CN106872886A - 一种智能开关设备检测调试装置、系统及联调方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能开关设备检测调试装置、系统及联调方法，该装置包括依次连接的系统联调装置、网络交换机及传感器信号IO装置，系统联调装置用于实现智能开关设备的系统联调和智能组件的互操作功能测试，传感器信号IO装置用于实现传感器功能测试，及智能组件与传感器交互功能测试。该系统包括上述智能开关设备检测调试装置及与智能开关设备检测调试装置通信连接的智能开关设备。该方法为：智能开关设备检测调试装置在接收到用户设置的控制指令参数后自动生产网络报文，并下发至智能终端，通过比较开关实际动作与下发控制指令的一致性，完成控制功能测试。本发明提高了检测调试效率，具备测试功能的灵活配置功能，操作简单方便，自动化程度高。

Description

一种智能开关设备检测调试装置、系统及联调方法

技术领域

本发明属于智能变电站检测调试领域，具体涉及一种智能开关设备检测调试装置、系统及联调方法。

背景技术

智能电网建设是纳入国家“十二五”规划纲要的重要内容，智能变电站是智能电网建设的重要环节之一，而智能开关是智能变电站系统的关键设备，对输变电线路的安全运行至为重要。智能开关设备检测调试是智能变电站系统调试的重要内容之一，是检验智能开关质量和保证电网安全运行的重要环节，一般包括传感器和智能组件单个元件的功能测试、智能开关整体联调两大部分。

目前，智能开关检测调试缺乏统一的测试设备和方法，这些设备功能单一、功能集成度低、种类繁多且缺乏通用性；通信规约都是自定义协议，不能组网联调，只能用于调试特定厂家的传感器及智能组件，一台调试设备智能应用于一种传感器或智能组件，因此需要同时连接很多调试后台才能实现智能开关的整体联调，且检测调试过程缺乏信息监控，出现问题时不易快速查找原因和定位，容易出现互相推诿现象。检测调试进程严重依赖于传感器及智能组件厂家的特定调试后台，且检测调试设备操作复杂，必须由设备厂家人员操作，可能会因为一个厂家缺席而使整个联调无法进行，智能开关设备检测调试效率十分低下，致使智能开关整体联调进程缓慢、周期漫长、智能化水平低，严重影响了智能电网的建设进程。

发明内容

本发明提供了一种智能开关设备检测调试装置、系统及联调方法，以解决现有智能开关设备调试过于依赖厂家特定调试后台，且调试设备功能单一，智能化水平低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的智能开关设备检测调试装置包括依次连接的系统联调装置、网络交换机及传感器信号IO装置，所述系统联调装置用于实现智能开关设备的系统联调和智能组件的互操作功能测试，所述传感器信号IO装置用于实现传感器功能测试，及智能组件与传感器交互功能测试。

所述传感器IO装置为工控机，工控机板卡根据智能开关设备各传感器信号要求配置，具有模拟智能开关设备各传感器输出信号的功能。

所述系统联调装置为工控机，具有4个千兆光口的PCI-E网卡。

本发明的智能开关设备检测调试系统包括待调试智能开关设备，所述待调试智能开关设备包括智能组件和传感器，该系统还包括智能开关设备检测调试装置，所述智能开关设备检测调试装置与智能开关设备通信连接，所述智能开关设备检测调试装置包括依次连接的系统联调装置、网络交换机及传感器信号IO装置，所述系统联调装置用于实现智能开关设备的系统联调和智能组件的互操作功能测试，所述传感器信号IO装置用于实现传感器功能测试，及智能组件与传感器交互功能测试。

所述传感器IO装置为工控机，工控机板卡根据智能开关设备各传感器信号要求配置。

所述系统联调装置为工控机，具有4个千兆光口的PCI-E网卡。

所述智能组件包括合并单元、智能终端、测控装置和状态监测IED中的至少一个。

所述传感器包括分合闸线圈电流传感器、储能电机电流传感器、触头位移传感器、气体状态传感器和局部放电传感器中的至少一个。

本发明的智能开关设备检测联调方法为：智能开关设备检测调试装置接收用户设置的控制指令参数，生成测试实例并下发至智能开关设备，智能开关设备的智能组件响应开关动作指令使智能开关本体动作，传感器将开关状态信息经智能组件发送给智能开关设备检测调试装置，智能开关设备检测调试装置比较开关实际状态与控制指令的一致性，实现对智能开关设备的检测调试。

