CN110718132B - 一种配网终端巡视故障模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配网终端巡视故障模拟方法，包括：步骤S1，建立通信网络和远程控制单元，设置相关组件组网搭建一套完整的通讯网络；步骤S2，建立电压电流源功能单元，进行断路器位置检测及系统接线拓扑分析；步骤S3，建立二次回路运维功能模块；步骤S4，建立断路器柜电气试验功能模块；步骤S5，建立一次电缆电气试验功能模块；步骤S6,在系统运行过程中，通过故障模拟，在不同的工作状态下，获取不同系统正常无故障工况下和异常故障情况下的电压电气模拟量信息与开关元件位置指示信息。实施本发明，实现真实模拟多种故障与恢复功能，贴合实际情况，交互体验真实，且成本低，效率高。
Description
技术领域
本发明属于电力应用领域，涉及一种配网终端巡视故障模拟方法及系统。
背景技术
目前我国配网终端故障排查培训主要采取理论结合实际演示/操作的方式，培训主要有两种形式，一种是架设若干条架空线路和电缆线路、配置环网柜和箱变搭建网架，培训比较完善、真实感也强，但建设费用很高，对场地需求大，同时只能进行一组人员的培训，培训周期长，效率低；另一种是利用虚拟现实技术的纯软件仿真，该形式实训系统建设成本低，工位扩展灵活，可以多工位同时进行培训操作，培训周期短，但受限于当前虚拟现实技术的技术水平，用于参观、演示效果较好，交互性较差，在操作方式和操作习惯上与真实生产有很大的区别，导致学员学习效果无法达到预期。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，解决纯软件仿真虚拟现实技术的不足、配网故障再现困难及现有配网终端巡视故障测试培训的建设费用高，培训周期长，效率较低的问题。
本发明提供配网终端巡视故障模拟方法，具体包括以下步骤：
步骤S1，建立通信网络和远程控制单元，设置相关组件组网搭建一套完整的通讯网络，设置对软件平台二次回路运维、断路器柜电气试验及一次电缆电气试验相关硬件的状态采集、指令控制、数据参数监控的通信和控制网络；
步骤S2，建立电压电流源功能单元，进行断路器位置检测及系统接线拓扑分析，计算出二次回路中各节点处的电压、电流幅值及相位，利用通信和控制网络驱动电压电流功放输出对应幅值相位的电压电流量，模拟断路器柜存在电压互感器TV、电流互感器TA时的三相交流电压电流；
步骤S3，建立二次回路运维功能模块，设置断路器柜、智能终端装置、故障模拟器通过导线连接接通分合闸控制回路、信号采样回路、模拟量采样回路，组成二次回路运维功能模块；
步骤S4，建立断路器柜电气试验功能模块,通过硬件导线连接断路器柜、故障模拟器、传动控制装置、高压发电模块，组成断路器柜电气试验功能模块,模拟短路、低阻、高阻或闪络故障的故障状态；
步骤S5，建立一次电缆电气试验功能模块，通过硬件导线连接一次电缆、故障模拟器、传动控制装置，组成一次电缆电气试验功能模块，模拟短路、低阻、高阻、闪络或断线故障的故障状态；
步骤S6,在系统运行过程中，通过设置二次回路运维功能模块故障模拟、设置断路器柜电气试验功能模块放电故障模拟、设置一次电缆电气试验功能模块故障模拟，在不同的工作状态下，对通过通信网络和远程控制单元采集的到上述状态及故障信息进行逻辑分析运算，获取不同系统正常无故障工况下和异常故障情况下的电压电气模拟量信息与开关元件位置指示信息。
进一步，在步骤S1中，所述相关组件包括故障模拟器、闪络试验装置、高低阻试验装置、通断试验装置、电以太网网络、网络交换机、串口服务器。
进一步，在步骤S1中，所述数据参数监控具体为对设备装置运行时的关键参数监视，关键参数包括电压、电流、功率、相位角、故障设置值、断路器及故障模拟器的工作状态。
进一步，在步骤S2中，所述电压电流源功能单元自动或手动控制模拟真实现场情况及不同电压电流相位角参数对设备运行情况及故障产生的影响。
进一步，在步骤S2中，所述电压电流源功能单元调节参数的具体范围为：调节细度值为0.1％；调节范围参数值为0-120％；频率调节范围参数值为45.00-65.00Hz；相位调节范围参数值为0.0°～359.9°；电压输出准确度数值小于等于0.7％；电流输出准确度数值小于等于0.7％；相间影响量数值小于等于0.2％；对称度数值为0.5°；电压失真度范围数值小于等于1％；电流失真度范围数值小于等于1％；电压稳定度范围数值小于等于0.5％；功率稳定度1.0数值范围小于等于0.6％；功率稳定度0.5L数值范围小于等于0.7％。
进一步，在步骤S6中，所述工作状态具体包括断路器柜的断路器分合闸状态、隔离开关机接地开关的分合闸状态、一次电缆的带电状态、驱动开关状态、故障模拟模块状态。
本发明的实施例中，还提供一种配网终端巡视故障模拟系统，用以实现上述的方法，包括：
