时间继电器在自动控制中的应用研究
时间：2021-01-25 06:02:16 来源：达达文档网 本文已影响 人 
周斌 封杰 吴育腾 周立波 郑海涯 杨程
摘 要：时间继电器具有集成度高、外围电路简单和在延时过程中延时显示直观等诸多优点，在各种电子产品中得到广泛的应用。尤其是在自动控制领域，时间继电器芯片已基本取代传统的电动式时间继电器或用RC 充电电路以及单结晶体管所完成的延时触发时间控制电路时间继电器，成为现代自动控制系统中不可或缺的部分。本文根据时间继电器的基本理论和原理，分析了它在自动控制中的应用。
關键词：时间继电器;自动控制;工程应用
1时间继电器的基本理论
1.1时间继电器的概念
自动控制是指脱离了人的直接参与活动， 通过某些控制装备使被控制的装备还能像原定的计划或是规律运行[1]。而时间继电器作为一种辅助元件会用于各种保护和自动控制的装置中，是目前自动控制系统中最基础的辅助元件之一， 普遍应用于额定交流电压在380V以下、频率50Hz/60Hz和直流电压220V及以下的自动控制电路中，使被控元件通过时间续电器达到时间控制和指示等作用， 在保护装置中发挥着实现主保护与后备保护的选择性配合的作用[2]。
1.2时间继电器的工作原理
时间继电器是一种自动化控制领域中重要元件，是一种延时功能由电子线路来实现的控制器，可广泛适用于各种自动控制电路中作时间控制、指示等用途[3]。时间继电器广泛应用于生产、生活的各个领域，具有不可替代的作用。典型的时间继电器由时基电路、分频电路、计数电路显示驱动电路和一些外围设定和保护电路组成。下面的图1给出了一个典型时间继电器的原理框图。
时间继电器最主要的功能是延时，因此整个电路有三部分对其实现功能影响最大，分别是：产生时基信号的振荡器、对信号实现分频的分频器和进行延时控制的计数器。
2时间继电器校验方法
2.1利用集中录波变位信息或后台变位信息进行校验
当断路器本体位置各相分、合位均接入故障录波屏、测控屏时，可以利用故障录波、后台的断路器位置变位信息对三相不一致时间继电器进行校验，但是存在误差，误差产生原因为：断路器固有分闸时间，一般为几十毫秒。
当接入录波、测控的断路器各相分、合闸位置信号为操作箱TWJ、HWJ信号时，虽能够利用故障录波、后台的断路器位置变位信息对三相不一致时间继电器进行校验，但是存在误差，误差产生原因为：断路器固有分闸时间（一般为几十毫秒）及TWJ、HWJ继电器动作时间（一般为几个毫秒）。
当接入录波、测控的断路器位置未按各相分、合位单独接入时，此时无法利用故障录波、后台的断路器位置变位信息对三相不一致时间继电器进行校验。
2.2 利用传统继电保护测试仪进行校验
需要将继电器拆下拿至继电保护小室内进行校验或是将继电保护测试仪由两人抬至场地断路器机构处进行测试，且由于没有专用的二次接线，导致接线不方便，存在接触不良造成测试时间不准确、测试效率低、直流短路等风险，而且需要多人配合，测试结果会因为试验接线不正确或者松动导致不准确，若一旦发生短路现象，有可能烧坏继电器及继电保护测试仪，导致工作无法正常进行，增加停电时间，不利于电网的安全稳定。需要人工记录数据，容易丢失，且无法与上次进行对比分析。这种测试方法一个三相不一致继电器往往需要半个多小时的时间，工作效率较低。另外，在智能站定检工作中，往往只携带数字化保护测试仪，无法利用测试仪对断路器本体三相不一致时间继电器进行时间测试。
3固态时间继电器测试系统研制
