CN105785199B - 多功能配电终端综合测试系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种多功能配电终端综合测试系统及其工作方法，该系统包括供电电源、馈线终端、上位机；供电电源与馈线终端的供电端连接；馈线终端的输出端与上位机连接；还包括馈线终端综合测试装置；所述馈线终端综合测试装置包括PLC核心控制单元、环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输入分别接环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输出分别接馈线终端及上位机；所述功耗测量单元输入接供电电源。本发明实现多功能配电终端综合测试系统可联合控制标准源、继保测试仪等外围试验仪器，实现配电自动化设备的自动化、一体化、网络化检测模式，可用于配电终端三遥、SOE、故障识别等功能测试，一键式自动生成报告。

Description

多功能配电终端综合测试系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种多功能配电终端综合测试系统及其工作方法。

背景技术

配电自动化终端（包括馈线终端FTU和站所终端DTU）安装于中压配电网现场。它与配电网中的开关设备相配合，实现配电网信息采集、状态监控、故障检测、定位和隔离，保证配电网安全、经济、可靠的运行，是配电网自动化中的重要组件。国内现有配电监控终端设备的供应厂家多，批次多，设备水平参差不齐，运行工况不稳定，亟需有效的技术监督手段对新入网和新投运配电监控终端进行标准化、自动化、全过程的检测试验，以保障入网设备和系统的功能完善和性能良好。目前对配电终端的测试大部分还是手动进行，测试的设备也五花八门，多数使用变电站远方终端单元（RTU）的测试工具进行遥测功能的测试，使用开关量模拟器进行遥信和遥控功能的测试，测试手段分散、简单，受人工因素影响，测试精度和效率都很低，且不具备在现场开展配电自动化系统联调测试的条件。

现有的检测技术是在完成测试接线后，需由测试人员手动操作标准源输出所需的交流电压、交流电流、谐波、频率、直流电压等参数，再从被测配电终端配套的调试软件或维护软件读取遥测数据，从标准表读取标准源输出的测量值，并按照误差计算方式得出相应的误差。同理，进行遥控测试时，由调试软件下发遥控命令，记录开关量模拟器的响应情况，测试遥控执行正确率；进行遥信测试时，操作开关量模拟器产生遥信变位，从调试软件读取遥信参数，计算遥信正确率。该技术存在工作难度大、数据量多、计算繁琐、测试速度慢、人为误差多的缺点，且测试人员需熟悉不同厂家、不同型号的配电终端的调试套软件，不易推广应用。同时，由于传统检测技术软硬件上的缺失，无法测试涉及时间的参数指标（如站内事件分辨率）和进行现场联调试验。针对这些缺点，本发明基于多态虚量注入的全自动托管检测技术、多机双模分布式协同控制的配电网络化仿真检测技术等技术设计多功能配电终端综合测试系统，实现配电终端三遥功能、回路功耗、绝缘性能、通信规约等9大类多达133细项的全自动测试、数据解析、结果分析，并一键式生成报告。同时实现测试系统的小型化，可在现场模拟各种配电网线路的正常状态和故障状态，进而开展配电自动化系统的联调试验，有效解决传统测试技术带来的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多功能配电终端综合测试系统。

本发明采用以下技术方案实现：一种多功能配电终端综合测试系统，包括供电电源、馈线终端、上位机及馈线终端综合测试装置；供电电源与馈线终端的供电端连接；馈线终端的输出端与上位机连接；馈线终端综合测试装置输出分别接馈线终端及上位机；所述馈线终端综合测试装置包括PLC核心控制单元、环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输入分别接环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输出分别接馈线终端及上位机；所述功耗测量单元输入接供电电源；PLC为核心控制单元用于接收上位机命令、控制标准源、继电保护测试仪输出、读取标准表数据、与触摸屏通信，获取终端整机功耗及测试环境温湿度；并使用PLC自带I/O实现馈线监控终端遥信、遥控功能测试。

