礦用綜合保護(hù)器全自動測試系統(tǒng)設(shè)計

中北大學(xué)2013屆畢業(yè)設(shè)計說明書摘要隨著煤礦安全生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化和電氣自動化的進(jìn)一步發(fā)展與提高,煤礦井下各種不同類型的電氣控制設(shè)備使用了越來越多的電子保護(hù)插件。然而，目前市場上缺乏一種全自動的、通用的，能對這些插件進(jìn)行測試的系統(tǒng)。因此，研制礦用綜合保護(hù)器測試系統(tǒng)有著強(qiáng)烈的社會需要與經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了礦用綜合保護(hù)器全自動測試系統(tǒng)的發(fā)展前景，并且介紹了設(shè)計此系統(tǒng)的設(shè)計思路，對系統(tǒng)內(nèi)部各個模塊進(jìn)行介紹，最后闡明了硬件設(shè)計與軟件實(shí)現(xiàn)。本文介紹的全自動測試系統(tǒng)，具有減少測試人員工作強(qiáng)度，提高測試精度，減少誤操作的特點(diǎn)，從而避免綜合保護(hù)器測試不及時、不準(zhǔn)確影響煤礦生產(chǎn)和安全問題。關(guān)鍵詞：綜合保護(hù)器插件;EDA模塊;自動測試系統(tǒng)

Designoftheauto-testingsystemformineintegratedprotectingAbstractWiththerapiddevelopmentofelectricautomationandstandardizedsafetyproductionincoalmine,moreandmoreelectronicprotectioninsertershavebeenusedindifferenttypesofelectriccontrolequipmentsforundergroundmining.However,themarketatpresentlacksatotallyautomatic,universalsystemformineintegratedprotecting.Thus,thedevelopmentandresearchofintegratedprotectinginserterautomatictestsystemforthecoalminehasstrongsocietyneedsandeconomicbenefit.Inthispaper,thefuturedevelopmentofauto-testingsystemformineintegratedprotectingisintroduced,andwhatismore,theoverallschemeoftheintegratedprotectinginserterauto-testingsystemisgivenandrelativehardwaredesignandsoftwarerealizationarealsoillustrated.Thetestsystemintroducedhasreducedtestersworkingstrength,improvethetestaccuracyandreducethecharacteristicsofthewrongoperation,therebyavoidingthesystemtestinginaccuratenotaffectmineproductionandsafetyissueinatimelymanner.Keywords:integratedprotectinginserter;EDAmodule;auto-testingsystem第頁共36頁1緒論1.1本課題的背景及意義隨著煤礦安全生產(chǎn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化和電氣自動化的進(jìn)一步發(fā)展與提高,煤礦井下各種不同類型的電氣控制設(shè)備使用了越來越多的電子保護(hù)插件，并且隨著煤礦生產(chǎn)自動化程度的提高，煤礦井下的供電干線、支線、移動變電站、電動機(jī)、煤電鉆、井下照明信號等都廣泛使用了各種電子保護(hù)插件，主要用來對礦井下高、低壓線路、照明、電動機(jī)、移動變壓器等各種大型電氣設(shè)備可能發(fā)生的過載、漏電、短路、過壓、斷相等故障進(jìn)行保護(hù)，以保護(hù)這些電氣設(shè)備的運(yùn)行安全，同時可以防止由于漏電、短路等電氣故障引起的煤礦瓦斯爆炸惡性事故。除此之外，由于礦用綜合保護(hù)器種類繁多,國內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多,而不同的煤礦選用不同的產(chǎn)品,并且煤礦井下工作環(huán)境惡劣，礦用綜合保護(hù)器處于長期連續(xù)工作狀態(tài)，礦用綜合保護(hù)器可能會出現(xiàn)功能失常，在實(shí)際應(yīng)用中因保護(hù)插件工作異常而影響煤礦安全生產(chǎn)的情況時有發(fā)生，為此需要定期對運(yùn)行中的礦用綜合保護(hù)插件進(jìn)行功能測試。因此,研制礦用綜合保護(hù)器插件測試系統(tǒng)有著強(qiáng)烈的社會需要與經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計開發(fā)能夠覆蓋各種保護(hù)插件的全自動測試系統(tǒng)十分必要，對煤礦的安全生產(chǎn)具有重要的意義[1][2][3]。目前，國家要求每個煤礦必須配備礦用綜合保護(hù)插件的專用測試設(shè)備，并把這一項(xiàng)列為煤礦安全檢查的重要一項(xiàng)，國家將根據(jù)煤礦安全檢查的結(jié)果來決定是否頒發(fā)煤礦安全許可證，沒有取得煤礦安全許可證的煤礦將不得生產(chǎn)。隨著對安全生產(chǎn)的宣傳和國家相關(guān)政策的出臺，各個礦務(wù)局、煤礦對安全生產(chǎn)也越來越重視起來，煤炭高效安全生產(chǎn)技術(shù)及裝備成為礦務(wù)局、煤礦關(guān)注、采購的熱點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展，全自動的礦用綜合保護(hù)器的測試系統(tǒng)已經(jīng)面世，勢必將礦用綜合保護(hù)插件的專用測試設(shè)備推向更廣闊的未來。本項(xiàng)目開發(fā)的礦用綜合保護(hù)器全自動測試系統(tǒng)就屬于煤炭高效安全生產(chǎn)技術(shù)及裝備中的礦用綜合保護(hù)插件的專用測試設(shè)備，因此它具有廣闊的市場需求。1.2國內(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢外國目前沒有此類產(chǎn)品的相關(guān)報告。2000年以前，煤礦生產(chǎn)一線隊(duì)綜合保護(hù)器的測試手段落后，沒有專用綜合保護(hù)器測試設(shè)備，采用純手工測試，測試項(xiàng)目不全、測試誤差大、測試效率低。由于煤礦生產(chǎn)中的保護(hù)插件應(yīng)用數(shù)量很大，往往出現(xiàn)綜合保護(hù)器測試費(fèi)時長而耽誤井下生產(chǎn)的現(xiàn)象，在煤礦高額生產(chǎn)任務(wù)的條件下這種現(xiàn)象往往又帶來井下電氣設(shè)備脫離綜合保護(hù)器保護(hù)運(yùn)行的不安全現(xiàn)象。（1）淮南無線電七廠在八十年代為了對產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)檢查，研制出了用于檢測該廠生產(chǎn)的JDB系列電動機(jī)綜合保護(hù)器的測試臺。該試驗(yàn)臺可供JDB系列電動機(jī)保護(hù)器調(diào)整試驗(yàn)用。（2）煤科總院上海分院電氣設(shè)備廠研制生產(chǎn)的，主要用于檢測礦用低壓隔爆型電器設(shè)備內(nèi)部各種電子保護(hù)裝置的動作性能和技術(shù)參數(shù)。（3）由湘潭礦業(yè)學(xué)院自動化研究所開發(fā)出的專門用于檢測國產(chǎn)真空高壓隔爆開關(guān)綜合保護(hù)器各項(xiàng)性能指標(biāo)的測試儀。（4）由淮南工業(yè)學(xué)院設(shè)計、研制出ＭＤＺＤ型多功能試驗(yàn)裝置。（5）浙江溫州八達(dá)真空開關(guān)廠生產(chǎn)的YZB－01、YZB－02礦用綜合保護(hù)插件測試系統(tǒng)為本項(xiàng)目的同類產(chǎn)品，但YZB－01、YZB－02存在著只能測試特定廠家生產(chǎn)的礦用綜合保護(hù)插件而不能通用測試所有廠家生產(chǎn)的礦用綜合保護(hù)插件和不能擴(kuò)展測試新型號礦用綜合保護(hù)插件的缺陷，此外其還存在著操作煩瑣、對測試者專業(yè)技術(shù)水平要求高、測試數(shù)據(jù)不能打印等不足之處[4][5][6]。因此，開發(fā)礦用綜合保護(hù)器全自動測試系統(tǒng)，對插件進(jìn)行全面的測試，并提高測試精度和測試效率，十分具有發(fā)展前景，更具有跨時代的意義。隨著煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，迫切需要一種礦用綜合保護(hù)器全自動測試系統(tǒng)來滿足煤礦安全高效生產(chǎn)需要[7]。而檢測技術(shù)的發(fā)展，尤其是計算機(jī)技術(shù)在檢測領(lǐng)域的應(yīng)用，使得對礦用綜合保護(hù)插件進(jìn)行全自動測試、提高測試準(zhǔn)確性和測試效率，成為礦用綜合保護(hù)插件測試技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展趨勢。本項(xiàng)目研發(fā)的綜合保護(hù)器測試系統(tǒng)采用計算機(jī)和遠(yuǎn)端測控智能模塊，技術(shù)先進(jìn)，自動化程度高，克服了不能通用測試所有廠家礦用綜合保護(hù)插件和不能擴(kuò)展測試新型號綜合保護(hù)插件的缺陷，測試系統(tǒng)采用組合式結(jié)構(gòu)，具有很高的靈活性及可擴(kuò)充性。1.3本論文的研究內(nèi)容本論文主要研究礦用綜合保護(hù)插件通用型測試系統(tǒng)，要求能對多種類型的插件進(jìn)行自動檢測，并且具有通用性。