CN110865277A - 馈线自动化功能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种馈线自动化功能测试装置，包括：主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪，其中：所述主控制器与所述实时数字仿真仪连接，并通过无线网络与多个配电终端测试仪连接；每个配电终端测试仪与被试配电自动化终端连接，所述主控制器用于根据被试馈线自动化配置地区配电网网架结构及其运行方式搭建配电网实时数字仿真模型，所述实时数字仿真仪用于根据所述配电网实时数字仿真模型进行实时仿真，并生成同一断面不同网络节点的波形文件。本发明提供的馈线自动化功能测试装置能够在非实验室环境下对配电自动化终端进行测试，对馈线自动化功能测试的推广具有积极意义。

Description

馈线自动化功能测试装置
技术领域
本发明涉及电力行业领域，属于馈线自动化功能测试技术领域，尤具体涉及一种馈线自动化功能测试装置。
背景技术
馈线自动化是配电自动化系统的重要组成部分，其主要实现配电网故障的定位、隔离与恢复。馈线自动化主要分为集中式、就地重合器式、智能分布式等类型。由于配电网网架结构复杂、运行方式多样，不同馈线自动化的逻辑及参数各不相同。为保证馈线自动化能够有效处理配电网故障，缩短配电网故障恢复时间，需要在馈线自动化投运前对其进行功能测试。
现有技术均是将每台馈线自动化设备送到实验室进行功能测试是不现实的。针对配电网规模大、线路数量多，且部分线路地处偏僻的情况，这种方法是不现实的，因此，设计一套便携式馈线自动化功能测试系统，在市、县公司或者工程现场等非实验室环境对配电自动化终端进行测试，对于验证其馈线自动化功能逻辑、提高其故障处理能力具有积极意义。
发明内容
本发明提供的馈线自动化功能测试装置能够在非实验室环境下对配电自动化终端进行测试，对馈线自动化功能测试的推广具有积极意义。
为了实现上述目的，提供了一种馈线自动化功能测试装置，包括：主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪，其中：
所述主控制器与所述实时数字仿真仪连接，并通过无线网络与多个配电终端测试仪连接；
每个配电终端测试仪与被试配电自动化终端连接，
所述主控制器用于根据被试馈线自动化配置地区配电网网架结构及其运行方式搭建配电网实时数字仿真模型，所述实时数字仿真仪用于根据所述配电网实时数字仿真模型进行实时仿真，并生成同一断面不同网络节点的波形文件。
一个实施例中，所述主控制器通过4G网络或者5G网络与多个配电终端测试仪连接。
一个实施例中，所述配电终端测试仪设置有GPS对时模块。
一个实施例中，所述配电终端测试仪设置有北斗对时模块。
一个实施例中，所述实时数字仿真仪为便携式RTDS。
一个实施例中，所述配电网实时数字仿真模型包括：两相短路故障模型、三相短路故障模型、金属性单相接地故障模型、低阻接地故障模型、高阻接地故障模型以及弧光接地故障模型。
一个实施例中，所述波形文件包括：两相短路故障模型波形文件、三相短路故障模型波形文件、金属性单相接地故障模型波形文件、低阻接地故障模型波形文件、高阻接地故障模型波形文件以及弧光接地故障模型波形文件。
一个实施例中，所述主控制器还用于控制配电终端测试仪对所述被试配电自动化终端进行模拟量精度校验、遥信量校验、控制量校验以及告警信号校验。
一个实施例中，所述主控制器还用于将所述波形文件下传给相应的配电终端测试仪，下发同步触发指令，控制所述配电终端测试仪按触发约定时间同步回放所述波形文件。
一个实施例中，所述配电终端测试仪包括：4组交流电压量输出端口、4组交流电流量输出端口、8路开关量输入端子、4路开关量输出端子以及至少一组网络接口。
从上述描述可知，本发明提供的馈线自动化功能测试装置，包括主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪配电终端测试仪与主控制器相连；主控制器通过无线网络与配电终端测试仪进行组网；每台配电终端测试仪与一台被试配电自动化终端相连。本发明提供的装置能够在市、县供电公司、工程现场等非实验室环境对多台配电自动化终端进行同步测试，能够同步对多台配电自动化终端进行数据采集、遥信功能、控制功能等基础测试。同时，本发明能够根据配电网网架结构及其运行方式进行实时数字建模，并同步反演同一故障断面不同线路及分段的故障波形，对馈线自动化的整体故障处理逻辑进行验证。
本发明提供的馈线自动化功能测试装置，与现有技术相比的有益效果：能够实现对多台配电自动化终端进行同步波形反演，最大限度地模拟配电网真实故障环境，提高馈线自动化逻辑验证能力，对提高馈线自动化故障处理效果及其实用化投运将有很好的应用前景。同时，本发明能够在非实验室环境下对配电自动化终端进行测试，对馈线自动化功能测试的推广具有积极意义。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例中的馈线自动化功能测试装置的结构示意图；
