CN110736951A - 一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置 - Google Patents

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贾伯岩
马天祥
贾静然
张姿姿
景皓
姬艳鹏
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass

Abstract

本发明公开了一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,包括电源模块、蓄电池、通信模块、GPS模块、信号输出模块、信号回采及录波模块、工控机和故障指示器测试架;所述工控机通信连接信号输出模块和信号回采及录波模块。本发明能够有效的为电网公司范围内的故障指示器进行现场检测,特别是对暂态录波型故障指示器,采用低电压启动暂态录波型故障指示器录波功能的方法,避免传统的高电压模拟线路电场强度的方法带来的现场测试危险性增大,并实现暂态录波型故障指示器的性能测试。改进的检测项目流程,采用故障指示器功能测试与性能测试相结合的方法,减少重复项目,大幅缩短测试时长,减少现场测试人员等待时间,提高检测效率。

Description

一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置
技术领域
本发明属于高压断路器运行状态检测技术,涉及高压断路器储能装置健康状态检测领域,具体涉及一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置。
背景技术
近年来架空暂态录波型故障指示器得到了广泛应用,故障指示器的检测任务量逐年增大,故障指示器的检测工作一般在省级电科院进行,由于暂态录波型故障指示器检测耗时长,受限于各省级电科院检测平台配置数量限制,往往无法满足检测需求,导致工程项目延期等问题。现有的故障指示器检测平台多为单路输出,无法同步模拟配网线路发生故障时,故障点上游、下游状态,因而无法实现配电自动化主站对暂态录波型故障指示器接地故障录波文件算法的验证,使得真实的运行时对接地故障判断的准确性难以保障。
故障指示器在检测完成后,拆卸、运输能环节,装置存在损坏的可能。现有的便携式故障指示器检测装置基于非暂态录波型故障指示器设计,无法满足对暂态录波型故障指示器录波性能的检测,现有的便携式故障指示器检测装置多为单路输出,不具备对故障点上、下游的同步故障模拟功能。现有的对暂态录波型故障指示器录波功能、性能测试的原理基于产生高电压模拟线路电场的方法,设备电压等级高,现场测试时存在安全隐患,且便携性较差。因此,发明一种便携式故障指示器测试装置,实现对故障指示器的现场检测,在安装前有效验证故障指示器产品质量,实现全过程质量把控,提升故障指示器运行水平。
因此,亟需提供一种解决上述问题的便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,适用于故障指示器现场测试,可实现包括暂态录波型、外施信号型、暂态特征型、稳态特征型故障指示器的主要功能、性能试验,通过现场试验测试,可在安装前有效发现设备存在的质量缺陷、参数配置不当,减少了因产品质量、参数配置不当造成的运行问题,提升了故障指示器的运行水平。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:
一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,包括电源模块、蓄电池、通信模块、GPS模块、信号输出模块、信号回采及录波模块、工控机和故障指示器测试架;
所述工控机通信连接信号输出模块和信号回采及录波模块,对信号输出模块和信号回采及录波模块进行控制,控制其电压、电流、频率和持续时间;
所述通信模块和GPS模块连接工控机,用来对时和定位,并将定位位置发送给配电自动化主站;所述通信模块和GPS模块均由电源模块供电;
工控机同时读取一个以上的录波文件,并控制信号输出模块对录波文件进行波形反演。
作为本发明的进一步改进,市电、蓄电池接入所述电源模块,当有市电接入时,电源模块可给蓄电池充电,同时给装置供电,当不能提供市电接入时,电源模块可通过蓄电池为装置供电。
