CN109765439A - 基于二次信号的馈线自动化测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于二次信号的馈线自动化测试方法。其特点是：按照待测试的配电网拓扑图搭建出相同的配电网二次信号模型，其中配电网二次信号模型中包括：(1)模拟电源；(2)模拟开关；(3)模拟负荷；(4)模拟导线；(5)配电终端。本发明提出了一种基于二次信号的馈线自动化测试方法，可以在配电自动化系统FA功能投用前加以验证，检查主站、终端等相关设备FA动作逻辑是否符合理论设计。该模型基于配电网二次信号，无需10kV高压、大电流信号，避免了安全措施及一次设备损坏的顾虑。

Description

基于二次信号的馈线自动化测试方法

技术领域

本发明涉及一种基于二次信号的馈线自动化测试方法。

背景技术

配电自动化(DA)是提高供电可靠性的重要手段，FA是配电自动化的高级应用之一，可自动判别故障区间、隔离故障区域并恢复非故障区域供电。在20世纪末到21世纪初的上一轮配电自动化试点热潮中，由于缺乏测试手段，FA功能未作严格测试，依靠长期运行等待故障发生才能检验故障处理过程，导致问题不能在早期充分暴露和及时解决，严重影响了实际运行水平和运行人员对配电自动化系统的信心，使得许多配电自动化系统逐渐废弃不用或被闲置成为摆设，造成了巨大的浪费。

随着社会对供电可靠性需求的提高，供电企业对FA的投用率也日渐提高，以便自动化完成故障隔离和非故障区域供电，缩短故障停电时间。但若需要在投用FA前确认主站及终端等相关设备动作逻辑正确，需要设计试验加以确认。为了解决上述问题，国内某科研院所于2011年开发出配电自动化系统测试成套设备。上述成果在测试过程中就能检验配电自动化系统的FA性能，而不必依靠长期运行等待故障发生才能检验故障处理过程，对于配电自动化系统项目验收和确保其实用可靠运行具有重要意义，对于配电自动化系统缺陷排查和运行维护也提供了辅助工具。随后，其它高校以及多个配网相关企业也研发了类似系统，但从方法上讲，目前来说配电网FA的验证主要有主站注入法、终端注入法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二次信号的馈线自动化测试方法，能够在配电自动化系统FA功能投用前加以验证，从而准确检查主站、终端等相关设备FA动作逻辑是否符合理论设计。

一种基于二次信号的馈线自动化测试方法，其特别之处在于：按照待测试的配电网拓扑图搭建出相同的配电网二次信号模型，其中配电网二次信号模型中包括：

(1)模拟电源：

使用交流电源，要求电压模拟量输出范围0～450V，最大总功率不小于300VA，相位：0-360°；电流模拟量输出范围：0～100A、最大总功率不小于500VA，相位：0-360°；

(2)模拟开关：

模拟开关依据被模拟对象的不同，分为24V和48V两种；

使用24V开关，要求额定电压24Vdc，触点负载≥100W，最大切换电压≥120VAC，最大切换电流≥20A；

使用48V开关，要求额定电压48Vdc，触点负载≥1100W，最大切换电压≥264VAC，最大切换电流≥100A；

(3)模拟负荷：

使用可编程型纯电阻负载，负载额定电压≥264VAC，最大功率≥1100W；负载依据被模拟的工况调节，调节功率时通过编程设定负载的工作模式为恒压、恒流或者恒功率，负载内部通过程控切换型开关投切不同的负载实现负载变化；

(4)模拟导线：

模拟导线使用多股软铜线，要求电压≥265VAC，电流≥5A；

(5)配电终端：

配电终端本身为二次设备，直接使用无需模拟。

本发明提出了一种基于二次信号的馈线自动化测试方法，可以在配电自动化系统FA功能投用前加以验证，检查主站、终端等相关设备FA动作逻辑是否符合理论设计。该模型基于配电网二次信号，无需10kV高压、大电流信号，避免了安全措施及一次设备损坏的顾虑。

附图说明

附图1为典型配电网拓扑图；

附图2为配电网故障示意图；

附图3为本发明测试方法示意图；

附图4为配电终端电流采集回路星形接线方式示意图；

附图5为主站集中型FA示意。

具体实施方式

基于二次信号的FA测试模型主要包含集中型、就地型以及分布式三种FA的测试，主要设备有功率源、开关、线路、终端、主站以及通信网。

如图1所示为典型10kV农网配电网拓扑，该线路采用就地型FA。S为电源，Bus为变电站母线，F1为首级开关，F2、F3为分段开关，Z1-Z4为分界开关，FL为联络开关。

