自 20 世纪 90 年代开始，继电保护测试仪在国内伴随电力系统自动化技术高速发展。国产产品在国内市场已形成**占有率，硬件水平完全可以与国外同类设备相媲美。随着电力事业的发展，线路保护装置相应增加，继电保护测试所需的测试仪也稳步发展，并不断推陈出新。在此竞争环境下，周期内点数更多、信号纯度更好、系统软件功能更加强大的继电保护测试仪系统应运而生［1］。
1 嵌入式系统及 DSP 的应用
嵌入式系统在获取*佳性能和*佳使用效果同时，具有功耗低、体积小、扩展性强、图形界面友好等优点，尤其是综合功能要求严格的专业化操作系统，其可靠性、功能性、加工成本、功耗与体积都得到优化，使该嵌入式系统及其操作系统成为继电保护测试仪系统设计的必然选择。测试仪系统所有功能可以在嵌入式操作系统中实现，检测提供 Windows工作界面互动。
在继电保护测试仪低端采用高性能数字信号处理器( Digital Signal Processor，DSP) ，以满足继电保护测试仪对相位、幅值、频率等高精度电气量的测试要求，获得极高的性价比，实现快速检测处理数据功能。DSP 的操作控制能力有助于产品今后的升级换代，顺应继电保护测试仪发展的方向和趋势［2-3］。
2 新型继电保护测试仪工作原理
一般情况，电力系统发生短路之后，线路始端测量阻抗减小、电流增大、电压降低、电压与电流发生变化，影响相位角改变。正常运行状态与故障状态
的基础参数差异，构成各种不同工作原理继电保护装置的设计条件。①电流大于设定值时，过电流保护动作; ②电压低于设定值时，低电压保护启动; ③
短路点到安装保护点之间的距离超出设定值时，距离保护动作。
电气部件工作中会存在内部故障或外部故障，即使正常运行也不例外，利用两侧电流相位或功率方向差别，构建完成差动保护原理和各种继电保护装置应用。参数变化反映到各相的电流或电压、相电流或线电压，使反应响应于其中某一个对称分量( 如零序) 的电流和电压。继电保护测试仪装置就是基于这样的思路进行工作的( 图 1) 。
2. 1 硬件
继电保护测试仪硬件部分本身类似于一个电力功率信号发生器，依据测试软件要求，模拟产生线路上各相电流与电压波形，输出至继电保护装置相应端。继电保护测试仪平时挂在线路上，有相应的三相电压/电流输入口，以检测线路是否工作正常。
2. 2 软件
继电保护测试仪软件依据继电保护理论与电力系统测试方法，编制各种测试原理发生产生相应信号参数指令，使测试仪输出端模拟产生出正常或非正常运行情况下线路上的电流与电压，并观察记录继电器动作。测试软件依据底层硬件功能，实现多种不同原理继电保护测试手段［4］。
3 功能分析
该继电保护测试仪支持在生产现场的工作态势下对大多数试验数据进行采集; 确认各项指标并进行检测鉴定工作; 模拟开展各种复杂瞬时性、长久性、转换性故障，进行整合整组试验; 能够对电流、电压、功率、阻抗、差动、频率、直流、反时限、低周期、同期等常规项目做出保护性检测鉴定。
继电保护测试仪的试验功能有: 交直流试验、功率方向阻抗继电器试验、差动试验、差动谐波试验、差动保护制动特性测试、同期高低周期试验、时间测
试、距离保护定值试验、零序保护定值试验、谐波叠加试验、状态序列变换测量时间、I—t 特性曲线测试、功率方向继电器测试等。要求测试仪波形失真
度极小，对基波产生每周波*低 360 点高密度拟合正弦波，*少 8 次谐波、400 Hz，足以达到 60 点以上的高密度输出。
4 主要技术参数
继电保护测试仪的输出及测量精度、额定数据见表 1、表 2。
根据表 1、表 2 中的技术参数、功能及试验要求，上位机更新为嵌入式平板液晶显示器，图像对话直观、易于操作掌握; 输出下位机更新引入高速DSP，满足幅值精度要求; 采用直流功率放大器，输出交流和直流电气量; 嵌入式系统与 DSP 硬件组合，解决通信**要素; 串行接口标准是 USB2． 0，速度支持 480 Mb /s，采用 PCI 总线接口，满足系统操作与 打 印 机 需 要。同 时，PCI 总 线 工 作 频 率 33MHz，宽度为 32 位、*大峰值传输率为 132 MB /s，其接口保证通信速度。适合多种机型大量数据传输的要求，兼容性强，满足后续故障录波等要求。并预留空间发展自动配置功能［5-6］。
5 功能实现
功能要求: 测试仪发出的幅值、频率、相位均可调节。采用正弦电压电流信号或多种谐波叠加信号作为待测继电器和自动装置的激励源。主控采用嵌入式计算机 PCM9577，选用 Windows 操作系统，易于外设扩展延伸，为将来升级换代预留了空间。编辑移植相关实验程序，进入嵌入式系统中运行。系统拥有标准以太网接口，便于进行网络通信交换试验结果与数据，有利于软件升级、提供网络测试功能及其配置; 标准键盘、鼠标、外接 USB 接口，真彩 TFT LCD 显示界面。闪存嵌入式操作系统安装至普通台式机标准 IDE 接口硬盘驱动器中，主控嵌入式计算机 PCM9577 运行继电保护试验程序，其PCI 总线接口向下位主控制器 DSP 发出命令和参数，如要求 DSP 产生一定幅值、频率、正弦电压信
号、电流信号等。
PCI 总线接口采用 PLX 公司的 PCI9054 接口桥芯片与 DSP 通信。由于 DSP F2812 没有与 PCI 总线直接通信的接口信号，因而接口桥 PCI9054 采用共享双端口 RAM 的方式与 DSP 交换数据，并通过设置双端口 RAM，通知 DSP 产生信号中断主控制器( 图 2) 。DSP 接收到指令和数据后，通过一定算法产生相应的交流或者直流信号，再经过隔离放大器送入低通滤波器得到平滑**的信号。信号连接下**功率放大电路，通过放大器放大电压和电流，得到幅值和功率足够大的电压和电流。对要求使用的开出功能试验，通过特定的命令和数据，在上位机应用程序中就可以做开出量，达到试验要求［7］。
继电保护系统发出动作，通过 9 路开入量状态反馈信号回到 DSP，CPLD 内部逻辑一旦检测到开入量发生的变化信号，立即中断并通知 DSP。将读取当前开入量信息放入共享双端口 RAM，随即中断PCI，向上反馈至上位机程序，做进一步试验数据处理。由于功率放大器功耗大，且电流源不允许开路、电压源不允许短路，由此出现过热、电流源开路、电压源短路 3 种故障状态信号，随即被内部逻辑 CPLDEPM7128 检测发现。使用上述相同开入量方法，将
保护信号送往上位机试验程序，同步切断 DAC 输出，达到保护测试仪的目的。
6 结语
继电保护测试仪可检测、发现继电保护装置中隐藏的软硬件错误，验证其常态工作性能，保证继电保护装置正确动作及其安全性能，有效防止误动、拒
动发生。新型继电保护测试仪符合电力系统电网发展的要求，检测装备性能指标优化，通信信号高速稳定，互动图像界面直观友好，具有效率高、发热少、体积小等优点，同时还考虑到升级和改进诸多便利条件，符合电力工业发展的趋势。