由于保護(hù)插件的種類千差萬別，其測試需求也千變?nèi)f化，因此如何設(shè)計測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多種測試功能的集成與綜合，以滿足多種綜合保護(hù)插件測試的需求，是本論文研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。1.測試電源信號的程控調(diào)節(jié)方案：包括測試電源信號的程控調(diào)節(jié)原理設(shè)計、測試電源信號的程控調(diào)節(jié)精度設(shè)計、測試電源信號的程控調(diào)節(jié)響應(yīng)速度設(shè)計[12]；2.礦用綜合保護(hù)插件全自動測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計：硬件系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步計劃采用由測試臺、專用箱、大電流發(fā)生器構(gòu)成的組合式硬件系統(tǒng)[13]；硬件系統(tǒng)的易擴(kuò)展性設(shè)計，即使測試系統(tǒng)易于擴(kuò)充對新型號礦用綜合保護(hù)插件的測試功能；硬件系統(tǒng)防電磁干擾設(shè)計，多個信號源均為強(qiáng)電類型，相互間的電磁干擾對測試的可靠性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生不良影響，對信號源相互間的電磁干擾進(jìn)行測試分析、并對影響系統(tǒng)精度的電磁干擾采取抗干擾措施。3.為了實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)通用性的目標(biāo),測試系統(tǒng)多種多樣的測試需求與測試系統(tǒng)的資源之間存在著一定的矛盾,因此必須考慮測試系統(tǒng)的性價比,進(jìn)行仔細(xì)地權(quán)衡和折中,使測試系統(tǒng)既滿足測試種類多樣性的目標(biāo),又使系統(tǒng)的硬件資源盡可能的少。4.插件測試中需要對多種電壓、電流信號進(jìn)行采集、控制,不僅有交流信號,還有直流信號,因此必須選用合適的信號測量與控制統(tǒng)來完成此項(xiàng)任務(wù)。系統(tǒng)采用的EDA模塊為力創(chuàng)公司生產(chǎn)的EDA90系列。本論文按照測試系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程，對測試系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)做了系統(tǒng)的闡述。從邏輯上可粗略劃分為六個部分：第一章為緒論，主要對本論文的研究內(nèi)容、目的、和意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀作一介紹；第二章主要對繼電保護(hù)進(jìn)行介紹以及對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行分析；第三章主要對被測對象進(jìn)行了分析；第四章主要研究了綜合保護(hù)插件通用測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)插件通用測試系統(tǒng)的總體設(shè)計；第五章重點(diǎn)討論插件通用測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)；第六章研究了插件測試系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)；第七章研究了礦用綜合保護(hù)器全自動測試的進(jìn)一步定性研究。最后一章對本論文的工作和不足進(jìn)行總結(jié)，并對今后的研究方向進(jìn)行了展望。2繼電保護(hù)和系統(tǒng)設(shè)計分析2.1礦山井下繼電保護(hù)的作用繼電保護(hù)裝置是井下供電系統(tǒng)的一種防止發(fā)生事故的自動裝置，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行不可缺少的重要設(shè)備。當(dāng)電力系統(tǒng)中的某一處發(fā)生接地和短路故障時，或者不正常運(yùn)行對系統(tǒng)的其它部分產(chǎn)生不良影響時，檢測出不正常狀態(tài)，發(fā)出指令或信號，將這部分從系統(tǒng)中切除，或使值班人員采取必要措施。2.2繼電保護(hù)的基本原理為了對電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時，實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的保護(hù)作用，繼電保護(hù)裝置通常由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分組成如下：輸入信號→測量部分→邏輯部分→執(zhí)行部分→輸出部分（保護(hù)對象電氣參數(shù)）↑整定值2.3井下繼電保護(hù)的分類（三大保護(hù)）2.3.1接地保護(hù)當(dāng)電網(wǎng)具有保護(hù)接地時，即使有一相帶電體碰到設(shè)備金屬外殼，并被人體接觸，電流將通過人體電阻和接地裝置的接地電阻形成的并聯(lián)回路流入大地，再通過其他兩相對地絕緣電阻和對地電容回到電源。由于接地裝置的分流作用，使通過人體的電流大大減小，避免漏電電流對人體的傷害。2.3.2過流保護(hù)短路保護(hù)：傳統(tǒng)的短路保護(hù)主要是基于電熱原理和電磁原理。用熔斷器實(shí)現(xiàn)的短路保護(hù)就是電熱原理的典型應(yīng)用，而用過電流繼電器實(shí)現(xiàn)的短路保護(hù)則是電磁原理的應(yīng)用實(shí)例，熱繼電器是電熱和電磁原理的結(jié)合應(yīng)用斷相保護(hù)：相保護(hù)采用負(fù)序保護(hù)原理，當(dāng)線路電流大于負(fù)荷額定電流的一定倍數(shù)時開始動作。過載保護(hù)：載保護(hù)過載是指電動機(jī)的運(yùn)行電流或電氣設(shè)備的工作電流大于其額定電流，但超過額定電流的倍數(shù)小些。通常是額定電流的1.5倍以內(nèi)。引起電動機(jī)或電氣設(shè)備過載的原因很多，如負(fù)載突然增加。過載保護(hù)的動作時間與過載電流大小有關(guān)，其動作值設(shè)定小于短路保護(hù)的動作值。過載時，電流繼電器動作。其觸點(diǎn)接通時間繼電器線圈，經(jīng)延時后時間繼電器觸點(diǎn)動作。使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，切斷主同路電源，同時發(fā)出過載信號。2.3.3漏電保護(hù)漏電保護(hù)能夠防止人身觸電事故。能夠不問斷地監(jiān)視井下采區(qū)低壓電網(wǎng)的絕緣狀態(tài)，以便及時采取措施，防止其絕緣進(jìn)一步惡化。減少漏電電流引起礦井瓦斯、煤塵爆炸的危險。防止短路電流所產(chǎn)生的電弧燒穿隔爆型電氣設(shè)備的金屬外殼，或使其外殼的溫度升高，超過危險值，從而提高了電氣設(shè)備的防爆性能。預(yù)防電纜和電氣設(shè)備因漏電而引起的相間短路故障。特別是在使用屏蔽電纜的情況下，相間短路必然先從接地漏電開始，致使漏電保護(hù)裝置首先動作，將故障排除，因而可防止短路事故發(fā)生。對于由短路引起的接地故障，漏電保護(hù)還可起短路保護(hù)的后備保護(hù)作用，一旦短路保護(hù)裝置拒動，漏電保護(hù)裝置還可使開關(guān)跳閘。防止電網(wǎng)的接地漏電電流引爆電雷管。選擇性漏電保護(hù)裝置的使用，將會縮小漏電的停電范圍，便于尋找漏電故障，并能及時排除，從而縮短了漏電的停電時間，有利于提高勞動生產(chǎn)率，給礦井帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。3系統(tǒng)設(shè)計分析礦用綜合保護(hù)器，簡稱綜保，是保護(hù)煤礦井下包括供電與用電設(shè)備、具有過電流保護(hù)、短相保護(hù)、三相不平衡保護(hù)、過壓與欠壓保護(hù)、絕緣監(jiān)視保護(hù)、漏電保護(hù)欲閉鎖保護(hù)等功能的繼電保護(hù)裝置，它們往往作為電氣開關(guān)的部件插裝在開關(guān)內(nèi)，因此一般稱為插件[8]。設(shè)計礦用綜保插件通用測試系統(tǒng)，對各種不同類型電子保護(hù)插件的模擬、檢測試驗(yàn)和維護(hù)，以作為煤礦各保護(hù)插件安全檢測設(shè)備。主要研究內(nèi)容包括測試系統(tǒng)硬件設(shè)計（其中包括測試臺設(shè)計），測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計。首先要了解煤礦用各種保護(hù)器類型，各種保護(hù)器需要完成的測試項(xiàng)目，對保護(hù)器測試精度要求。下表為部分待測插件列表。表2.1插件列表序號規(guī)格項(xiàng)目生產(chǎn)廠家主機(jī)1JGB-1監(jiān)視,過載,短路,漏電陽泉礦山設(shè)備研究所BGP6-62BLDJ-3監(jiān)視,過載,短路,漏電西安交大無線電廠BGP6-63GZHB-3監(jiān)視,過載,短路,漏電沈陽天行電子研究所BGP6-64GZHB-3L監(jiān)視,過載,短路,漏電八達(dá)真空電氣開關(guān)廠BGP6-65LDJZB監(jiān)視,過載,短路,漏電汾西機(jī)器廠BGP9l-66ZBZ90監(jiān)視,過載,短路,漏電汾西機(jī)器廠BGP9l-67DCZB-X3監(jiān)視,過載,短路,漏電北京順德電子公司BGP40-68BZZK1、2、3過載,短路,漏電濟(jì)源中原防爆電器廠BZKD-400Z9BKD-DL短路、過載濟(jì)源中原防爆電器廠BKD9-20010ZZB-400過載,短路,漏電八達(dá)真空電氣開關(guān)廠BKD20-40011智能保護(hù)過載,短路,漏電常州東成電器公司QJZ-30012WJBK-II過載,短路,漏電八達(dá)真空電氣開關(guān)廠QJZ-40013ABD8-315、過載,短路,漏電東煤真空電氣公司BQD23-31514JDB-80A、C電子綜保八達(dá)真空電氣開關(guān)廠QBZ-8015JDB-120電子綜保八達(dá)真空電氣開關(guān)廠QBZ-12016JDB-225電子綜保八達(dá)真空電氣開關(guān)廠QBZ-20017照明綜保過載,短路,漏電北京煤礦用設(shè)備公司ZXZ8-2.5-II3.1高壓綜合保護(hù)器的主要參數(shù)及其對測試儀的要求高壓綜保的電路結(jié)構(gòu)一般有輸入整定、比較延時、記憶執(zhí)行電路三大部分組成。