CN104360680A - 一种智能变电站中选相合闸控制器测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能变电站中选相合闸控制器测试系统及方法，测试系统包括模拟量输出单元，合并单元，被测设备和录波器，模拟量输出单元用于提供模拟量输出；合并单元用于采集模拟量信息，并将采集的模拟量信息发给被测设备；被测设备包含选相合闸控制器和出口继电器，用来选相合闸控制，根据接收到的合并单元发送的数据驱动出口继电器触点闭合；录波器能够对模拟量和数字量录波并存储。本发明的测试方法通过查看对比录波器所录的波形既能找出出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间，计算出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间的差值，得出选相合闸的精度，又能校正该选相合闸控制器测试系统的误差。

Description

一种智能变电站中选相合闸控制器测试系统及方法
技术领域
本发明属于电力系统变电站自动化技术领域，具体涉及一种智能变电站中选相合闸控制器测试系统及方法。
背景技术
开关设备分合闸操作时，系统电压和电流的初相角通常都是随机的，尤其在关合空载变压器、电容器组、并联电抗器和空载线路时，常常产生幅值很高的涌流和过电压，不仅对开关设备本身产生危害，还会引起继电保护装置误动，影响继电保护的动作行为以及断路器的电气寿命等，甚至危及电力系统正常运行。
国外在20世纪90年代即提出选相合闸的方法。随着开关制造技术提高，开关设备合闸时间离散性减小，我国在500KV换流站也使用了选相合闸技术，其目的是解决换流站500KV交流滤波器、无功补偿电器中电容元件故障偏高的问题。选相合闸技术能够大大降低开关设备在合闸操作过程中的过电流和过电压，从而提高了电力设备的寿命和电力系统的稳定性。
选相合闸控制器用做开关设备的合闸相位控制，还是一种智能型开关分、合闸控制技术。对线路断路器，选择恰当的断路器合闸相位，可以降低空载长线路充电引起的合闸暂态过电压；对控制无功补偿电容器、滤波器投切的断路器，控制断路器合闸相位可以减小合闸对电力电容器造成的涌流冲击，从而减小乃至消除相关的电磁冲击效应。
目前还没有可以对选相合闸控制器性能进行测试的仪器。由于断路器合闸后时间可能受环境、操作电压大小、出口继电器的离散型等原因的影响，选相合闸控制器需要对这些影响进行补偿，为检查选相合闸控制器是否具备需要的出口继电器离散性补偿、电压补偿功能，需要专门的测试系统或设备对其进行测试。此外，也需要能检测测试选相合闸控制器系统或设备的仪器，以便检测测试产品是否达到所要求的技术功能和性能。
目前未见能用作选相合闸控制器性能测试的专用测试系统或仪器，也未见对测试选相合闸控制器性能的测试系统或设备进行检测的系统或设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能变电站中选相合闸控制器测试系统，以测试选相合闸控制器的合闸精度和离散度，并显示测试结果信息，同时提供一种使用该测试系统的测试方法。
为了实现以上目的，本发明智能变电站中选相合闸控制器测试系统所采用的技术方案是：一种智能变电站中选相合闸控制器测试系统，该系统包括：
模拟量输出单元，用于提供模拟量输出；
合并单元，用于采集模拟量信息，并将采集的模拟量信息转换成数字量信息发给被测设备；
被测设备，包含选相合闸控制器和出口继电器，用来选相合闸控制，根据接收到的合并单元发送的数据驱动出口继电器触点闭合；
录波器，能够对模拟量和数字量录波并存储。
所述合并单元具有U1、U2两组输入通道和一个SV输出接口，U1和U2通道均包括对应于三相电压输入的3个子通道，并均分别对应连接模拟量输出单元的三相输出电压；所述U2通道与模拟量输出单元的连接线上串有被测设备的出口继电器。
所述录波器至少包括3个输入通道CHL1、CHL2和CHL3，每个输入通道均具有三个子通道，CHL1的三个子通道分别对应连接模拟量输出单元的三相输出电压；CHL2的三个子通道分别对应连接合并单元的U2通道的3个子通道；CHL3连接合并单元的SV输出接口。
