CN103840559A - 环网户外站故障模拟器及其故障模拟方法 - Google Patents

环网户外站故障模拟器及其故障模拟方法 Download PDF

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李涛
杨光
张可
邱名义
卫春
袁晓明
李旭
张钻
潘华明
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Abstract

本发明公开了一种环网户外站故障模拟器，包含：馈线自动化控制单元；与馈线自动化控制单元连接的配电终端；与馈线自动化控制单元连接的数据总线；与数据总线连接的模数转换单元、电源模块；分别与配电终端、模数转换单元连接的采样单元；电源模块用于为整个模拟器提供电能；采样单元用于采样配电终端产生的电流；与馈线自动化控制单元连接的模拟开关，模拟开关将位置信号发送至馈线自动化控制单元，馈线自动化控制单元根据模拟开关的位置信号确定关断或开启故障电流的输出。本发明还公开了一种环网户外站故障模拟方法。本发明能够模拟10KV馈线的故障，可以产生0-20A的故障电流，携带方便，接线方便，安全，操作简单。

Description

环网户外站故障模拟器及其故障模拟方法
技术领域
本发明涉及电力测试技术领域，具体涉及环网户外站故障模拟器及其故障模拟方法。
背景技术
随着经济的不断发展和人们生活的改善，用户对供电质量的要求不断提高，面对配网目前存在的设备陈旧、供电水平不高、自动化水平低，管理落后等问题，在现实情况下开展配网自动化工作已是当务之急。实现配网自动化是配网系统提高供电可靠性的最有效手段。它不但可以减少停电范围，缩短停电时间，改进供电质量，为用户提供更高质量的服务，且能减轻运行人员的劳动强度，减少人员开支，提高劳动生产率，最终达到供电部门能够监视、协调配网系统平衡、经济运行、降低网损，提高经济效益和社会效益的目的。
电力工业是国家的基础性和战略性产业，其安全可靠运行直接关系到国民经济的发展、人民群众的生活质量和国家安全。然而现代大型电网的安全控制是一个目前未能很好解决的复杂问题。在我国，随着我国电力工业“智能电网”发展总方针的确定，供电网络可靠性的研究提到了更高的高度。在科学研究方面，2010年由国家电网以及南方电网计划资助的首批10个重大项目中，就有电力系统灾变防治与经济运行重大科学问题的研究项目。2004年9月，国家科技部再次批准另外一个973项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”，国家自然科学基金委员会也批准了一项重大项目“我国西电东送和全国电网互联关键问题的基础理论研究”。鉴于电力工业在我国国民经济中的重要作用，确保我国电网的安全、稳定和经济运行是一个极其重大和迫切的研究课题。
配网自动化作为电力系统自动化发展进程中的一个阶段，是以上一级电网（输电网）的自动化为基础的。目前，国内外的电力网基本上都实现了输电网或高压配电网的调度自动化和变电站自动化，这些电压等级电网的自动化是配电网自动化实施的前提和基础，但已不是其实施的范围。因此，根据我国当前电网管理体系及实际情况，实施配网自动化的配电网一般是指10kV及以下直接面向最终用户的中低压配电网。
当前，配网的运行可靠性是我国电网运行中的薄弱环节，鉴于配电网络直接联接着广大用户，提高配网的运行管理水平是我国电力公司的重要任务。十二五规划中，提高配网自动化的可靠性和改善电能质量的课题已经提上了国家电网公司的重要议事日程，智能电网的建设也已经上升为国家战略。
智能分布式馈线自动化是就地型馈线自动化方式之一，智能分布式配电终端是智能分布式馈线自动化的重要组成装置，其独立于主站与子站，具有分布式、自治式的优点。
为了验证（馈线自动化）FA逻辑的可靠性以及正确性，有必要在FA功能投入之前，对于实际线路上配电终端的FA逻辑进行一次全面的测试，保证FA逻辑的正常运行。
由于实际线路已经投运，设备处于工作状态，如果停电的情况下对FA逻辑进行验证，则会对用户用电造成比较大的损失，如果不停电对FA逻辑进行测试，则在各个方面都会遇到不小的困难，比如故障模拟方式，开关动作状态，故障处理过程记录等。
研究配网自动化仿真测试平台可以对配网产品进行全面测试，检测工具的开发可以解决故障发生是否同步的问题，可以解决在不停电的情况下模拟现场故障，测试FA逻辑的功能，可以对相关配网自动化厂家生产的配网自动化设备进行一个全方面、全方位的检测。该检测平台的研制将为更好的理解配网管理体系的策略提供有力的技术支撑，提升配网的运行管理水平。