高壓綜保經(jīng)歷了模擬電路階段、模擬電路為主數(shù)字電路為輔階段、微機(jī)式高壓綜保階段三個階段[9][10]?，F(xiàn)有國產(chǎn)高壓隔爆開關(guān)綜合保護(hù)器的主要參數(shù)如下[10][11]：欠壓保護(hù)當(dāng)電源電壓大于75%額定電壓時，保護(hù)器應(yīng)能跳閘，低于60%額定電壓時，保護(hù)器應(yīng)能可靠跳閘。輸入保護(hù)器的工作電壓為電壓互感器的二次電壓，額定值為100V，因此，要求測試臺能在60~70V之間調(diào)整保護(hù)器的工作電壓，適當(dāng)擴(kuò)大調(diào)整范圍，確定測試儀欠壓保護(hù)的調(diào)整范圍為55~110V。(2)絕緣電阻和監(jiān)視保護(hù)電纜屏蔽線與地線之間的絕緣電阻正常時，可以認(rèn)為是無限大，當(dāng)絕緣電阻小于5.5KΩ時，繼電器可以動作，當(dāng)絕緣電阻小于3KΩ時，繼電器應(yīng)能可靠地動作．因此要求絕緣電阻在3~5.5KΩ之間調(diào)整，適當(dāng)擴(kuò)大調(diào)整范圍，確定檢測裝置的絕緣電阻調(diào)整范圍在2~6.5KΩ之間，并且有一個絕緣電阻為無限大的檔位。(3)回路電阻監(jiān)視保護(hù)正常的電纜回路電阻可認(rèn)為是0，當(dāng)回路電阻大于0.8KΩ時，繼電器可以動作，當(dāng)回路電阻大于1.5KΩ時，繼電器應(yīng)能可靠動作。因此，要求回路電阻能在0~1.5KΩ之間連續(xù)可調(diào)，適當(dāng)擴(kuò)大調(diào)整范圍，確定測試儀的回路電阻調(diào)整范圍，確定測試儀的回路電阻調(diào)整范圍為0~1.5KΩ，并有一個0位置。(4)過載保護(hù)高壓綜合保護(hù)器的過載保護(hù)可在2~10A之間分檔整定，過載電流可在A相或C相產(chǎn)生．因此，要求測試儀能在0~10A間調(diào)整過載電流，并且能分別從A相或C相輸入，同時要求測試儀能測定過載保護(hù)延時時間。(5)短路保護(hù)高壓綜合保護(hù)器的短路保護(hù)可在5~80A之間分檔整定，短路電流可在A相或C相產(chǎn)生．因此，要求測試儀能在0~80A之間調(diào)整短路電流，并能分別以A相或C相輸入．并且要求能測定短路保護(hù)動作的時間。(6)漏電保護(hù)高壓綜合保護(hù)器的漏電保護(hù)可在0.3~6A之間分檔整定動作電流，因此，要求測試儀能在0～10A之間調(diào)整零序電流。同時，能檢測漏電保護(hù)動作的延時時間和零序電壓。零序電壓應(yīng)能在0~100V之間調(diào)整。3.2井下低壓電器綜合保護(hù)裝置3.2.1礦用隔爆型低壓饋電開關(guān)礦用低壓防爆饋電開關(guān)是一種手動合閘，當(dāng)線路出現(xiàn)過電流和漏電故障時能自動跳閘切斷電源的供電開關(guān)。主要用于煤礦井下低壓配電線路中，設(shè)置于變壓器出口一側(cè)，作為低壓電網(wǎng)干線總配電開關(guān)。其主要組成部分有：防爆外殼，斷路器，控制裝置，保護(hù)裝置等。近年來，隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，對于供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)也有了進(jìn)一步的要求。為了使保護(hù)裝置具有更廣闊的調(diào)整范圍和更為準(zhǔn)確的動作特性，饋電開關(guān)中運(yùn)用了性能良好的晶體管保護(hù)裝置。對于電源總饋電開關(guān)，可以選用具有特大短路瞬動，短路短延時動作，過負(fù)荷長延時動作的三段保護(hù)特性集體觀脫扣器。長延時部分作為電源變壓器的過負(fù)荷保護(hù)。對于支路饋電開關(guān)，可選用特大短路瞬動，短路短延時動作的晶體管脫扣器。我國現(xiàn)在使用的低壓防爆饋電開關(guān)，國產(chǎn)舊型號的有DW80，DW81兩大系列，新型號的有DWKB30-200，DWKB30-400，DZKD-400/1140，DKZB-400/1140，DKZZ-400/600，BKD2等幾個系列。前兩種主要作為普通采掘工作配電的電源總開關(guān)，后面幾種一般用于綜合采掘供電系統(tǒng)，往往與高壓開關(guān)及干式變壓器配套，組成移動變電站。3.2.2井下低壓漏電保護(hù)裝置井下低壓供電，除少數(shù)采用移動變電站外，大多數(shù)由采區(qū)變電所向各工作點(diǎn)供電。由于供電距離長，井下工作條件惡劣，加上所用電纜大多為橡套電纜，機(jī)械強(qiáng)度較差，致使絕緣容易損壞。因此，漏電事故時有發(fā)生。漏電的后果，一是可能導(dǎo)致人身傷亡；二是大量的漏電電流如果長期存在，還有可能使電氣設(shè)備的絕緣進(jìn)一步惡化，造成相間短路，帶來更加嚴(yán)重的后果。因此，必須采取切實(shí)可靠的漏電保護(hù)措施，及時將漏電故障切除，確保井下供電安全[12]。漏電保護(hù)是井下低壓保護(hù)的主要措施之一，盡管目前已有許多保護(hù)方法．但每種保護(hù)裝置都還存在一些不盡人意的地方?，F(xiàn)場使用時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況．尋求更加合理的保護(hù)途徑，使漏電保護(hù)技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。3.2.3井下低壓過流保護(hù)裝置井下供電系統(tǒng)的任何部分出現(xiàn)超出起額定電流的過電流現(xiàn)象可能導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞或使用壽命的縮短，甚至引起井下電氣火災(zāi)等惡性事故，造成過流故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有各種短路故障（三相、兩相、匝間短路等）、斷相故障、過負(fù)載運(yùn)行、欠電壓運(yùn)行等。針對過電流現(xiàn)象采取的保護(hù)措施主要有：短路保護(hù)、過載保護(hù)、斷相保護(hù)、欠壓及失壓保護(hù)。近年來為了進(jìn)一步提高短路保護(hù)的靈敏度和快速性，在井下開始使用相敏過流保護(hù)和快速斷電保護(hù)[13][14]。因此，井下低壓供電系統(tǒng)中除采取保護(hù)接地和漏電保護(hù)措施外，還應(yīng)裝設(shè)過載、短路保護(hù)裝置[15]，目的是當(dāng)?shù)蛪汗╇娤到y(tǒng)中發(fā)生過載或短路故障時，保護(hù)裝置動作，及時而可靠地切除故障。3.3電動機(jī)綜合保護(hù)器的現(xiàn)狀及發(fā)展礦用真空磁力啟動器是一種礦山常用的組合電器，它主要由隔離換向開關(guān)、真空接觸器、熔斷器、繼電保護(hù)裝置、按鈕等元件組成，用來控制和保護(hù)電動機(jī)。但目前我國自行生產(chǎn)的真空磁力啟動器多為電磁式結(jié)構(gòu)[16]。電動機(jī)綜合保護(hù)器按結(jié)構(gòu)來分主要有兩類：1、整體式結(jié)構(gòu)：將傳感元件、整定裝置、電子插件，甚至顯示單元于一體，整個保護(hù)器形成一件；2、分體式結(jié)構(gòu)：通常傳感元件（有時包括整定裝置），電子插件各成一體，整個保護(hù)器由兩件或兩件以上構(gòu)成。從電路構(gòu)成來分主要有兩類：1、模擬電路為主的保護(hù)器；2、數(shù)字電路為主的保護(hù)器。從功能來分可以有多種類型，目前來看較普遍的是兩種：1、過載、短路、斷相、綜合保護(hù)器；2、過載、短路、斷相、漏電閉鎖綜合保護(hù)器。電動機(jī)綜合保護(hù)器一般由四部分組成：1、取樣及信號處理電路部分；延時、鑒幅、及邏輯電路部分；3、綜合及出口電路部分；4、電源。3.4照明變壓器綜合保護(hù)裝置照明變壓器綜合保護(hù)裝置具有變壓、控制和保護(hù)功能，為煤礦井下照明燈具供電的小型成套電氣設(shè)備，在我國主要作為127V固定式照明燈具的電源裝置，集變壓器，高低壓控制開關(guān)及綜合保護(hù)單元于一體的小型移動變電站。127V煤電鉆綜合保護(hù)裝置包括主變壓器、接觸器、熔斷器、漏電保護(hù)、過載保護(hù)和短路保護(hù)等幾部分[17]。為了對煤電鉆進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，還設(shè)有先導(dǎo)控制回路。煤電鉆綜合保護(hù)開關(guān)是煤礦井下采掘工作面127V供電系統(tǒng)總保護(hù)開關(guān)具有熱繼電器過載保護(hù)性能、絕緣監(jiān)視及漏電保護(hù)性能，是對采掘工作面額定電壓127V，額定電流10A的煤電鉆實(shí)施供電、控制啟動、保護(hù)的主要設(shè)備，在70年代處，它取代了傳統(tǒng)的干式變壓器、檢漏繼電器、防爆開關(guān)“三合一”分立式的供電方式。因此，在采掘工作面肩負(fù)著安全供電可靠運(yùn)行的綜保開關(guān)，在供電線路故障時，應(yīng)能快速、可靠地分?jǐn)喙收想娏?，縮短故障電流存在時間，減少電氣設(shè)備損壞，保障礦工生命安全，進(jìn)而控制瓦斯爆炸事故的發(fā)生。它的正常安裝、運(yùn)行至關(guān)重要。所以，無論行業(yè)主管部門還是綜保開關(guān)生產(chǎn)企業(yè)，以及現(xiàn)場用戶對保證其安全供電，保護(hù)性能穩(wěn)定可靠都非常重視。根據(jù)變壓器容量大小，我國生產(chǎn)的照明變壓器綜合保護(hù)裝置分為2.5kVA和4kVA兩種。