CN106443326A - 配电网故障定位装置测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种配电网故障定位装置测试系统及测试方法，该测试系统包括：上位机，建立并存储有配电网的故障波形特征库；故障波形输出装置，接收上位机的控制指令，在测试用例下生成并输出相应的故障电信号；升压升流装置，接收故障电信号，并对其进行升压升流后输出到配电网的线路中，激励形成实测故障波形；采集单元指示线路上的故障，并将采集的实测故障波形数据以故障报文形式无线传输给汇集单元；汇集单元汇集接收其无线连接的采集单元的故障报文，并上传给上位机；上位机根据故障报文判断采集单元的故障指示是否正确。以解决目前测试时不能完全模拟实际10kV配电线路故障的难题，且测试过程简单，测试结果准确、可靠。

Description

配电网故障定位装置测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及配电网领域，尤其涉及的是一种配电网故障定位装置测试系统及测试方法。

背景技术

随着我国配电网的不断发展，配电网络覆盖范围不断扩大，架空线路和电缆线路也越来越多，且配电线路分支多、运行状况复杂，当发生接地与短路故障时，线路故障难以排查。故障定位系统因其可准确地对故障进行定位，大幅度减少恢复供电的时间，提高了供电可靠性，近年来在配电网中得到了越来越广泛的应用。

目前生产故障定位系统和故障指示器的厂家很多，且各厂家的生产标准各异，产品质量良莠不齐，产品性能无法保证，这就需要对故障定位系统的性能进行全面的测试，从而解决挂网运行的故障定位装置动作正确率低和入网的故障定位装置合格率低的问题，为故障定位装置检测工作提供全方位技术监督和技术支持。

现有的故障模拟方法采用10kV配电故障指示器测试平台，将故障电流等效处理为一种阶跃变化信号，通过电流大小和电流持续时间的改变实现故障的模拟，但这与实际故障的电流还有着较大的差别。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电网故障定位装置测试系统及测试方法，以解决目前测试时不能完全模拟实际10kV配电线路故障的难题，且测试过程简单，测试结果准确、可靠。

为解决上述问题，本发明提出一种配电网故障定位装置测试系统，所述故障定位装置至少包括连接在配电网线路中的至少一采集单元、及无线连接采集单元的至少一汇集单元，该测试系统包括：

上位机，建立并存储有配电网的故障波形特征库，所述故障波形特征库包括配电网不同接地方式下的各种故障波形及对应的测试用例；

故障波形输出装置，连接所述上位机，接收所述上位机的控制指令，在测试用例下生成并输出相应的故障电信号；

升压升流装置，连接所述故障波形输出装置，接收所述故障电信号，并对其进行升压升流后输出到配电网的线路中，激励形成实测故障波形；

其中，所述采集单元指示线路上的故障，并将采集的实测故障波形数据以故障报文形式无线传输给所述汇集单元；所述汇集单元汇集接收其无线连接的采集单元的故障报文，并上传给所述上位机；所述上位机根据故障报文判断采集单元的故障指示是否正确。

根据本发明的一个实施例，所述故障波形特征库包含了配电网在中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点谐振接地不同接地方式下的单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障、三相短路故障、三相接地故障波形，及各故障波形对应的测试用例。

根据本发明的一个实施例，上位机在不同的测试项目下，以不同测试用例控制所述故障波形输出装置输出与上位机的库内故障波形对应的三相电压、电流信息。

根据本发明的一个实施例，所述上位机中配置有电力系统仿真软件，在所述电力系统仿真软件根据配电网的拓扑结构搭建仿真模型，在仿真模型中对各种故障进行仿真，记录所有故障波形，存储于所述故障波形特征库中。

根据本发明的一个实施例，还包括现场录波单元，在故障测试过程中，记录配电网线路中的实测故障波形；记录的实测故障波形，用于与库内故障波形进行闭环比较，或用于替换故障波形特征库内的故障波形。

根据本发明的一个实施例，所述升压升流装置为变压器，原边线圈连接所述故障波形输出装置以接收故障电信号，副边线圈连接配电网线路以将升压升流后的故障电信号输至配电网中。

本发明还提供一种配电网故障定位装置测试方法，包括以下步骤：

S1：建立并存储配电网的故障波形特征库，所述故障波形特征库包括配电网不同接地方式下的各种故障波形及对应的测试用例；

S2：在不同测试用例下，控制故障波形输出装置生成相应的故障电信号；

S3：升压升流装置接收所述故障电信号，并对其进行升压升流后输出到配电网的线路中，激励形成实测故障波形；

S4：故障定位装置中的所述采集单元指示线路上的故障，并将采集的实测故障波形数据以故障报文形式无线传输给汇集单元；

S5：汇集单元汇集接收其无线连接的采集单元的故障报文，并上传给所述上位机，所述上位机根据故障报文判断采集单元的故障指示是否正确。

根据本发明的一个实施例，所述故障波形特征库包含了配电网在中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点谐振接地不同接地方式下的单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障、三相短路故障、三相接地故障波形，及各故障波形对应的测试用例。

