CN111697690B - 一种用于配电物联网低压设备功能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，所述测试装置采用软硬件解耦的方式；硬件结构被相应的软件架构的测试模块调用，软硬件结合完成装置设定的功能。本发明可实现智能配变终端TTU在内的多种设备自动化批量测试，各层级设备间通信规约柔性测试，TTU微应用（APP）功能智能验证，助力配电物联网“云、管、边、端”建设，使配电物联网的建设更高效、更便捷、更智能，填补了物联网设备综合测试装置的空白，为泛在电力物联网建设提供了有力保障。

Description

一种用于配电物联网低压设备功能测试装置
技术领域
本发明属于低压设备功能测试领域，具体的，涉及一种用于配电物联网低压设备功能测试装置。
背景技术
物联网(简称IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
物联网的基本特征从通信对象和过程来看，物与物、人与物之间的信息交互是物联网的核心。物联网的基本特征可概括为整体感知、可靠传输和智能处理。
在我国当前的社会中，各种先进的技术不断的出现，物联网就是信息时代产物，物联网的出现给许多的行业都带来了改变，有力的推动了行业的进步。配电物联网是指在配电领域中，应用电力物联网，通过两者的结合，形成一种新型的电力网络运行模式，这种模式的出现，是电力行业进步的一种体现形式，同时，也有力的推动了社会的发展。通过配电物联网的应用，有效的提升了配电系统中各种设备的感知能力和智能化程度，增加了各项设备之间的信息交互，有效的提升了配电系统中的智能化水平，通过这样的方式，提升配电网的管理效果。
配电物联网是泛在电力物联网建设的重要组成部分，包括“云、管、边、端”四个层级，各层级设备种类繁多、连接复杂，如何保证入网设备的检测效率、提高设备的组网速度以及检测的智能化水平成为配电物联网建设道路上的主要问题。影响入网设备的检测效率和组网速度的主要原因为：
(1)配电物联网设备种类多。配电物联网设备除了智能配变终端TTU外，还包括众多低压“端”侧感知设备，如低压漏保开关、智能电容器、光伏控制器、充电桩等。由于均为新兴设备，并没有成套检测平台可以实现对这些设备进行检测。目前仅出现了一些生产智能配变终端检测平台的厂家。
(2)通信方式、规约种类多。在配电物联网架构下，TTU不但要承担“终端”的功能，满足与主站之间的采集通信，还要承担“子站”功能，满足下游设备的采集传输和边缘计算的功能。常用通信方式如光纤、4G、高速载波、低功耗无线和RS485等；与其匹配的规约类型包括DLT645、Modbus、MQTT、DLT101和DLT104等。无论是检测还是现场安装组网，对技术人员的要求较高。检测和现场调试出现的任何问题都会延误配电物联网的建设进度。
(3)检测智能化程度低。
在配电物联网领域，国网公司还没有下发完整的设备检测和台区存量改造规范，检测平台生产厂家只能根据个别省公司的需求定制了一些检测平台，功能可扩充性差。对于没有检测平台的待测设备，一般采用继电保护测试仪进行加量测试，测试效率低，结果客观性差，检测人员压力大。
发明内容
本发明的目的是提供了一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，可实现智能配变终端TTU在内的多种设备自动化批量测试，各层级设备间通信规约柔性测试，TTU微应用(APP)功能智能验证，助力配电物联网“云、管、边、端”建设，使配电物联网的建设更高效、更便捷、更智能，填补了物联网设备综合测试装置的空白，为泛在电力物联网建设提供了有力保障。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，所述测试装置采用软硬件解耦的方式；硬件结构被相应的软件架构的测试模块调用，软硬件结合完成装置设定的功能。
作为本发明的进一步改进，
所述软件架构包括控制管理机、单体测试模块、边侧规约测试模块、端侧规约测试模块和方案库；根据所测设备的不同，控制管理机分别调用不同的测试模块。
作为本发明的进一步改进，
所述硬件结构包括控制管理机、多端口数字模拟装置和全自动测试切换开关；
所述控制管理机双向通信连接多端口数字模拟装置，多端口数字模拟装置输出端控制连接全自动测试切换开关；