二次回路运维功能模块，用以控制故障模拟器常开常闭继电器切换各回路导线通断状态，进行模拟硬件回路故障，控制电压电流源功能模块输出电压电流模拟量的幅值相位值，模拟软件故障；
断路器柜电气试验功能模块，用以不同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，进行断路器柜耐压、绝缘电气试验检测及局部放电检测；
一次电缆电气试验功能模块，用以同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，进行一次电缆耐压、绝缘电气试验检测及电缆断线故障模拟；
电压电流源功能单元，用以控制电压电流功放输出对应幅值相位的电压电流量，模拟真实现场情况不同电压电流相位角参数；
通信网络和远程控制单元，用以相关硬件的状态采集、指令控制、数据参数监控的通信和控制网络。
进一步，所述二次回路运维功能模块中模拟硬件回路故障具体包括，电源类、控制类、电压类、电流类缺相、错相、短路硬件回路故障。
进一步，所述二次回路运维功能模块中模拟软件故障具体包括，电压类、电流类缺相、错相、短路软件故障。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的配网终端巡视故障模拟方法，各模块功能独立，互不影响，多个功能模块可同时运行，可分别应用于二次回路运维工况仿真及故障模拟、断路器柜电气试验数据模拟、一次电缆电气试验故障数据模拟功能；
二次回路运维模块通过对断路器分合闸位置检测、二次回路接线拓扑分析、驱动展示模块进行声、光、电展示模块动作，实现断路器状态、二次回路正常/异常工况模拟，系统运行状态联动、电气量仿真功能，满足二次回路实操运维需求；
断路器柜电气试验模块通过对断路器相间、相与地间不同间距、不同真空程度的计算值，驱动传动装置进行间距调整，实现施加不同等级电压值进行电气试验的试验结果数据模拟，通过远程调控放电电压强度，实现断路器柜母线连接处、进线套管处、电缆三叉头出三个位置10～20kV高压发电现象模拟，满足断路器柜耐压、绝缘检测电气试验及局部放电检测需求；
一次电缆电气试验模块通过对一次电缆相间、相与钢凯间不同接触距离的计算值，驱动传动装置进行间距调整，实现施加不同等级电压值进行电气试验的试验结果数据模拟，满足一次电缆耐压、绝缘电气试验需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明提供的配网终端巡视故障模拟方法的一个实施例的主流程示意图。
图2为本发明提供的配网终端巡视故障模拟系统的架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，示出了本发明提供的配网终端巡视故障模拟方法的一个实施例的示意图，在本实施例中，该方法具体包括步骤：
步骤S1，建立通信网络和远程控制单元，设置相关组件组网搭建一套完整的通讯网络，设置对软件平台二次回路运维、断路器柜电气试验及一次电缆电气试验相关硬件的状态采集、指令控制、数据参数监控的通信和控制网络；
具体实施例中，所述相关组件包括故障模拟器、闪络试验装置、高低阻试验装置、通断试验装置、电以太网网络、网络交换机、串口服务器。
具体的，所述数据参数监控具体为对设备装置运行时的关键参数监视，关键参数包括电压、电流、功率、相位角、故障设置值、断路器及故障模拟器的工作状态。
步骤S2，建立电压电流源功能单元，进行断路器位置检测及系统接线拓扑分析，计算出二次回路中各节点处的电压、电流幅值及相位，利用通信和控制网络驱动电压电流功放输出对应幅值相位的电压电流量，模拟断路器柜存在电压互感器TV、电流互感器TA时的三相交流电压电流；
具体实施例中，所述电压电流源功能单元自动或手动控制模拟真实现场情况及不同电压电流相位角参数对设备运行情况及故障产生的影响，具有电压过载保护、电流过载保护、自动修正功能、显示计量功能。
所述电压电流源功能单元调节参数的具体范围为：调节细度值为0.1％；调节范围参数值为0-120％；频率调节范围参数值为45.00-65.00Hz；相位调节范围参数值为0.0°～359.9°；电压输出准确度数值小于等于0.7％；电流输出准确度数值小于等于0.7％；相间影响量数值小于等于0.2％；对称度数值为0.5°；电压失真度范围数值小于等于1％；电流失真度范围数值小于等于1％；电压稳定度范围数值小于等于0.5％；功率稳定度1.0数值范围小于等于0.6％；功率稳定度0.5L数值范围小于等于0.7％，
步骤S3，建立二次回路运维功能模块，设置断路器柜、智能终端装置、故障模拟器通过导线连接接通分合闸控制回路、信号采样回路、模拟量采样回路，组成二次回路运维功能模块，通过控制故障模拟器常开常闭继电器切换上述各回路导线通断状态，实现电源类、控制类、电压类、电流类缺相、错相、短路硬件回路故障模拟；通过控制电压电流源功能模块输出电压电流模拟量的幅值相位值，实现电压类、电流类缺相、错相、短路软件故障模拟；
