電力系統(tǒng)的逐步完善以及平穩(wěn)運(yùn)行，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及國(guó)民生活水平的提高具有不可替代的作用。確保電力系統(tǒng)健康穩(wěn)定運(yùn)行的主要措施即為繼電保護(hù)，而繼電保護(hù)裝置作為*重要以及*有效的手段，可以確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行，避免、限制電力系統(tǒng)大面積或者是較長(zhǎng)時(shí)間停電[1]。 繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)涵蓋如下：繼電保護(hù)試驗(yàn)與特性參數(shù)的測(cè)量原理；測(cè)量方法以及測(cè)量專(zhuān)用儀表使用[2]。 文章旨在研究出檢定繼電保護(hù)測(cè)試儀的裝置， 確保繼電保護(hù)測(cè)試儀平穩(wěn)工作，意義顯著。

1 檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由2部分組成，即：1）數(shù)據(jù)采集板卡；2）上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[3]。 **組成部分為高速信號(hào)采集處理系統(tǒng)，圖1表示該組成部分的結(jié)構(gòu)圖。 工作流程如下：數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行采樣， 采樣對(duì)象為繼電保護(hù)測(cè)試儀的電壓數(shù)據(jù)與電流數(shù)據(jù)，首先對(duì)濾波進(jìn)行放大，然后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作，由于系統(tǒng)的強(qiáng)電與弱電會(huì)導(dǎo)致不利現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此，系統(tǒng)選擇光耦隔離方法，對(duì)強(qiáng)電以及弱電信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，傳送至DSP，再通過(guò)串口RS232 通訊傳送至檢測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)，*終在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等[4]。

按照系統(tǒng)不同部分之間功能存在的差異性，系統(tǒng)可包括如下模塊：1）信號(hào)采樣；2）輸入信號(hào)調(diào)理；3）光電隔離；4）數(shù)字信號(hào)處理；5）通信。 **模塊主要調(diào)理被采集的模擬信號(hào)，從而達(dá)到A/D電路對(duì)于信號(hào)的要求；第四模塊的主要功能是對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行采集、 處理的操作，DSP主要作用是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，控制系統(tǒng)邏輯與時(shí)序；第五模塊的主要功能是將數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)，完成數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)顯示等過(guò)程[5]。

1.1 DSP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置所采用的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)為*小系統(tǒng)[6]，該系統(tǒng)包括：數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320F2812；外圍擴(kuò)展電路：復(fù)位電路等，圖 2 表示數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（DSP）*小系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

1.2 前端信號(hào)調(diào)理電路

本設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置采集的電壓信號(hào)*低值達(dá)到10mV，*高值為7 V，當(dāng)檢測(cè)電壓信號(hào)較小時(shí)，檢測(cè)裝置采集到的信號(hào)將存在較多的信號(hào)噪聲，不利于數(shù)據(jù)的處理、分析，*終將影響檢測(cè)裝置的測(cè)量精度[7]。 因此需要對(duì)采集到的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并對(duì)采集到的信號(hào)中的噪聲進(jìn)行過(guò)濾，以達(dá)到檢測(cè)裝置采集的信號(hào)準(zhǔn)確性。 前段采集信號(hào)調(diào)理電路如圖3所示。

1.3 通訊串口RS232電路設(shè)計(jì)

本文采用MAX232C作為繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置的通訊串口專(zhuān)用芯片， 通過(guò)MAX232C芯片將3.3 V的TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)變通訊串口RS232兼容的通訊信號(hào)。本次設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置的通訊串口選擇RxD、TxD以及GND節(jié)點(diǎn)作為通信接口，其中通訊接頭采用D型9針陽(yáng)性插頭。 通訊串口專(zhuān)用芯片MAX232C具有智能通訊連接的特點(diǎn)，并且在高數(shù)據(jù)傳輸率狀態(tài)時(shí)仍然保持兼容；③抗電子干擾能力強(qiáng)[8]。

*低供電電壓以及*高供電電壓分別為-3.3V、3.3 V， 電源可選擇DSP系統(tǒng)電源。 通訊串口RS232電路如圖4所示。

2 檢測(cè)裝置的軟件設(shè)計(jì)