图2为本发明的具体应用实例的利用馈线自动化功能测试装置进行的测试步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中，不能够实现对多台配电自动化终端进行同步波形反演，且不能准确地、最大限度地模拟配电网真实故障环境，提高馈线自动化逻辑验证能力。同时，必须在非实验室环境下对配电自动化终端进行测试等问题。本发明的实施例提供一种馈线自动化功能测试装置具体实施方式，所述馈线自动化功能测试装置具体包括：主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪，其中：
所述主控制器与所述实时数字仿真仪连接，并通过无线网络与多个配电终端测试仪连接；
每个配电终端测试仪与被试配电自动化终端连接，
可以理解的是，馈线自动化是利用自动化装置或系统，监视配电网的运行状况，及时发现配电网故障，进行故障定位、隔离和恢复对非故障区域的供电。所述主控制器用于根据被试馈线自动化配置地区配电网网架结构及其运行方式搭建配电网实时数字仿真模型，所述实时数字仿真仪用于根据所述配电网实时数字仿真模型进行实时仿真，并生成同一断面不同网络节点的波形文件，优选地，实时数字仿真仪为便携式RTDS(real time digitalsimulation system)。可以理解的是，实时数字仿真技术，不仅具有数字仿真的特点，而且更重要的是并行处理技术的采用和专门硬件的设计保证RTDS运行的实时性和具有闭环测试的能力，可以在50μs的步长上完成较大规模电力系统的实时仿真运行。通过上述实施例提供的馈线自动化功能测试装置可以在不具有实验室条件下的偏远地区进行多台配电自动化终端进行同步测试。配电自动化终端是指安装在配电网的各种远方监测、控制单元的总称，主要包括馈线终端、站所终端、配变终端等。
从上述描述可知，本发明提供的馈线自动化功能测试装置，包括主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪配电终端测试仪与主控制器相连；主控制器通过无线网络与配电终端测试仪进行组网；每台配电终端测试仪与一台被试配电自动化终端相连。本发明提供的装置能够在市、县供电公司、工程现场等非实验室环境对多台配电自动化终端进行同步测试，能够同步对多台配电自动化终端进行数据采集、遥信功能、控制功能等基础测试。同时，本发明能够根据配电网网架结构及其运行方式进行实时数字建模，并同步反演同一故障断面不同线路及分段的故障波形，对馈线自动化的整体故障处理逻辑进行验证。
一实施例中，所述主控制器通过4G网络或者5G网络与多个配电终端测试仪连接。
具体地，主控制器以及配电终端测试仪均配置有过4G通信模块或者5G通信模块，从而与多个配电终端测试仪进行组网，进而完成测试任务以及下发同步触发指令。主控制器控制若干配电终端测试仪进行模拟量校验、开入开出校验及保护告警信号校验等常规测试项目；根据实际测试需求，主控制器可实现不同配电终端测试仪常规测试项目的分时、同时或序列测试。
一实施例中，所述配电终端测试仪设置有GPS对时模块。
一实施例中，所述配电终端测试仪设置有北斗对时模块。
可以理解的是，每台配电终端测试仪均配置GPS/北斗对时模块，完成多台配电终端测试仪间的时间同步，进而实现对多台被试配电自动化终端进行同步测试。
GPS对时模块以GPS信号作为时间源，同时可选北斗、CDMA、B码等时间源的服务器，内嵌NTP/SNTP协议，同步网络中的所有计算机、控制器等设备，实现网络授时。
一实施例中，所述实时数字仿真仪为便携式RTDS。
一实施例中，所述配电网实时数字仿真模型包括：两相短路故障模型、三相短路故障模型、金属性单相接地故障模型、低阻接地故障模型、高阻接地故障模型以及弧光接地故障模型。
配电终端测试仪与主控制器通过网络连接；根据馈线自动化配置地区配电网网架结构，在主控制器中搭建RTDS实时数字仿真模型，可根据不同运行方式，搭建多个RTDS模型；在所搭建模型中，分别设置两相短路故障、三相短路故障、金属性单相接地故障、低阻接地故障、高阻接地故障、弧光接地故障等故障；配电终端测试仪进行实时仿真计算并生成故障波形文件。
一实施例中，所述波形文件包括：两相短路故障模型波形文件、三相短路故障模型波形文件、金属性单相接地故障模型波形文件、低阻接地故障模型波形文件、高阻接地故障模型波形文件以及弧光接地故障模型波形文件。
一实施例中，所述主控制器还用于控制配电终端测试仪对所述被试配电自动化终端进行模拟量精度校验、遥信量校验、控制量校验以及告警信号校验。
可以理解的是，对于控制配电终端测试仪对所述被试配电自动化终端进行模拟量精度校验、遥信量校验、控制量校验以及告警信号校验，可选人工手动测试或自动化程控测试进行。
