【摘要】设计了一种用于测试已安装于现场的故障指示器设备：将电源通过逆变器输出，再将电能通过变压器输出为稳定的低电压，使用线圈绕匝的方式将电流放大为所需的测试电流。同时设计了基于电池保护单元的储能模块，保证其在使用过程中的便携性及电池的耐用性。使用结果表明：在现场出现故障指示器异常情况的情况下，可通过便携式故障指示器测试仪对其功能及性能进行测试，避免返厂检测周期长的问题。
【关键词】故障指示器；便携式；测试仪
一、故障指示器及测试仪背景介绍
随着我国电网系统自动化、智能化的发展，大量的实时在线监测设备安装于配网线路上。故障指示器作为一种无需停电安装且能实时监测配网线路情况的设备，不但能够反馈线路的故障信息，还能通过内置的研判逻辑确定故障类型，为配网线路的故障判断提供了极大的支撑。由于我国早期投运的故障指示器仅在各省电科院进行抽检与各个厂家的出产检验，因此投运后的异常情况时有发生，其数量大、环境特殊、运行异常情况多样，导致运维人员在消缺过程中耗费大量的时间，并且只能解决简单的设备离线问题，无法确保设备重新上线后其功能与性能是否满足要求。现有的情况下，各个厂家及电科院都是通过电源设备或继电保护设备对故障指示器进行测试，其实验环境大、操作复杂、无法外出进行测试。相比之下，便携式故障指示器测试仪具有电池独立供电、便携度高、功能强大等优点，并且仪大大节约了成本，其便携性利于巡检人员随车携带，提高了检修效率。此外，检测仪可以通过与指示器连接，通过面板上的按钮模拟各类故障，检测指示器在各类故障运行下的反应。本文设计了一套便携式故障指示器测试仪，完成了整个设备的结构设计、电路设计和逻辑设计。
二、结构设计
便携式故障指示器测试仪内部由电池单元、电阻、逆变器、变压器、PLC、线圈组成，外部面板上配备电源插口、电流表、指示灯、档位调节开关与测试按钮。其体积约为0.05立方米，重量约为20kg。设备配置万向移动箱，便于设备在运维过程中移动，对于现场情况较为复杂的（如山路、稻田等），可单手移动测试仪。为了保证测试仪的便携，在结构设计时选用体积小、稳定性高的工业级单元模块，并确保各个模块之间的接线空间有余，便于后期检修与升级。
设备面板通过侧面的电源模块控制面板对电池工作状态进行控制，电源充电接口为电池充电或测试环境有交流电源时使用。面板开关为设备整体开关，确定电源供电至测试仪内部电路。运行指示灯为提示设备运行状态，当被测物挂置杆内部有电流时则亮灯提示。此外面板配备11个按钮，其中9个功能测试按钮，1个测试急停按钮，1个测试精度按钮。按钮上方有一电流表，其作用为直观显示此时测试电流的大小。电流表右方为分档开关，可控制其电流档位。设备预留的测试杆最多放置3台故障指示器（即1套），满足现场测试的需求，并做到牢固可靠。
设备内部为了更好的利用空间，根据设备的电路逻辑将相连设备相邻放置，并且通过漆包线绕匝加绝缘层制成测试杆，电阻采用铝壳电阻作为测试电路的负载装置，使测试杆内部线圈产生单向电流。
三、电路设计
便携式故障指示器测试仪具有内部电池供电与外部市电供电两种供电方式。当电池电量低时可通过市电对其进行充电。当设备长时间闲置未使用时可通过电源模块的电池活化功能使电池恢复极性，避免其容量下降。电源模块将外部的交流电与电池作为电能输入，输出直流电源至逆变器，通过逆变器输出交流电至微型变压器，变压器将电压从AC220V降至AC60V。设备通过PLC或外置的按钮控制电路中的电阻投切情况，从而改变线圈的电流。为了确保设备的功率，逆变器输出的电流为小电流，但故障指示器需识别突变电流（大电流）才会进行翻牌动作，因此线圈需要通过绕匝的形式提高故障指示器的感应电流。
四、逻辑设计
本文设计的便携式故障指示器测试仪根据现有故障指示器功能进行测试功能设计，其功能测试范围包含所有故障指示器故障逻辑。其具体试验功能如下：
五、便携式故障指示器测试仪的特点
本文设计的便携式测试仪其便携式体现出产品在体积、结构、重 量上得到了优化，方便设备的运输；分档测试体现出产品在功能性上的优化，不同的档位对应不同的输入电流，能够检测在不同的输入电流下故障指示器做出的反应是否符合要求；电池保护体现出产品的安全性，以电源模块为中介将市电、电池、逆变器相连接，保证设备的电池避免因长时间充电而造成电池过热短路，同时也确保了设备在供电中断的条件下仍可通过电池继续工作；以漆包线绕匝，相对于铜线而言，线上包裹了一层绝缘层，对设备的内部抗干扰能力有所提升。
六、便携式故障指示器测试仪的发展趋势
不同工种的人员对便携式故障指示器的需求不同，本文设计的测试仪适合于现场消缺运维人员，因此在设计过程中主要考虑携带方便及操作简单。若对于联调或研究人员，在场地受限的情况下可考虑采用标准源作为测试电源，其精度与准确度更高，也可同时测试多套的故障指示器。
对于本文设计的便携式故障指示器测试仪，后期可将电池从内部结构中独立区分，使用过程中可分次搬运，此项变更可减少设备的体积及重量，并且增加设备的续航时间，或在运维过程中可配置2组电池模块，根据工作需求进行替换。对于操作面板，可升级为集中触控屏，通过一块屏幕选择测试项与反馈测试电源情况，使设备在人机交互的过程中变得更友好。
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论文作者:陈江敏,陈利娜,马立何,黄兰南
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
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