CN105589002B - 10kV智能开关柜自动测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，工控机网口或串口通过通信线与配电终端网口或串口连接，实现对配电终端通讯规约检测。开关柜测试完成后，测试系统自动生成测试报告，以提供测试记录的查询功能，克服了传统方法手动测试的不足，以智能化手段、程序流程控制方式，提高了配电开关柜的检测能力，降低人力物力成本。
Description
技术领域
本发明涉及配电自动化领域，尤其涉及10kV智能开关柜自动测试系统。
背景技术
城市配电网供电可靠性直接影响着用户用电安全。可靠用电，提高配电网供电可靠性离不开智能开关(柜)稳定运行，同时智能开关柜是实现配电自动化的基础。
设备厂家或者电力生产部门依据国家及行业标准，进一步规范智能开关柜试验方法、有效地提高智能开关柜检测能力，以实现对智能开关柜质量管控为目的，也是形势所需。目前，生产10kV智能开关柜厂家众多，生产配电开关的厂家一般是不具备生产配电终端的条件，生产配电终端的厂家一般是不具备生产配电开关的条件，两家设备配套使用时可能会存在电气自动化接口不匹配问题。多数厂家生产10kV智能开关柜的质量良莠不齐，而且对智能开关柜的自动检测手段有限，大多数采用半自动化或人工手动测试。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种10kV智能开关柜自动测试系统，其提高了配电开关柜的检测效率，节约了人力物力成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：
10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于:包括通过网口或串口与被测设备通讯的工控机及与工控机连接的数据采集器、所述数据采集器输出端分别与电压电流采集器、小电流发生器、大电流发生器、电压发生器和被测设备连接，所述小电流发生器、所述大电流发生器和电压发生器分别与被测设备输入端连接，所述被测设备输出端与所述电压电流采集器连接；
所述工控机，用于向所述数据采集器发送测试指令和参数，接收所述电压电流采集器反馈的数字信号并进行数据分析与比较，为被测设备提供测试方案、生成测试报告并保存；
所述数据采集器，用于向小电流发生器、大电流发生器、电压发生器发生测试指令、自动调节激励电流，并且采集被测设备的遥信和遥控被测设备；
所述电压电流采集器，用于将小电流发生器、大电流发生器、电压发生器产生的电压和
电流转换成与其成比例的交流电压和电流，并且传输到所述数据采集器，为开关动作执行与测试过程提供数据分析；
所述小电流发生器还与数据采集器连接，用于产生激励交流小电流，为被测设备提供测试小电流信号；
所述大电流发生器还与数据采集器连接，用于产生激励交流大电流，为被测设备提供测试大电流信号；
所述电压发生器还与数据采集器连接，用于产生激励交流电压，为被测设备提供测试电压信号。
作为上述技术方案的改进，还包括测试警示器，所述测试警示器与工控机连接，用于在被测设备测试过程报警。
作为上述技术方案的改进，所述工控机还与条形码扫描仪和所述显示器连接。
作为上述技术方案的改进，所述工控机包括测试方案预置单元和通讯规约测试单元。
作为上述技术方案的改进，所述工控机还包括自动测试装置。
作为上述技术方案的改进，所述工控机与被测设备采用的通讯规约为IEC60870-5-101\104。
作为上述技术方案的改进，所述数据采集器包括数据处理板和数据采集控制板。
作为上述技术方案的改进，数据处理板是设置在工控机主板上PCI槽，所述数据处理板21通过串口与数据采集控制板通信，所述数据采集控制板输入端分别与被测设备和电压电流采集器连接。
作为上述技术方案的改进，所述串口采用DB25工业控制总线。