进一步的，所述PLC核心控制单元包括PLC及分别与其相连接的标准表模块、开关量输入输出单元、触摸屏、卫星授时模块、环境监控单元、故障识别单元；PLC主要功能为接收上位机控制命令、控制标准源输出、读取标准表数据、接收授时模块校时、与触摸屏通信及管理控制开关量输入输出口；标准表为整合高精度标准表，提供互感器输入和钳表输入两种方式，适应实验室虚负荷法测试和现场实负荷法测试不同测试场景，所采集的标准电参量通过PLC和通信模块传至上位机信息处理软件，提供误差计算的标准值；开关量输入输出单元为模拟断路器单元，包括以下功能:自动采集遥信、输出遥控的功能，输出开关分合状态、执行开关遥控继电器输出,过综合测试装置内部的PLC中的I/O口，自动读取终端的遥信变位信息、SOE分辨率，程控输出开关量变位信息，模拟输出遥控变位； 触摸屏用于标准表数据的显示，部分标准源命令的设置，PLC数字量输出口的设置、数字量输入口状态的显示，以及接收终端整机功耗及环境温湿度数据并传送给PLC；卫星授时模块利用GPS/北斗双模授时模块进行校时，保证了校时的精确度，以实现现场同步故障模拟功能；环境监控单元内部包含温湿度测量模块，记录试验环境，触摸屏和上位机利用读取测量模块的温湿度数据，并用图形形式描述、显示出来；故障识别单元利用综合测试装置、多台微机继电保护测试仪、断路器模拟装置以及附加模拟保护装置，在线路不停电的情况下，将信号源注入多条被测馈线的FTU、DTU电流回路，同时模拟保护断路器故障跳闸信号，测试配电自动化系统的终端设备、开关设备及主站系统故障识别功能。

较佳的，所述核心控制单元包括一主CPU和一从CPU。

本发明还提供一种基于上述的多功能配电终端综合测试系统的工作方法，其特征在于：配电网馈线监控终端综合测试装置具备多协议智能转换功能，实现控制指令序列的有序传达和执行，以及数据的自动采集和存储；上位机存储具备智能测试方案，选择手动、全自动或半自动测试模式，设定测试参数、测试方案，管控测试全过程，实现数据自动采集、存储和误差计算，并一键生成测试报告；所述上位机包括：以太网通信模块，该模块用于上位机软件与终端之间通信；串口通信模块，该模块用于与外围硬件设备的连接接口，与PLC完成可靠通信，控制标准源输出、读取标准表数据、模拟遥信变位和SOE事件、记录遥控事件；数据解析处理模块，其负责把上行的报文解析为实际值，一部分为104规约中的遥测、遥信、遥控报文，另一部分为可编程控制器PLC的应答数据；一测试项主界面，该主界面包括遥测、遥信、遥控、报文监视窗体，对各种测试流程的控制，比对数据不直接存入数据库，而采取由上位机的数据解析处理模块提取上行报文的数据内容，并根据测试项的对象于主界面显示，最后由测试人员执行所测试数据的入库操作；所述上位机还包括数据计算分析模块，该模块提供算术运算功能，完成遥测量的基本误差计算和影响量误差计算，并分析SOE分辨率，判断所测试项对象是否满足精度等级要求；以及数据库，选用Access作为数据库的开发平台，主要完成数据的统一管理，保存待测终端的基本信息、三遥信息的配置、测试过程及结果数据。