所述智能开关设备检测调试装置通过IEC61850规约与智能开关设备通信。

本发明的调试装置及系统集多种功能于一体，可作为智能开关设备检测调试的通用设备，无需连接传感器及智能组件专用调测设备，简化了智能开关联调系统，降低了设备投入。

本发明采用IEC61850通信规约，通用性强，且与智能开关实际运行工况相吻合，提高了测试结果的针对性和说服力；具备IEC61850报文的深度解析及智能告警功能，实现了智能开关功能缺陷的快速检测定位和识别，提高了检测调试效率和智能化水平；具备测试功能的灵活配置功能，操作简单方便，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明智能开关设备检测调试系统构成及工作原理框图；

图2为本发明系统联调装置功能模块及信息处理过程示意图；

图3为本发明智能开关设备检测调试装置系统配置流程示意图；

图4为本发明智能开关设备信息流示意图；

图5为本发明传感器功能测试原理示意图；

图6为本发明智能组件与传感器交互功能测试原理示意图；

图7为本发明智能开关设备系统联调功能测试原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

本发明的智能开关设备检测调试装置实施例

本实施例的智能开关设备检测调试装置包括传感器信号IO装置、系统联调装置和网络交换机，系统联调装置用于实现智能开关设备的系统联调和智能组件的互操作功能测试，传感器信号IO装置用于实现传感器功能测试，及智能组件与传感器交互功能测试。

图1给出了一种具体的智能开关设备检测调试装置，该装置由传感器信号IO装置、系统联调装置和网络交换机组成。图中的虚线表示光纤，实线表示电缆或网线。系统联调装置通过千兆光纤连接到系统内部交换机，传感器信号IO装置通过网线连接到系统内交换机，系统内交换机与智能开关设备用交换机通过百兆光纤直连

传感器信号IO装置可采用工控机，工控机板卡根据智能开关设备中各传感器信号要求配置，具有电压、电流、脉冲信号、RS485等信号的采集功能，可对传感器信号进行录波和存储，可代替传感器模拟输出对应信号给状态监测类智能组件。

系统联调装置主要实现智能开关系统联调和智能组件的互操作功能测试，硬件可采用工控机，具有4个千兆光口的PCI-E网卡，可满足14天GOOSE连续记录存储和24小时SV连续记录存储，就地数据存储速度达100Mbps，数据记录分辨率达1us，数据分析分辨率达1ms。

系统联调装置软件功能模块及信息处理过程如图2所示。GOOSE、SV、MMS是IEC61850规约的三种网络报文，PTP是1588对时报文，GUI是参数设置和结果显示模块，Simulator是报文收发模块，是控制报文模拟下发和状态报文实时上传的关键模块。状态报文解析结果通过MsessageQueue改变状态特征值，实现开关状态的实时监测。AppServer主要负责模型解析、事件关联分析和告警，DataServer主要负责报文及录波信息存储。

本发明的智能开关设备检测调试系统实施例

本实施例的智能开关设备检测调试系统包括上述实施例的智能开关设备检测调试装置及智能开关设备，所述的智能开关设备检测调试装置与智能开关设备连接。

图1给出了一种智能开关设备检测调试系统，其中，智能开关设备的传感器信号IO装置通过网线或电缆连接到智能开关设备。从图1中可以看出，本实施例的智能开关设备集成了智能组件、传感器互感器等部件，与上层设备采用IEC61850通信规约，集状态监测、控制保护、信息通信等技术于一体。其中，智能组件包括合并单元、智能终端、测控单元、状态监测IED等，为了便于与智能开关检测调试装置通信，智能组件还包括网络交换机，合并单元、智能终端、测控单元、状态监测IED等智能组件通过光纤与网络交换机连接。传感器包括分合闸线圈电流传感器、储能电机电流传感器、触头位移传感器、气体状态传感器和局放传感器。

图4给出了智能开关设备的信息流，其中，测量IED、局放监测IED和机械状态监测IED是三种状态监测IED，分别负责开关设备绝缘气体、局放和机械特性的状态监测，与传感器共同实现智能开关的状态监测功能；智能开关控制功能主要通过测控装置、智能终端实现，保护功能主要通过合并单元、保护装置实现。

