CN104600838A - 一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置及方法，诊断装置通过与一馈线自动化终端建立连接，从而对馈线自动化终端进行故障诊断，诊断装置包括：总控单元、通信模块、功率驱动模块、电压放大模块、状态输出模块以及状态输入模块，总控单元连接通信模块、功率驱动模块、电压放大模块、状态输出模块以及状态输入模块。通过本发明可以在运行过程中对馈线自动化终端进行故障诊断，实现在场诊断与维修。

Description

一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置及方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，特别涉及一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置及方法。

背景技术

为提高配电网络的供电可靠性，电力公司需要在柱上开关安装馈线自动化终端，以实现对柱上开关的电气数据，如电流、电压、开关状态等信息进行监视，实时检测线路上的故障信息，必要时，可以通过远方下发控制指令控制开关的状态，以实现配电网络的重构，进而提供配电网络的供电可靠性。

如图1所示，101为支撑配电线路的杆塔；102为柱上开关本体；105为用于监控的馈线自动化终端；103是连接馈线自动化终端105与开关本体102的运行电缆束；正常运行时，馈线自动化终端105通过运行电缆束103采集开关本体102附带的电流互感器CT、电压互感器PT、以及各种辅助节点获取电流、电压、开关状态等数据。同时通过运行电缆束103连接开关本体102附带的操作机构，实现对开关本体102的控制。

因为馈线自动化终端安装在柱上，给后期的运行维护带来了一定的困难，尤其是馈线自动化终端异常时，往往需要进行替换成新的馈线自动化终端，然后在工厂对替换下的馈线自动化终端进行诊断与维修，需要耗费大量的人力、物力与运输成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置及方法。本发明通过以下技术方案实现：

一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，诊断装置与馈线自动化终端相连接，对馈线自动化终端进行故障诊断；诊断装置包括总控单元、通信模块、功率驱动模块、电压放大模块、状态输出模块和状态输入模块，总控单元连接通信模块、功率驱动模块、电压放大模块、状态输出模块、状态输入模块。

功率驱动模块包括四通道电流输出，四通道电流输出至馈线自动化终端，总控单元控制四通道电流的幅度和相位，用以模拟三相电流以及零序电流。

电压放大模块包括四通道电压输出，四通道电压输出至馈线自动化终端，总控单元控制四通道电压的幅度和相位，用以模拟三相电压以及零序电压。

状态输入模块接收馈线自动化终端发出的控合控分遥控信号，仿真开关合闸、分闸动作的接收。

状态输出模块包括八开出量输出，八开出量输出至馈线自动化终端，用以模拟馈线自动化终端所在配电网络的数字量。

通信模块连接馈线自动化终端，用以获取馈线自动化终端所采集到的诊断装置的数据。

较优地，诊断装置通过测试电缆束连接馈线自动化终端，测试电缆束与馈线自动化终端的连接端上设置有航空插头，测试电缆束为一段线缆，测试电缆束的技术规格与运行电缆束完全相同。

较优地，功率驱动模块通过测试电缆束上的航空插头连接至馈线自动化终端的电流端子；电压放大模块通过测试电缆束上的航空插头连接至馈线自动化终端的电压端子；状态输入模块通过测试电缆束上的航空插头连接至馈线自动化终端的遥控端子；状态输出模块通过测试电缆束上的航空插头连接至馈线自动化终端的遥信采集端子；通信模块通过测试电缆束上的航空插头连接至馈线自动化终端的通信模块。

较优地，状态输入模块和状态输出模块分别通过隔离器连接总控单元，即总控单元先通过隔离器连接到状态输入模块和状态输出模块，状态输入模块和状态输出模块再通过线缆和航空插头连接至馈线自动化终端。

较优地，功率驱动模块还包括电流采样负反馈电路，用以对四通道电流输出进行采样，通过总控单元实现输出精度的闭环控制。

较优地，电压放大模块还包括电压采样负反馈电路，用以对四通道电压进行采样，通过总控单元实现输出精度的闭环控制。

较优地，通信模块包括两个网口与三个串口，分别支持IEC104规约以及IEC101规约。

较优地，本发明用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置还包括蓄电池充放电管理单元、蓄电池组以及监视屏，蓄电池充放电管理单元连接在总控单元与蓄电池组之间，用以管理蓄电池的充电与放电，监视屏连接总控单元，用以提供显示及触控界面。

一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断方法，包括以下步骤，

S01，现场诊断时，断开开关本体与馈线自动化终端的连接，因为航空插头具有自动防开路功能，不会影响到CT的安全，而且不影响用户的用电；

S02，连接诊断装置与馈线自动化终端，馈线自动化终端获取诊断装置的数据，同时诊断装置通过通信模块获取馈线自动化终端的数据，形成一个闭环诊断系统；

S03，控制诊断装置（107）与馈线自动化终端（105）进行通信，对馈线自动化终端（105）的故障进行诊断，所述馈线自动化终端（105）的故障包括遥信模块故障、电流模块故障、电压模块故障、遥控模块故障、通信模块故障和总控-电源单元故障；