在本发明一实施例中，以配电网馈线监控终端综合测试装置和继电保护测试仪为基础平台，在配电网馈线监控终端综合测试装置内置一个SIM卡，通过加密手机短信方式实现多机分布式协同控制，在被测系统的最前端布置多套的综合测试装置、继保测试仪、模拟断路器以及模拟保护装置，实现分布式多点多状态序列的仿真信号注入；采用了双模自适应检测技术，即根据不同场合需求，设定北斗时钟同步和GPS时钟同步两种自适应双模块授时，同步时间准确度：脉冲前沿与输入信号源同步，时间误差≤60ns；定时输出时间误差≤0.5ms；通过远程设备分别设定现场分布的各设备控制指令，并以状态序列的方式控制前端信号源协同输出仿真信号，测试系统根据被测系统实际情况，灵活组和，满足现场各型复杂网络测试要求，且继保测试仪可仿真各种状态量和模拟量，仿真网络中发生的各种运行状态、三相短路故障、两相短路故障等，实现配电网络化仿真检测。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有效技术效果：多功能配电终端综合测试系统可联合控制标准源、继保测试仪等外围试验仪器，实现配电自动化设备的自动化、一体化、网络化检测模式，可用于配电终端三遥、SOE、故障识别等功能测试，一键式自动生成报告，解决了原有技术测试手段单一，人工干预多，测试精度和效率低的问题。该装置还具备卫星授时、环境监测、无线通信等高级功能，加上小型便携的外观设计，非常适用于现场测试。可研评估、招标检测、入网抽测、现场试验、系统联调、设备评级、质量跟踪、故障分析、退役评价等技术服务的能力，具有广阔的应用价值。

附图说明

图1为本发明多功能配电终端综合测试系统原理图。

图2为本发明PLC核心控制单元原理示意图。

图3为本发明上位机的主要结构示意图。

图4为本发明一实施例的测试系统接线示意图。

图5为本发明一实施例测试系统与与其他外围设备的接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。

一种多功能配电终端综合测试系统，包括供电电源、馈线终端、上位机及馈线终端综合测试装置；供电电源与馈线终端的供电端连接；馈线终端的输出端与上位机连接；馈线终端综合测试装置输出分别接馈线终端及上位机；所述馈线终端综合测试装置包括PLC核心控制单元、环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输入分别接环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输出分别接馈线终端及上位机；所述功耗测量单元输入接供电电源；PLC为核心控制单元用于接收上位机命令、控制标准源、继电保护测试仪输出、读取标准表数据、与触摸屏通信，获取终端整机功耗及测试环境温湿度；并使用PLC自带I/O实现馈线监控终端遥信、遥控功能测试。具体原理图参见图1。

进一步的，所述PLC核心控制单元包括PLC及分别与其相连接的标准表模块、开关量输入输出单元、触摸屏、卫星授时模块、环境监控单元、故障识别单元；PLC主要功能为接收上位机控制命令、控制标准源输出、读取标准表数据、接收授时模块校时、与触摸屏通信及管理控制开关量输入输出口；标准表为整合高精度标准表，提供互感器输入和钳表输入两种方式，适应实验室虚负荷法测试和现场实负荷法测试不同测试场景，所采集的标准电参量通过PLC和通信模块传至上位机信息处理软件，提供误差计算的标准值；开关量输入输出单元为模拟断路器单元，包括以下功能:自动采集遥信、输出遥控的功能，输出开关分合状态、执行开关遥控继电器输出,过综合测试装置内部的PLC中的I/O口，自动读取终端的遥信变位信息、SOE分辨率，程控输出开关量变位信息，模拟输出遥控变位； 触摸屏用于标准表数据的显示，部分标准源命令的设置，PLC数字量输出口的设置、数字量输入口状态的显示，以及接收终端整机功耗及环境温湿度数据并传送给PLC；卫星授时模块利用GPS/北斗双模授时模块进行校时，保证了校时的精确度，以实现现场同步故障模拟功能；环境监控单元内部包含温湿度测量模块，记录试验环境，触摸屏和上位机利用读取测量模块的温湿度数据，并可用图形形式描述、显示出来；故障识别单元利用综合测试装置、多台微机继电保护测试仪、断路器模拟装置以及附加模拟保护装置，在线路不停电的情况下，将信号源注入多条被测馈线的FTU、DTU电流回路，同时模拟保护断路器故障跳闸信号，测试配电自动化系统的终端设备、开关设备及主站系统故障识别功能。原理框图参见图2。