所述模拟量输出单元为合并单元的U1通道、U2通道和示波器的CHL1通道提供同一个模拟量输入源。
所述模拟量输出单元输出频率为50Hz的三相正弦波电压，每相电压之间相差120°。
合并单元的两组输入通道采集模拟量信息并转换成数字量后，按照IEC61850-9标准，将多路采样数据合并并打包成SV以太网数据发送给被测设备。
所述被测设备的出口继电器为常开触点。
本发明智能变电站中选相合闸控制器测试方法的技术方案如下：一种智能变电站中选相合闸控制器测试方法，该方法所利用的测试系统包括模拟量输出单元，被测设备，合并单元和录波器，模拟量输出单元同时连接到录波器CHL1通道和合并单元U1、U2通道上,被测设备包含选相合闸控制器和出口继电器，将出口继电器触点串联在合并单元U2通道与模拟量输出单元的连线上；合并单元的U2通道与录波器的CHL2通道连接；合并单元的SV输出接口同时与被测设备和录波器的CHL3连接；该测试方法包括如下步骤：
(1)打开模拟量输出单元输出三相交流正弦波电压信号；打开录波器进行录波；
(2)被测设备接收到选相合闸命令后，驱动出口继电器触点闭合，合并单元采集模拟量数据，并将采集的模拟量信息转换成数字量信息发给被测设备；
(3)根据录波器所录的波形判断被测选相合闸控制器选相合闸的精度。
通过查看CHL3通道波形找出出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间，计算出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间的差值，得出选相合闸的精度。
通过查看对比CHL1通道波形和CHL3的通道波形，校正CHL3通道的模/数转换误差，提高测试系统的精度；通过查看对比CHL2通道波形和CHL3的通道波形，校正CHL3通道的过零点波形数字化误差，提高测试选相合闸的精度。
本发明的智能变电站中选相合闸控制器测试系统及方法用于对智能变电站中选相合闸控制器进行测试，并显示测试结果信息，通过查看对比录波器所录的波形，既能找出出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间，计算出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间的差值，得出选相合闸的精度，又能校正该选相合闸控制器测试系统的误差，弥补现有技术的缺陷。该测试方法能够，使合闸时间更加精确。
附图说明
图1是本发明测试系统原理图；
图2是本发明的录波器4 CHL3录波结果显示图；
图3是本发明的录波器4 CHL1录波结果显示图；
图4是本发明的录波器4 CHL2录波结果显示图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图1所示为本发明智能变电站中选相合闸控制器测试系统实施例的原理图，由图可知，该系统包括：模拟量输出单元，合并单元，被测设备和录波器等，其中，模拟量输出单元，用于提供模拟量输出，包括交流量和直流量；合并单元，用于采集模拟量信息，并将采集的模拟量信息转换成数字量信息发给被测设备；被测设备，包含选相合闸控制器和出口继电器，用来选相合闸控制，接收合并单元发送的数据、收发GOOSE命令,通过对接收的数据进行分析处理，计算出合适的合闸相位，并在特定的时间内发送，驱动出口继电器触点闭合；录波器，能够对模拟量和数字量录波并存储，具有用户界面显示功能。其中，模拟量输出单元连接录波器的CHL1通道和合并单元的U1、U2通道；合并单元的SV输出接口连接到被测设备的SV接收口和录波器的CHL3通道；被测设备的出口继电器触点串联在合并单元U2通道与模拟量输出单元的连线上。
如图1所示，本实施例的合并单元具有U1、U2两组输入通道和一个SV输出接口，U1通道包括三个子通道，即U1A、U1B、U1C三相电压输入通道，分别对应连接模拟量输出单元的A相输出电压UA、B相输出电压UB和C相输出电压UC；U2通道包括U2A、U2B、U2C三相电压输入通道，分别对应连接模拟量输出单元的A相输出电压UA、B相输出电压UB和C相输出电压UC。