具体系统包括手持式测试仪主机、锂离子可充电电池、测试开关等模块组成，最主要的是主机中的单片机，单片机分别与所述升压电路、电压检测模块、触点检测模块控制连接，所述升压电路还与所述电压检测模块控制连接，另外单片机能够输出指令控制升压电路升压至设定值，接收电压检测模块的信息，输出指令控制液晶显示屏显示准备就绪的信息，记录测试开始的时间，接收触点检测模块的信息，并根据各种输入信息，计算出时间继电器的动作时间，并输出指令控制液晶显示屏显示计算结果。
3.1 系统的工作原理
单片机输出控制升压电路升压至设定值的指令，接收电压检测模块提示电压已经达到设定值的信息，记录开始测试的时间，接受触点检测模块的信息，根据各种输入信息，计算出测试结果。具体工作的原理为：所述升压电路一方面与单片机连接，接受单片机输出的指令，按要求通过电压输出端子将升压后的电压输出到待测的时间继电器。升压电路另一方面连接电压检测模块接受检测，电压检测模块判断升压电路是否升压至设定值，电压检测模块再将电压达到设定值的时刻告知单片机，表明准备工作就绪，可以开始测试。
按下测试键后单片机记录开始测试的时间，时间继电器获得升压后的电压，经过一定时间的延时开始接点动作，触点检测模块一方面和单片机连接，另一方面通过触点检测端子与被测的时间继电器连接，检测到时间继电器接点动作后，将开始接点动作的时刻告知单片机，参与结果计算，接点开始动作的时刻与测试开始时间之间的时间差，即为所要测试的继电器的动作时间。
3.2 系统的实现
（1）固态时间继电器测试系统研制。工作方式1：电源适配器：AC220V输入，DC5V输出，可对内置电池进行充电;工作方式2：内置电池可靠工作时长：0.5h-1h以上测试电源输出电压：DC +110V 及 DC-110V 测试插脚（6个标准孔）
1、节点两对（节点1开入端1、节点1开入端2;节点2开入端1、节点2开入端2）2、电源正输出（+110V），电源负输出（-110V）测试线及线头要求：
1、二次线8组，每组两颗，每颗长度1m。二次线一头与测试仪标准孔对接，一头为针式接头，用于SJ2形式的继电器连接。2、配备足够数量二次线转换头，主要适用于针插式继电器进）。
存储记录：200条以上测试报告模板（同时显示节点1测试结果及节点2测试结果）1、节点1测试结果：被测继电器名称、继电器型号、测试时间（年月日）、动作时间值（ms）2、节点2测试结果：被测继电器名称、继电器型号、测试时间（年月日）、动作时间值（ms）
测试功能：时间继电器动作时间，尺寸：200 x 120 x 60 mm，重量：1.5kg以下;键盘：英文/数字键盘，
外观布局：1、6个测试孔布局在测试仪头部，电源与节点应尽量远离，电源正用红色、电源负用黑色，节点颜色与电源颜色应明显区别;2、测试仪上部为屏幕区;3、测试仪下部为按键区。存储接口：USB接口，时间记录精度：0.1ms。
（2）智能控制系统开发。采用集成电路控制，支持二次开发，预留两组以上控制信号输出接线端子。
（3）程序编制。满足工作逻辑功能，装置可实现自动测试。
4结语
本研究主要简要的分析时间继电器在自动控制应用当中的应用作用，时间继电器的发展和技术的革新是亟待自动控制系统当中发挥的重要，特别是在时间精度和延时方式上都取得了较为长远的进步，研究时间继电器在自动控制系统当中的应用作用，能够确保时间继电器更好的发展，也可以促使其不断地满足当前社会发展的需要。
参考文献：
[1] 马怀征. 综述自动控制理论[J]. 科技与企业， 2013（24）.
[2] 原宇光， 于波. 关于时间继电器的应用分析[J]. 黑龙江科技信息， 2007（02）：50.
[3] 杨凤兰. 时间继电器校准方法及测量结果的不确定度评定[J]. 计量技术， 2007（07）：67-68.