步骤S4，建立断路器柜电气试验功能模块,通过硬件导线连接断路器柜、故障模拟器、传动控制装置、高压发电模块，组成断路器柜电气试验功能模块,模拟短路、低阻、高阻或闪络故障的故障状态，利用不同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，实现断路器柜耐压、绝缘电气试验检测功能及局部放电检测功能；电气试验模块模拟故障状态有短路、低阻、高阻、闪络故障；局部放电位置设置有断路器柜母线连接处、进线套管处、电缆三叉头处；局部放电强度调节调节范围0-10级，对应控制电压7-15V，对应模拟高压放电范围10-20kV；
步骤S5，建立一次电缆电气试验功能模块，通过硬件导线连接一次电缆、故障模拟器、传动控制装置，组成一次电缆电气试验功能模块，模拟短路、低阻、高阻、闪络或断线故障的故障状态，利用不同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，实现一次电缆耐压、绝缘电气试验检测功能及电缆断线故障模拟功能；
步骤S6,在系统运行过程中，通过设置二次回路运维功能模块故障模拟、设置断路器柜电气试验功能模块放电故障模拟、设置一次电缆电气试验功能模块故障模拟，在不同的工作状态下，对通过通信网络和远程控制单元采集的到上述状态及故障信息进行逻辑分析运算，获取不同系统正常无故障工况下和异常故障情况下的电压电气模拟量信息与开关元件位置指示信息。
具体实施例中，所述工作状态具体包括断路器柜的断路器分合闸状态、隔离开关机接地开关的分合闸状态、一次电缆的带电状态、驱动开关状态、故障模拟模块状态。
如图2所示，本实施例中，还提供一种配网终端巡视故障模拟系统，用以实现上述的方法，包括：
二次回路运维功能模块，用以控制故障模拟器常开常闭继电器切换各回路导线通断状态，进行模拟电源类、控制类、电压类、电流类缺相、错相、短路硬件回路故障，控制电压电流源功能模块输出电压电流模拟量的幅值相位值，模拟电压类、电流类缺相、错相、短路软件故障；
断路器柜电气试验功能模块，用以不同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，进行断路器柜耐压、绝缘电气试验检测及局部放电检测；
一次电缆电气试验功能模块，用以同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，进行一次电缆耐压、绝缘电气试验检测及电缆断线故障模拟；
电压电流源功能单元，用以控制电压电流功放输出对应幅值相位的电压电流量，模拟真实现场情况不同电压电流相位角参数；
通信网络和远程控制单元，用以相关硬件的状态采集、指令控制、数据参数监控的通信和控制网络。
更多的细节，可以参照并结合前述对附图的描述，在此不进行详述。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的配网终端巡视故障模拟方法,各模块功能独立，互不影响，多个功能模块可同时运行，可分别应用于二次回路运维工况仿真及故障模拟、断路器柜电气试验数据模拟、一次电缆电气试验故障数据模拟功能；
二次回路运维模块通过对断路器分合闸位置检测、二次回路接线拓扑分析、驱动展示模块进行声、光、电展示模块动作，实现断路器状态、二次回路正常/异常工况模拟，系统运行状态联动、电气量仿真功能，满足二次回路实操运维需求；
断路器柜电气试验模块通过对断路器相间、相与地间不同间距、不同真空程度的计算值，驱动传动装置进行间距调整，实现施加不同等级电压值进行电气试验的试验结果数据模拟，通过远程调控放电电压强度，实现断路器柜母线连接处、进线套管处、电缆三叉头出三个位置10～20kV高压发电现象模拟，满足断路器柜耐压、绝缘检测电气试验及局部放电检测需求；
一次电缆电气试验模块通过对一次电缆相间、相与钢凯间不同接触距离的计算值，驱动传动装置进行间距调整，实现施加不同等级电压值进行电气试验的试验结果数据模拟，满足一次电缆耐压、绝缘电气试验需求。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种配网终端巡视故障模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，建立通信网络和远程控制单元，设置相关组件组网搭建一套完整的通讯网络，设置对软件平台二次回路运维、断路器柜电气试验及一次电缆电气试验相关硬件的状态采集、指令控制、数据参数监控的通信和控制网络；
步骤S2，建立电压电流源功能单元，进行断路器位置检测及系统接线拓扑分析，计算出二次回路中各节点处的电压、电流幅值及相位，利用通信和控制网络驱动电压电流功放输出对应幅值相位的电压电流量，模拟断路器柜存在电压互感器TV、电流互感器TA时的三相交流电压电流；
