模块的输出使测试台内P11线圈得电，P11触点闭合，接通9081计时回路控制9050输出使测试台内P10线圈失电，触点断开，P3失电，触点断开，控制测试台停止输出电流，同时停止9081模块的计时记录保护器的动作时间观察4s内断相保护是否动作等待判断测试是否完成保存数据将测试台的电流输出调回至0控制9050模块的输出使测试台内P8线圈失电，P8触点断开，测试台B7引脚输出信号使专用箱内P2线圈失电，P2常开触点断开，切断保护器电源复位保护器，准备进行下一项测试5.6 断相保护测试流程

48、图图5-6 断相保护测试流程图 结论本设计介绍了插件通用自动测试系统的总体设计、相关技术，实现了插件通用自动测试功能，并通过实例验证了该系统具有通用性强、自动化程度高、测试准确等特点。本章对本设计的完成的主要工作进行回顾，并对测试系统和测试技术的发展方向进行了展望。 插件通用自动测试系统顺应测试系统的发展趋势，融入了当前的最新技术和思想，采用了集成仪器的概念和自动测试的体系结构，将通用软件技术与人工智能技术相结合，使测试系统具有更强大的功能。本设计针对插件通用自动测试系统的系统构建及设计实现，主要作了以下工作：研究了当前矿用综保插件测试的情况以及插件的发展状况；建立了插件检测结构模型；完成了插

49、件自动测试系统的设计，并实现了预期的目的；对插件通用自动测试系统进行了功能验证，通过对ABD-400数字式电机保护器的检测，证明该系统使用方便，功能较完善，能很好地完成对插件的检测，它具有实用性强、自动化程度高、可靠性高、易于扩充等特点。本项目主要以下几个创新点：测试项目全：可进行漏电、短路、过载、断相等全部项目测试。全自动测试：测试人员只需按照使用说明及操作提示进行简单操作（连接被测综合保护插件于测试系统、运行测试软件并点击测试程序界面上的几个按钮）即可完成测试。因此，本项目将计算机测控技术应用于矿用综合保护器测试，在测试系统构成上采用组件式结构，提高了测试效率和测试精度，并使系统具有良好的

50、可扩充性，具有一定的学术意义。本项目产品投入使用后，大大提高了矿用综合保护器的测试效率、节省测试时间，从而促进煤矿的高效安全生产，从技术上杜绝井下电气设备脱离矿用综合保护器保护运行的违章操作，对提高煤矿的产煤量从而满足国民经济对煤炭的需求和提高煤矿的经济效益、保证矿井人身设备安全具有重大的经济效益和社会效益。由于时间的限制，本文的研究也还有一些不尽如人意的地方，最主要由于插件资料的缺乏，使得自动检测在很大程度上受到影响，今后要在系统的优化和系统工作稳定性上加强研究，让插件自动测试的自动化程度再上一个新的台阶。致 谢大学的四年很短，如果我们不好好把握这短暂的四年，那么大学只能在荒废中度过。我很感

51、谢我的寝室朋友们，他们和我一起努力，一起奋斗四年，我们都没虚度四年光阴，我们都在学生生活中有所收获。转眼四年的大学学习即将结束，在这期间，无论是在课程阶段还是在论文学习阶段，都得到了各位老师的指导和同学的帮助。本论文是韩昱老师的悉心指导下完成的。在整个论文学习期间，韩老师给了我很多指导性的建议，使得论文得以顺利完成。韩老师渊博的知识、严谨负责的治学态度都使我受益匪浅。他不仅教给了我一定的自然科学知识，也教给我谦虚、好学、负责的做人道理。在此，我向韩老师表示深深的谢意！是您让我在大学最后的这段时间里又学到了很多很多此外，我还要感谢在论文学习过程中自始至终给我帮助的同学们。衷心地谢谢你们。最后我要

52、感谢的是我的父母，你们辛辛苦苦把我培育这么大，你们不仅教育我怎么做事，更教会我怎么为人。在今后的道路上我一定会做好每一件事，一定不让你们失望。参 考 文 献1秦连军.煤矿井下低压供电过流保护装置性能分析.煤炭技术，20092高建伟电力施工漏电保护原理及解决方法电力与水利建设，20073李晓，任作新矿用综合保护器插件自动测试系统设计J 煤矿安全，20074温志明基于EDA模块和计算机的综合保护器插件测试系统工矿自动化，20055赵修民，电流互感器，太原：山西科学技术出版社，19936何杰生，任克俭，单铁心可调大电流发生器的设计J. 煤矿设计，2000年第4期7 葛卫东. 当前煤矿电气设备安全管理

53、存在的问题及对策. 企业安全，20098 王文，桂祥友，王国君等. 浅谈煤矿井下粉尘的治理. 煤矿安全，20029 李玉梅，朱君. 煤矿井下电气火灾的起因及防治. 山东煤炭科技， 200810 Daze Lin. A New Safety Electric Initiating Syatem. Jonrnal of University of Science and Technology Beijing. Vol.6(1999),No.4.11刘伟，升流器的使用 J. 工业计量，2001增刊12国家技术监督局，测量用电流互感器检定规程( JJG3 1 3 - 9 4)，北京：中国计量出版社，1

54、99413马新国，ABD8电子综合保护器在矿用隔爆型真空磁力起动器中的应用J. 电气开关，2000年04期14 Nicolae Paraschiv，Alexandru Popa，Cristina Popa.Online Industrial Process Broadcast and Control Based on IP and Serial Networks. Annals of Dunarea de Jos，200715王公强. 浅谈煤矿井下电气设备的安全与防护. 煤矿开采，200216张树明，徐海波，吴俊霞. 浅谈煤矿井下电动机损坏原因及对策. 水力煤炭与管道运输，200717 Yon

55、g-Seo Koo，Kwangsoo Kim，Shihong Park，Kwidong Kim，Jong-Kee Kwon. Design of Gate-Ground-NMOS-Based ESD Protection Circuits with Low Trigger Voltage, Low Leakage Current, and Fast Turn-On. ETRI Journal，200918戴焰CJCS型矿用综合保护器测试系统机械管理开发，200919李霞矿用低压隔爆型磁力启动器智能保护器的研制硕士学位论文 西安科技大学，200720郎敏煤矿井下电动机综合保护器煤，200421王太民，王彦飞煤矿井下漏电保护问题探讨山东煤炭科技，200822陈伟煤矿电气设备与供电系统的保护分析科技创新导报，2008附录A- ABD-400数字电动机保护器测试系统引脚分布附录B- ABD-400数字电动机保护器测试系统测试台电路图附录C- ABD-400数字电动机保护器测试系统专用箱电路图38