一实施例中，所述主控制器还用于将所述波形文件下传给相应的配电终端测试仪，下发同步触发指令，控制所述配电终端测试仪按触发约定时间同步回放所述波形文件。
可以理解的是，在同步回放所述波形文件之后，测试馈线会自动化故障判别、定位、隔离及恢复逻辑。
一实施例中，所述配电终端测试仪包括：4组交流电压量输出端口、4组交流电流量输出端口、8路开关量输入端子、4路开关量输出端子以及至少一组网络接口。
配电终端测试仪的3组交流电压量输出端口与被试配电自动化终端的端子相连，输出交流电压量；配电终端测试仪的3组交流电流量输出端口与被试配电自动化终端进行连接，输出交流电流量；配电终端测试仪与被试配电自动化终端通过网络接口相连，实现被试配电自动化终端的模拟量回读及遥信量采集。
优选地，配电终端测试仪为便携式配电终端测试仪，其交流电压量输出端口与被试配电自动化终端的端子相连，输出交流电压量；便携式配电终端测试仪的交流电流量输出端口与被试配电自动化终端的相连，输出交流电流量；便携式配电终端测试仪与被试配电自动化终端通过网络接口相连，实现被试配电自动化终端的模拟量回读及遥信量采集。
从上述描述可知，本发明提供的馈线自动化功能测试装置，包括主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪配电终端测试仪与主控制器相连；主控制器通过无线网络与配电终端测试仪进行组网；每台配电终端测试仪与一台被试配电自动化终端相连。本发明提供的装置能够在市、县供电公司、工程现场等非实验室环境对多台配电自动化终端进行同步测试，能够同步对多台配电自动化终端进行数据采集、遥信功能、控制功能等基础测试。同时，本发明能够根据配电网网架结构及其运行方式进行实时数字建模，并同步反演同一故障断面不同线路及分段的故障波形，对馈线自动化的整体故障处理逻辑进行验证。
本发明提供的馈线自动化功能测试装置，与现有技术相比的有益效果：能够实现对多台配电自动化终端进行同步波形反演，最大限度地模拟配电网真实故障环境，提高馈线自动化逻辑验证能力，对提高馈线自动化故障处理效果及其实用化投运将有很好的应用前景。同时，本发明能够在非实验室环境下对配电自动化终端进行测试，对馈线自动化功能测试的推广具有积极意义。
为了进一步说明本申请，通过具体应用实例并结合馈线自动化功能测试装置的使用方法进行阐述。
参见图1，本具体应用实例提供的馈线自动化功能测试装置包括：1套便携式RTDS、1台主控制器及若干台便携式配电终端测试仪。
如图1所示，便携式RTDS1与主控制器2通过网络连接；根据馈线自动化配置地区配电网网架结构，在主控制器2中搭建RTDS实时数字仿真模型，可根据不同运行方式，搭建多个RTDS模型；在所搭建模型中，分别设置两相短路故障、三相短路故障、金属性单相接地故障、低阻接地故障、高阻接地故障、弧光接地故障等故障；便携式RTDS1进行实时仿真计算并生成故障波形文件。
主控制器2与若干便携式配电终端测试仪3n通过无线4G模块进行组网；主控制器2与便携式配电终端测试仪3n进行网络对时；主控制器2控制便携式配电终端测试仪3n对被试配电自动化终端4n进行模拟量精度校验、遥信量校验、控制量校验、告警信号校验等常规功能校验，控制模式可选人工手动测试或自动化程控测试；主控制器2将故障波形文件下传给相应便携式配电终端测试仪3n，主控制器2下发同步触发指令，控制若干便携式配电终端测试仪3n按触发约定时间同步回放故障波形文件，测试馈线自动化故障判别、定位、隔离及恢复逻辑。
每台便携式配电终端测试仪3n均配置GPS/北斗对时模块，实现每台便携式配电终端测试仪3n间的时间同步。
便携式配电终端测试仪3n设有4组交流电压量输出端口、4组交流电流量输出端口、8路开关量输入端子、4路开关量输出端子、至少一组网络接口；便携式配电终端测试仪3n的3组交流电压量输出端口与被试配电自动化终端4n的UAB、UCB及U0端子相连，输出交流电压量；便携式配电终端测试仪3n的3组交流电流量输出端口与被试配电自动化终端4n的IA、IC及I0或IA、IB及IC相连，输出交流电流量；便携式配电终端测试仪3n与被试配电自动化终端4n通过网络接口相连，实现被试配电自动化终端4n的模拟量回读及遥信量采集，其中：UAB为AB相线电压、UCB为CB相线电压、U0为零序电压；IA为A相电流、IB为B相电流、IC为C相电流、I0为零序电流。
参见图2，利用馈线自动化功能测试装置进行的测试步骤如下：
S0:将便携式RTDS与主控制器连接。
根据被试馈线自动化配置地区配电网网架结构及其运行方式，在主控制器中搭建配电网实时数字仿真模型；按照不同运行方式运行所建模型，检验模型合理性；
S1:根据网架结构合理选择故障点，在不同故障点分别设置两相短路故障、三相短路故障、金属性单相接地故障、低阻接地故障、高阻接地故障、弧光接地故障等故障并生成故障波形文件。
S2:将便携式配电终端测试仪分别放置于被试配电自动化终端附近并接线，测试地点可为实验室或非实验室环境。