本发明的有益效果有：本发明一种10kV智能开关柜自动测试系统，智能开关柜自动测试系统按照预先设定的测试方案自动进行测试，实现对被测开关柜高低电压动作检测、机械特性检测、相间保护检测、零序保护检测、速断保护检测等。根据不同的测试项目，数据采集器自动调节大\小电流发生器和电压发生器的激励源，从而控制电流发生器输出量和电压发生器输出量大小，通过电压电流采集器对开关柜输入电压和开关柜输入电流进行采样和录波，同时经程序算法能检测出开关柜一二次配合动作特性曲线录波，具有采集关柜本体信息和遥控开关柜分\合闸，实现智能开关柜的功能检测。工控机网口或串口通过通信线与被测设备网口或串口连接，实现对被测设备IEC60870-5-101\104通讯规约检测。被测设备测试完成后，测试系统自动生成测试报告，以提供测试记录的查询功能，克服了传统方法手动测试的不足，以智能化手段、程序流程控制方式，提高了配电开关柜的检测能力，降低人力物力成本。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，其中：
图1是本发明系统结构框图；
图2是本发明实施例的小电流发生器自动调节工作原理图；
图3是本发明实施例的大电流发生器自动调节工作原理图；
图4是本发明实施例的电压发生器自动调节工作原理图。
具体实施方式
参见图1，本发明10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于:包括工控机1、数据采集器2、电压电流采集器3、小电流发生器4、大电流发生器5、电压发生器6、被测设备7、测试警示器8、条形码扫描仪9和显示器10。
所述工控机1，用于向所述数据采集器2发送测试指令和参数，接收所述电压电流采集器3反馈的数字信号并进行数据分析与比较，为被测设备7提供测试方案、生成测试报告并保存；所述工控机1与数据采集器2、测试警示器8连接并通过网口或串口与被测设备7通讯，用于通过向所述数据采集器2发送测试指令和参数，接收所述采集装置3反馈的数字信号进行数据分析与比较，并最后生成并保存被测设备7的测试报告；所述数据采集器2分别与电压电流采集器3、小电流发生器4、大电流发生器5、电压发生器6，用于采集被测设备电压7电流，自动调节激励电流大小和激励电压大小；所述电压电流采集器3与数据采集器2连接，用于转换成与其成比例的，幅值较低的交流电压和电流传输到所述数据采集器2，为开关动作执行与测试过程提供数据分析；所述小电流发生器4分别与数据采集器2和被测设备7连接，用于产生激励交流小电流，为被测设备7提供测试小电流信号；所述大电流发生器5分别与数据采集器2和被测设备7连接，用于产生激励交流大电流，为被测设备7提供测试大电流信号；所述电压发生器6分别与数据采集器2和被测设备7连接，用于产生激励交流电压，为被测设备7提供工作电源输入；所述测试警示器8与工控机1连接，用于在被测设备测试过程告警信号。
测试方案置入到所述工控机1，工控机1上设置有管理软件，该管理软件提供人机交互界面，按照预先设定的测试方案自动进行测试。通讯规约测试属于工控机1的软件重要组成部分，所述工控机1与被测设备7采用的通讯规约为IEC60870-5-101\104，通讯规约测试通过数据线与被测设备7网口或串口连接。所述数据采集器2包括数据处理板和数据采集控制板，数据处理板是安装在所述工控机1主板上PCI槽，通过2根DB25工业控制总线与数据采集控制板的串口连接，把模拟量转换为数字量，完成数据A/D转换和数据读取。
通过对被测设备开入量采集、开出量遥控控制，检测配电开关一二次配合动作特性曲线。所述电压电流采集器3与所述数据采集器2通过电缆连接，采用电压互感器、电流互感器等方式转换成与其成比例的幅值较低的交流电压和交流电流传输到所述数据采集器3的数据采集控制板，为开关动作执行与测试过程提供数据分析。开关动作曲线基于傅里叶级数应用采集电压、电流，软件滤除干扰信号后生成。
所述小电流发生器4、所述大电流发生器5、所述电压发生器6均与所述数据采集器2通过电缆连接，通过自动测试装置12程序控制和数字量、开入量采集，并为被测设备提供动作测试所需交流高低电压、交流小电流、大电流输出以及开关量输入动作时间测试和开关量输出，主要完成开关电动高低压测试、零序保护功能测试、相间保护功能测试和速断保护功能测试。
所述小电流发生器4、所述大电流发生器5、所述电压发生器6均可以向被测开关柜施加电压量和电流量，所述电压电流采集器3电缆连接，用于采集电流发生器输出的电流和电压发生器输出的电压，为数据采集器3提供量程范围内的模拟电流、电压量。