由控制管理机的控制信号输出至多端口数字模拟装置，多端口数字模拟装置产生的量值定向输出到全自动测试切换开关。
作为本发明的进一步改进，
所述全自动测试切换开关控制连接待测设备，所述待测设备为边端侧物联网设备，边端侧物联网设备的数据上传至控制管理机进行解析。
作为本发明的进一步改进，
所述控制管理机作为测试装置的中枢，集成有测试管理、控制输出、规约解析和结果判定的功能；
所述测试管理包含单体测试模块、规约测试模块和APP功能验证模块，根据需要进行调用。
作为本发明的进一步改进，
所述控制管理机通过解析待测设备上传的数据，对设备质量好坏、通信规约一致性和APP功能进行结果评判。
作为本发明的进一步改进，
所述多端口数字模拟装置包括信号输出单元、边侧设备模拟单元和端侧设备模拟单元；所述信号输出单元的信号输入端通信连接控制管理机的信号输出端，所述信号输出单元的信号输出端分别通信连接边侧设备模拟单元、端侧设备模拟单元和全自动切换测试开关；所述边侧设备模拟单元和端侧设备模拟单元分别通信连接全自动切换测试开关。
作为本发明的进一步改进，
所述多端口数字模拟装置支持多种通信类型，所述通信类型包括光纤、4G、高速载波、微功率无线和RS485。
作为本发明的进一步改进，
所述多端口数字模拟装置匹配规约类型，支持不同标准规约；
标准规约包括DLT645、Modbus、MQTT、DLT101和DLT104，模拟多种设备的采集状态量、模拟量，动态调节并输出。
作为本发明的进一步改进，
所述全自动测试切换开关，多路自动感应切换，与多端口数字模拟装置采用航插连接。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明提供了一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，可以进行配电物联网边端侧设备单体测试、云边规约通信测试、边端规约通信测试和智能配变终端APP功能验证等，在配电物联网设备到货检测阶段、现场安装联调联试阶段，该装置都可以给予一定的技术支持，助力配电物联网“云、管、边、端”四层级建设。该装置还具有如下优点：(1)装置在软件设计上采用模块化开发方式，实现功能间解耦，便于功能拓展；硬件上采用全自动测试切换开关，智能感知输出，保证测试安全的同时可提高检测效率；装置采用单路输出、多路切换、闭环反馈的方式，实现智能配变终端等设备的批量自动测试。
(2)装置利用深度学习技术动态模拟不同层级设备，规范设备传输规约及点表(profile文件)配置，提供多接口自动适配，满足即插即用，提高了设备间的组网效率。
(3)装置集成多种测试方案库，库中序列与APP的某一功能形成一一映射关系，方案库可灵活扩展以满足APP功能的变化。通过选调测试序列，可完成APP功能批量完整验证。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是配电物联网低压设备功能测试装置原理图；
图2是本发明测试装置的软件架构图；
图3是本发明测试装置的硬件结构图；
图4是全自动测试切换开关的电路原理图。
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。
一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，同TTU设计类似，所述测试装置采用软硬件解耦的方式；软件结构为模块化设计，根据需求开发相应的功能，硬件结构被相应的软件架构的测试模块调用，软硬件结合完成装置设定的功能。
作为本发明的进一步改进，
如图2所示，所述软件架构包括控制管理机、单体测试模块、边侧规约测试模块、端侧规约测试模块和方案库；根据所测设备的不同，控制管理机分别调用不同的测试模块。
作为本发明的进一步改进，
如图1所示，所述硬件结构包括控制管理机、多端口数字模拟装置和全自动测试切换开关；
所述控制管理机双向通信连接多端口数字模拟装置，多端口数字模拟装置输出端控制连接全自动测试切换开关；
由控制管理机的控制信号输出至多端口数字模拟装置，多端口数字模拟装置产生的量值定向输出到全自动测试切换开关。
作为本发明的进一步改进，
所述全自动测试切换开关控制连接待测设备，所述待测设备为边端侧物联网设备，边端侧物联网设备的数据上传至控制管理机进行解析。
作为本发明的进一步改进，