馈线自动化终端（105）的故障具体诊断过程如下：

A）根据现场情况，诊断装置（107）通过网络或者串口以通信规约进行通信，如果通信不成功，则表示馈线自动化终端的为通信模块故障或者总控-电源单元故障；打开中被测馈线自动化终端，如果馈线自动化终端总控单元或电电源单元工作指示无显示，则为总控-电电源单元，如馈线自动化终端主控或电电源单元工作指示无正常，则为通信模块故障；

B）总控单元（1）通过控制功率驱动模块（6）的四通道电流输出，按一定的规律变化电流的幅值，同时通过通信模块（3）采集馈线自动化终端采集到的数据，并将所述馈线自动化终端采集到的数据与诊断装置的输出数据进行比较，如果比较获取的误差超过了设定范围内，则为馈线自动化终端的电流模块故障；

C）总控单元（1）通过电压放大模块（7）的四通道电压输出，按一定的规律变化电压的幅值，同时通过通信模块（3）采集馈线自动化终端采集到的数据，并将所述馈线自动化终端采集到的数据与诊断装置的输出数据进行比较，如果比较获取的误差超过了设定范围内，则为馈线自动化终端的电压模块故障；

D）在诊断装置上通过状态输出模块模拟遥信状态，通过通信模块采集馈线自动化终端的遥信输出信息，实现对馈线自动化终端的遥信模块故障诊断；

E）在诊断装置上通过通信模块发出控制命令，模拟控制开关的状态，通过状态输入模块监视馈线自动化终端的遥控节点输出信息，实现对馈线自动化终端的遥控模块故障诊断。

相比与现有技术，本发明具有以下优点，

实际的运行经验表明，出现故障的馈线自动化终端往往仅是一个小配件有问题，完全可以在现场完成替换，关键在于如何对已安装在柱上的配电终端进行迅速诊断，进而发现故障元件。本发明提供的用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，实现远程柱上馈线自动化终端的远程故障诊断，不需要替换馈线自动化终端，就能够实现故障诊断定位，具体包括以下有益效果：

1、通过本发明自动化的诊断方式，可以加快诊断速度，提高维修效率，降低项目成本；

2、标准化的接线方式，确保现场可以快速接线；

3、诊断时对线路供电没有影响；

4、诊断时无须现场电源，诊断装置自带蓄电池。

附图说明

图1所示的是柱上开关与馈线自动化终端的安装结构示意图；

图2所示的是本发明用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置的安装结构示意图；

图3所示的是本发明用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。本发明涉及诊断装置与馈线自动化终端的连接关系如图2所示，106为诊断装置107与馈线自动化终端105之间的测试电缆束，测试电缆束的技术规格与运行电缆束完全相同；104是测试电缆束106与馈线自动化终端105连接的航空插头；107为诊断装置，现场诊断时，移开运行电缆束103，用诊断装置107附带的与运行电缆束规格完全相同的测试电缆束106连接馈线自动化终端105，进而实现馈线自动化终端在杆上的诊断。

开关本体102与馈线自动化终端105之间的连接电缆束（运行电缆束）103及其航空插头104的规格严格定义，其中航空插头104的电流部分具有自动防开路功能，即移开运行电缆束103时，其中电流航空插头自动短路，以保护开关本体102的CT。测试电缆束106除包含了与运行电缆103规格完全相同电缆，且具有完全相同规格的航空插头104。诊断装置107还包含了工业以太网通信接口，诊断装置可以通过该接口按照标准的通信规约与馈线自动化终端105进行通信，获取馈线自动化终端内部采集到的数据。

如图3所示，本发明提供的诊断装置包括：总控单元1、监视屏2、通信模块3、蓄电池充放电管理单元4、蓄电池组5、功率驱动模块6、电压放大模块7、状态输出模块8、状态输入模块9；总控单元1连接通信模块3、蓄电池充放电管理单元4、蓄电池组5、功率驱动模块6、电压放大模块7、状态输出模块8、状态输入模块9。

总控单元1是本发明诊断装置的中枢，控制着其他组件的状态。同时该总控单元1集成了通信接口用于测试案例的导入和测试报告的导出。

功率驱动模块6包括了四通道电流输出，由总控单元通过一路数字信号控制，调整内容包括四通道电流输出的幅度和相位。这四个通道输出模拟了一条线路的三相电流以及零序电流；四通道电流输出通过测试电缆及其航空插头连接到馈线自动化终端的电流端子上。功率驱动模块6内置有电流采样负反馈电路，实现对输出电流的实时采样，并在总控单元1的控制下，实现输出精度的闭环控制。