為了適應(yīng)低壓電網(wǎng)不同電壓的要求，每種照明變壓器裝置又分為兩個規(guī)格，各種規(guī)格產(chǎn)品都具有防爆功能，通斷電路和保護(hù)電路功能。4插件通用測試系統(tǒng)的總體設(shè)計4.1測試系統(tǒng)總體方案設(shè)計本測試系統(tǒng)采用的技術(shù)方案為：一方面，在明確被測試對象和設(shè)計目標(biāo)的前提下，從總體上建好系統(tǒng)框架，定義其設(shè)計目標(biāo)和測試方法，進(jìn)行模塊分割和軟硬件劃分，對軟硬件進(jìn)行總體設(shè)計。另一方面，在測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時，首先搭建系統(tǒng)的基本應(yīng)用框架，定義基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、各模塊之間的接口關(guān)系，然后從基本模塊開始，首先實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵模塊，再逐步實(shí)現(xiàn)其它模塊，最后完善整個測試系統(tǒng)。由于測試系統(tǒng)要求具有通用性，因此必須對各種被測對象進(jìn)行綜合分析、概括抽象，能否合理地抽象出插件的共有特性是關(guān)系到測試系統(tǒng)能否順利完成的最關(guān)鍵的步驟。在通用測試系統(tǒng)設(shè)計時，需綜合考慮各種因素，如測試系統(tǒng)的測試框架的搭建，測試系統(tǒng)采用的故障檢測和故障診斷方法，測試系統(tǒng)的軟硬件功能的劃分。從硬件上來說，PC機(jī)的選擇（主頻、內(nèi)存的大?。┑?，接口電路的選擇，以及信號采集的方式、進(jìn)行邏輯分析的方式等都需綜合分析、系統(tǒng)考慮；從軟件上來說，操作系統(tǒng)、軟件開發(fā)平臺的選擇，測試信號點(diǎn)的選擇，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述等都是設(shè)計時的難點(diǎn)，也是測試系統(tǒng)是否能完成預(yù)定目標(biāo)和研制周期長短的關(guān)鍵因素[18][19]。4.2測試系統(tǒng)硬件總體設(shè)計綜合保護(hù)器插件通用測試系統(tǒng)用來對各類綜合保護(hù)器插件進(jìn)行測試，測試系統(tǒng)必須模擬各綜合保護(hù)器的實(shí)際工作環(huán)境，可以產(chǎn)生所需要的各種測試信號作用到綜合保護(hù)器上對其進(jìn)行測試。為了實(shí)現(xiàn)通用測試系統(tǒng)的自動測試功能，本系統(tǒng)采用微機(jī)儀器的概念[20]，采用PC機(jī)代替過去以電子線路為主體的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。使用PC機(jī)作為測試系統(tǒng)的主控設(shè)備，可以極大地增強(qiáng)測試系統(tǒng)的靈活性，可以充分利用計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、顯示和存儲等功能，同時由于PC機(jī)擁有強(qiáng)大的軟件資源，為測試系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)提供了巨大的空間。測試系統(tǒng)的硬件采用通用的工控機(jī)接口卡來實(shí)現(xiàn)，這些資源為組成測試系統(tǒng)的各個部件的選型提供了比較大的靈活性，可以比較方便地配置測試系統(tǒng)的硬件和軟件，從而為測試系統(tǒng)的通用性和自動性的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。測試系統(tǒng)是以PC機(jī)為主的系統(tǒng)，PC機(jī)是測試系統(tǒng)的核心，因此測試系統(tǒng)的首要部分就是PC機(jī)系統(tǒng)，在PC機(jī)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展外圍接口模塊構(gòu)成整個測試系統(tǒng)。具體來說用計算機(jī)主要來進(jìn)行：a）控制試驗(yàn)測試過程；

b）控制激勵信號的產(chǎn)生；

c）對響應(yīng)信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算與判斷；

d）數(shù)據(jù)保存、管理、打印、傳輸；e）應(yīng)用軟件資源提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性、高效性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性；f）系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，可以滿足多種插件的測試設(shè)計、控制、數(shù)據(jù)分析。測試系統(tǒng)硬件的主要功能就是為被測插件提供測試激勵和控制信號，并能將被測插件響應(yīng)信號采集、轉(zhuǎn)換處理后傳送給計算機(jī)進(jìn)行處理，為此測試系統(tǒng)必須有與之相關(guān)的測試模塊，為了保證插件能正常工作，測試系統(tǒng)還必須能為被測插件提供它的工作電源和其他電壓，因此必須有電源部分，為了充分利用測試系統(tǒng)的硬件資源，還必須有開關(guān)切換模塊，為了控制采樣時鐘和進(jìn)行計時功能，系統(tǒng)還必須有定時器/計數(shù)器模塊。綜上所述，插件通用測試系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能模塊：（1）A/D轉(zhuǎn)換接口模塊；（2）D/A轉(zhuǎn)換接口模塊；（3）數(shù)字量輸入模塊；（4）數(shù)字量輸出模塊；（5）開關(guān)量輸入模塊；（6）開關(guān)量輸出模塊；（7）定時器/計數(shù)器模塊；（8）電壓變換模塊；（9）電參數(shù)采集模塊；（10）電流源模塊。為了實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)通用性的目標(biāo)，測試系統(tǒng)的各個接口模塊的通道數(shù)應(yīng)無限多才能滿足系統(tǒng)的要求，從理論上講這是不可能實(shí)現(xiàn)的，測試系統(tǒng)多種多樣的測試需求與測試系統(tǒng)的資源之間存在著不可調(diào)和的矛盾，因此必須考慮測試系統(tǒng)的性能價格比，進(jìn)行仔細(xì)的權(quán)衡和折中，才能使測試系統(tǒng)既滿足測試種類多樣性的目標(biāo)，又使系統(tǒng)的硬件資源盡可能的少。插件測試中需要對多種電壓、電流信號進(jìn)行采集、控制，不僅有交流信號，還有直流信號，因此必須選用合適的信號測量與控制系統(tǒng)來完成此項(xiàng)任務(wù)。系統(tǒng)采用的EDA模塊為萊蕪力創(chuàng)公司生產(chǎn)的EDA90系列，測試臺內(nèi)的智能測控制模塊，與上位計算機(jī)組成RS485網(wǎng)絡(luò)，各智能測控制模塊分別測出信號的電壓與電流值，以及動作時間漏電阻等。在上位計算機(jī)的發(fā)出讀寫命令后，各智能測控制模塊便將測出的電壓與電流值，以及動作時間漏電阻等送到上位機(jī)，上位機(jī)將收到的數(shù)據(jù)在軟件界面上顯示出來，必要時上位機(jī)可控制將數(shù)據(jù)存盤和打印輸出。綜合保護(hù)插件的硬件總體框圖如下圖所示：圖4.1綜合保護(hù)插件測試系統(tǒng)硬件總體框圖4.3綜合保護(hù)插件測試系統(tǒng)軟件總體設(shè)計軟件系統(tǒng)是插件通用測試系統(tǒng)的核心，測試系統(tǒng)的用戶接口、檢測方法、故障診斷，都是在軟件系統(tǒng)的控制下完成的，在一定程度上來說，測試系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)需要通過軟件系統(tǒng)完成的。軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也是本測試系統(tǒng)較復(fù)雜的部分。4.3.1軟件開發(fā)環(huán)境的選擇選擇合適的開發(fā)系統(tǒng)對開發(fā)軟件的周期長短、質(zhì)量好壞、工作量的大小影響很大。由于被測插件很多，需要許多的界面窗口（Form），因此選用開物2000作為軟件開發(fā)環(huán)境。controX2000通用監(jiān)控軟件是一種先進(jìn)的工業(yè)控制用軟件包，它融過程控制設(shè)計、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于MicrosoftWindows98、Windows2000、WindowsNT操作系統(tǒng)的、內(nèi)部采用真正的Client/Sever體系結(jié)構(gòu)，用戶可以在企業(yè)所有層次的各個位置上都可以及時獲得系統(tǒng)的實(shí)時信息，無論是在控制現(xiàn)場還是在辦公室內(nèi)，可以進(jìn)行交互式的操作，讓操作者和管理人員作出快捷有效的決策。通過使用controX2000會使用戶極大地增強(qiáng)其生產(chǎn)線能力，提高工廠的生產(chǎn)力和效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營管理和故障診斷，到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。4.3.2軟件功能模塊劃分根據(jù)測試系統(tǒng)的設(shè)計要求，按照各模塊之間相互獨(dú)立的原則，將軟件劃分為用戶界面、系統(tǒng)維護(hù)、任務(wù)管理、檢測和數(shù)據(jù)處理等幾個主要模塊。幾個模塊的功能分別描述如下：（1）用戶界面：用于對整個軟件系統(tǒng)進(jìn)行管理，是測試系統(tǒng)提供給用戶的接口。