较佳的，所述核心控制单元包括一主CPU和一从CPU。

本发明还提供一种基于上述的多功能配电终端综合测试系统的工作方法，其特征在于：配电网馈线监控终端综合测试装置具备多协议智能转换功能，实现控制指令序列的有序传达和执行，以及数据的自动采集和存储；上位机存储具备智能测试方案，选择手动、全自动或半自动测试模式，设定测试参数、测试方案，管控测试全过程，实现数据自动采集、存储和误差计算，并一键生成测试报告；所述上位机包括：以太网通信模块，该模块用于上位机软件与终端之间通信；串口通信模块，该模块用于与外围硬件设备的连接接口，与PLC完成可靠通信，控制标准源输出、读取标准表数据、模拟遥信变位和SOE事件、记录遥控事件；数据解析处理模块，其负责把上行的报文解析为实际值，一部分为104规约中的遥测、遥信、遥控报文，另一部分为可编程控制器PLC的应答数据；一测试项主界面，该主界面包括遥测、遥信、遥控、报文监视窗体，对各种测试流程的控制，比对数据不直接存入数据库，而采取由上位机的数据解析处理模块提取上行报文的数据内容，并根据测试项的对象于主界面显示，最后由测试人员执行所测试数据的入库操作；所述上位机还包括数据计算分析模块，该模块提供算术运算功能，完成遥测量的基本误差计算和影响量误差计算，并分析SOE分辨率，判断所测试项对象是否满足精度等级要求；以及数据库，选用Access作为数据库的开发平台，主要完成数据的统一管理，保存待测终端的基本信息、三遥信息的配置、测试过程及结果数据。上位机总体结构附图3所示，分为用户层、数据访问层和应用层3个部分。多功能配电终端综合测试系统实现了实验室内的多态虚量注入全自动托管检测技术，其接线见附图4。

在本发明一实施例中，以配电网馈线监控终端综合测试装置和继电保护测试仪为基础平台，在配电网馈线监控终端综合测试装置内置一个SIM卡，通过加密手机短信方式实现多机分布式协同控制，在被测系统的最前端布置多套的综合测试装置、继保测试仪、模拟断路器以及模拟保护装置，实现分布式多点多状态序列的仿真信号注入；采用了双模自适应检测技术，即根据不同场合需求，设定北斗时钟同步和GPS时钟同步两种自适应双模块授时，同步时间准确度：脉冲前沿与输入信号源同步，时间误差≤60ns；定时输出时间误差≤0.5ms；通过远程设备分别设定现场分布的各设备控制指令，并以状态序列的方式控制前端信号源协同输出仿真信号，测试系统根据被测系统实际情况，灵活组和，满足现场各型复杂网络测试要求，且继保测试仪可仿真各种状态量和模拟量，仿真网络中发生的各种运行状态、三相短路故障、两相短路故障等，实现配电网络化仿真检测。接线示意图参见图5。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种多功能配电终端综合测试系统，其特征在于：包括供电电源、馈线终端、上位机及馈线终端综合测试装置；供电电源与馈线终端的供电端连接；馈线终端的输出端与上位机连接；馈线终端综合测试装置输出分别接馈线终端及上位机；所述馈线终端综合测试装置包括PLC核心控制单元、环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输入分别接环境监测单元、功耗测量单元；所述PLC核心控制单元的输出分别接馈线终端及上位机；

PLC核心控制单元用于接收上位机命令、控制标准源及继电保护测试仪的输出、读取标准表数据、与触摸屏通信、获取馈线终端整机功耗及测试环境温湿度；并使用PLC自带I/O实现馈线终端遥信、遥控功能测试；

所述PLC核心控制单元包括PLC及分别与其相连接的标准表模块、开关量输入输出单元、触摸屏、卫星授时模块、环境监控单元、故障识别单元；

PLC主要功能为接收上位机控制命令、控制标准源输出、读取标准表数据、接收授时模块校时、与触摸屏通信及管理控制开关量输入输出口；

标准表提供互感器输入和钳表输入两种方式，适应实验室虚负荷法测试和现场实负荷法测试不同测试场景，所采集的标准电参量通过PLC和通信模块传至上位机信息处理软件，提供误差计算的标准值；