通信模块可内接无线网络通信卡,实现与配电自动化主站的通信,可将本机GPS坐标位置发送给主站,实现在故障指示器安装前的调试时,将故障指示器的安装位置发送给主站,方便主站进行图模建立。
GPS模块可获取时间及坐标位置,装置可利用GPS模块获取的时间对故障指示器进行对时,并利用获取的坐标位置实现定位。
作为本发明的进一步改进,信号输出模块具有多路电压输出和电流输出,电压输出和电流输出分别为三相电流和三相电压,三相电流和三相电压的频率、幅值均可调节。
作为本发明的进一步改进,信号回采及录波模块用于采集信号输出模块输出的电压、电流,并进行录波。
作为本发明的进一步改进,所述工控机控制信号回采及录波模块对采集回路进行录波,实时接收电压、电流检测数据及录波文件;工控机通信连接故障指示器汇集单元,接收故障指示器遥测信息、遥信信息及录波文件,设置故障指示器检测试验项目并分析结果。
工控机可读取单个或多个录波文件并控制信号输出模块单路或多路同步输出录波文件波形特征,实现波形反演,从而实现不同中性点接地方式下,不同类型接地方式故障上、下游的模拟。
作为本发明的进一步改进,所述故障指示器测试架由A、B、C三相测试架组成,测试架内部为电流回路,电流从信号输出模块接入。
作为本发明的进一步改进,所述电流回路采用多匝缠绕的方式增大感应电流。
作为本发明的进一步改进,所述故障指示器测试架外部为电压回路,从信号输出模块接入。
作为本发明的进一步改进,所述电压回路采用并联方式设置一组以上的引出线,与故障指示器采集单元的电压感应回路相连。
作为本发明的进一步改进,所述电压回路与电流回路通过绝缘层进行隔离。
与现有技术相比,本发明所取得的有益效果如下:
本发明可实现对暂态录波型故障指示器录波功能、录波性能较为安全、便捷的检测,实现了装置的便携化,以及测试时的安全性。本发明实现了一种低电压启动暂态录波型故障指示器录波功能的方法,避免了传统的升高电压模拟线路电场的方式,省去了笨重的升压装置,可实现装置的轻量化、便携化,便于携带,方便现场测试;本发明采用低电压启动故障指示器录波功能的方法,通过信号源输出幅值小于市电的电压,与故障指示器采集单元的电场感应回路或采集单元外接端子的相电场强度模拟输入端(PTIN)相连,实现用幅值较小的交流电压信号(0~3.3V)模拟相电场强度,提供更为安全的测试环境。
本发明优化了检测项目测试流程,采用故障指示器功能测试与性能测试相结合的方法,在最小可识别短路故障电流持续时间、短路故障报警启动误差测试项中,采用不同的短路故障类型触发故障报警,并通过多种复归方式进行短路故障复归,验证功能的有效性,无需单独进行短路故障识别功能试验;在进行稳态录波误差测试项时,同步进行负荷电流误差测试,无需单独进行符合电流误差测试,可大幅缩短测试时长。
附图说明
附图1是本发明模块电路连接原理图;
附图2是本发明实现的装置可实现的测试项目框图;
附图3是最小可识别短路故障电流持续时间合并短路故障识别、故障复归、故障录播功能测试流程图;
附图4是短路故障报警启动误差测试合并短路故障时别、故障复归、故障录波功能测试流程图;
附图5是录波稳态误差合并三相合成同步误差、负荷电流误差测试流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
如图1所示,一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,包括电源模块、蓄电池、信号输出模块、信号回采及录波模块、工控机和故障指示器测试架;
所述工控机通信连接信号输出模块和信号回采及录波模块,对信号输出模块和信号回采及录波模块进行控制,控制其电压、电流、频率和持续时间;
所述通信模块和GPS模块连接工控机,用来对时和定位,并将定位位置发送给配电自动化主站;所述通信模块和GPS模块均由电源模块供电。
所述信号输出模块采用多路进行信号输出,所述回采及录波模块采用多路进行回采及录波;
工控机同时读取多个录波文件,并控制信号输出模块对录波文件进行波形反演。
进一步的,市电、蓄电池接入所述电源模块,当有市电接入时,电源模块可给蓄电池充电,同时给装置供电,当不能提供市电接入时,电源模块可通过蓄电池为装置供电。
进一步的,信号输出模块具有电压输出和电流输出,电压输出和电流输出分别为三相电流和三相电压,三相电流和三相电压的频率、幅值均可调节。
进一步的,信号回采及录波模块用于采集信号输出模块输出的电压、电流,并进行录波。