根据本发明的一个实施例，在不同的测试项目下，以不同测试用例控制所述故障波形输出装置输出与库内故障波形对应的三相电压、电流信息。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1之前还包括步骤S10：在所述电力系统仿真软件中根据配电网的拓扑结构搭建仿真模型，在仿真模型中对各种故障进行仿真，记录所有故障波形，存储于所述故障波形特征库中。

根据本发明的一个实施例，还包括步骤S6：在步骤S1至步骤S5的故障测试过程中，通过现场录波装置记录配电网线路中的实测故障波形，记录的实测故障波形与库内故障波形进行闭环比较，或替换故障波形特征库内的故障波形。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：

对配电网中各种故障进行仿真，记录所有的故障波形，将这些波形存储在故障波形特征库中，仿真生成的波形与现场实际故障波形及其相似，利用故障波形特征库对故障定位装置测试，可实现对故障定位装置在配电网不同接地方式与不同故障类型等多种场景下进行全面的测试；测试过程简便，减轻了测试人员的工作负担；测试过程可闭环，可生成测试报告，方便今后的实验分析，尤其适用于大批量的故障定位装置的出厂前测试。

附图说明

图1是本发明一实施例的配电网故障定位装置测试系统的结构框图；

图2是本发明一实施例的配电网故障定位装置测试方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参看图1，本发明实施例的配电网故障定位装置测试系统，其中故障定位装置4至少包括连接在配电网10线路中的至少一采集单元41、及无线连接采集单元41的至少一汇集单元42，该测试系统包括：上位机1、故障波形输出装置2、升压升流装置3。测试对象为故障定位装置4，具体可以是采集单元41对于故障的指示是否正确，若不正确在故障定位装置4不合格。

在上位机1中建立并存储有配电网10的故障波形特征库，故障波形特征库包括配电网10不同接地方式下的各种故障波形及对应的测试用例。

故障波形特征库包含了配电网10在中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点谐振接地不同接地方式下的单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障、三相短路故障、三相接地故障波形，及各故障波形对应的测试用例。

为保证满足故障定位装置10的在各种故障下的测试，需要完善故障波形特征库，由于配电网10接线方式多种、故障类型众多，因此测试前需检查与完善故障波形特征库。一般地，上位机1中配置有电力系统仿真软件，对特定的网络与特定的故障进行仿真，优选可以利用Digsilent或者RTDS等电力系统仿真软件根据配电网10的拓扑结构搭建仿真模型(仿配电网系统)，在仿真模型中对各种故障进行仿真，记录所有故障波形，存储于故障波形特征库中。仿真生成故障电压与故障电流波形统一形成为Comtrade格式的文件，以便于上位机1向故障波形输出装置2发送控制指令与数据。仿真生成的故障波形与现场实际故障波形极其相似，更具真实性；而现有的技术中，是使用一个较大的电流持续一段时间方式进行故障的模拟，失去了真实性。

具体的，可以对中性点接地方式与故障类型分别用不同的标识号加以区分，中性点接地方式分为中性点不接地、中性点经低阻接地、中性点经中阻接地、中性点经高阻接地、中性点谐振接地，分别定义为不同的标识号，为了便于描述，中性点接地方式的标识号统一用A表示；故障类型分为单相金属性接地、单相非金属性接地、AB相、BC相、CA相短路故障等，为了便于描述，故障类型的标识号统一用B表示；故障波形特征库对应的波形文件均以A_B.cfg与A_B.dat方式命名，以便于上位机方便地根据测试项目在故障波形特征库中寻找到对应的故障波形，并将控制指令和波形数据发送至故障波形输出装置。

上位机在不同的测试项目下，输出不同控制指令及波形数据给故障波形输出装置，以不同测试用例控制故障波形输出装置2输出与上位机1的库内故障波形对应的三相电压、电流信息。

故障波形输出装置2连接上位机1，接收上位机1的控制指令，在测试用例下生成并输出相应的故障电信号。升压升流装置3连接故障波形输出装置2，接收故障波形输出装置2输出的故障电信号，并对故障电信号进行升压升流，之后输出到配电网10的线路中，激励在配电网10中形成实测故障波形，相应位置的故障定位装置4如果正常工作的话会检测到实测故障波形，进行相应的故障指示。