它是插件測試的集成測試環(huán)境，為其它模塊提供調(diào)用接口，能調(diào)度所有其它的功能模塊（如系統(tǒng)維護(hù)、任務(wù)管理、插件管理、檢測、結(jié)果查詢），用戶對操作系統(tǒng)的任何操作都應(yīng)能在用戶界面中實(shí)現(xiàn)：（2）系統(tǒng)維護(hù)：用于對測試系統(tǒng)的自檢、測試系統(tǒng)的設(shè)置、資源配置。其中資源配置用于定義被測插件與測試系統(tǒng)之間的通道配置關(guān)系。（3）任務(wù)管理：任務(wù)管理模塊主要為用戶提供測試任務(wù)的編輯和查看功能。（4）檢測和數(shù)據(jù)處理模塊：檢測模塊用于對被測插件進(jìn)行檢測，并完成測試數(shù)據(jù)的分析得出檢測和故障診斷結(jié)果，是本測試系統(tǒng)的核心檢測模塊。5插件測試系統(tǒng)硬件設(shè)計綜合保護(hù)器插件通用測試系統(tǒng)在系統(tǒng)的設(shè)計與描述時，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)化的設(shè)計和層次化設(shè)計上，在系統(tǒng)的具體設(shè)計時首先是對系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，結(jié)構(gòu)劃分就是將系統(tǒng)劃分為多個功能模塊，每個功能模塊完成一些相對獨(dú)立的功能，各功能模塊之間是一種松散的聯(lián)系。層次化設(shè)計給出了模塊劃分的方法，在對系統(tǒng)進(jìn)行劃分時，并不是一次就把系統(tǒng)的所有模塊劃分的非常細(xì)致，而是按照層次化的思想逐步細(xì)劃。本章首先對綜合保護(hù)器插件的測試目的及測試內(nèi)容進(jìn)行介紹，然后對綜合保護(hù)器插件通用測試系統(tǒng)的測試需求進(jìn)行分析，提出測試系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，最后針對測試系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行總體設(shè)計。5.1插件測試的基本原理插件測試的基本理論是暗箱理論，（如圖4.1所示），即被測的對象是一個“暗箱”，在不允許打開“暗箱”的情況下又要了解其中的奧秘，因此，只能通過它的輸入產(chǎn)生輸出來完成對信息的處理。圖5.1測試基本理論根據(jù)上圖的測試原理，可以得出插件測試系統(tǒng)的測試過程如圖所示，其中插件測試系統(tǒng)要完成以下幾步工作：向被測對象發(fā)出測試的激勵信號；接收被測對象在相應(yīng)激勵下的響應(yīng)信息；分析在一定信號激勵下所產(chǎn)生的響應(yīng)；判斷插件的性能。5.2測試系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)本文研究的插件測試系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)和基本功能包括：具有較強(qiáng)的通用性：該測試系統(tǒng)應(yīng)能檢測多種類型的綜合保護(hù)插件；自動化程度高：測試過程是由計算機(jī)進(jìn)行控制的，只需人員的少量介入；操作方便：能為用戶提供便于操作的界面，方便用戶對插件的測試；4、具有一定的可擴(kuò)充性：在系統(tǒng)需要擴(kuò)充新的插件時，只需增加新的專用箱，測試臺總體不發(fā)生變化；能將所有的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并提供用戶查看功能，便于用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。插件通用自動測試系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成：軟件是測試系統(tǒng)的內(nèi)核，對各硬件組成進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理；硬件是軟件實(shí)現(xiàn)的載體，支撐著整個系統(tǒng)的運(yùn)行。測試軟件主要完成測試碼的生成，控制測試硬件的運(yùn)行，完成測試結(jié)果的處理，并為整個測試過程提供極好的交互式用戶界面。測試系統(tǒng)硬件主要完成被測試插件激勵信號的提供和響應(yīng)信號的采集和轉(zhuǎn)換，這一章主要介紹測試系統(tǒng)的硬件的實(shí)現(xiàn)。5.3插件通用測試系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)概述插件通用自動測試系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的主要功能是完成對被測試插件的測試矢量的發(fā)送、信號的采集、與被測插件之間的接口、各個通道的開關(guān)切換等功能。測試系統(tǒng)中軟件對系統(tǒng)的控制都是通過硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，同時硬件系統(tǒng)的性能將直接影響到整個測試系統(tǒng)的精度和可靠性，因此，硬件系統(tǒng)是本測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)境，硬件系統(tǒng)將直接影響測試系統(tǒng)的成敗。本插件測試系統(tǒng)由通用部分和專用部分組成。系統(tǒng)由測試臺、專用箱（與綜合保護(hù)器插件相配套）和軟件系統(tǒng)三部分組成。軟件控制測試臺經(jīng)專用箱模擬其工作環(huán)境，對綜合保護(hù)器提供相應(yīng)的電源、電壓和電流等測試信號，以完成各種測試。主要的測試項(xiàng)目有漏電閉鎖、過載，短路等，需要對電壓、電流、電阻值、動作時間等參數(shù)進(jìn)行測量，根據(jù)測試的結(jié)果來判定綜合保護(hù)器的性能情況[21]。5.4插件信號綜合分析插件測試系統(tǒng)的測試對象是各種類型的插件，為了保證其通用性，必須對各類插件進(jìn)行綜合分析、合理抽象，才能設(shè)計出令人滿意的測試系統(tǒng)。插件的類型多種多樣，完成的功能各不相同，在每一類型的插件中，其基本組成器件基本是相同的，插件的信號可以分為數(shù)據(jù)量信號，模擬量信號，離散量信號三類：數(shù)據(jù)量信號主要指二進(jìn)制形式的數(shù)據(jù)流或是以ASC-Ⅱ碼表示的信息流，數(shù)字量信號必須通過數(shù)據(jù)通訊接口才能與計算機(jī)之間正確通訊。模擬量信號包括電壓信號、電流信號等其它信號，計算機(jī)對插件的控制信號的發(fā)送以及要采集的模擬信號必須通過模擬量輸入輸出接口的轉(zhuǎn)換。離散量信號包括數(shù)字量信號和開關(guān)量信號，數(shù)字量信號是指計算機(jī)能夠直接處理的高低壓電平信號，開關(guān)量信號是指一些開關(guān)的通斷狀態(tài)（如繼電器的通斷）。離散量信號通常通過數(shù)字輸入輸出接口與計算機(jī)交互。測試系統(tǒng)在進(jìn)行插件測試時，必須保證能夠輸出插件的各種激勵信號，并且正確采集被測電路板上的響應(yīng)信號，因此測試系統(tǒng)必須包括數(shù)據(jù)通訊接口、模擬量輸入輸出接口、數(shù)字量輸入輸出接口、開關(guān)量輸入輸出接口。在具體地分析各保護(hù)器插件的基礎(chǔ)上，我們可以得到所需測試的項(xiàng)目、類別，以及各保護(hù)插件在正常工作和故障時所需提供的信號。所需工作電壓的大小有交流127V，100V，42V，36V，24V，15V，9V等；零序電壓應(yīng)能在0~100V之間調(diào)整。所以測試系統(tǒng)必須能提供需要的電壓信號，必須要有一定數(shù)量的調(diào)壓器和控制變壓器。并且要求電壓可以測量或需要知道所加電壓的大小。高壓防爆開關(guān)和低壓饋電開關(guān)的額定電流為50A，100A，200A，400A，電流互感器二次額定電流為5A，過流短路最小整定倍數(shù)0.1倍，最大整定倍數(shù)為16，即輸入綜保插件的電流信號大小為0.5A~80A；電動機(jī)綜保JDB-80，JDB-125，JDB-225屬于整體式結(jié)構(gòu)，即保護(hù)插件和電流互感器為一整體，因此需要實(shí)際的大電流流入互感器，過載倍數(shù)為1.0、1.2、1.5、6倍；短路整定倍數(shù)為8~10倍，所以測試時需要的電流調(diào)節(jié)范圍為0~1800A；電動機(jī)綜保ABD—8為分體式結(jié)構(gòu)，即電流互感器與插件是分開的，電流互感器二次側(cè)將電流信號變?yōu)殡妷盒盘栞斎氩寮?，所以測試臺需提供可調(diào)的電壓信號來模擬過流的實(shí)際情況。照明綜保也是需要用電壓調(diào)節(jié)信號模擬過流情況。并且測試系統(tǒng)能在0～10A之間調(diào)整零序電流。所以模擬綜合保護(hù)插件的過載、短路情況所加的電流信號有以下幾種：1、0~100A，2、0~2000A，3、加與電流信號相對應(yīng)的電壓信號。要求測試系統(tǒng)可以測量電流的大小，在進(jìn)行過流試驗(yàn)時可以知道所加電流的大小。高壓綜保所監(jiān)視的回路電阻調(diào)整范圍應(yīng)為0~1.5KΩ，絕緣電阻調(diào)整范圍在2~6.5KΩ之間，低壓饋電開關(guān)綜保所監(jiān)視的漏電電阻動作值：1140V系統(tǒng)為單相<20kΩ，660V系統(tǒng)為單相<11kΩ；電動機(jī)綜保所監(jiān)視的漏電電阻為當(dāng)電動機(jī)工作電壓為660v,一相對地絕緣電阻低于22±20%KΩ時拒絕啟動，當(dāng)電動機(jī)工作電壓為380v,一相對地絕緣電阻低于7±20%KΩ時拒絕啟動。照明綜保漏電閉鎖電阻為2~4KΩ，漏電動作電阻為2KΩ。因此需要選用兩種可調(diào)電位器10KΩ和47KΩ。各種綜保的過載延時時間，短路動作時間，漏電動作時間，電動機(jī)綜合保護(hù)的動作時間，返回時間都需要測量時間。因此測試系統(tǒng)必須有測試時間的功能。