毕业设计（论文）PIR250B智能保护器测试系统设计

1、1 绪论1.1 本课题的背景及意义煤是一次能源之一，其担任着国民经济发展的重要任务。是生产力发展的主要支柱。煤矿井下的负荷等级相当于一级负荷，如果其断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况，直接威胁到工作在矿井下的人员的生命财产安全。然而，煤矿的生产安全是一个不可忽视的重要问题。在以往发生的矿难中有很多来自于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。可见，测试煤矿中使用的保护器、高低压开关、磁力启动器的好坏就显得尤为重要。原始的测试方法是专业人员将电压或电流调到保护器的边界值，人为的制造故障，然后用相应的仪器进行测量保护器各故障的相应参数。这种测试方法虽然原理简单，便于理解，但测试速度较

2、慢，工作复杂，测试时间长，投资成本增多，浪费很多人力物力。在测试的过程中人为地粗大误差也是难于避免，因此原始测试的方法本身就给测试带来了很大的误差，故障率高。有时从井下带上来的保护器本身就带有故障，但原始的测试条件有限，不能测出其故障所在。这就给煤矿带来了很大的安全隐患。煤矿的安全生产对国民经济的发展十分重要。要实现煤矿的安全生产，测量煤矿中使用的各种综合保护器的好坏。由于综合保护器的种类繁多，给测设系统带来很大的不便。本设计专门设计pir-250b智能保护器的测试系统，是采用山东莱芜科技公司生产的多功能电参数测量仪表和工业现场测控模块，与计算机配合使用来检验煤矿中使用的pir-250b的性能

3、，以保证煤矿生产的安全进行。1.2 本课题的研究内容本论文主要研究pir-250智能保护器测试系统，要求能对其插件进行各个保护功能的自动检测。pir-250智能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；第二章主要对被测对象pir-250智能保护器进行了系统分析，包括保护器的原理图和引脚说明；第三章主要研究了pir-250智能保护器测试系统

4、的硬件设计方案；第四章重点阐述pir-250智能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。1.3 煤矿井下用电设备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、滴水及淋水等现象，空气中含有瓦斯气体和煤尘，而且高温潮湿，工作地点经常变动，存在特殊的自然灾害和对人体不利的自然条件，电气设备和电缆易受砸压而使绝缘损坏，易触电，工作环境恶劣【1】【2】。由于井下的环境较特殊,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

5、爆炸危险的场所【3】；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【4】。井下供电系统中有一些矿用电气设备，如移动变电站、高压真空配电装置、真空馈电开关、真空电磁起动器、真空本体、高压电缆连接器、高压漏电保护装置、相敏过流保护器、电动机综合保护器以及采煤机、掘进机、输送机、装载机、液压泵、风机、水泵等矿用电机【5】。这些常用的具体电气设备为：变压器、高压开关设备、高压电器、高压开关柜、低压配电装置、矿用隔爆配电装置、漏电保护装置、矿用隔爆型移动变电站、煤电钻变压器组合装置、

6、整流设备、矿用电缆等【6】【7】。由于煤矿井下的环境恶劣，空气中含有瓦斯气体和煤尘，有爆炸的危险，矿用电气设备必须具有防爆性能，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【8】【9】。井下巷道、硐室和工作面空间狭小，为搬迁设备方便，要求矿用电气设备体积小，重量轻。井下存在冒顶、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【9】。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【10】【11】。煤矿井下

7、使用的隔爆型电气设备外壳必须有足够的坚固性，满足以下要求：能承受机械撞击，具有足够的机械强度，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【12】【13】。1.4 煤矿井下保护基础知识 过流保护、漏电保护和接地保护是井下的三大保护。还有其它保护如：失压保护、欠压保护、过压保护和闭锁功能等【14】。 电火灾产生的主要原因是电网的过电流，而过电流又是由短路、过载引起的，因此防止电火灾方法就是防止过流的产生。所以过流保护包括短路保护