合并单元的两组输入通道采集模拟量信息并转换成数字量后，按照IEC61850-9标准，将多路采样数据合并并打包成SV以太网数据发送给被测设备。
另外，合并单元的U2通道与模拟量输出单元的连接线上串有被测设备的出口继电器，被测设备的出口继电器为常开触点，三相分别对应A相出口继电器、B相出口继电器和C相出口继电器，A相出口继电器串联在合并单元U2A通道与模拟量输出单元A相电压的连接线上、B相出口继电器串联在合并单元U2B通道与模拟量输出单元B相电压的连接线上，C相出口继电器串联在合并单元U2C通道与模拟量输出单元C相电压的连接线上。
录波器包括3个输入通道CHL1、CHL2和CHL3，每个输入通道均具有三个子通道，CHL1的三个子通道CHL1A、CHL1B和CHL1C分别对应连接模拟量输出单元的三相输出电压UA、UB和UC；CHL2的三个子通道CHL2A、CHL2B和CHL2C分别对应连接合并单元的U2通道的3个子通道U2A、U2B和U2C；CHL3连接合并单元的SV输出接口。也即，录波器的CHL1和CHL2通道连接模拟量，进行模拟量录波和存储；录波器的CHL3连接数字量通道，进行数字量录波。
模拟量输出单元为合并单元的U1通道、U2通道和示波器的CHL1通道提供同一个模拟量输入源；模拟量输出单元输出频率为50Hz的三相正弦波电压，每相电压之间相差120°。
本发明还提供了一种智能变电站中选相合闸控制器测试方法，该方法所利用的测试系统包括模拟量输出单元，被测设备，合并单元和录波器，模拟量输出单元同时连接到录波器CHL1通道和合并单元U1、U2通道上,被测设备包含选相合闸控制器和出口继电器，将出口继电器触点串联在合并单元U2通道与模拟量输出单元的连线上；合并单元的U2通道与录波器的CHL2通道连接；合并单元的SV输出接口同时与被测设备和录波器的CHL3连接；该测试方法包括如下步骤：
(1)打开模拟量输出单元输出三相交流正弦波电压信号，该输出电压为57.74V,频率为50Hz；配置合并单元的SV发送数据，使其与被测设备的SV接收配置保持一致；打开录波器，设置CHL1和CHL2为模拟量录波并存储，设置CHL3为数字量录波并存储，点开始键，开始录波；
(2)被测设备接收到选相合闸命令后，驱动出口继电器触点闭合，合并单元的U2通道与模拟量输出单元连接线导通，U2通道开始采集模拟量数据，经合并单元处理并转换成数字量信息后打包成SV以太网数据，发送给被测设备，此时的SV数据包括合并单元的U1通道数据和U2通道数据；
(3)查看录波器所录的波形，根据录波器所录的波形判断被测选相合闸控制器选相合闸的精度。
录波器CHL1所录波形是模拟量输出单元直接输出的模拟量，相当于合并单元的U1通道采集的是从录波器开始录波后的模拟量输出单元数据，即A、B、C三相交流电压，如图2所示；录波器CHL2所录波形是以出口继电器触点开始闭合时开始(即合闸时间)的模拟量波形，又称过零点波形，也相当于U2通道采集的是被测设备的出口继电器闭合后模拟量输出单元数据，即A、B、C三相的过零点电压，如图3所示；合并单元的CHL3所录波形是经合并单元处理过的数字化波形，包括U1和U2通道共6组波形，其中U1通道的U1A、U1B和U1C是数字化的CHL1波形，U2通道的U2A、U2B和U2C是数字化的CHL2波形，如图4所示。
如图4所示，通过对比查看CHL3通道波形(合并单元的U1通道和U2通道数据)，可查找出出口继电器触点闭合的时间和三相正弦波信号过零点时间，计算出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间的差值，得出选相合闸的精度。