进一步的,所述工控机控制信号回采及录波模块对采集回路进行录波,实时接收电压、电流检测数据及录波文件;工控机通信连接故障指示器汇集单元,接收故障指示器遥测信息、遥信信息及录波文件,设置故障指示器检测试验项目并分析结果。
进一步的,所述故障指示器测试架由A、B、C三相测试架组成,测试架内部为电流回路,电流从信号输出模块接入。
进一步的,所述电流回路采用多匝缠绕的方式增大感应电流。
进一步的,所述故障指示器测试架外部为电压回路,从信号输出模块接入。
进一步的,所述电压回路采用并联方式设置多组引出线,与故障指示器采集单元的电压感应回路相连。
进一步的,所述电压回路与电流回路通过绝缘层进行隔离。
本发明采用低电压启动暂态录波型故障指示器录波方法如,在实验室环境下,故障指示器检测装置采用升高电压至线路电压水平,模拟线路电场的方式,通过电场的变化,使暂态录波型故障指示器启动录波,在这种设计方案下,需要提供三相升压装置,其装置比较笨重,且由于电压升高至线路电压水平,测试时需要留有足够的安全距离,因此本发明在设计便携式故障指示器检测装置时,需考虑测试的便携性及安全性,采用低电压启动暂态录波型故障指示器录波的方法,其原理是,采用信号输出模块输出电压,将其直接与故障指示器采集单元的电场感应回路相连,对于电场感应回路无明显接入点的故障指示器,应直接与采集单元外接端子的相电场强度模拟输入端(PTIN)相连,通过该方法,可实现用幅值较小的交流电压信号(0~3.3V)模拟相电场强度。
本发明可实现短路和接地故障识别、故障录波功能、防误报警功能等功能试验的测试;可实现短路故障报警启动误差、最小可识别短路故障电流持续时间、负荷电流误差、接地故障识别正确率、录波稳态误差、故障录波暂态性能最大峰值误差、故障发生时间和录波启动时间的时间偏差、采集单元三相合成同步误差等电气性能试验的测试。测试时,进行每个试验项目的测试子序列需耗时2~3分钟,试验耗时过长,检测效率低下,本方案改进的测试项目的流程,使总体测试时长缩短30分钟左右,本发明可实现的装置可实现的测试项目框图如图2所示。
如图3所示,最小可识别短路故障电流持续时间合并短路故障识别、故障复归、故障录播功能测试原理是,1)在进行性能测试时,进行最小可识别短路故障电流持续时间测试项时,触发短路故障,进行短路故障复归,并读取录波文件进行分析,若该项目通过,可认为功能试验项目中的短路故障识别功能合格,复归功能合格,故障录波功能合格的测试方案如下:序列1:输出正常负荷电流;序列2:输出符合最小可识别短路故障电流持续时间的短路故障电流;序列3:若触发永久性短路故障,则输出电流为零,若触发瞬时性短路故障,则输出正常负荷电流,等待系统判断是否收到短路故障告警,等待系统判断是否收到录播文件生成SOE,若收到录播文件生成SOE,便读取装置录波文件,分析录波文件是否符合故障录播要求;序列4:进行短路故障复归,等待系统判断装置是否完成故障复归。
如图4所示,短路故障报警启动误差测试合并短路故障时别、故障复归、故障录波功能测试流程如下:在进行性能测试时,进行短路故障报警启动误差测试项时,触发短路故障触发短路故障,进行短路故障复归,并读取录波文件进行分析,若该项目通过,可认为功能试验项目中的短路故障识别功能合格,复归功能合格,故障录波功能合格。测试方案如下:序列1:输出正常负荷电流;序列2:输出符合短路故障报警启动误差要求的短路故障电流;序列3:若触发永久性短路故障,则输出电流为零,若触发瞬时性短路故障,则输出正常负荷电流,等待系统判断是否收到短路故障告警,等待系统判断是否收到录播文件生成SOE,若收到录播文件生成SOE,便读取装置录波文件,分析录波文件是否符合故障录播要求;序列4:进行短路故障复归,等待系统判断装置是否完成故障复归。
由于短路故障可分为一般永久性短路故障、带重合闸的永久性短路故障、瞬时性短路故障、带重合闸的瞬时性短路故障;复归方式也分多种,对于永久性短路故障来说,可采用线路恢复供电自动复归方式、远程复归方式,对于瞬时性短路故障来说,可采用延时自动复归方式、远程复归方式,而短路故障告警启动误差根据负荷电流不同,应采用多个档位进行测试。
因此,在进行最小可识别短路故障电流持续时间测试项、短路故障报警启动误差测试项时,可分别出发不同类型的短路故障,并采用不同类型的故障复归方式进行复归。以达到覆盖全部类型的短路故障识别、故障复归功能测试。