较佳的，升压升流装置3为变压器，原边线圈连接故障波形输出装置以接收故障电信号，副边线圈连接配电网线路以将升压升流后的故障电信号输至配电网中。现有的测试方法，使用的故障电压和电流模拟方法，无法使用升压升流装置进行弥补，升压升流装置只能进行简单的放大。本发明实施例的升流升压装置3为了保证输出的实时性和同步性，电压采用变压器反接的方式进行，可连续输出，电流采用变压器1:1进行隔离，确保二次侧不受一次侧大电流大电压的影响，可确保响应速度和同步性、一致性。也可以采用通常的一些升压升流电力电子设备作为升流升压装置，但是会有较大的延时，不能保证输出的实时性。

故障波形输出装置2输出的小电压、小电流信号经过升压升流装置3输出大电压和大电流信号，例如为电压10kV、电流1000A的信号，以适用于10kV配电故障定位装置的测试。

采集单元41连接在配电网10的线路上，若正常工作则可以检测到正确故障，并指示线路上的故障，并将采集的实测故障波形数据以故障报文形式无线传输给汇集单元。汇集单元42汇集接收其无线连接的采集单元41的故障报文，并上传给上位机1。上位机1根据故障报文判断采集单元的故障指示是否正确。

汇集单元42与上位机1间可以通过通信装置5进行通信，上位机1即可根据收到的故障报文分析得知故障定位装置4的故障定位结果。如果上位机1发送的是正常线路工况波形，上位机1收到的报文是正常报文，则上位机1判断故障定位装置4指示正确；若上位机1收到的是线路报警报文，则上位机1判断故障定位装置4指示错误；类似地，若上位机1发送的是故障波形，接收到的是正常报文，则上位机1判断故障定位装置4指示错误，若上位机1接收到的是报警报文，则上位机1判断故障定位装置4指示正确。

上位机1根据不同的测试项目，发送控制指令至故障波形输出装置2，采集单元41与汇集单元42、汇集单元42与上位机1间均进行实时通信，传送故障报文至上位机1中指定单元，上位机1即可根据故障报文得知故障定位装置4的故障定位结果，测试人员无需关心采集单元指示灯的情况，在一定程度上减轻了测试人员的工作负担，测试过程简单、快捷，且形成了闭环测试功能，上位机可以将测试结果保存为报告，既便于测试人员的现场分析，也便于以后的实验分析。

可以根据现场记录下的实际波形或者配电网动态模拟实验记录的波形作为故障波形特征库的来源，现场录波单元(图中未示出)记录的波形可以不断完善故障波形特征库，以利于测试完全与实际契合。但是现在不可能在配电网中拿到所有的故障类型的波形，也不可能为了得到一个波形，去现场设置一个故障，因此靠现场录波单元搜集的波形不全面。可以将所有的仿真波形作为测试源，然后测试故障定位系统，此时录波单元即可记录所有的波形，这个既可以用来进行系统输出精度的闭环比较，也可以用来替换故障波形特征库的波形。

在一个实施例中，配电网故障定位装置测试系统还包括现场录波单元。在故障测试过程中，现场录波单元记录配电网10线路中的实测故障波形。以故障波形特征库的测试用例及波形数据作为测试源，激励线路产生故障波形，现场录波单元记录在此情况下的线路上的波形，即实测故障波形。由于测试源的波形全面，因而得到的实测故障波形可为所有的波形。现场录波单元记录的实测故障波形，用于与上位机内库内故障波形进行闭环比较，将实测故障波形与故障波形特征库内的故障波形进行比较便可校验波形的正确性。现场录波单元的实测故障波形还可以用于替换故障波形特征库内的故障波形，在库内波形不正确时，用实测故障波形来替换(更新)。

参看图2，本发明实施例的配电网故障定位装置测试方法，包括以下步骤：

S1：建立并存储配电网的故障波形特征库，所述故障波形特征库包括配电网不同接地方式下的各种故障波形及对应的测试用例；

S2：在不同测试用例下，控制故障波形输出装置生成相应的故障电信号；

S3：升压升流装置接收所述故障电信号，并对其进行升压升流后输出到配电网的线路中，激励形成实测故障波形；

S4：故障定位装置中的所述采集单元指示线路上的故障，并将采集的实测故障波形数据以故障报文形式无线传输给汇集单元；

S5：汇集单元汇集接收其无线连接的采集单元的故障报文，并上传给所述上位机，所述上位机根据故障报文判断采集单元的故障指示是否正确。

根据本发明的一个实施例，所述故障波形特征库包含了配电网在中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点谐振接地不同接地方式下的单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障、三相短路故障、三相接地故障波形，及各故障波形对应的测试用例。

