李丹祥 彭松 林华梁 贾贞
（珠海许继电气有限公司 广东珠海 519060）
摘要：结合公司目前柱上开关测试方式及现有各类厂家所提供的测试仪器在使用中的具体情况，在分析柱上开关功能以及检测技术要求的基础上，使用软硬件相结合的方式设计了一种具有自动操作并能智能分析判断相关技术参数是否满足要求的自动测试方案，解决当前柱上开关测试存在的自动化程度低、测试操作繁琐且效率低下并且无法为数据信息化管理提供有效数据等问题，提高了产品下线率，节约人工成本，保证柱上开关的出厂质量，并通过质检部门的实际使用验证，文章可为配网设备的自动测试模式提供了一种重要参考，具有一定的推广及实用价值。
关键词：柱上开关；自动测试；机械特性；录波；信息化；配电
引言
随着现代工业的快速发展，工业自动化，信息化已是制造业不可避免的改革方向，两化融合概念的提出，更是明确了这一方向，以工业化促进信息化，将电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节。在现今柱上开关测试大多仍在沿用传统的手动测试方法或使用智能测试仪器配合人工接线、人工记录测试数据的方式进行测试，此传统测试模式存在两个问题需要解决，一是对于操作人员的要求高，需要具备较高的仪器使用水平，以及对柱上开关特性测试方法的熟练程度，二是生产车间测试数据的保留、管理、追溯难以实现。针以上问题，建设自动测试工位以及信息化接口的需求是非常迫切的。正确合理的自动化测试能够降低性能测试的难度，减少工作量，在保证软件质量的前提下，缩短测试周期，降低成本本文分析比较了手动测试与自动测试的优缺点，阐述了自动测试的特点，设计了适用于柱上开关自动化测试系统（以下简称系统），并对该系统的设计原理、方案等进行了详细的论述[1-3]。
1 柱上开关自动测试的研究现状
目前，市面上有很多针对单一功能研发的测试设备，以满足单一项目试验的测试要求，试验时通常采用单一功能测试设备，但整体功能测试仍然需人工手动串连。此单一功能测试设备虽能满足单一试验测试要求，但对于一台待测试的柱上分界开关来说需要测试多个项目，这样测试设备累加起来数量繁多，不便于管理；另外由于各厂家设备测试要求不同，单一测试功能的试验设备需分步测试，不能将测试步骤串连起来，不利于工业自动化、信息化的建设[4]。
2柱上开关自动测试整体设计
2.1柱上开关自动测试系统工作原理
针对柱上开关的中测及下线联调测试环节开发，一台柱上开关联调测试系统可以自动完成柱上分界开关所有功能的测试，便于管理和维护；另外柱上分界开关联调测试装置，通过程控将各测试步骤整体串连起来，无需人工参与，可实现一键化测试，保证了柱上开关产品的下线率，节约了检验过程中的时间和人力成本，保证了柱上产品的出厂质量，提高了柱上开关测试的自动化水平。
系统采用计算机加数据采集装置的方式，实现对大电流模拟量发生和升流降流的自动控制、电流量的采集、三相之间加量的相互切换和各测试功能之间的项目转换。工控模块内置数据采集装置，可实现对下位机数据进行分析与比较，为被测设备提供测试方案、生成测试报告并保存和管理存储数据[5-6]。
工控模块通过以太网口或串口通讯，可实现对耐压测试装置、机械特性测试装置、回路电阻测试装置和交流电源发生装置的参数设置及控制命令。耐压测试装置用于柱上开关二次回路对地2KV耐压测试的电压输出源；机械特性测试装置用于柱上开关分合闸动作的录入及机械特性参数分析；回路电阻测试装置用于柱上开关回路电阻测试中的电压电流输出源。交流电源发生装置用于零序保护功能测试时所需小电流的输出源；被测柱上开关的动作信息以及各装置的状态信息，将通过以太网或串口通信读入工控模块。
图1 柱上开关自动测试系统组成
2.2 设计与配置
2.２.1上位机软件框架设计
上位机基于Microsoft Visual Studio 2010平台开发，使用MFC类库，利用多线程技术在同一时间实现数据的采集、多个测试设备间通信以及测试逻辑的控制。