8、和过载保护【15】。电磁式继电器和电子式继电器均可实现短路保护。过载保护可由电磁式继电器、电子式继电器和热继电器实现【16】。 当电网绝缘电阻小于一定数值时，人触及后会产生触电危险，而且漏电不仅会使设备进一步损坏，形成短路事故，同时还导致人身触电和漏电火花引爆瓦斯、煤尘的危险。因此在井下供电系统中必须装设漏电保护装置实现绝缘监视、漏电保护以及补偿流过人身的电容电流的作用。按其实现保护功能分为无选择性漏电保护和有选择性漏电保护【17】【18】。正常情况下，电气设备的金属外壳及架构不带电，但如果电气设备的绝缘损坏，其金属外壳和架构就要带电。当人触及此电气设备时就会发生触电事故，而且我国规定触电的安

9、全极艰交流电流值为30ma，因此要通过接地保护限制通过人身的电流使其在极限电流之内。保护接地的关键是将保护接地装置的接地电阻降低到规定的范围内，就可以使流过人体的电流不超过安全极限电流，达到减少触电危险的目的【19】。其他保护主要有： 失压保护，电气设备在正常工作时，如果因为电源电压的消失而停止工作，那么在电源电压恢复时，电气设备的自行启动或投人工作将造成人身事故或设备损坏。对供电系统，许多电气设备同时启动和工作，也会引起不允许的过电流和过大的压降，而热类电气设备可能引起火灾【20】。为防止电压恢复时电气设备的自行启动或投人工作采用接触器和按钮控制电动机的启动、保持、停止，就具有失压保护作用。

10、 欠压保护，其采用鉴幅式保护原理。在有些应用场合下，当供电系统的电压降到额定电压的65时，就应能自动切除电源而停止工作，以免损坏电动机以及机械设备。 过压保护，其采用鉴幅式保护原理。当供电系统的电压大于额定电压的115时，就应能自动切除电源而停止工作，以免损坏电动机以及机械设备。过电压的保护方法是在线圈两端并联一个电阻、电阻串电容或二极管串电阻等形式，以形成一个放电回路，从而实现过压保护【21】。 闭锁功能，它是实现系统安全可靠工作的重要部分之一。常用的闭锁有漏电闭锁、机械闭锁、风电闭锁等【22】。漏电闭锁采用附加直流电源检测原理实现，在隔爆真空型电磁启动器、低压馈电开关中经常使用；高压配电箱

11、设有机械闭锁装置以保证安全；风电闭锁功能是由分路馈电开关与风机的控制开关配合使用实现的，将风机的控制开关的常闭触点接人分路开关的cpu回路，实现对分路开关的控制。可以采用接触器和按钮控制方式，还可以采用低压断路器或专门电磁式电压继电器进行欠压保护【23】。2 pir-250智能保护器2.1 总体概述 pir-250智能保护器为中文智能化多功能综合保护器，适用于井下380v、660v、1140v、不接地系统，最大电流至250，与井下磁力开关配套使用，以实现用电设备的各种保护功能。保护器采用了先进的微处理器，高精度的数据处理及先进的保护算法，保护精度高，反应速度快。能完成漏电闭锁、欠压、过压、三相

12、不平衡、过载、短路等多种保护功能。该保护器有如下特点：1.采用汉字字符液晶显示器，配合菜单式人及交互界面，操作直观简便。运行时实时显示当前三相电流和系统电压，显示信息丰富。2.各项保护功能参数均可以通过菜单选择调整，适用范围广保护精度高。3.具有记忆功能。每次调整的各项保护功能参数均记忆保存，下次上电或系统复位时自动提取上一次设定的参数。可以通过菜单查询故障。以方便维护。4.在系统带电的情况下，通过外引按钮，可以方便的进行定值调整、信息查询等功能。5.在系统停电的情况下，可以通过本保护器内置的本安电池模块及保护器本体上的按键进行定值调整和信息的查询，此时本装置满足本安要求。2.2 本保护器的原