S3:调试便携式配电终端测试仪GPS/北斗对时模块，保持各便携式配电终端测试仪时间同步。
S4:调试主控制器及各便携式配电终端测试仪4G通信模块，完成无线通信组网。
S5:通过无线网络，主控制器将故障波形文件下传给相应便携式配电终端测试仪。
S6:在主控制器中编辑常规测试项目。
控制各便携式配电终端测试仪对被试配电自动化终端进行模拟量精度测试、遥信量测试、控制量测试、告警信号测试等常规测试项目；
S7:在主控制器中编辑馈线自动化故障处理逻辑测试项目。
通过4G无线通道下发同步触发指令，完成各便携式配电终端测试仪故障波形的同步回放，实现馈线自动化故障处理逻辑同步测试。
S8：主控制器自动对测试结果数据进行分析。
主控制器自动对测试结果数据进行分析，并与设定策略进行对比分析，自动生成测试报告。
从上述描述可知，本发明提供的馈线自动化功能测试装置，包括主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪配电终端测试仪与主控制器相连；主控制器通过无线网络与配电终端测试仪进行组网；每台配电终端测试仪与一台被试配电自动化终端相连。本发明提供的装置能够在市、县供电公司、工程现场等非实验室环境对多台配电自动化终端进行同步测试，能够同步对多台配电自动化终端进行数据采集、遥信功能、控制功能等基础测试。同时，本发明能够根据配电网网架结构及其运行方式进行实时数字建模，并同步反演同一故障断面不同线路及分段的故障波形，对馈线自动化的整体故障处理逻辑进行验证。
本发明提供的馈线自动化功能测试装置，与现有技术相比的有益效果：能够实现对多台配电自动化终端进行同步波形反演，最大限度地模拟配电网真实故障环境，提高馈线自动化逻辑验证能力，对提高馈线自动化故障处理效果及其实用化投运将有很好的应用前景。同时，本发明能够在非实验室环境下对配电自动化终端进行测试，对馈线自动化功能测试的推广具有积极意义。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。
虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种馈线自动化功能测试装置，其特征在于，包括：主控制器、实时数字仿真仪以及多个配电终端测试仪，其中：
所述主控制器与所述实时数字仿真仪连接，并通过无线网络与多个配电终端测试仪连接；
每个配电终端测试仪与被试配电自动化终端连接，
所述主控制器用于根据被试馈线自动化配置地区配电网网架结构及其运行方式搭建配电网实时数字仿真模型，所述实时数字仿真仪用于根据所述配电网实时数字仿真模型进行实时仿真，并生成同一断面不同网络节点的波形文件。
2.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述主控制器通过4G网络或者5G网络与多个配电终端测试仪连接。
3.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述配电终端测试仪设置有GPS对时模块。
4.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述配电终端测试仪设置有北斗对时模块。
5.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述实时数字仿真仪为便携式RTDS。
6.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述配电网实时数字仿真模型包括：两相短路故障模型、三相短路故障模型、金属性单相接地故障模型、低阻接地故障模型、高阻接地故障模型以及弧光接地故障模型。
7.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述波形文件包括：两相短路故障模型波形文件、三相短路故障模型波形文件、金属性单相接地故障模型波形文件、低阻接地故障模型波形文件、高阻接地故障模型波形文件以及弧光接地故障模型波形文件。
8.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述主控制器还用于控制配电终端测试仪对所述被试配电自动化终端进行模拟量精度校验、遥信量校验、控制量校验以及告警信号校验。
9.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述主控制器还用于将所述波形文件下传给相应的配电终端测试仪，下发同步触发指令，控制所述配电终端测试仪按触发约定时间同步回放所述波形文件。
10.根据权利要求1所述的馈线自动化功能测试装置，其特征在于，所述配电终端测试仪包括：4组交流电压量输出端口、4组交流电流量输出端口、8路开关量输入端子、4路开关量输出端子以及至少一组网络接口。
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