所述小电流发生器4与被测设备7通过控制电缆连接，在配电开关二次侧施加二次电流信号，用于零序保护测试。10kV智能开关柜检测系统具有小电流发生器，其电流值范围0.01A～10A(分辨率1mA)，电流值范围10A～30A(分辨率10mA)；同时具有零序保护检测功能，可输出电流值范围0.01A～10A(分辨率1mA)，电流值范围10A～30A(分辨率10mA)。被测设备采集零序电流信号，并通过与保护整定值比较后，开关保护跳闸，用于检测终端电流采样精度。
所述大电流发生器5与被测设备7通过控制电缆连接，在配电开关侧施加一次电流信号，用于过流、速断保护测试，10kV智能开关柜检测系统具有过流保护检测功能，可输出电流范围0A～1000A，并能实现大电流的快速导通或切断。配电终端采集器大电流信号，并通过于保护整定值比较后，开关保护跳闸，用于检测配电终端采样精度与一次侧电流互感器精度。
所述电压发生器6与被测设备7通过控制电缆连接，用于智能开关柜提供系统二次侧电源输入，检测智能开关柜在高低压电源输入时，开关柜是否可连续可靠执行电动操作分闸、合闸操作。
所述测试警示器8与所述工控机1通过电缆连接，在被测设备测试过程出现异常报警时，警示器黄色灯闪亮；被测设备测试完成时，警示器绿色灯闪亮；被测设备测试项目不合格时，警示器红色灯闪亮，同时配置蜂鸣器。
参见图2，小电流发生器自动调节工作原理：所述工控机1与所述数据采集器2相连，所述工控机1向所述数据采集器2发送测试指令和参数，并接收所述采集装置2反馈的数字信号进行数据分析与比较。所述电压电流采集器3分别与所述数据采集器2、被测设备7连接，用于采集激励小电流信号，实现自动调节电流。所述小电流发生器4分别与所述数据采集器2、被测设备7连接，向被测设备7施加小电流量，用于零序保护检测、自动化接口检测等。
参见图3，大电流发生器自动调节工作原理：所述工控机1与所述数据采集器2相连，所述工控机1向所述数据采集器2发送测试指令和参数，并接收所述采集装置2反馈的数字信号进行数据分析与比较。所述电压电流采集器3分别与所述数据采集器2、被测设备7连接，用于采集激励大电流信号，把大电流转换成小电流信号，并将小电流反馈到数据采集器2，根据检测项目设定电流值，实现自动调节电流。所述大电流发生器5分别与所述数据采集器2、被测设备7连接，用于产生激励连续大电流，最大电流值可达到1000A，主要为智能开关柜一次侧电流互感器提供测试电流信号，实现相间保护检测、速断保护检测、自动化接口检测等。
参见图4，电压发生器自动调节工作原理：所述工控机1与所述数据采集器2相连，所述工控机1向所述数据采集器2发送测试指令和参数，并接收所述采集装置2反馈的数字信号进行分析与比较。所述电压电流采集器3分别与所述数据采集器2、被测设备7连接，用于采集激励电压信号，根据检测项目设定电流值，实现自动调节电压输入大小。所述电压发生器6分别与所述数据采集器2、被测设备7连接，用于产生基准电压(80％～120％)，主要为智能开关柜二次侧输入高低电压输入范围，实现电动高低压分合闸遥控测试、自动化终端的电源范围检测试验等。
由于智能开关柜种类繁多，根据主流厂家不同类型的开关柜，可以设置被测设备的测试方案。智能开关柜自动测试系统按照预先设定的测试方案自动进行测试，实现对被测设备相间保护检测、零序保护检测、速断保护检测、自动化接口检测等。数据采集器根据不同的测试项目，数据采集控制板控制自动调节大\小电流发生器和电压发生器的激励源，然而控制被测开关柜的电流量和电压量，通过电压电流采集器对开关柜输入电压和开关柜输入电流进行采样和录波，同时经程序算法能检测开关动作特性曲线，实现被测开关柜机械特性检测。工控机网口或串口通过通信线与被测设备网口或串口连接，实现对被测设备IEC60870-5-101\104通讯规约检测。被测设备测试完成后，测试系统自动生成测试报告，以提供测试记录的查询功能，同时测试系统在测试过程时出现测试异常或者测试完成后，测试警示器自动闪烁不同警示灯颜色。