13、理及参数2.2.1 保护器工作原理pir-250智能保护器为一体化设计，集信号采集、处理、显示与一体，不需要再接任何传感器。微处理器对采集的模拟量完成各种运算处理，一方面能实时地在显示三相电流及电压值，精度5%，显示数据刷新时间1s。在出现故障时能根据故障性质决定跳过的时间，并记忆与故障有关的参数，以便于查询。当保护器装入隔爆型磁力启动器后，除可以通过窗口观察到显示屏上的各种信息外，通过在开关本体上的按钮也可以在现场不打开开关外壳的情况下完成对保护器的各种保护功能的整定。2.2.2 保护器参数pir-250智能保护器适用于矿用井下380v、660v、1140v不接地系统，最大电流至250，与井

14、下磁力开关配套使用，以实现用电设备的各种保护功能。pir-250智能保护器技术参数 主要执行标准 mt175-88图2.1 参考接线图（1）短路保护：动作时间200ms-400ms。（2）欠压保护：保护器检测到系统电压低于额定65%是，动作时间8s,时间误差5%（可关闭）。（3）过压保护：保护器检测到系统电压大于额定120%，动作时间1.5s（可关闭）。（4）三相不平衡：动作时间1s-60s，误差100ms,动作时间5%（可关闭）。（5）过载保护：过载动作时间采用返时限实时计算，具有热记忆特性；过载保护动作2-3分钟自动复归。（6）漏电闭锁：开关合闸前对供电线路的对地绝缘情况进行检测。当绝缘电

15、阻低于7k（380v）,22k（660v),42k（1140v）能实现漏电闭锁功能，使磁力启动器不能合闸。当主电路绝缘阻值上升到闭锁值得1.5倍时，自动解除漏电闭锁。（7）漏电闭锁保护技术参数：动作时间小于500ms对漏电阻值进行微调时，具体调整方法是：在一个电压等级下，进行调整时应使其微调的显示值趋进“0”，调整完成后按“确认”，修改的参数按“确认”后，就可以直接保存。（8）需用电源：保护器使用的输入电源为ac36v,120%-65%,在实验前应保证保护器的输入电源为ac36v正负误差10%。2.3 pir-250b保护器引脚分析根据外围系统图中的外围电路，可以发现pir-250的引脚分析，

16、下表 2.1表 2.1 保护器引脚分析引脚输入/输出开关/数字1输入模拟2输入模拟3输出开关456接地7输入开关pir一250b保护器的电流互感器是采用空芯式电流互感器，三个电流互感器，对电流进行实时采集，pir-250b智能保护器在短路、过载、三相不平衡和漏电闭锁保护故障状态的鉴别都是通过从电流互感器来读取的。电流信号通过互感器采样传到保护器经过整流进入转换芯片中，经过转换芯片采样后将得到的电流值和整定电流基准值转换为数字量，最后一起送入单片机中进行处理，通过实时采样将主回路的电流值与基准电流值进行比较输出，从而判断用电设备的工作状态。当检测到用电设备出现故障时，单片机触发继电器动作完成保护

17、输出。引脚1、2电源输入引脚，除了作为电源给保护器提供电源外，引脚1、2还担任着对电压进行实时采集，pir-250b智能保护器在过压、欠压保护故障状态的鉴别都是通过从引脚1、2来读取的。电压信号通过引脚1、2采样传到保护器一起送入单片机中进行处理，通过实时采样将主回路的电电压值与基准电压值进行比较输出，从而判断用电设备的工作状态。必要时单片机触发继电器动作完成保护输出。引脚3外接继电器。当外围有故障时保护器向引脚3发出一个开关信号，从而达到保护作用。引脚4、5为备用引脚，是用于瓦斯保护使用【24】。引脚6接地。引脚7作为漏电闭锁保护，当电缆电阻小于一点阻值是，从电缆流向保护器的电流就达到保护器