所述控制管理机作为测试装置的中枢，集成有测试管理、控制输出、规约解析和结果判定的功能；
所述测试管理包含单体测试模块、规约测试模块和APP功能验证模块，根据需要进行调用。
作为本发明的进一步改进，
所述控制管理机通过解析待测设备上传的数据，对设备质量好坏、通信规约一致性和APP功能进行结果评判。
作为本发明的进一步改进，
如图3所示，所述多端口数字模拟装置包括信号输出单元、边侧设备模拟单元和端侧设备模拟单元；
所述信号输出单元的信号输入端通信连接控制管理机的信号输出端，所述信号输出单元的信号输出端分别通信连接边侧设备模拟单元、端侧设备模拟单元和全自动切换测试开关；所述边侧设备模拟单元和端侧设备模拟单元分别通信连接全自动切换测试开关。
作为本发明的进一步改进，
所述多端口数字模拟装置支持多种通信类型，所述通信类型包括光纤、4G、高速载波、微功率无线和RS485。
作为本发明的进一步改进，
所述多端口数字模拟装置匹配规约类型，支持不同标准规约；
标准规约包括DLT645、Modbus、MQTT、DLT101和DLT104，模拟多种设备的采集状态量、模拟量，动态调节并输出。
作为本发明的进一步改进，
所述全自动测试切换开关，多路自动感应切换，与多端口数字模拟装置采用航插连接。控制管理机主要负责装置的测试项目管理、控制输出、规约解析、结果判定。测试管理是指管理机根据要求调用相应的测试模块，根据终端用途，如柱变、箱变等，测试模块可自动匹配测试方案，也可手动选择测试项目，待测试方案确定后，点击开始测试，控制管理机便可实现所选项目依次测试，不需额外操作；控制输出是指控制管理机通过控制线分别与信号输出单元、边侧设备模拟单元、端侧设备模拟单元相连接，可控制信号输出单元数字量、模拟量的输出和全自动测试切换开关的切换；规约解析是指控制管理机可通过有线或无线模式与边侧的智能配变终端通信，在此过程中，控制管理机根据需要可分别扮演云主站和端侧智能设备的功能，对智能配变终端上送报文进行规约解析，支持DLT101/DLT104/Modbus等多种规约，并将规约解析结果送至结果判定单元；结果判定是指控制管理机可通过测试管理信息、控制输出信息、规约解析结果，自动判定测试结果是否正确，并形成报告自动保存。控制管理机内部的测试管理单元、控制输出单元、规约解析单元、结果判定单元协同分析、综合判别，从而实现配电物联网设备全自动闭环测试。
信号输出单元产生可变的四相交流电压电流信号、大电流信号、直流电压小信号和开关量信号等，由控制管理机控制信号输出至全自动测试切换开关，抑或是通过边端侧设备模拟单元输出到全自动测试切换开关。
如果信号输出单元通过边侧设备模拟单元到全自动测试切换开关，则此时的待测设备为端侧智能设备。边侧设备模拟单元通过Modbus/DLT645等协议与待测设备进行通信，一般情况下采用RS485串口，规定串口I应用于边侧设备与低压智能开关通信；串口II应用于与配变数据采集终端—低压分路监测单元通信；串口III，应用于与智能电容器通信。通过通信协议对地址的轮巡操作，可以实现每个RS485总线上最多255台设备的接入。
如果信号输出单元通过端侧设备模拟单元到全自动测试切换开关，则此时的待测设备为边侧设备-智能配变终端TTU。智能配变终端可以采集低压智能设备上的电压、电流、开关状态等数据；也可以发挥边缘计算的功能，对数据进行处理和汇总后通过DLT104协议或者MQTT协议上送到云主站；抑或是云主站下发数据通过智能配变终端到端侧设备。另外，控制管理机可以通过调用方案库中的序列来验证智能配变终端中APP的功能，融合所有与APP功能一一映射的序列，可实现智能配变终端APP的一键智能化验证。全自动测试切换开关设计为1进N出，N可以根据需要设置为5-10。其中为了保证信号输出单元的安全，避免其在重载下运行，本方案中为每路出线细分为8个输出分支。在第一个出线测试过程中，可以为第二个出线连接设备进行参数配置，同时可以对第三个出线连接的设备进行充电，在检测完第一路出线的8台设备后直接进入下一路出线测试。此时可以对第一路出线连接装置进行拆卸。多端口智能化切换开关采用并行设计，支持同时测量和逐台自动测量，如图4所示。考虑到拆卸过程的安全性，在本路测试结束后会断开供电回路，保证测试人员的安全。考虑到标准信号源容量有限，部分项目可同时测量，部分项目仅能通过开关切换依次测量，但切换速度极快，效率远超过逐台人工换线测试。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，其特征在于：所述测试装置采用软硬件解耦的方式；硬件结构被相应的软件架构的测试模块调用，软硬件结合完成装置设定的功能；