為了使測試系統(tǒng)正確、快速地完成用戶的測試要求，本測試系統(tǒng)選用CPU為IntelPentiumⅣ,內(nèi)存為256M的PC機(jī)作為測試系統(tǒng)的主機(jī)，測試臺上設(shè)有各種測試電壓、電流、功率的電測量模塊及測試時間的模塊。本課題所設(shè)計的綜合保護(hù)器插件自動測試系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：1、測試臺；2、調(diào)壓系統(tǒng)；3、大電流發(fā)生器；4、信號測量與控制部分；5、PC機(jī)及其接口部分；6、測試各保護(hù)插件的專用箱；7、測試軟件（與被測綜合保護(hù)器配合使用）。在這一章里，主要敘述前六部分，即測試系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計。下面分別介紹各部分的設(shè)計。5.5測試臺的結(jié)構(gòu)測試臺如下圖5.2所示圖5.2測試臺結(jié)構(gòu)圖5.6調(diào)壓系統(tǒng)（1）選用一個三相調(diào)壓器，型號為：華通TSGC3KVA；五個單相調(diào)壓器，型號為華通TDGC1KVA；10個控制變壓器，型號為華通BK-100VA(初級380V、220V；次級127、36、12、6.3V)；使系統(tǒng)可以產(chǎn)生六個可調(diào)交變信號：信號1：輸出一路單相可調(diào)交流電壓：0~80V；相角：0度對應(yīng)電壓輸出編號：A11、A12信號2：輸出兩路單相可調(diào)交流電壓：0~80V；相角：0度對應(yīng)兩路電壓輸出編號分別為：A5、A6和A7、A6信號3：輸出兩路單相可調(diào)交流電壓：0~40V；相角：120度對應(yīng)兩路電壓輸出編號分別為：A17、A18和A19、A18信號4：輸出一路單相可調(diào)交流電壓：0~100V；相角：270度對應(yīng)電壓輸出編號：A15、A16信號5：輸出一路單相可調(diào)交流電壓：0~80V；相角：270度對應(yīng)電壓輸出編號：A13、A14信號6：輸出三相可調(diào)交流電壓：0~147V對應(yīng)電壓輸出編號：A1、A2、A3、A4；其中A1、A2、A3為三根相線，A4為地線。將所輸出的電壓接到一個20芯的接插件上，作為綜合保護(hù)器插件測試所需的交流電源，并且引出電纜線，記為A電纜。這樣可以很方便地提取到所需的交流電壓信號。（2）選用開關(guān)電源，產(chǎn)生固定直流信號：DC12V；輸入輸出直流信號接到一個20芯的接插件上，并且引出電纜線，記為B電纜。這樣，測試臺上能產(chǎn)生6種浮地的交流信號，5路共地的直流信號，這11種信號分別經(jīng)A、B連接器接到專用箱，專用箱與被測綜合保護(hù)器配套，箱內(nèi)分別設(shè)計了測試電路，經(jīng)組合后產(chǎn)生測綜合保護(hù)器所需的信號，專用箱輸出信號到被測綜合保護(hù)器，綜合保護(hù)器的響應(yīng)信號再經(jīng)專用箱和A、B電纜送到測試臺中。5.7大電流發(fā)生器的設(shè)計因?yàn)楹芏嗖寮枰M(jìn)行過載或短路測試，而礦用高低壓防爆開關(guān)或電磁起動器的額定電流都較大，并且短路保護(hù)動作的整定值一般為額定電流的8~10倍，所以需要系統(tǒng)可以提供0~2000A的電流?？僧a(chǎn)生低壓大電流的變壓器俗稱大電流發(fā)生器，它是從事電力繼電保護(hù)工作人員時常用到的設(shè)備，如對繼電保護(hù)開關(guān)進(jìn)行速斷、限時電流速斷臨界值的整定和校驗(yàn)等。試驗(yàn)的方法是先用調(diào)壓器調(diào)壓，然后由大電流發(fā)生器產(chǎn)生低壓大電流，模擬保護(hù)裝置在使用中的電流[23][24][25][26]。大電流發(fā)生器電氣原理圖，如下圖所示：圖5.3大電流發(fā)生器電氣原理圖其中K1為DC12V中間繼電器（5A）；KA1為過電流繼電器（6A）；KMI為接觸器（40A/220V）；T為自耦調(diào)壓器（10KVA）；S為升流器（10KVA/2KA）；TA1為電流互感器2000A/5A；TA2為電流互感器（100A/5A），TA3為電流互感器150A/5A；SB1為停止按鈕；SB2為起動按鈕；H2電源燈；H1起動指示燈；Y1、Y2為0~2000A輸出接線銅排；Y3、Y4為0—100A輸出接線端子；X1、X2為從控制臺引來的控制端子；Y3、Y4、X1、X2從航空插頭引出。5.8信號測量與控制部分該系統(tǒng)通過六個EDA模塊測量數(shù)據(jù)、讀取狀態(tài)、控制繼電器的閉合和關(guān)斷給專用箱提供各種信號，通過專用箱使綜合保護(hù)器正常工作，從而完成綜合保護(hù)器的測試。測試軟件還要對數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，如電壓、電流的相互轉(zhuǎn)換等，另外還要把測量所得的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)測試報告的預(yù)覽及打印等功能。系統(tǒng)采用的EDA模塊為萊蕪力創(chuàng)公司生產(chǎn)的EDA90系列模塊，主要有[27]：1、三相電參數(shù)測量模塊EDA9033，測量精度為0.2級。EDA9033模塊能替代過去的電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電量等變送器及測量這些變送器標(biāo)準(zhǔn)輸出信號的模入模塊，采用電磁隔離和光電隔離技術(shù)，電壓輸入、電流輸入及輸出三方完全隔離。2、單相電參數(shù)測量模塊EDA9011，測量精度為0.2級。3、數(shù)字量輸入輸出模塊9050。4、電壓電流輸入模塊9017，測量精度為0.2級。5、頻率與脈沖計數(shù)模塊9081等，測量精度達(dá)到1/9999。表5.1各模塊地址分配EDA模塊地址波特率功能903301H9600bps對三相交流電量測量901102H9600bps對單相交流電量測量901703H9600bps模擬量測量9050（1）04H9600bps信號讀入或輸出驅(qū)動9050（2）05H9600bps信號讀入或輸出驅(qū)動908106H9600bps計數(shù)各智能測控制模塊可以分別測出信號的電壓與電流值、動作時間及漏電阻大小等。在上位計算機(jī)的發(fā)出讀寫命令后，各智能測控制模塊便將測出的電壓與電流值，以及動作時間和漏電阻值等送到上位機(jī)，上位機(jī)將收到的數(shù)據(jù)在軟件界面上顯示出來，必要時上位機(jī)可控制將讀到的數(shù)據(jù)存盤并打印輸出。EDA模塊提供的串行通訊接口為RS232和RS485，工業(yè)PC機(jī)的串行通訊接口為RS232。但RS232采用非平衡方式發(fā)送接收數(shù)據(jù)，傳輸距離短、抗干擾能力差、傳輸速度低，不適合工業(yè)現(xiàn)場中遠(yuǎn)距離設(shè)備之間的通訊連接。而RS485采用平衡發(fā)送接收方式，傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)。因此在測試系統(tǒng)中采用了RS485接口。這樣要實(shí)現(xiàn)EDA模塊和工業(yè)PC機(jī)的通訊，就必須實(shí)現(xiàn)RS232/RS485信號電平的轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用的轉(zhuǎn)換器為力創(chuàng)公司的RS232/RS485轉(zhuǎn)換器EDA485G。6插件測試系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)研制采用工業(yè)通用ControX2000組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)。組態(tài)軟件是一種定位于應(yīng)用程序開發(fā)工具與傳統(tǒng)應(yīng)用軟件之間的新型軟件，具有更好的適應(yīng)性和靈活性。一方面它提供類似工具軟件的編程能力，允許用戶在較高的層次上對軟件的參數(shù)、流程等進(jìn)行配置；另一方面它又和傳統(tǒng)應(yīng)用軟件一樣，有著確定的應(yīng)用對象(一種或一類)和固定的執(zhí)行代碼。組態(tài)軟件的主要目的是使使用者在生成自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時，不需要修改源代碼，只需通過內(nèi)部數(shù)據(jù)將被控對象的屬性與I/O設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接，以完成較為復(fù)雜的工程。插件通用測試系統(tǒng)軟件是運(yùn)行于WindowsXP下的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，使用圖形用戶界面為用戶提供友好的人機(jī)交互界面。操作簡單方便，采用開物2000組態(tài)軟件，為用戶提供了可視化的測試界面，詳細(xì)的操作步驟，可完成報表的預(yù)覽打印，測試結(jié)果準(zhǔn)確，系統(tǒng)可靠性高，系統(tǒng)易于擴(kuò)展。插件通用測試系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要用于測試系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定、資源配置、控制測試激勵的產(chǎn)生、響應(yīng)數(shù)據(jù)的采集、存儲、測試結(jié)果的判斷、記錄和結(jié)果顯示、人機(jī)交互和人工干預(yù)。6.1ControX2000通用監(jiān)控軟件簡介[30]ControX2000通用監(jiān)控軟件是一種先進(jìn)的工業(yè)控制用軟件包，它融過程控制設(shè)計、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于MicrosoftWindows98、Windows2000、WindowsNT操作系統(tǒng)的、內(nèi)部采用真正的Client/Sever體系結(jié)構(gòu)，用戶可以在企業(yè)所有層次的各個位置上都可以及時獲得系統(tǒng)的實(shí)時信息，無論是在控制現(xiàn)場還是在辦公室內(nèi)，可以進(jìn)行交互式的操作，讓操作者和管理人員作出快捷有效的決策。