18、的动作值，此时保护器通过继电器发出信号引脚3失电，达到漏电闭锁的目的3 保护器测试系统硬件设计3.1 保护器测试的基本原理系统由测试台、专用箱（与综合保护器插件相配套）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。插件测试的基本理论是暗箱理论，（如图3.1所示），即被测的对象是一个“暗箱”，在不允许打开“暗箱”的情况下又要了解其中的奥秘，因此，只能通过它的输入产生输出来完成对信息的处理【16】。图3.1 测试基本理论根据上图的测试原理，可以得出插件测试系统的测试过程如图所示，其中插件测试系统要完成以下几步工作： (

19、1)向被测对象发出测试的激励信号； (2)接收被测对象在相应激励下的响应信息； (3)分析在一定信号激励下所产生的响应； (4)判断插件的性能。3.2 对所需信号的分析测试系统在对插件进行测试时, 必须保证能够输出插件的各种激励信号, 并且正确采集被测插件上的响应信号。综合分析各种电子保护插件的电源及工作情况, 该系统需提供交流电压127, 100, 42, 36,24, 15, 9 v等; 零序电压应能在0100 v调整。3.2.1 电流信号pir-250b智能保护器的额定电流为5250a, 电流互感器二次额定电流为5 , 过流短路最小整定倍数1倍, 最大整定倍数为6倍, 即输入电子保护插件

20、的电流信号大小为0.580a, 且系统要求能在010a调整零序电流;过载倍数为1.0、 1.2、 1.5、 6;短路整定倍数为28倍ie, pir-250b智能保护器分体式结构, 即电流互感器与插件是分开的, 电流互感器二次侧将电流信号变为电压信号输入插件, 则测试台需提供可调的电压信号来模拟过流的实际情况; 断相测试在三相不平衡情况下, 模拟给出不平衡电流或电压, 其模拟电流一般为额定值的1.05倍。因此模拟综合保护插件的过载、短路情况所加的信号有以下几种情况: 0100a, 02000a的电流信号和与电流信号相对应的电压信号。在进行过流、短路试验时可以给出所加电流的大小。3.2.2 可调电

21、阻信号pir-250b智能保护器所监视的回路电阻信号调整范围应为01.5k, 绝缘电阻调整范围为26.5k;低压馈电开关综保所监视的漏电电阻动作值:1140v系统为单相小于20k , 660v系统为单相小于11k;380v系统为单相小于7kpir-250b智能保护器所监视的漏电电阻为当电动机工作电压为660v, 一相对地绝缘电阻低于(225)k 时拒绝启动, 当电动机工作电压为380v, 一相对地绝缘电阻低于(72)k 时拒绝启动;因此选10k和47k两种可调电位器。3.2.3 其他信号系统必须有对各种电子保护插件的过载、短路、漏电、断相保护的动作时间、电动机综合保护返回时间等的测试功能, 因

22、此系统需提供时间信号, 除此以外, 测试模块和有些电子插件需要直流信号。3.2.4保护器测试系统的结构测试系统硬件的主要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【25】。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

23、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5 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3.2 保护器测试系统的硬件构成3.3 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：（1）自动化程度高：测试过程是由

24、计算机进行控制的，只需人员的少量介入；（2）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；（3）能将所有的测试数据进行记录，并提供用户查看功能，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【26】。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

25、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。主要的测试项目有漏电闭锁、过载、过压、欠压短路、三相不平衡等，需要对电压、电流、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。3.4 测试台测试台可用于工作电源电压监测、接触器三相同步性测试、电器耐压绝缘测试、输出电压调节等；工业控制计算机通过控制箱与综合测试台、各种电机、大电流发生器进行连接，可以监测电压、电流、开关状态等相关信息，也可以进行测试起停控制等操作，同时进行测试数据的记录，方便用户查询和输出报表等。图3.3 测试台结构图3.4.1 调压系统系统采用5个单相调压器、1