檢測(cè)裝置軟件設(shè)計(jì)涵蓋兩方面：1）數(shù)據(jù)采集卡的DSP軟件程序設(shè)計(jì)，2）PC機(jī)應(yīng)用程序的軟件設(shè)計(jì)。 其中數(shù)據(jù)采集卡的 DSP 軟件主要子程序包括：DSP 的數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320F2812 運(yùn)行程序；數(shù)據(jù)采集裝置運(yùn)行程序；數(shù)據(jù)通訊接口運(yùn)行程序；A/D采樣電路運(yùn)行程序。本繼電保護(hù)測(cè)試儀檢測(cè)裝置的DSP軟件程序運(yùn)行流程圖如圖5所示，數(shù)據(jù)采集裝置運(yùn)行程序流程如圖6所示。

PC 機(jī)的應(yīng)用程序采用Delphi開(kāi)發(fā)，打開(kāi)串口后，為確保檢定裝置處于安全運(yùn)行狀態(tài)，軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，無(wú)論電壓還是電流量程均為*大值。 根據(jù)采樣方式，分別從DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取，在不同的存儲(chǔ)空間進(jìn)行存儲(chǔ)，調(diào)用不同的線(xiàn)程處理數(shù)據(jù)， 不同處理方式的數(shù)據(jù)均會(huì)在用戶(hù)主界面中進(jìn)行顯示[9]。圖7表示上位機(jī)應(yīng)用程序的流程圖。

由直、交流處理，串口設(shè)置與調(diào)標(biāo)設(shè)置3個(gè)模塊構(gòu)成了應(yīng)用程序。 為確保檢定裝置在測(cè)量過(guò)程中的高**度，設(shè)計(jì)過(guò)程中，電壓以及電流均選擇多量程，第三模塊按照不同量

程對(duì)誤差系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 檢測(cè)系統(tǒng)的人機(jī)交互主界面如圖8所示。

3 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析

為了測(cè)試檢測(cè)裝置參數(shù)檢測(cè)的精度， 測(cè)試信號(hào)源選擇LR98A 多功能校準(zhǔn)器[10]。 LR98A 多功能校準(zhǔn)器數(shù)據(jù)精度等級(jí)為0.05 級(jí)， 諧波失真度達(dá)到0.01級(jí)。 頻率*低分辨率為0.001 Hz，相序角*低分辨率為0.025°。

本檢測(cè)裝置可以分別對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀采集的電流頻率和電壓頻率進(jìn)行測(cè)量， 并可以對(duì)個(gè)數(shù)據(jù)通道就行檢測(cè)，同時(shí)將檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)檢測(cè)界面上，上位機(jī)數(shù)據(jù)顯示界面如圖9所示。

該檢測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率范圍在10~1000Hz之間的電流頻率、電壓頻率進(jìn)行檢測(cè)，使用本檢測(cè)裝置對(duì)頻率標(biāo)準(zhǔn)值為30 Hz、50 Hz、100 Hz、500 Hz、800 Hz、1 000 Hz 進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

當(dāng)檢測(cè)頻率處于0~65Hz之間， 偏差處于-0.001~0.001Hz之間；當(dāng)檢測(cè)頻率處于65~450Hz之間，偏差處于-0.01~0.01Hz之間；當(dāng)檢測(cè)頻率處于450~1 000 Hz 之間，偏差處于-0.02~0.02 Hz 之間，本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置，其偏差不受檢測(cè)頻率的影響，始終保持0.001 Hz的偏差，因此，本文設(shè)計(jì)的檢定系統(tǒng)

可以達(dá)到繼電保護(hù)測(cè)試儀頻率檢測(cè)精度的要求。使用本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置逐一進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證參數(shù)包括交直流電壓與電流、諧波總畸變率、相位以及時(shí)間等，對(duì)比分析實(shí)際檢測(cè)結(jié)果與相關(guān)性能參數(shù)間存在的差異性。 結(jié)果表明：該檢定裝置可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，推廣前景廣闊。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)一種繼電保護(hù)測(cè)試儀檢定裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)與驗(yàn)證分析。 該裝置可以測(cè)量測(cè)試儀的基本參數(shù)， 測(cè)量精度可達(dá)0.05 級(jí)，該裝置的成功設(shè)計(jì)，避免使用多種儀器測(cè)試的繁瑣以及中間檢測(cè)過(guò)程中形成的誤差，簡(jiǎn)化檢定過(guò)程，提高檢定效率。 設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇軟件同步采樣技術(shù)，對(duì)于提升系統(tǒng)的抗干擾能力作用明顯。 經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的檢定裝置實(shí)用價(jià)值較高、滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求、建議大范圍推廣使用。