本发明的智能开关设备检测联调方法实施例

本实施例的智能开关设备检测调试方法是基于上述智能开关设备检测调试系统进行的，关于检测调试系统这里不再详细阐述。

智能开关系统联调主要是检测开关控制功能和状态监测功能是否正常，其中控制功能包括分闸、合闸、重合闸、动作寿命测试等，状态监测功能包括绝缘气体状态监测、开关分合位置监测、机械特性监测、局部放电监测、闭锁信号监测等。

本实施例的智能开关设备检测联调方法具体方案如下：由于智能开关控制和状态监测信息都要与上层设备交互，为此检测调试装置模拟上层交互设备，通过IEC61850规约与智能开关设备通信，并模拟上层设备发送控制指令给智能开关，通过判断开关实际动作与控制指令的一致性，实现智能开关控制功能的检测；同时，开关设备状态信息通过智能组件发送给上层设备，检测调试装置可实时获取IEC61850状态报文，解析后实时监测智能开关状态，通过判断检测调试装置展示的开关状态与开关实际状态的一致性，实现智能开关状态监测功能的检测。如果出现报文异常，检测调试装置给出智能告警和故障定位，帮助用户快速发现问题和解决问题。

如图7所示，智能开关系统联调时的控制功能、状态监测功能测试是同步进行的，检测调试装置在接收到用户设置的控制指令参数后自动生产网络报文，并下发至智能终端，通过比较开关实际动作与下发控制指令的一致性，即可完成控制功能测试。开关动作前后的状态通过状态监测IED上送，检测调试装置可实时捕获这些状态报文，通过比较开关实际状态与捕获状态的一致性，即可完成状态监测功能测试。在系统联调期间，检测调试装置对各种类报文通过时序进行排列和关联分析，可迅速找到各种事件的前因后果，并实时发出告警信息和故障定位指示，如指令发送装置未成功发送、接受指令装置为正确解析、传感器信号异常、分闸状态不能再次发送分闸指令、参数配置异常等，为智能开关调试问题及其原因查找提供方便，大大提高检测调试效率和智能化水平。

以下介绍了智能开关设备的其他几种功能测试：

1)系统配置及模型检验

如图3所示，首先导入各智能组件的ICD生成智能开关SCD文件，再根据智能开关信息流配置生成CID文件下发到智能组件。SCD文件代表了智能开关信息模型，实现了一二次设备的模型关联。检测调试装置采用SVG图形展示技术，图形化展示各智能组件逻辑设备、逻辑节点、数据对象、数据端子及其分类包含关系，以及不同智能组件之间信息交互、关联关系，从而便于校验系统配置的正确性和完整性。如果系统配置与实际不符，需要重新检验和修改ICD文件，并重新生成SCD和CID文件。

2)传感器功能测试

传感器功能测试主要是验证传感器通信协议、精度是否满足要求，具体方案如下：在智能开关设备检测调试装置中集成相应传感器信号采集板卡，通过解析传感器通信协议实现传感器信号采集及显示；再结合信号标准源，通过比较标准源与检测调试装置波形即可完成传感器的通信协议和精度检验。

如图5所示，图中实线表示实际连接信号线，虚线表示逻辑意义，用传感器测试已知计量的标准源，检测调试装置记录并显示传感器信号，通过检测调试装置测量结果与信号源的比较，即可校验传感器通信协议和精度。

3)智能组件功能测试

智能组件功能测试包括以下两方面，一是验证智能组件能否准确接收传感器信号，二是验证智能组件的互操作功能。

对于智能组件接收传感器信号方面的测试，在传感器和智能组件都成套的情况下，可将传感器与智能组件直接连接，通过比较传感器输出信号与智能组件的展示波形即可判断智能组件的该项功能是否正常；但在实际情况下，传感器和智能组件很有可能没全部成套，以下给出了在缺失传感器的情况下，完成智能组件的该项功能测试的具体方案：用检测调试装置代替缺失的传感器，检测调试装置在完成传感器功能测试的同时，可将解析后的各种传感器波形和数据记录下来，然后根据传感器与智能组件的通信协议，将解析后的数据和波形还原成传感器原始信号，再模拟输出给智能组件，通过比较检测调试装置的模拟输出波形和智能组件的展示波形即可完成该项功能测试。