26、个三相调压器以及若干控制变压器来提供电子保护插件正常工作或故障模拟情况下的电压信号, 调压系统信号见表3.1。表3.1 调压系统信号信号交流电相数输出电压范围/v输出电流范围/a相角（）电压输出编号信号1一相088020a11、a12信号2二相088020a5、a6和a7、a6信号3二相04502120a17、a18和a19、a18信号4一相08802270a15、a16信号5一相08802270a13、a14信号6三相015501a1、a2、a3、a4 将各调压器的输出信号接到一个20芯的接插件上, 作为电子保护器插件测试所将各调压器的输出信号接到一个20芯的接插件上, 作为电子保护器插件测

27、试所需的交流电源,并且引出电缆线, 记为a电缆。3.4.2 智能测控模块选择系统采用的智能测控模块为eda90系列模块, 各模块地址分配及功能见表3.2表3.2各模块地址分配及功能eda模块型号地址功能测量精度波特率901701 h电压电流输入0.2级9600bps9050(1)02 h数字量输入输出驱动9600bps9050 (2)03 h数字量输入输出驱动9600bps908104 h频率与脉冲计数1 /99999600bpseda485grs232 /rs4859600bps 各智能测控模块可以分别测出信号的电压与电流值、动作时间及漏电阻大小等。在上位计算机发出读写命令后, 各智能测控模

28、块便将测出的电压与电流值以及动作时间和漏电阻值等送到上位机, 上位机将收到的数据在软件界面上显示出来, 必要时上位机可控制将读到的数据存盘并打印输出【27】。eda模块提供的串行通讯接口为rs232和rs485，工业pc机的串行通讯接口为rs232。但rs232采用非平衡方式发送接收数据，传输距离短、抗干扰能力差、传输速度低，不适合工业现场中远距离设备之间的通讯连接。而rs485采用平衡发送接收方式，传输距离远、抗干扰能力强。因此在测试系统中采用了rs485接口。这样要实现eda模块和工业pc机的通讯，就必须实现rs232/rs485信号电平的转换。本系统采用的转换器为力创公司的rs232/

29、rs485转换器eda485g【20】。3.4.3 固定稳压直流信号 采用开关电源, 产生1路可直接提供输出的12 v的直流电压信号, 并通过eda9050 (1) 控制5个12 v直流电磁式继电器, 产生5路12 v的可控的共地直流电压信号,由eda9017产生1路电流信号; eda9081 产生2路计数信号, 信号发生器产生1路标准脉冲信号,eda9050 (2) 产生8路数字量输出信号作为状态信号和编码信号, 再加上2路接地信号共20个信号接到一个芯的接插件上, 作为电子保护器插件测试系统所需的直流信号, 并且引出电缆线, 记为b电缆。3.5 测试台接口分析将测试台的输入输出接口分a接口

30、、b接口为两中接口，a接口分析如下 表3.1测试台a接口分析如 表3.3和表3.4所示 表3.3测试台引脚分析引脚引脚说明输入量输出量开关量模拟量模拟量范围电压量/电流量引脚作用a1输出量模拟量0-147v电压量提供插件的工作电压和电流a2输出量模拟量0-147v电压量提供插件的工作电压和电流a3输出量模拟量0-147v电压量提供插件的工作电压和电流a4地线输出量模拟量0v电压量a5输出量模拟量0-80v电压量用于测试断相保护，提供较低的电压a6地线输出量模拟量0v电压量a7输出量模拟量0-80v电压量用于测试断相保护，提供较低的电压a8地线输出量模拟量0v电压量a9输出量模拟量0-80v电压

31、量用于测试断相保护，提供较低的电压a10地线（中性线输出量模拟量0v电压量a11输出量模拟量电流量提供漏电电流a12地线输出量模拟量0v电压量a13输出量模拟量电流量提供漏电电流a14地线输出量模拟量0v电压量a15输出量模拟量0-100v电压量单相可调交流电压a16地线输出量模拟量0v电压量a17输入量模拟量0-20ma电流量测量漏电电流a18输入量模拟量0-20ma电流量测量漏电电流a19监视开关输入量模拟量0-10v电压量与电流量1测漏电电阻2.提供较小的电流和电压a20地线输出量模拟量0v电压量表3.4测试台b接口分析引脚引脚说明输入量输出量开关量模拟量模拟量范围电压量/电流量引脚作用