如图2所示，若F点发生故障，依照就地型FA逻辑，F1及相关开关将顺序开合，隔离故障区域并恢复非故障区域供电。

实际应用中，若需对FA逻辑进行验证，难点在于在10kV线路故障电流达数千安，不但故障难以模拟，而且存在安全隐患以及损坏一次设备的风险。FA逻辑主要依靠配电终端实现，配电终端额定电压电流为100V/1A或220V/5A，因此搭建100V/1A或220V/5A的配电网二次信号模型，即可验证终端的FA逻辑设计是否正确。基于此思路，本发明提出一种基于二次信号的馈线自动化测试模型。

(1)电源模拟。使用交流电源模拟S，正常工况下稳定输出100V或220V。当模拟线路故障时，可承受短时大电流输出。电源参数设计如下表。

表1电源主要参数

(2)开关模拟。开关可长时间通过100V/1A或220V/5A交流，并可在模拟线路故障时承受短时大电流输出。开关主要参数设计如下表。

表2开关主要参数

(3)负荷模拟。负荷可长时间通过100V/1A或220V/5A信号，并可在模拟线路故障时承受短时大电流。类似真实配网线路工况，负荷决定流过电源、开关的电流大小。故障模拟功能也由负荷完成。负荷主要参数设计如表。

表3负荷主要参数

(3)其他。母线和线路以通过最大电流选择线径即可。终端使用待检终端即可。

表4母线、线路主要参数

序号	指标名称	技术参数
			1	电压/电流	≥264VAC，≥5A
2	线径	依据所接负荷大小确定。

如图3所示，在实验室搭建此环境，L1-L6表示负荷，则可以模拟单辐射线路。由于负荷与终端存在串联关系，同时终端内部采用星形接线方式(如图4所示)。因此整个测试系统电流不能采用三相四线制。

电源S、终端、分段开关F、分支开关Z、负载L，电流全部采用单相输入输出，故障模拟亦为单项。FA逻辑只与是否故障有关，与故障类型无关，因此该系统可完全满足FA测试。同时，由于电压并联时就可采集，电压可采用单相，也可采用三相，该方法中采用三相。

本方法基于电力系统二次信号，设计了基于二次信号的配电网模型，可基于此模型测试FA，避免了电网一次侧高压大电流对测试方法、安全等方面的限制。

本发明的故障模拟由负载完成，例如在图3中，正常工况下L5的电压为100V或220V恒定不变，L5阻抗大小决定了Z4采集到的电流大小。若需要模拟Z4下游发生故障，只需调整L5的负荷大小，使流经Z4的电流超过其整定值即可。

另，对于主站集中型FA，需要主站、通信网配合实现。图5中符号表示的含义同图1，S1及其他所有配电网设备模型均为额定值为100V或220V的二次信号。

图5为一条典型城网拓扑，电源S1与S2通过联络开关FL互为备用，DTU1-DTU5通过电缆串接，每台DTU含6个间隔。测试时，通过负载调节模拟出线故障；在DTU连接线之间加装负载模拟环网柜间的故障，该负载正常工况时退出，模拟故障时选择合适大小负载投入；在DTU母线处加装负载模拟环网箱内母线故障，该负载正常工况时退出，模拟故障时选择合适大小负载投入。基于此思路，本方法可模拟出线故障、环网柜间故障、开关拒动等不同类型工况，判断终端及主站处理故障逻辑的正确性。

分布式FA的测试无需主站配合，测试方法同就地型FA。

Claims (1)

1.一种基于二次信号的馈线自动化测试方法，其特征在于：按照待测试的配电网拓扑图搭建出相同的配电网二次信号模型，其中配电网二次信号模型中包括：

(1)模拟电源：

使用交流电源，要求电压模拟量输出范围0～450V，最大总功率不小于300VA，相位：0-360°；电流模拟量输出范围：0～100A、最大总功率不小于500VA，相位：0-360°；

(2)模拟开关：

模拟开关依据被模拟对象的不同，分为24V和48V两种；

使用24V开关，要求额定电压24Vdc，触点负载≥100W，最大切换电压≥120VAC，最大切换电流≥20A；

使用48V开关，要求额定电压48Vdc，触点负载≥1100W，最大切换电压≥264VAC，最大切换电流≥100A；

(3)模拟负荷：

使用可编程型纯电阻负载，负载额定电压≥264VAC，最大功率≥1100W；负载依据被模拟的工况调节，调节功率时通过编程设定负载的工作模式为恒压、恒流或者恒功率，负载内部通过程控切换型开关投切不同的负载实现负载变化；

(4)模拟导线：

模拟导线使用多股软铜线，要求电压≥265VAC，电流≥5A；

(5)配电终端：

配电终端本身为二次设备，直接使用无需模拟。