电压放大模块7包括了四通道电压输出，由总控单元通过一路数字信号控制，调整内容包括四通道电压输出的幅度和相位。这四个通道输出模拟了一条线路的三相电压以及零序电压；四通道电压输出通过测试电缆及其航空插头连接到馈线自动化终端的电压端子上，电压放大模块7内置有电压采样负反馈电路，实现对输出电压的实时采样，并在总控单元1的控制下，实现输出精度的闭环控制。

状态输入模块可接收一对控合控分遥控信号，仿真一路开关合闸、分闸动作的接收。总控单元通过一路数字信号控制经过隔离器连接状态输入模块。状态输入模块先经过隔离器，再通过电缆及航空插头连接到馈线自动化终端的遥控端子上。

状态输出模块8有八个开出量，可以模拟出开关状态、远方就地状态等各种数字量。总控单元1通过一路数字信号控制经过隔离器连接状态输出模块。状态输出模块先经过隔离器，再通过电缆及航空插头连接到馈线自动化终端的遥信采集端子上。

监视屏2作为人机界面，采用8寸触摸屏，用于对诊断装置内部数据及其输出数据的监视与控制；

通信模块：提供2路网口和3个串口，分别支持IEC104规约以及IEC101规约，通过通信模块，诊断装置可以与被诊断的馈线自动化终端进行通信，获取馈线自动化终端采集到诊断装置的数据，实现对馈线自动化终端的控制。

蓄电池充放电管理单元，负责管理蓄电池组的充电与放电；

蓄电池组：提供电能的储存，以作为现场诊断时诊断装置的工作电源。

一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断方法，包括以下步骤，

S01，现场诊断时，断开开关本体102与馈线自动化终端105的连接，因为航空插头具有自动防开路功能，不会影响到CT的安全，而且不影响用户的用电。

S02，连接诊断装置107与馈线自动化终端105，馈线自动化终端105获取诊断装置107的数据，同时诊断装置107通过通信模块3获取馈线自动化终端105的数据，形成一个闭环诊断系统；

S03，控制诊断装置（107）与馈线自动化终端（105）进行通信，对馈线自动化终端（105）的故障进行诊断，所述馈线自动化终端（105）的故障包括遥信模块故障、电流模块故障、电压模块故障、遥控模块故障、通信模块故障和总控-电源单元故障；

馈线自动化终端（105）的故障具体诊断过程如下：

A）根据现场情况，诊断装置（107）通过网络或者串口以通信规约进行通信，如果通信不成功，则表示馈线自动化终端的为通信模块故障或者总控-电源单元故障；打开中被测馈线自动化终端，如果馈线自动化终端总控单元或电电源单元工作指示无显示，则为总控-电电源单元，如馈线自动化终端主控或电电源单元工作指示无正常，则为通信模块故障。

B）总控单元（1）通过控制功率驱动模块（6）的四通道电流输出，按一定的规律变化电流的幅值，同时通过通信模块（3）采集馈线自动化终端采集到的数据，并将所述馈线自动化终端采集到的数据与诊断装置的输出数据进行比较，如果比较获取的误差超过了设定范围内，则为馈线自动化终端的电流模块故障。

C）总控单元（1）通过电压放大模块（7）的四通道电压输出，按一定的规律变化电压的幅值，同时通过通信模块（3）采集馈线自动化终端采集到的数据，并将所述馈线自动化终端采集到的数据与诊断装置的输出数据进行比较，如果比较获取的误差超过了设定范围内，则为馈线自动化终端的电压模块故障；

D）在诊断装置上通过状态输出模块模拟遥信状态，通过通信模块采集馈线自动化终端的遥信输出信息，实现对馈线自动化终端的遥信模块故障诊断；

E）在诊断装置上通过通信模块发出控制命令，模拟控制开关的状态，通过状态输入模块监视馈线自动化终端的遥控节点输出信息，实现对馈线自动化终端的遥控模块故障诊断。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，所述诊断装置（107）与馈线自动化终端（105）相连接，对所述馈线自动化终端（105）进行故障诊断；

所述诊断装置包括总控单元（1）、通信模块（3）、功率驱动模块（6）、电压放大模块（7）、状态输出模块（8）和状态输入模块（9），所述总控单元（1）连接所述通信模块（3）、功率驱动模块（6）、电压放大模块（7）、状态输出模块（8）、状态输入模块（9）；