32、b1编码输入量开关量0/1电压量根据编码的不同控制开关进行保护b2编码输入量开关量0/1电压量b3编码输入量开关量0/1电压量b4编码输入量开关量0/1电压量b5编码输入量开关量0/1电压量b6输入量开关量0/1电压量漏电阻测量开关监视b7输入量开关量0/1电压量断相按钮 开关监视b8输入量开关量0/1电压量断相按钮2开关监视b9输入量开关量0/1电压量实验按钮3开关监视b10输出量模拟量12v电压量提供直流电源b11输入量开关量0/1电压量复位b12输入量开关量0/1电压量监视计时器1工作状态b13输入量开关量0/1电压量监视计时器2工作状态b14b15b16b17输入量开关量0/1电压量计

33、时器开关b18b19输入量开关量0/1电压量计时器开关b20地线输出量模拟量0v电压量3.6 大电流发生器的设计及工作原理因为很多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8-10倍，所以需要系统可以提供0-2000a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【28】。图3.4 大电流发生器电气原理图其中k1为dc12v中

34、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；y3、y4、x1、x2从航空插头引出。图3.5大电流发生器面板示意图3.7 专用箱的设计 专用箱是插件测试系统必要的组成部分，是联系测试台系统与被测插件的纽带，主要用来具

35、体给被测插件提供激励信号，并把被测插件的响应信号传送给计算机。原则上一个插件配一个专用箱，但若同类插件所加信号相同，工作原理也基本相同，也可以共用一个专用箱。专用箱一般有几个端子，1、来自测试台a、b电缆线，其中a提供交流信号，b提供直流信号；2、来自大电流发生器的输出信号，测试需要提供大电流的必须将大电流发生器的输出与专用箱相连；3、与插件相连的端子。首先研究测试要求；其次研究插件电路及插件各管脚的作用；根据测试要求和管脚的作用，以及测试台所提供的信号，设计出专用箱电路；制作专用箱；按照测试要求设计相应的测试步骤，在电脑上进行调试，若满足测试要求，转入软件阶段的设计。图3.6专用箱电路图4

36、保护器测试系统软件设计4.1 软件设计方案插件通用自动测试系统的软件系统主要用于测试系统的参数设定、资源配置、控制测试激励的产生、响应数据的采集、存储、测试结果的判断、记录和结果显示、人机交互和人工干预。 系统通过六个eda模块测量数据、读取状态、控制继电器的闭合和关断给专用箱提供各种信号，通过专用箱使综合保护器正常工作，从而完成综合保护器的测试。测试软件还要对数据进一步处理，如电压、电流的相互转换等，另外还要把测量所得的数据存入数据库，以实现测试报告的预览及打印等功能。4.2 保护器测试流程图4.2.1 保护测试主流程图调整信号2输出电压至36v，准备向保护器供电开始测试进入测试界面测试结束

37、选择返回测试项目选择测试完成否过压保护测试过载保护测试短路保护测试欠压保护测试断相保护测试漏电闭锁测试选择保护测试项目保护测试主流程图，如4.1主测试流程图图4.1主测试流程图4.2.2 短路保护测试流程图控制9050（2）输出使测试台内p10线圈失电，常开触点断开p10跳闸，断开大电流发生器电源，同时常开开关q1-2跳闸，9081停止计时记录保护器的动作时间保存数据继续测试否？大电流发生器复位、保护器复位返回选择保护项目退出测试大电流发生器复位、保护器复位短路保护通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1