所述软件架构包括控制管理机、单体测试模块、边侧规约测试模块、端侧规约测试模块和方案库；根据所测设备的不同，软件架构的控制管理机分别调用不同的测试模块；
所述硬件结构包括控制管理机、多端口数字模拟装置和全自动测试切换开关；
硬件结构的控制管理机双向通信连接多端口数字模拟装置，多端口数字模拟装置输出端控制连接全自动测试切换开关；
由硬件结构的控制管理机的控制信号输出至多端口数字模拟装置，多端口数字模拟装置产生的量值定向输出到全自动测试切换开关；
所述多端口数字模拟装置包括信号输出单元、边侧设备模拟单元和端侧设备模拟单元；
所述信号输出单元的信号输入端通信连接硬件结构的控制管理机的信号输出端，所述信号输出单元的信号输出端分别通信连接边侧设备模拟单元、端侧设备模拟单元和全自动测试切换开关；所述边侧设备模拟单元和端侧设备模拟单元分别通信连接全自动测试切换开关；
所述全自动测试切换开关、多路自动感应切换与多端口数字模拟装置采用航插连接；
软件架构的控制管理机负责装置的测试项目管理、控制输出、规约解析、结果判定；测试项目管理是指软件架构的控制管理机根据要求调用相应的测试模块，根据终端用途，测试模块自动匹配测试方案或手动选择测试方案，待测试方案确定后，点击开始测试，软件架构的控制管理机实现所选项目依次测试，不需额外操作；控制输出是指软件架构的控制管理机通过控制线分别与信号输出单元、边侧设备模拟单元、端侧设备模拟单元相连接，控制信号输出单元数字量、模拟量的输出和全自动测试切换开关的切换；规约解析是指软件架构的控制管理机通过有线或无线模式与边侧的智能配变终端通信，在此过程中，软件架构的控制管理机根据需要分别扮演云主站和端侧智能设备的功能，对智能配变终端上送报文进行规约解析，并将规约解析结果送至结果判定单元；结果判定是指软件架构的控制管理机通过测试管理信息、控制输出信息、规约解析结果，自动判定测试结果是否正确，并形成报告自动保存；软件架构的控制管理机内部的测试管理单元、控制输出单元、规约解析单元、结果判定单元协同分析、综合判别，从而实现配电物联网设备全自动闭环测试；
信号输出单元产生可变的四相交流电压电流信号、大电流信号、直流电压小信号和开关量信号，由硬件结构的控制管理机控制信号输出至全自动测试切换开关，或者通过边端侧设备模拟单元输出到全自动测试切换开关。
2.根据权利要求1所述的一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，其特征在于：所述全自动测试切换开关控制连接待测设备，所述待测设备为边端侧物联网设备，边端侧物联网设备的数据上传至硬件结构的控制管理机进行解析。
3.根据权利要求2所述的一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，其特征在于：软件架构的控制管理机作为测试装置的中枢，集成有测试管理、控制输出、规约解析和结果判定的功能；
所述测试管理包含单体测试模块、规约测试模块和APP功能验证模块，根据需要进行调用。
4.根据权利要求3所述的一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，其特征在于：软件架构的控制管理机通过解析待测设备上传的数据，对设备质量好坏、通信规约一致性和APP功能进行结果评判。
5.根据权利要求4所述的一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，其特征在于：所述多端口数字模拟装置支持多种通信类型，所述通信类型包括光纤、4G、高速载波、微功率无线和RS485。
6.根据权利要求5所述的一种用于配电物联网低压设备功能测试装置，其特征在于：所述多端口数字模拟装置匹配规约类型，支持不同标准规约；
标准规约包括DLT645、Modbus、MQTT、DLT101和DLT104，模拟多种设备的采集状态量、模拟量，动态调节并输出。
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