步骤S3，建立二次回路运维功能模块，设置断路器柜、智能终端装置、故障模拟器通过导线连接接通分合闸控制回路、信号采样回路、模拟量采样回路，组成二次回路运维功能模块；
步骤S4，建立断路器柜电气试验功能模块,通过硬件导线连接断路器柜、故障模拟器、传动控制装置、高压发电模块，组成断路器柜电气试验功能模块,模拟短路、低阻、高阻或闪络故障的故障状态；
步骤S5，建立一次电缆电气试验功能模块，通过硬件导线连接一次电缆、故障模拟器、传动控制装置，组成一次电缆电气试验功能模块，模拟短路、低阻、高阻、闪络或断线故障的故障状态；
步骤S6,在系统运行过程中，通过设置二次回路运维功能模块故障模拟、设置断路器柜电气试验功能模块放电故障模拟、设置一次电缆电气试验功能模块故障模拟，在不同的工作状态下，对通过通信网络和远程控制单元采集的到上述状态及故障信息进行逻辑分析运算，获取不同系统正常无故障工况下和异常故障情况下的电压电气模拟量信息与开关元件位置指示信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述相关组件包括故障模拟器、闪络试验装置、高低阻试验装置、通断试验装置、电以太网网络、网络交换机、串口服务器。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述数据参数监控具体为对设备装置运行时的关键参数监视，关键参数包括电压、电流、功率、相位角、故障设置值、断路器及故障模拟器的工作状态。
4.如权利要求3任所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述电压电流源功能单元自动或手动控制模拟真实现场情况及不同电压电流相位角参数对设备运行情况及故障产生的影响。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述电压电流源功能单元调节参数的具体范围为：调节细度值为0.1％；调节范围参数值为0-120％；频率调节范围参数值为45.00-65.00Hz；相位调节范围参数值为0.0°～359.9°；电压输出准确度数值小于等于0.7％；电流输出准确度数值小于等于0.7％；相间影响量数值小于等于0.2％；对称度数值为0.5°；电压失真度范围数值小于等于1％；电流失真度范围数值小于等于1％；电压稳定度范围数值小于等于0.5％；功率稳定度1.0数值范围小于等于0.6％；功率稳定度0.5L数值范围小于等于0.7％。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤S6中，所述工作状态具体包括断路器柜的断路器分合闸状态、隔离开关机接地开关的分合闸状态、一次电缆的带电状态、驱动开关状态、故障模拟模块状态。
7.一种配网终端巡视故障模拟系统，用以实现权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，该系统包括：
二次回路运维功能模块，用以控制故障模拟器常开常闭继电器切换各回路导线通断状态，进行模拟硬件回路故障，控制电压电流源功能模块输出电压电流模拟量的幅值相位值，模拟软件故障；
断路器柜电气试验功能模块，用以不同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，进行断路器柜耐压、绝缘电气试验检测及局部放电检测；
一次电缆电气试验功能模块，用以同间距耐压及绝缘强度的差异和真实高压放电现象的模拟，进行一次电缆耐压、绝缘电气试验检测及电缆断线故障模拟。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
电压电流源功能单元，用以控制电压电流功放输出对应幅值相位的电压电流量，模拟真实现场情况不同电压电流相位角参数；
通信网络和远程控制单元，用以相关硬件的状态采集、指令控制、数据参数监控的通信和控制网络。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述二次回路运维功能模块中模拟硬件回路故障具体包括，电源类、控制类、电压类、电流类缺相、错相、短路硬件回路故障。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述二次回路运维功能模块中模拟软件故障具体包括，电压类、电流类缺相、错相、短路软件故障。
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- 2019-10-30 CN CN201911045770.7A patent/CN110718132B/zh active Active
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