研究报文分析软件和工程标准化对班组工作有很好的帮助。通过仿真测试平台和工程标准化的研究解决设备厂家众多、软件各异，调试流程不明等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环网户外站故障模拟器及其故障模拟方法，能够模拟10KV馈线的故障，可以产生0-20A的故障电流，同步输出2个回路（6相电流），故障电流输出时间可以设定，携带方便，可接入开关位置信号，并且根据位置信号开启或关断故障电流，接线方便，安全，不会对操作人员人身造成伤害，操作简单，标示清晰，操作人员不需要专业指导即可操作本设备。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种环网户外站故障模拟器，其特点是，包含：
馈线自动化控制单元，用于根据采样数据得出所在线路的保护动作方案；
与馈线自动化控制单元连接的配电终端；
所述的配电终端用于根据馈线自动化控制单元的命令输出电流；
与馈线自动化控制单元连接的数据总线；
与数据总线连接的模数转换单元、电源模块；
分别与配电终端、模数转换单元连接的采样单元；
所述的电源模块用于为整个模拟器提供电能；
所述的采样单元用于采样配电终端产生的电流，并记录电流的大小、时间，并将这些数据经模数转换单元、数据总线传递至馈线自动化控制单元；
与馈线自动化控制单元连接的模拟开关，所述的模拟开关将位置信号发送至馈线自动化控制单元，馈线自动化控制单元根据模拟开关的位置信号确定关断或开启故障电流的输出。
所述的馈线自动化控制单元包含GPS模块，
所述的GPS模块与卫星时钟对时。
所述的配电终端包含遥控输出端子、遥信输入端子及电流输出单元；
所述的遥控输出端子、遥信输入端子及电流输出单元分别与馈线自动化控制单元连接；
所述的遥控输出端子用于接收馈线自动化控制单元的馈线自动保护指令及操作时间指令；
所述的遥信输入端子用于将模拟器的状态信息到馈线自动化控制单元；
所述的模拟开关可选择性的与遥控输出端子、遥信输入端子连接；
所述的电流输出单元与采样单元连接，用于根据馈线自动化控制单元的命令输出电流。
所述的电源模块为锂离子电池。
较佳地，环网户外站故障模拟器包含显示单元，
所述的显示单元连接数据总线，用于显示模拟器当前状态及显示记录的数据信息。
较佳地，环网户外站故障模拟器包含指示单元，
所述的指示单元连接数据总线，包含外部电源指示灯、输出状态指示灯、运行指示灯、通信指示灯、电压、电流输出停止指示灯。
一种环网户外站故障模拟方法，其特点是，包含以下步骤：
将多个环网户外站故障模拟器进行组网，形成供电网络；
多个环网户外站故障模拟器分别通过GPS模块与卫星时钟对时，保证在同一时间启动故障；
将配电终端的一次接线形成自短路，将故障电流接到二次侧，模拟一次侧故障；
将配电终端的遥控输出端子和遥信输入端子拔掉，将遥控输出端子和遥信输入端子接入模拟开关，产生故障电流；
配电终端将故障信号传递给馈线自动化控制单元；
馈线自动化控制单元接收到故障信号后，根据线路上其它终端的故障信号的判断，得出所在线路的保护动作方案；
配电终端接收到保护动作指令后，决定自己是否进行模拟开关分合动作；
若进行遥控动作，则对模拟开关进行分合操作。
本发明环网户外站故障模拟器及其故障模拟方法与现有技术相比具有以下优点：能够模拟10KV馈线的故障，可以产生0-20A的故障电流，同步输出2个回路（6相电流），故障电流输出时间可以设定，携带方便，可接入开关位置信号，并且根据位置信号开启或关断故障电流，接线方便，安全，不会对操作人员人身造成伤害，操作简单，标示清晰，操作人员不需要专业指导即可操作本设备。
附图说明
图1为本发明环网户外站故障模拟器的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种环网户外站故障模拟器，包含：馈线自动化控制单元1，用于根据采样数据得出所在线路的保护动作方案；与馈线自动化控制单元1连接的配电终端2；配电终端2用于根据馈线自动化控制单元1的命令输出电流；与馈线自动化控制单元1连接的数据总线3；与数据总线3连接的模数转换单元4、电源模块5；分别与配电终端2、模数转换单元4连接的采样单元6；电源模块5用于为整个模拟器提供电能；采样单元6用于采样配电终端2产生的电流，并记录电流的大小、时间，并将这些数据经模数转换单元4、数据总线3传递至馈线自动化控制单元1；与馈线自动化控制单元1连接的模拟开关7，所述的模拟开关7将位置信号发送至馈线自动化控制单元1，馈线自动化控制单元1根据模拟开关7的位置信号确定关断或开启故障电流的输出。
馈线自动化控制单元1包含GPS模块，GPS模块与卫星时钟对时。
配电终端2包含遥控输出端子21、遥信输入端子22及电流输出单元23；遥控输出端子21、遥信输入端子22及电流输出单元23分别与馈线自动化控制单元1连接；遥控输出端子21用于接收馈线自动化控制单元1的馈线自动保护指令及操作时间指令；遥信输入端子22用于将模拟器的状态信息到馈线自动化控制单元1；模拟开关7可选择性的与遥控输出端子21、遥信输入端子22连接；电流输出单元23与采样单元6连接，用于根据馈线自动化控制单元1的命令输出电流。