通过对比图2和图4，即查看对比录波器CHL1通道波形(模拟量输出单元直接输出的模拟量)和CHL3的1、2、3通道波形(模拟量输出单元直接输出的模拟量经合并单元数字化的波形)，可验证合并单元U1通道采集的数据有无畸变和延时，校正录波器CHL3通道源电压数据波形，即模/数转换误差，提高测试系统的精度；通过对比图3和图4，即查看对比CHL2通道波形(过零点波形)和CHL3的4、5、6通道波形(模拟量输出单元直接输出的模拟量经合并单元数字化的波形)，可验证合并单元U2通道采集的数据有无畸变和延时，校正录波器CHL3通道的过零点电压数据波形，即过零点波形数字化误差，提高测试选相合闸的精度。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及范围上所做的改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能变电站中选相合闸控制器测试系统，其特征在于，该系统包括：
模拟量输出单元，用于提供模拟量输出；
合并单元，用于采集模拟量信息，并将采集的模拟量信息转换成数字量信息发给被测设备；
被测设备，包含选相合闸控制器和出口继电器，用来选相合闸控制，根据接收到的合并单元发送的数据驱动出口继电器触点闭合；
录波器，能够对模拟量和数字量录波并存储。
2.根据权利要求1所述的智能变电站中选相合闸控制器测试系统，其特征在于：所述合并单元具有U1、U2两组输入通道和一个SV输出接口，U1和U2通道均包括对应于三相电压输入的3个子通道，并均分别对应连接模拟量输出单元的三相输出电压；所述U2通道与模拟量输出单元的连接线上串有被测设备的出口继电器。
3.根据权利要求2所述的智能变电站中选相合闸控制器测试系统，其特征在于：所述录波器至少包括3个输入通道CHL1、CHL2和CHL3，每个输入通道均具有三个子通道，CHL1的三个子通道分别对应连接模拟量输出单元的三相输出电压；CHL2的三个子通道分别对应连接合并单元的U2通道的3个子通道；CHL3连接合并单元的SV输出接口。
4.根据权利要求3所述的智能变电站中选相合闸控制器测试系统，其特征在于：所述模拟量输出单元为合并单元的U1通道、U2通道和示波器的CHL1通道提供同一个模拟量输入源。
5.根据权利要求4所述的智能变电站中选相合闸控制器测试系统，其特征在于：所述模拟量输出单元输出频率为50Hz的三相正弦波电压，每相电压之间相差120°。
6.根据权利要求1所述的智能变电站中选相合闸控制器测试系统，其特征在于：合并单元的两组输入通道采集模拟量信息并转换成数字量后，按照IEC61850-9标准，将多路采样数据合并并打包成SV以太网数据发送给被测设备。
7.根据权利要求2所述的智能变电站中选相合闸控制器测试系统，其特征在于：所述被测设备的出口继电器为常开触点。
8.一种智能变电站中选相合闸控制器测试方法，其特征在于，该方法所利用的测试系统包括模拟量输出单元，被测设备，合并单元和录波器，模拟量输出单元同时连接到录波器CHL1通道和合并单元U1、U2通道上,被测设备包含选相合闸控制器和出口继电器，将出口继电器触点串联在合并单元U2通道与模拟量输出单元的连线上；合并单元的U2通道与录波器的CHL2通道连接；合并单元的SV输出接口同时与被测设备和录波器的CHL3连接；该测试方法包括如下步骤：
(1)打开模拟量输出单元输出三相交流正弦波电压信号；打开录波器进行录波；
(2)被测设备接收到选相合闸命令后，驱动出口继电器触点闭合，合并单元采集模拟量数据，并将采集的模拟量信息转换成数字量信息发给被测设备；
(3)根据录波器所录的波形判断被测选相合闸控制器选相合闸的精度。
9.根据权利要求8所述的智能变电站中选相合闸控制器测试方法，其特征在于：通过查看CHL3通道波形找出出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间，计算出口继电器触点闭合时间和三相正弦波信号过零点时间的差值，得出选相合闸的精度。
10.根据权利要求8所述的智能变电站中选相合闸控制器测试方法，其特征在于：通过查看对比CHL1通道波形和CHL3的通道波形，校正CHL3通道的模/数转换误差，提高测试系统的精度；通过查看对比CHL2通道波形和CHL3的通道波形，校正CHL3通道的过零点波形数字化误差，提高测试选相合闸的精度。
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