通過使用controX2000會使用戶極大地增強(qiáng)其生產(chǎn)線能力，提高工廠的生產(chǎn)力和效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營管理和故障診斷，到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。一、軟件總體首先，介紹一下controX2000的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。controX2000總體結(jié)構(gòu)由開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)服務(wù)、驅(qū)動程序庫和運(yùn)行環(huán)境構(gòu)成。開發(fā)環(huán)境：是一個工程開發(fā)設(shè)計工具。用于創(chuàng)建監(jiān)控虛擬現(xiàn)實(shí)場景（圖頁）、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動畫鏈接、設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)。數(shù)據(jù)服務(wù)：作為數(shù)據(jù)處理的核心，用于根據(jù)開發(fā)環(huán)境的設(shè)計進(jìn)行與硬件設(shè)備通訊的調(diào)度和數(shù)據(jù)的加工處理以及網(wǎng)絡(luò)的傳輸。驅(qū)動程序庫：負(fù)責(zé)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)信息交換，每一種通訊驅(qū)動程序支持相應(yīng)類型的外部硬件設(shè)備。運(yùn)行環(huán)境：運(yùn)行界面。從數(shù)據(jù)服務(wù)獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)由開發(fā)環(huán)境的動畫設(shè)計顯示動畫畫面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。controX2000軟件的體系結(jié)構(gòu)如圖6.1所示：icoreicoreViewStudioDriver外部控制設(shè)備設(shè)計人員操作人員圖6.1controX2000體系結(jié)構(gòu)其次，controX2000的系統(tǒng)特點(diǎn)。作為能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)監(jiān)視與控制的通用軟件，controX2000提供了強(qiáng)大的功能：全面支持ActiveX技術(shù)，提供極其靈活的面向?qū)ο蟮膭討B(tài)圖形功能以及豐富的圖形庫；實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)的記錄及超強(qiáng)的趨勢曲線圖設(shè)置功能；卓越的報警和報警的管理以及在線組態(tài)功能；高性能的I/O驅(qū)動，并支持目前主要硬件廠商支持的OPC（OLEforprocesscontrol）標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動程序；強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫連接能力，支持Microsoft開放數(shù)據(jù)庫互連（ODBC）接口；提供靈活的報告與報表生成功能，除了內(nèi)嵌可組態(tài)的報表外，亦可通過DDE方式在MicrosoftExcel中形成報表及報告；采用分布式Client/Server體系多用戶結(jié)構(gòu)，支持實(shí)時數(shù)據(jù)共享和分布式歷史數(shù)據(jù)庫；內(nèi)嵌面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言，靈活方便地解決控制過程中所遇到的各種復(fù)雜問題；完整的安全保護(hù)特性，為多個不同安全級別用戶使用的并且劃分不同安全區(qū)域的控制系統(tǒng)提供安全保護(hù)措施；除以上為滿足廠際控制與管理要求所具有的功能之外，controX2000監(jiān)控軟件還為有其它特殊需求的用戶提供了WebServer、軟邏輯等可以選購的組件。軟邏輯組件，它為用戶使用板卡和一些有驅(qū)動程序而無控制策略軟件的控制器提供了靈活的解決方案；WebServer功能，用戶通過選購WebServer組件，在可接入Internet的任意地方，均可利用標(biāo)準(zhǔn)的Internet瀏覽器實(shí)時地監(jiān)視工廠的生產(chǎn)過程；隨著controX2000功能的不斷增強(qiáng)，我們將會為用戶提供其他一些組件，方便用戶更快、更有效的利用控制系統(tǒng)來提高生產(chǎn)效率。controX2000分為兩個版本：運(yùn)行版和完整版。運(yùn)行版：支持網(wǎng)絡(luò)功能，提供運(yùn)行功能但不具備開發(fā)功能，無法進(jìn)行工程的組態(tài)，也無法對運(yùn)行的工程作二次修改。但可以實(shí)時監(jiān)視現(xiàn)場數(shù)據(jù)和進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定值的修改和控制以及數(shù)據(jù)、報警等信息的記錄、顯示、趨勢曲線、報表等功能。完整版：支持網(wǎng)絡(luò)功能，既具有開發(fā)功能又具有運(yùn)行功能。除具有運(yùn)行版的所有功能外，可利用其開發(fā)新的工程，完全按照用戶的設(shè)計方案進(jìn)行工程的組態(tài)。并在以后的運(yùn)行期間隨著現(xiàn)場工程的變化隨時對運(yùn)行的工程進(jìn)行修改、添加、刪除等。始終保持與實(shí)際現(xiàn)場情況的同步。所以網(wǎng)絡(luò)組態(tài)是實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)自動化流程非常關(guān)鍵的一步。二、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)controX2000網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個為生產(chǎn)過程管理自動化系統(tǒng)開發(fā)的組態(tài)平臺。它應(yīng)用在基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。配合controX2000的透明網(wǎng)絡(luò)組態(tài)技術(shù)，用戶可以非常容易地構(gòu)造分布在不同區(qū)域的物理計算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集和控制管理系統(tǒng)。通常一個工程的局域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由一臺服務(wù)器和多臺監(jiān)控節(jié)點(diǎn)組成。服務(wù)器上安裝開發(fā)版。監(jiān)控節(jié)點(diǎn)上安裝運(yùn)行版。三、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)controX2000采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)按功能分為九個節(jié)點(diǎn)類型：運(yùn)行環(huán)境：controX2000的畫面運(yùn)行節(jié)點(diǎn)，提供操作人員與計算機(jī)的交互操作界面。報警平臺：處理報警事件，保存、記錄報警事件并負(fù)責(zé)將報警信息發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)上。后備報警：作為報警平臺的后備數(shù)據(jù)服務(wù)器。事件處理：事件管理節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，用于事件的記錄與處理。（待定）后備事件：事件處理節(jié)點(diǎn)的后備數(shù)據(jù)服務(wù)器。歷史記錄：用于保存歷史數(shù)據(jù)文件并提供給網(wǎng)絡(luò)中需要?dú)v史數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)服務(wù)器。后備歷史：歷史記錄服務(wù)器的后備數(shù)據(jù)服務(wù)器。開發(fā)環(huán)境：用于實(shí)施工程設(shè)計開發(fā)的節(jié)點(diǎn)。校時服務(wù)：為系統(tǒng)提供時鐘基準(zhǔn)，保證節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳送在時間上不存在二異性，一個控制系統(tǒng)只能有一個校時服務(wù)器。在具體的系統(tǒng)工程中，多個功能可以集中在一個節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)單機(jī)版結(jié)構(gòu)，也可以將功能分布到各個節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)版結(jié)構(gòu)。6.2系統(tǒng)測試軟件的設(shè)計方案插件通用自動測試系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要用于測試系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定、資源配置、控制測試激勵的產(chǎn)生、響應(yīng)數(shù)據(jù)的采集、存儲、測試結(jié)果的判斷、記錄和結(jié)果顯示、人機(jī)交互和人工干預(yù)。