所述功率驱动模块（6）包括四通道电流输出，四通道电流输出至馈线自动化终端，总控单元（1）控制所述四通道电流的幅度和相位，用以模拟三相电流以及零序电流；

所述电压放大模块（7）包括四通道电压输出，四通道电压输出至馈线自动化终端，总控单元（1）控制所述四通道电压的幅度和相位，用以模拟三相电压以及零序电压；

所述状态输入模块（9）接收馈线自动化终端发出的控合控分遥控信号，仿真开关合闸、分闸动作的接收；

所述状态输出模（8）块包括八开出量输出，八开出量输出至馈线自动化终端，用以模拟馈线自动化终端所在配电网络的数字量；

所述通信模块（3）连接馈线自动化终端，用以获取馈线自动化终端所采集到的诊断装置的数据。

2.根据权利要求1所述的一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，所述诊断装置（107）通过测试电缆束（106）连接馈线自动化终端（105），所述测试电缆束（106）与馈线自动化终端（105）的连接端上设置有航空插头。

3.根据权利要求2所述的一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，所述功率驱动模块（6）通过测试电缆束（106）上的航空插头（104）连接至馈线自动化终端（105）的电流端子；

所述电压放大模块（7）通过测试电缆束（106）上的航空插头（104）连接至所述馈线自动化终端（105）的电压端子；

所述状态输入模块（9）通过测试电缆束（106）上的航空插头（104）连接至所述馈线自动化终端（105）的遥控端子；

所述状态输出模块（8）通过测试电缆束（106）上的航空插头（104）连接至所述馈线自动化终端（105）的遥信采集端子；

所述通信模块（3）通过测试电缆束（106）上的航空插头（104）连接至所述馈线自动化终端（105）的通信模块。

4.根据权利要求2所述的一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，所述状态输入模块（9）和所述状态输出模块（8）分别通过隔离器连接所述总控单元（1）。

5.根据权利要求1所述的一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，所述功率驱动模块（6）还包括电流采样负反馈电路，用以对所述四通道电流输出进行采样，通过总控单元（1）实现输出精度的闭环控制。

6.根据权利要求1所述的一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，所述电压放大模块（7）还包括电压采样负反馈电路，用以对所述四通道电压进行采样，通过所述总控单元（1）实现输出精度的闭环控制。

7.根据权利要求1所述的一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，所述通信模块（3）包括两个网口与三个串口，分别支持IEC104规约以及IEC101规约。

8.根据权利要求1所述的一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断装置，其特征在于，还包括：蓄电池充放电管理单元（4）、蓄电池组（5）以及监视屏（2），所述蓄电池充放电管理单元（4）连接在所述总控单元（1）与所述蓄电池组（5）之间，用以管理蓄电池的充电与放电，所述监视屏（2）连接所述总控单元（1），用以提供显示及触控界面。

9.一种用于柱上开关馈线自动化终端的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤，

S01，现场诊断时，断开开关本体（102）与馈线自动化终端（105）的连接；

S02，连接诊断装置（107）与馈线自动化终端（105），馈线自动化终端（105）获取诊断装置（107）的数据，同时诊断装置（107）通过通信模块（3）获取馈线自动化终端（105）的数据，形成一个闭环诊断系统；

S03，控制诊断装置（107）与馈线自动化终端（105）进行通信，对馈线自动化终端（105）的故障进行诊断，所述馈线自动化终端（105）的故障包括遥信模块故障、电流模块故障、电压模块故障、遥控模块故障、通信模块故障和总控-电源单元故障；

馈线自动化终端（105）的故障具体诊断过程如下：

A）根据现场情况，诊断装置（107）通过网络或者串口以通信规约进行通信，如果通信不成功，则表示馈线自动化终端的为通信模块故障或者总控-电源单元故障；打开中被测馈线自动化终端，如果馈线自动化终端总控单元或电电源单元工作指示无显示，则为总控-电电源单元，如馈线自动化终端主控或电电源单元工作指示无正常，则为通信模块故障；

B）总控单元（1）通过控制功率驱动模块（6）的四通道电流输出，按一定的规律变化电流的幅值，同时通过通信模块（3）采集馈线自动化终端采集到的数据，并将所述馈线自动化终端采集到的数据与诊断装置的输出数据进行比较，如果比较获取的误差超过了设定范围内，则为馈线自动化终端的电流模块故障；

C）总控单元（1）通过电压放大模块（7）的四通道电压输出，按一定的规律变化电压的幅值，同时通过通信模块（3）采集馈线自动化终端采集到的数据，并将所述馈线自动化终端采集到的数据与诊断装置的输出数据进行比较，如果比较获取的误差超过了设定范围内，则为馈线自动化终端的电压模块故障；

D）在诊断装置上通过状态输出模块模拟遥信状态，通过通信模块采集馈线自动化终端的遥信输出信息，实现对馈线自动化终端的遥信模块故障诊断；

E）在诊断装置上通过通信模块发出控制命令，模拟控制开关的状态，通过状态输入模块监视馈线自动化终端的遥控节点输出信息，实现对馈线自动化终端的遥控模块故障诊断。