对于智能组件互操作功能测试，在智能组件都成套的情况下，只需按照智能开关信息流逐项验证智能组件间的信息交互是否正常即可。但在实际情况下，智能组件很有可能没全部成套，以下给出了在缺少某种智能组件的情况下，完成智能组件的互操作的具体方案：用检测调试装置代替缺失的智能组件，为此检测调试装置的IEC61850信息模型要根据所有智能组件的ICD来配置生成，并根据智能开关信息流采用IEC61850统一规约与其它智能组件通信，如果检测调试装置与其他智能组件的交互报文均正常，智能组件的响应也正常，即可说明智能组件互操作功能正常。如果出现报文异常，检测调试装置给出智能告警和故障定位，帮助用户快速发现问题和解决问题。

智能组件与传感器交互功能测试如图6所示，图中虚框表示虚拟的传感器，实线表示实际连接信号线，虚线表示逻辑意义。检测调试装置模拟传感器输出信号至智能组件(状态监测IED)，通过比较智能组件展示的波形数据和检测调试装置的模拟输出波形数据，即可实现该项功能测试。智能组件互操作功能测试：检测调试装置代替某一智能组件，并按照图4中信息流发送IEC61850报文给相关智能组件，检测调试装置实时记录分析网络报文，并对异常报文给出故障定位和事件告警。

Claims (10)

1.一种智能开关设备检测调试装置，其特征在于，所述智能开关设备检测调试装置包括依次连接的系统联调装置、网络交换机及传感器信号IO装置，所述系统联调装置用于实现智能开关设备的系统联调和智能组件的互操作功能测试，所述传感器信号IO装置用于实现传感器功能测试，及智能组件与传感器交互功能测试。

2.根据权利要求1所述智能开关设备检测调试装置，其特征在于，所述传感器IO装置为工控机，工控机板卡根据智能开关设备各传感器信号要求配置，具有模拟智能开关设备各传感器输出信号的功能。

3.根据权利要求1所述智能开关设备检测调试装置，其特征在于，所述系统联调装置为工控机，具有4个千兆光口的PCI-E网卡。

4.一种智能开关设备检测调试系统，该系统包括待调试智能开关设备，所述待调试智能开关设备包括智能组件和传感器，其特征在于，该系统还包括智能开关设备检测调试装置，所述智能开关设备检测调试装置与智能开关设备通信连接，所述智能开关设备检测调试装置包括依次连接的系统联调装置、网络交换机及传感器信号IO装置，所述系统联调装置用于实现智能开关设备的系统联调和智能组件的互操作功能测试，所述传感器信号IO装置用于实现传感器功能测试，及智能组件与传感器交互功能测试。

5.根据权利要求4所述智能开关设备检测调试系统，其特征在于，所述传感器IO装置为工控机，工控机板卡根据智能开关设备各传感器信号要求配置。

6.根据权利要求4所述智能开关设备检测调试系统，其特征在于，所述系统联调装置为工控机，具有4个千兆光口的PCI-E网卡。

7.根据权利要求4所述智能开关设备检测调试系统，其特征在于，所述智能组件包括合并单元、智能终端、测控装置和状态监测IED中的至少一个。

8.根据权利要求4所述智能开关设备检测调试系统，其特征在于，所述传感器包括分合闸线圈电流传感器、储能电机电流传感器、触头位移传感器、气体状态传感器和局部放电传感器中的至少一个。

9.一种专用于权利要求4所述系统的智能开关设备检测联调方法，其特征在于，智能开关设备检测调试装置接收用户设置的控制指令参数，生成测试实例并下发至智能开关设备，智能开关设备的智能组件响应开关动作指令使智能开关本体动作，传感器将开关状态信息经智能组件发送给智能开关设备检测调试装置，智能开关设备检测调试装置比较开关实际状态与控制指令的一致性，实现对智能开关设备的检测调试。

10.根据权利要求9所述智能开关设备检测联调方法，其特征在于，所述智能开关设备检测调试装置通过IEC61850规约与智能开关设备通信。