如图5所示,录波稳态误差合并三相合成同步误差、负荷电流误差测试流程如下:在进行性能测试时,进行录波稳态误差测试项时,读取负荷电流测量值,同步进行负荷电流误差的测试、三相合成同步误差测试。测试方案如下:序列1:输出正常测试电压,输出相应测试档位的电流;序列2:降低输出电压,幅值应大于暂态录波型故障指示器电压变化启动录波阈值,电流输出幅值保持不变,系统读取装置负荷电流测量值,并与回采值进行比对,判断负荷电流值的精度是否符合要求;系统读取装置录波文件,与回采的录波文件进行比对,判断录波稳态误差、三相合成同步误差是否符合要求。
通过上述检测项目流程的优化,可缩短测试时长约30分钟。
本发明能够有效的为电网公司范围内的故障指示器进行现场检测,特别是对暂态录波型故障指示器,采用低电压启动暂态录波型故障指示器录波功能的方法,即可避免传统的高电压模拟线路电场强度的方法带来的现场测试危险性增大,又可实现暂态录波型故障指示器的性能测试。改进的检测项目流程,采用故障指示器功能测试与性能测试相结合的方法,减少重复项目,大幅缩短测试时长,减少现场测试人员等待时间,提高检测效率。
以上所述实例表达了本发明的优选实施例,描述内容较为详细和具体,但并不仅仅局限于本发明;特别指出的是,对于本领域的研究人员或技术人员来讲,在不脱离本发明的结构之内,系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等,均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:包括电源模块、蓄电池、通信模块、GPS模块、信号输出模块、信号回采及录波模块、工控机和故障指示器测试架;
所述工控机通信连接信号输出模块和信号回采及录波模块,对信号输出模块和信号回采及录波模块进行控制,控制其电压、电流、频率和持续时间;
所述通信模块和GPS模块连接工控机,用来对时和定位,并将定位位置发送给配电自动化主站;所述通信模块和GPS模块均由电源模块供电;
工控机同时读取多个录波文件,并控制信号输出模块对录波文件进行波形反演。
2.根据权利要求1所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:市电、蓄电池接入所述电源模块,当有市电接入时,电源模块给蓄电池充电,同时给装置供电,当不能提供市电接入时,电源模块通过蓄电池为装置供电。
3.根据权利要求2所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:信号输出模块具有电压输出和电流输出,电压输出和电流输出分别为三相电流和三相电压,三相电流和三相电压的频率、幅值均可调节。
4.根据权利要求3所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:信号回采及录波模块用于采集信号输出模块输出的电压、电流,并进行录波。
5.根据权利要求4所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:所述工控机控制信号回采及录波模块对采集回路进行录波,实时接收电压、电流检测数据及录波文件;工控机通信连接故障指示器汇集单元,接收故障指示器遥测信息、遥信信息及录波文件,设置故障指示器检测试验项目并分析结果。
6.根据权利要求5所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:所述故障指示器测试架由A、B、C三相测试架组成,测试架内部为电流回路,电流从信号输出模块接入。
7.根据权利要求6所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:所述电流回路采用多匝缠绕的方式增大感应电流。
8.根据权利要求7所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:所述故障指示器测试架外部为电压回路,从信号输出模块接入。
9.根据权利要求8所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:所述电压回路采用并联方式设置多组引出线,与故障指示器采集单元的电压感应回路相连。
10.根据权利要求9所述的一种便携式故障指示器检测及配网故障模拟装置,其特征在于:所述电压回路与电流回路通过绝缘层进行隔离。
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