ABD-8測試流程圖 。根據(jù)前面所述ABD-8的工作過程，設(shè)計編制程序時所需的程序流程圖：圖6.2ABD-8測試流程圖7礦用綜合保護(hù)器全自動測試的進(jìn)一步定性研究本系統(tǒng)的設(shè)計初衷，就是能夠相對以前來說，進(jìn)一步減少手動操作環(huán)節(jié)，即更多的利用計算機(jī)的強(qiáng)大控制與計算功能，以及現(xiàn)代化硬件設(shè)備的成熟操作性，來實(shí)現(xiàn)對各種礦用綜合保護(hù)器的性能測試。由于成本因素，以及多方面考慮，此系統(tǒng)無法真正實(shí)現(xiàn)零手動，但整體而言還是相比以前的設(shè)備，還是能夠大大提高了全自動成分，更加少的涉及手動操作環(huán)節(jié)。基于以上考慮，初步準(zhǔn)備將測試臺上的手動改變電壓、電流的環(huán)節(jié)，以及漏電阻的計算環(huán)節(jié)，采用電機(jī)控制以及程控電阻模塊來實(shí)現(xiàn)。這樣就可以大大減少手動操作成分以及能大大提高準(zhǔn)確度。在設(shè)計的過程中，充分參考已有成熟的科技理論，并且結(jié)合實(shí)際，做出一下定性的設(shè)計。7.1電機(jī)控制部分電機(jī)控制是指，對電機(jī)的啟動，加速、運(yùn)轉(zhuǎn)、減速以及停止進(jìn)行控制。根據(jù)不同電機(jī)的類型及電機(jī)的使用場合有不同的要求和目的。對于電動機(jī)，通過電機(jī)控制，達(dá)到幾點(diǎn)快速啟動、快速響應(yīng)、高效率、高轉(zhuǎn)矩輸出以及高過載能力的目的。利用電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制，使之自動地帶動旋轉(zhuǎn)手柄的的正反運(yùn)動，取而代之傳統(tǒng)的手動操作，從而控制信號1至信號6的輸出量大小的調(diào)節(jié)，這是此全自動模塊設(shè)計的主體構(gòu)思，以下便是解決方案。具體是，利用計算機(jī)與RS485連接，RS485與EDA模擬量輸出模塊連接，再與驅(qū)動器連接，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制控制電機(jī)。除此之外，利用電壓或者電流傳感器對所調(diào)節(jié)的信號1至信號6大小的實(shí)際值實(shí)時測量，與EDA模擬量輸入模塊進(jìn)行連接，使之成為一個完整的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，即使載工作過程中遇到了不可預(yù)知的信號擾動，也可以對信號1至信號6的大小進(jìn)行實(shí)時檢測，一旦偏離預(yù)設(shè)值，可以迅速進(jìn)行調(diào)整，減少誤差，提高精度。其硬件框圖如下圖所示：圖7.1電機(jī)控制信號1至信號6框圖這種通用的設(shè)計方法，適用于幾乎各種需要手動操作的環(huán)節(jié)，具有廣泛的操作性，在礦用綜合保護(hù)器全自動設(shè)計領(lǐng)域，此項(xiàng)設(shè)計具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，對現(xiàn)代化作業(yè)的礦井，運(yùn)用了此項(xiàng)技術(shù)，能更好提高生產(chǎn)效率以及對生產(chǎn)安全系數(shù)方面可以有更好的提升。7.2絕緣電阻部分絕緣電阻是一個滑動變阻器，需要手動調(diào)節(jié)來控制電阻大小，這樣無疑增加了人工的操作成分，給予此項(xiàng)考慮，初步設(shè)計由數(shù)字電位器對其進(jìn)行替代，可以使用成品或者設(shè)計，從而使所設(shè)計的礦用綜合保護(hù)器更加的全自動。具體設(shè)計方法是在適當(dāng)阻值的固定電阻上串聯(lián)一個可單片機(jī)編程的受控電壓源，當(dāng)電壓源的輸出電壓發(fā)生變化時，就會使固定電阻和受控電壓源構(gòu)成的等效阻值發(fā)生變化，從而可以模擬一定范圍內(nèi)的電阻信號。本文選擇100抽頭可編程數(shù)字電位器（DPPTM）—CAT5113[31]。CAT5113是一個簡單的可編程數(shù)字電位器，在電子系統(tǒng)中，它可以完全取代機(jī)械電位器和微調(diào)電阻。CAT5113可理想的用于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品的自動校準(zhǔn)，也可適用于需要在很難接入或定位的危險或遠(yuǎn)程環(huán)境中對設(shè)備進(jìn)行周期性調(diào)節(jié)的應(yīng)用中。CAT5113包含一個連接到RH和RL兩端的100抽頭串聯(lián)電阻陣列。由三個輸入管腳對一個遞增/遞減計數(shù)器和譯碼器進(jìn)行控制來決定哪一個抽頭與滑動片RW相連?；瑒悠脑O(shè)置保存在非易失性存儲器中，不會在器件掉電時丟失，可在器件上電后自動恢復(fù)?？赏ㄟ^調(diào)整滑片點(diǎn)來測試新的系統(tǒng)值但不會影響已保存的設(shè)置。CAT5113用三個輸入控制管腳（CS，U/D和INC）來控制滑片點(diǎn)。INC輸入用來使滑片朝著由U/D輸入的邏輯狀態(tài)決定的方向來移動，CS輸入用來選擇器件和在掉電前保存滑片點(diǎn)的位置。

數(shù)字可編程電位器可用作一個三端電阻分壓器或一個兩端可變電阻。DPP的可變性和可編程使它可以應(yīng)用到包括控制、參數(shù)調(diào)節(jié)和信號處理在內(nèi)的廣泛領(lǐng)域中。它的功能框圖如下：圖7.2CAT5113概略框圖圖7.3CAT5113詳細(xì)框圖應(yīng)用了程控電阻，可以利用上位機(jī)直接對其進(jìn)行控制，調(diào)整電阻阻值得大小，可以大大減化了手動環(huán)節(jié)，提高了精確性。8結(jié)論本文介紹了礦用綜合保護(hù)器全自動測試系統(tǒng)的總體設(shè)計、相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了插件通用自動測試功能，并通過實(shí)例驗(yàn)證了該系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、自動化程度高、測試準(zhǔn)確等特點(diǎn)。本章對本論文的完成的主要工作進(jìn)行回顧，并對測試系統(tǒng)和測試技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。插件通用自動測試系統(tǒng)順應(yīng)測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，融入了當(dāng)前的最新技術(shù)和思想，采用了集成儀器的概念和自動測試的體系結(jié)構(gòu)，將通用軟件技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，使測試系統(tǒng)具有更強(qiáng)大的功能。本文針對插件通用自動測試系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建及設(shè)計實(shí)現(xiàn)，主要作了以下工作：研究了當(dāng)前礦用綜保插件測試的情況以及插件的發(fā)展?fàn)顩r；建立了插件通用檢測結(jié)構(gòu)模型，對于不同種類的插件的不同測試需求進(jìn)行了綜合分析，抽象出了具有共性的插件檢測測試模型。完成了插件通用自動測試系統(tǒng)的設(shè)計，并實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目的。它采用集成儀器的概念，采用通用的硬件平臺，為插件的檢測的通用性提供了基礎(chǔ)；建立了自動測試的體系結(jié)構(gòu)，它能在計算機(jī)的控制和Windows多窗口的管理下完成插件的自動測試，不同類型的插件共享系統(tǒng)的硬件和軟件資源，加快了測試和開發(fā)速度，降低了成本。在系統(tǒng)構(gòu)成上，在實(shí)現(xiàn)激勵和響應(yīng)的檢測時，由測試系統(tǒng)中的計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理和分析，從而得到測試結(jié)果。使用通用軟件技術(shù)簡化了硬件電路設(shè)計，使測試系統(tǒng)的使用更靈活、自動化程度更高，同時為用戶提供了更友好的人機(jī)界面。對插件通用自動測試系統(tǒng)進(jìn)行了功能驗(yàn)證，通過對ABD-8的檢測，證明該系統(tǒng)使用方便，功能較完善，能很好地完成對插件的檢測，它具有通用性強(qiáng)、自動化程度高、可靠性高、易于擴(kuò)充等特點(diǎn)。本項(xiàng)目主要以下幾個創(chuàng)新點(diǎn)：1.測試種類全：常用的不同功能、不同型號、不同生產(chǎn)廠家的礦用綜合保護(hù)插件均可用一套測試系統(tǒng)進(jìn)行測試，即：礦用高壓開關(guān)用綜合保護(hù)插件、低壓饋電用綜合保護(hù)插件、移動變電站用綜合保護(hù)插件、電動機(jī)用綜合保護(hù)插件、煤電鉆用綜合保護(hù)插件、照明通信用綜合保護(hù)插件等不同大類礦用綜合保護(hù)插件可用一套本測試系統(tǒng)進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用；同一大類中不同型號的礦用綜合保護(hù)插件均可用一套本測試系統(tǒng)進(jìn)行測試；同一型號不同生產(chǎn)廠家的綜合保護(hù)插件均可用一套本測試系統(tǒng)進(jìn)行測試，解決了不同生產(chǎn)廠家的綜合保護(hù)插件測試的通用性問題。2.測試項(xiàng)目全：可進(jìn)行漏電、短路、過載、斷相等全部項(xiàng)目測試。3.全自動測試：測試人員只需按照使用說明及操作提示進(jìn)行簡單操作（連接被測綜合保護(hù)插件于測試系統(tǒng)、運(yùn)行測試軟件并點(diǎn)擊測試程序界面上的幾個按鈕）即可完成測試。4.系統(tǒng)擴(kuò)展性好：增加對某一新型號礦用綜合保護(hù)插件的測試功能，只需開發(fā)出與其配套的