38、闭合同时 ，保护器接通电源通过测试台eda9050（2）控制p10线圈得电，触点p10闭合，进而大电流发生器k1线圈得电，触点k闭合，按下大电流发生器sb2,km1线圈得电，km1触点闭合，输出电流；同时通过测试台eda9050（2）控制线圈p12得电，测试台的p12常开触点闭合eda9081开始计时根据设定的短路电流动作值调整大电流发生器的输出电流，得到所需电流调节信号2使电压达到交流36v通过保护器引脚1和引脚2给保护器提供36v的交流电源设定短路保护的动作电流值观察1s内短路保护是否动作短路保护测试流程图，如图4.2所示图4.2短路保护测试流程图4.2.3 欠压保护测试流程图欠压保护测试

39、流程图，如图4.3所示调节信号2使电压达到交流36v通过保护器引脚1和引脚2给保护器提供36v的交流电源通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源设定过压保护的动作电压值设置保护器参数，调节信号2使输出电压为相应欠压值通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源，发出过压信号；线圈q得电，触点q1-2闭合，同时测试台通过eda9050（2）模块输出使线圈p12的点，p12

40、触点闭合，通过引脚b17接通故障计时回路f0，eda9081模块开始计时8s内是否跳闸？线圈q失电，开关q1-4闭合，故障动作灯亮；开关q1-2断开，f0线路断开，跳闸延迟计时结束测试台发出信号切断电路保存数据继续测试否？测试台复位、保护器复位退出测试测试台复位、保护器复位返回选择保护项目欠压保护调节信号2使电压达到交流36v通过保护器引脚1和引脚2给保护器提供36v的交流电源通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源设定过压保护的动作电压值设置保护器参数，调节信号2使输出电压为相

41、应欠压值通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源，发出过压信号；线圈q得电，触点q1-2闭合，同时测试台通过eda9050（2）模块输出使线圈p12的点，p12触点闭合，通过引脚b17接通故障计时回路f0，eda9081模块开始计时8s内是否跳闸？线圈q失电，开关q1-4闭合，故障动作灯亮；开关q1-2断开，f0线路断开，跳闸延迟计时结束测试台发出信号切断电路保存数据继续测试否？测试台复位、保护器复位退出测试测试台复位、保护器复位返回选择保护项目欠压保护图4.3欠压保护测试流程图

42、4.2.4 过载保护测试流程图过载保护测试流程图，如图4.4所示过载保护调节信号2使电压达到交流36v通过保护器引脚1和引脚2给保护器提供36v的交流电源通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源选择过载额定电流的倍数和延时时间调节大电流发生器至过载电流倍数所需电流通过测试台eda9050（2）控制p10线圈得电，触点p10闭合，进而大电流发生器k1线圈得电，触点k闭合，按下大电流发生器sb2,km1线圈得电，km1触点闭合，输出电流；同时通过测试台eda9050（2）控制线圈p1

43、2得电，测试台的p12常开触点闭合eda9081开始计时设定时间范围内是否跳闸记录保护器的动作时间保存数据控制9050（2）输出使测试台内p10线圈失电，常开触点断开p10跳闸，断开大电流发生器电源，同时常开开关q1-2跳闸，9081停止计时大电流发生器复位、保护器复位继续测试否？退出测试返回选择保护项目大电流发生器复位、保护器复位图4.4过载保护测试流程图4.2.5 过压保护测试流程图过压保护测试流程图，如图4.5所示过压保护调节信号2使电压达到交流36v通过保护器引脚1和引脚2给保护器提供36v的交流电源通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，

44、进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源设定过压保护的动作电压值设置保护器参数，调节信号2使输出电压为相应过压值通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源，发出过压信号；线圈q得电，触点q1-2闭合，同时测试台通过eda9050（2）模块输出使线圈p12的点，p12触点闭合，通过引脚b17接通故障计时回路f0，eda9081模块开始计时2s内是否跳闸？线圈q失电，开关q1-4闭合，故障动作灯亮；开关q1-2断开，f0线路断开，跳闸延迟计时结束测试台发出