软件主要实现了程序控制一次交流电压的输出、直流电压的输出，通过开入开出设备控制气缸实现线路的自动连接与切换功能，控制三轴机械手实现自动按键操作，实现分合闸机械特性相关的录波功能，自动生成测试报表并上传到信息管理服务器等。
2.２.２设备选型
从手动人工测试转为自动测试需要实现以下功能模块：
自动采样，波形分析模块：实现此功能需AD采样设备，数据采集卡
在进行数据采集卡选型时，有两个方面的考量，一是采样频率，理论上采样频率越高越好，但如果上位机本身的配置不够也将发挥不出效果。二是通道个数以及能够支持的操作系统[11]。
AC6621是一款PCI总线12位中速采集模块，具有16路模拟输入、开关量16路输入/16路输出。采用PCI总线，支持即插即用、实时采集。AC6621内置4K Byte FIFO，支持全速实时不间断采集。采集支持：内、外部触发采集模式；转换时钟：内部16位定时器，基准时钟4MHZ（0.25uS周期）。
线路自动切换功能模块，实现此功能需开入开出设备以及气缸
由于线路切换较多，数据采集卡上虽然有一定数量的开入开出端口，还是必需选用专用的开入开出设备，开入开出设备常用的有USB接口以及PCI板卡两种类型，考虑到上位机PCI插槽数量有限以及USB接口的抗干扰性较差，最终选择了在自主开发的开入开出设备，此设备使用网络通信，遥信周期为100ms更新一次[14]。
线路切换只包括两个位置状态，即合与分，选用普通的二位置气缸既方面操作又节约成本，在技术要求上选用无需加油润滑，摩擦阻力小，使用寿命长的气缸，在气缸上使用传感器信号来确保动作到位，并加以限位开关避免设备损坏。
控制器面板自动拨码功能
采用三轴机械手实现在联调测试过程对控制器面板上的按键操作。主要组成部分有结构和电气驱动，工作原理是由控制器的DSP数据处理板输出脉冲，控制X，Y，Z三个轴驱动电机的转动频率和方向，以实现动作逻辑。
3柱上开关自动测试系统应用实例
3.1系统测试验证
3.1.1 开关合闸测试数据验证
4总结和展望
根据实际使用情况进一步提升系统的稳定性及性能是后继的工作重点。
本文提出的这种自动测试系统，是一种测试集成度高，易使用的测试设备，实现了测试自动化、数据信息化，对整个公司的自动化生产测试体系建设具有很好的推进作用。
参考文献：
[1]刘健，沈兵兵，赵江河，陈勇，等. 《现代配电自动化系统》[D]．北京：中国水利水电出版社，2013
[2]余贻鑫．高级配电自动化构建未来的配电系统[R]．天津市：全国电力系统管理及其信息交换标准化技术
[3]沈佩琦，李为民，周友东.10 kV户外柱上开关存在的问题及对策[J].高压电器，2017，53（04）：211-214.
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[5]贡振岗. 10kV智能开关通信测控单元测试平台的设计[D].华北电力大学，2013.
[6]刘健 等.《配电自动化系统测试技术》[D]. 中国水利水电出版社，2015
作者简介：
李丹祥（1988），男，江西抚州人，职称无，工学学士，从事配电网智能设备及自动化终端的研究开发工作。
彭松（1977），男，河北保定人，高级工程师，工程硕士，主要从事配电自动化智能成套设备及相关领域的研究开发工作。
林华梁（1988），男，广东湛江人，职称无，工学学士，从事配电自动化智能终端及分布式能源并网发电的研究开发工作。
贾贞（1984），女，陕西西安人，中级工程师，从事电力通信和配电自动化等方面技术研。
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论文作者:李丹祥,彭松,林华梁,贾贞
论文发表刊物:《河南电力》2018年6期
论文发表时间:2018/9/11
标签：测试论文; 设备论文; 装置论文; 系统论文; 功能论文; 气缸论文; 数据论文; 《河南电力》2018年6期论文;