开关量输入输出单元为模拟断路器单元，包括以下功能:自动采集遥信、输出遥控的功能，输出开关分合状态、执行开关遥控继电器输出,通过综合测试装置内部的PLC中的I/O口，自动读取馈线终端的遥信变位信息、SOE分辨率，程控输出开关量变位信息，模拟输出遥控变位；

触摸屏用于标准表数据的显示，部分标准源命令的设置，PLC数字量输出口的设置、数字量输入口状态的显示，以及接收馈线终端整机功耗及环境温湿度数据并传送给PLC；

卫星授时模块利用GPS/北斗双模授时模块进行校时，保证了校时的精确度，以实现现场同步故障模拟功能；

环境监控单元内部包含温湿度测量模块，记录试验环境，触摸屏和上位机读取测量模块的温湿度数据，并用图形形式描述、显示出来；

故障识别单元利用综合测试装置、多台微机继电保护测试仪、断路器模拟装置以及附加模拟保护装置，在线路不停电的情况下，将信号源注入多条被测馈线的FTU、DTU电流回路，同时模拟保护断路器故障跳闸信号，测试配电自动化系统的馈线终端设备、开关设备及主站系统故障识别功能。

2.根据权利要求1所述的多功能配电终端综合测试系统，其特征在于：所述核心控制单元包括一主CPU和一从CPU。

3.一种基于权利要求1所述的多功能配电终端综合测试系统的工作方法，其特征在于：馈线终端综合测试装置具备多协议智能转换功能，实现控制指令序列的有序传达和执行，以及数据的自动采集和存储；上位机存储具备智能测试方案，选择手动、全自动或半自动测试模式，设定测试参数、测试方案，管控测试全过程，实现数据自动采集、存储和误差计算，并一键生成测试报告；

所述上位机包括：

以太网通信模块，该模块用于上位机软件与馈线终端之间通信；

串口通信模块，该模块用于与外围硬件设备的连接接口，与PLC完成可靠通信，控制标准源输出、读取标准表数据、模拟遥信变位和SOE事件、记录遥控事件；

数据解析处理模块，其负责把上行的报文解析为实际值，一部分为104规约中的遥测、遥信、遥控报文，另一部分为PLC的应答数据；

一测试项主界面，该主界面包括遥测、遥信、遥控、报文监视窗体，对各种测试流程的控制，比对数据不直接存入数据库，而采取由上位机的数据解析处理模块提取上行报文的数据内容，并根据测试项的对象于主界面显示，最后由测试人员执行所测试数据的入库操作；

所述上位机还包括数据计算分析模块，该模块提供算术运算功能，完成遥测量的基本误差计算和影响量误差计算，并分析SOE分辨率，判断所测试项对象是否满足精度等级要求；

以及数据库，选用Access作为数据库的开发平台，主要完成数据的统一管理，保存待测馈线终端的基本信息、三遥信息的配置、测试过程及结果数据。

4.根据权利要求3所述的多功能配电终端综合测试系统的工作方法，其特征在于：以馈线终端综合测试装置和继电保护测试仪为基础平台，在馈线终端综合测试装置内置一个SIM卡，通过加密手机短信方式实现多机分布式协同控制，在被测系统的最前端布置多套的馈线终端综合测试装置、继电保护测试仪、模拟断路器以及模拟保护装置，实现分布式多点多状态序列的仿真信号注入；采用了双模自适应检测技术，即根据不同场合需求，设定北斗时钟同步和GPS时钟同步两种自适应双模块授时，同步时间准确度：脉冲前沿与输入信号源同步，时间误差≤60ns；定时输出时间误差≤0.5ms；通过远程设备分别设定现场分布的各设备控制指令，并以状态序列的方式控制前端信号源协同输出仿真信号，测试系统根据被测系统实际情况，进行组合，满足现场各型复杂网络测试要求，且继保测试仪仿真各种状态量和模拟量，仿真网络中发生的各种运行状态，实现配电网络化仿真检测。