45、信号切断电路保存数据继续测试否？测试台复位、保护器复位退出测试测试台复位、保护器复位返回选择保护项目图4.5过压保护测试流程图4.2.6 漏电闭锁保护测试流程图漏电闭锁测试流程图，如图4.6所示漏电闭锁调节专用箱变阻器至动作灯亮 保存漏电闭锁电阻值停止调节专用箱变阻器，通过计算机控制eda9050（2）使p7线圈得电，常开开触点p7闭合，专用箱p1线圈得电，进而常开触点p1-1、p1-3闭合，常闭触点p1-2、p1-4断开通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护器接通电源通过a19把专用箱

46、电流送到eda9017测得电流值，进而测得漏电闭锁电阻值使测试台p7线圈失电，测试台常开触点p7断开增大变阻器的组织，使故障灯灭保存数据停止调节专用箱变阻器，通过计算机控制eda9050（2）使p7线圈得电，常开开触点p7闭合，专用箱p1线圈得电，进而常开触点p1-1、p1-3闭合，常闭触点p1-2、p1-4断开通过a19把专用箱电流送到eda9017测得电流值，进而测得解锁电阻值继续测试否？测试台信号源、保护器复位返回选择保护项目目退出测试测试台信号源、保护器复位整定漏电闭锁值和解锁图4.6漏电闭锁保护测试流程图4.2.7 断相保护测试流程图断相保护试流程图，如图4.7所示断相保护通过测试台

47、eda9050（2）控制p10线圈得电，触点p10闭合，进而大电流发生器k1线圈得电，触点k闭合，按下大电流发生器sb2,km1线圈得电，km1触点闭合，输出电流；同时通过测试台eda9050（2）控制线圈p12得电，测试台的p12常开触点闭合eda9081开始计时记录保护器的动作时间保存数据控制9050（2）输出使测试台内p10线圈失电，常开触点断开p10跳闸，断开大电流发生器电源，同时常开开关q1-2跳闸，9081停止计时从大电流发生器引出一相或两项电缆穿过保护器的空心互感器断相保护的动作值通过计算机eda9050（1）使测试台的p8和p5线圈得电，常开触点 p8和p5闭合，进而使专用箱的

48、p2线圈得点，常开触点p2-1闭合同时 ，保护保护器接通电源观察1s内断相保护是否动作返回保护测试项目选择界面调节信号2使电压达到交流36v通过保护器引脚1和引脚2给保护器提供36v的交流电源继续测试否？大电流发生器复位、保护器复位退出测试大电流发生器复位、保护器复位图4.7断相保护测试流程图5结论矿用电子保护插件既是煤矿机电设备中的重要组成部分，又是煤矿安全生产的重要保证。现在任何一个现代化生产矿井中都使用着多种不同类型的电子保护插件。因此研制矿用智能电子保护插件测试系统有着迫切的社会需要与可观经济效益。本文针对pir-250b智能保护器测试系统设计。文中根据pir-250b智能保护器外围电

49、路图分析了保护器各引脚功能及保护器的工作原理。根据保护器的引脚功能和工作原理，然后结合中北大学研发的测试平台，设计了pir-250b智能保护器的专用箱。同时也对保护器的漏电电闭锁保护、三相不平衡保护、过压保护、欠压保护、短路保护、过载保护设计了相应的测试流程图。本测试系统为测试保护器提供了很大的方便，节省了很多人力物力，提高了测试精度。本文的设计中尚存在一些不足之处，望各位老师批评指正。附录a 系统电路图附录b pir-250b专用箱路图参考文献1王公强,浅谈煤矿井下电气设备的安全与保护2田伟.试论矿井安全供电 山西省大同市同煤集团，2009.103仇士弼、许博毛、郢孜，煤矿井下供电现状4谢振东、矫书华、李食顺. 浅析煤矿井下供电系统漏电的原因及预防措施鸡西矿业集团东海矿5applied protective relaying