根据本发明的一个实施例，在不同的测试项目下，以不同测试用例控制所述故障波形输出装置输出与库内故障波形对应的三相电压、电流信息。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1之前还包括步骤S10：在所述电力系统仿真软件中根据配电网的拓扑结构搭建仿真模型，在仿真模型中对各种故障进行仿真，记录所有故障波形，存储于所述故障波形特征库中。

根据本发明的一个实施例，还包括步骤S6：在步骤S1至步骤S5的故障测试过程中，通过现场录波装置记录配电网线路中的实测故障波形，记录的实测故障波形与库内故障波形进行闭环比较，或替换故障波形特征库内的故障波形。

关于本发明的配电网故障定位装置测试方法的具体内容可以参看本发明前述实施例的配电网故障定位装置测试系统的描述内容，在此不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种配电网故障定位装置测试系统，其特征在于，所述故障定位装置至少包括连接在配电网线路中的至少一采集单元、及无线连接采集单元的至少一汇集单元，该测试系统包括：

上位机，建立并存储有配电网的故障波形特征库，所述故障波形特征库包括配电网不同接地方式下的各种故障波形及对应的测试用例；

故障波形输出装置，连接所述上位机，接收所述上位机的控制指令，在测试用例下生成并输出相应的故障电信号；

升压升流装置，连接所述故障波形输出装置，接收所述故障电信号，并对其进行升压升流后输出到配电网的线路中，激励形成实测故障波形；

其中，所述采集单元指示线路上的故障，并将采集的实测故障波形数据以故障报文形式无线传输给所述汇集单元；所述汇集单元汇集接收其无线连接的采集单元的故障报文，并上传给所述上位机；所述上位机根据故障报文判断采集单元的故障指示是否正确。

2.如权利要求1所述的配电网故障定位装置测试系统，其特征在于，所述故障波形特征库包含了配电网在中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点谐振接地不同接地方式下的单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障、三相短路故障、三相接地故障波形，及各故障波形对应的测试用例。

3.如权利要求1或2所述的配电网故障定位装置测试系统，其特征在于，上位机在不同的测试项目下，以不同测试用例控制所述故障波形输出装置输出与上位机的库内故障波形对应的三相电压、电流信息。

4.如权利要求1所述的配电网故障定位装置测试系统，其特征在于，所述上位机中配置有电力系统仿真软件，在所述电力系统仿真软件根据配电网的拓扑结构搭建仿真模型，在仿真模型中对各种故障进行仿真，记录所有故障波形，存储于所述故障波形特征库中。

5.如权利要求1所述的配电网故障定位装置测试系统，其特征在于，还包括现场录波单元，在故障测试过程中，记录配电网线路中的实测故障波形；记录的实测故障波形，用于与库内故障波形进行闭环比较，或用于替换故障波形特征库内的故障波形。

6.如权利要求1所述的配电网故障定位装置测试系统，其特征在于，所述升压升流装置为变压器，原边线圈连接所述故障波形输出装置以接收故障电信号，副边线圈连接配电网线路以将升压升流后的故障电信号输至配电网中。

7.一种配电网故障定位装置测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立并存储配电网的故障波形特征库，所述故障波形特征库包括配电网不同接地方式下的各种故障波形及对应的测试用例；

S2：在不同测试用例下，控制故障波形输出装置生成相应的故障电信号；

S3：升压升流装置接收所述故障电信号，并对其进行升压升流后输出到配电网的线路中，激励形成实测故障波形；

S4：故障定位装置中的所述采集单元指示线路上的故障，并将采集的实测故障波形数据以故障报文形式无线传输给汇集单元；

S5：汇集单元汇集接收其无线连接的采集单元的故障报文，并上传给所述上位机，所述上位机根据故障报文判断采集单元的故障指示是否正确。

8.如权利要求7所述的配电网故障定位装置测试方法，其特征在于，所述故障波形特征库包含了配电网在中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点谐振接地不同接地方式下的单相接地故障、两相短路故障、两相接地故障、三相短路故障、三相接地故障波形，及各故障波形对应的测试用例。

9.如权利要求7或8所述的配电网故障定位装置测试方法，其特征在于，在不同的测试项目下，以不同测试用例控制所述故障波形输出装置输出与库内故障波形对应的三相电压、电流信息。

10.如权利要求7所述的配电网故障定位装置测试方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括步骤S10：在所述电力系统仿真软件中根据配电网的拓扑结构搭建仿真模型，在仿真模型中对各种故障进行仿真，记录所有故障波形，存储于所述故障波形特征库中。

11.如权利要求7所述的配电网故障定位装置测试方法，其特征在于，还包括步骤S6：在步骤S1至步骤S5的故障测试过程中，通过现场录波装置记录配电网线路中的实测故障波形，记录的实测故障波形与库内故障波形进行闭环比较，或替换故障波形特征库内的故障波形。