电源模块5为锂离子电池。进一步，环网户外站故障模拟器包含显示单元8，显示单元8连接数据总线3，用于显示模拟器当前状态及显示记录的数据信息。进一步，环网户外站故障模拟器包含指示单元9，指示单元9连接数据总线3，包含外部电源指示灯、输出状态指示灯、运行指示灯、通信指示灯、电压、电流输出停止指示灯。
一种环网户外站故障模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：
将多个环网户外站故障模拟器进行组网，形成供电网络；
多个环网户外站故障模拟器分别通过GPS模块与卫星时钟对时，保证在同一时间启动故障；
将配电终端2的一次接线形成自短路，将故障电流接到二次侧，模拟一次侧故障；
将配电终端2的遥控输出端子21和遥信输入端子22拔掉，将遥控输出端子21和遥信输入端子22接入模拟开关7，产生故障电流；
配电终端2将故障信号传递给馈线自动化控制单元1；
馈线自动化控制单元1接收到故障信号后，根据线路上其它终端的故障信号的判断，得出所在线路的保护动作方案；
配电终端2接收到保护动作指令后，决定自己是否进行模拟开关7分合动作；
若进行遥控动作，则对模拟开关7进行分合操作。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种环网户外站故障模拟器，其特征在于，包含：
馈线自动化控制单元（1），用于根据采样数据得出所在线路的保护动作方案；
与馈线自动化控制单元（1）连接的配电终端（2）；
所述的配电终端（2）用于根据馈线自动化控制单元（1）的命令输出电流；
与馈线自动化控制单元（1）连接的数据总线（3）；
与数据总线（3）连接的模数转换单元（4）、电源模块（5）；
分别与配电终端（2）、模数转换单元（4）连接的采样单元（6）；
所述的电源模块（5）用于为整个模拟器提供电能；
所述的采样单元（6）用于采样配电终端（2）产生的电流，并记录电流的大小、时间，并将这些数据经模数转换单元（4）、数据总线（3）传递至馈线自动化控制单元（1）；
与馈线自动化控制单元（1）连接的模拟开关（7），所述的模拟开关（7）将位置信号发送至馈线自动化控制单元（1），馈线自动化控制单元（1）根据模拟开关（7）的位置信号确定关断或开启故障电流的输出。
2.如权利要求1所述的环网户外站故障模拟器，其特征在于，所述的馈线自动化控制单元（1）包含GPS模块，
所述的GPS模块与卫星时钟对时。
3.如权利要求1所述的环网户外站故障模拟器，其特征在于，所述的配电终端（2）包含遥控输出端子（21）、遥信输入端子（22）及电流输出单元（23）；
所述的遥控输出端子（21）、遥信输入端子（22）及电流输出单元（23）分别与馈线自动化控制单元（1）连接；
所述的遥控输出端子（21）用于接收馈线自动化控制单元（1）的馈线自动保护指令及操作时间指令；
所述的遥信输入端子（22）用于将模拟器的状态信息到馈线自动化控制单元（1）；
所述的模拟开关（7）可选择性的与遥控输出端子（21）、遥信输入端子（22）连接；
所述的电流输出单元（23）与采样单元（6）连接，用于根据馈线自动化控制单元（1）的命令输出电流。
4.如权利要求1所述的环网户外站故障模拟器，其特征在于，所述的电源模块（5）为锂离子电池。
5.如权利要求1所述的环网户外站故障模拟器，其特征在于，进一步包含显示单元（8），
所述的显示单元（8）连接数据总线（3），用于显示模拟器当前状态及显示记录的数据信息。
6.如权利要求1所述的环网户外站故障模拟器，其特征在于，进一步包含指示单元（9），
所述的指示单元（9）连接数据总线（3），包含外部电源指示灯、输出状态指示灯、运行指示灯、通信指示灯、电压、电流输出停止指示灯。
7.一种环网户外站故障模拟方法，其特征在于，包含以下步骤：
将多个环网户外站故障模拟器进行组网，形成供电网络；
多个环网户外站故障模拟器分别通过GPS模块与卫星时钟对时，保证在同一时间启动故障；
将配电终端（2）的一次接线形成自短路，将故障电流接到二次侧，模拟一次侧故障；
将配电终端（2）的遥控输出端子（21）和遥信输入端子（22）拔掉，将遥控输出端子（21）和遥信输入端子（22）接入模拟开关（7），产生故障电流；
配电终端（2）将故障信号传递给馈线自动化控制单元（1）；
馈线自动化控制单元（1）接收到故障信号后，根据线路上其它终端的故障信号的判断，得出所在线路的保护动作方案；
配电终端（2）接收到保护动作指令后，决定自己是否进行模拟开关（7）分合动作；
若进行遥控动作，则对模拟开关（7）进行分合操作。
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