本发明一种10kV智能开关柜自动测试系统方案，提高智能开关柜检测效率和加强智能开关柜质量检测能力。由于智能开关柜种类繁多，根据主流厂家不同类型的开关柜，可以设置被测设备的测试方案。智能开关柜自动测试系统按照预先设定的测试方案自动进行测试，工控机根据不同的测试项目对被测开关柜的电压输入和电流输入进行控制，通过电压电流采集器对开关柜输入电压和开关柜输入电流进行采样和录波，同时经程序算法在人机界面上显示开关动作特性曲线，实现智能开关柜的功能检测。工控机网口或串口通过通信线与配电终端网口或串口连接，实现对配电终端IEC60870-5-101\104通讯规约检测。开关柜测试完成后，测试系统自动生成测试报告，以提供测试记录的查询功能，同时系统在测试过程时出现测试异常或者测试完成后，测试警示器自动闪烁不同警示灯颜色。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于:包括通过网口或串口与被测设备(7)通讯的工控机(1)及与工控机(1)连接的数据采集器(2)、所述数据采集器(2)输出端分别与电压电流采集器(3)、小电流发生器(4)、大电流发生器(5)、电压发生器(6)和被测设备(7)连接，所述小电流发生器(4)、所述大电流发生器(5)和电压发生器(6)分别与被测设备(7)输入端连接，所述被测设备(7)输出端与所述电压电流采集器(3)连接；
所述工控机(1)，用于向所述数据采集器(2)发送测试指令和参数，接收所述电压电流采集器(3)反馈的数字信号并进行数据分析与比较，为被测设备(7)提供测试方案、生成测试报告并保存；
所述数据采集器(2)，用于向小电流发生器(4)、大电流发生器(5)、电压发生器(6)发生测试指令、自动调节激励电流，并且采集被测设备(7)的遥信和遥控被测设备(7)；
所述电压电流采集器(3)，用于将小电流发生器(4)、大电流发生器(5)、电压发生器(6)产生的电压和电流转换成与其成比例的交流电压和电流，并且传输到所述数据采集器(2)，为开关动作执行与测试过程提供数据分析；
所述小电流发生器(4)还与数据采集器(2)连接，用于产生激励交流小电流，为被测设备(7)提供测试小电流信号；
所述大电流发生器(5)还与数据采集器(2)连接，用于产生激励交流大电流，为被测设备(7)提供测试大电流信号；
所述电压发生器(6)还与数据采集器(2)连接，用于产生激励交流电压，为被测设备(7)提供测试电压信号。
2.根据权利要求1所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，还包括测试警示器(8)，所述测试警示器(8)与工控机(1)连接，用于在被测设备(7)测试过程报警。
3.根据权利要求1所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，所述工控机(1)还与条形码扫描仪(9)和显示器(10)连接。
4.根据权利要求1所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，所述工控机(1)包括测试方案预置单元(11)和通讯规约测试单元(13)。
5.根据权利要求1所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，所述工控机(1)还包括自动测试装置(12)。
6.根据权利要求1所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，所述工控机(1)与被测设备(7)采用的通讯规约为IEC60870-5-101\104。
7.根据权利要求1所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，所述数据采集器(2)包括数据处理板(21)和数据采集控制板(22)。
8.根据权利要求7所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，数据处理板(21)是设置在工控机(1)主板上PCI槽，所述数据处理板(21)通过串口与数据采集控制板(22)通信，所述数据采集控制板(22)输入端分别与被测设备(7)和电压电流采集器(3)连接。
9.根据权利要求8所述的10kV智能开关柜自动测试系统，其特征在于，所述串口采用DB25工业控制总线。
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