CN111929483A - 一种一二次融合设备测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一二次融合设备测试系统及其测试方法，包括一次电压电流功率源、一次信号驱动器、录波仪、多通道高精度标准表、二次电压电流功率源、开入开出通道和综合切换装置，一次电压电流功率源连接到一次信号驱动器，一次信号驱动器通过高压电缆连接到智能开关，智能开关的PT、CT通过一次航插接口接入综合切换装置，综合切换装置通过二次航插接口与智能开关控制终端端子连接，多通道高精度表、二次电压电流功率源、开入/开出通道通过相应的信号线与综合切换装置连接。本发明测试系统高度集成，能够实现的测试项目全面，信号兼容性好，全面兼容传统电磁式信号以及各种小信号传感器信号特性；自动化程度高。
Description
技术领域
本发明属于一二次融合设备测试设备技术领域，具体涉及一种一二次融合设备测试系统，还涉及一种一二次融合设备测试系统的测试方法。
背景技术
随着配电自动化的快速发展，一二次融合成套环网箱既是用户的迫切需求，能解决一二次配合中的种种问题，也是技术发展的必然趋势。环网箱是配电系统的重要组成部分，为保证设备可靠运行，提高供电可靠性，需要进行全部或抽样检测。因为缺乏专用设备，当前检测都是用零散检测仪器，通过人工逐项测试，自动化水平低；测试效率低下，无法应对环网箱的大量检测需求；测试人员劳动强度大、人员专业性要求高、人员易出错，测试结果的客观性有时难以保证。
环网箱的自动化测试，需要面对如下几个问题：
1)测试包含一次测试(环网箱测试模式)、二次测试(终端测试模式)、一二次成套传动测试(传动测试模式)，测试模式要能自动切换；
2)对于环网箱回线数较多，测试较为繁琐；
3)电压及电流二次侧电子式小信号与电磁式大信号并存；
4)一次侧需仿真 10kV 线路环境，二次侧需仿真完整开关信号。测试系统需同时模拟一二次侧的信号并对其监测；
5)现有的配网环网箱、终端一二次设备供应厂家多，批次种类繁多，设备性能参差不齐。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种一二次融合设备测试系统及其测试方法，以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种一二次融合设备测试系统，包括一次电压电流功率源、一次信号驱动器(升压升流器)、录波仪、多通道高精度标准表、二次电压电流功率源、开入开出通道和综合切换装置，一次电压电流功率源连接到一次信号驱动器，一次信号驱动器通过高压电缆连接到智能开关，智能开关的PT、CT通过一次航插接口接入综合切换装置，综合切换装置通过二次航插接口与智能开关控制终端端子连接，多通道高精度表、二次电压电流功率源、开入/开出通道通过相应的信号线与综合切换装置连接。
优选的，上述一次电压电流功率源和二次电流功率源包括大功率开关电源、电压/电流功放电路、信号滤波电路、电压/电流档位切换电路、精密电压/电流采样电路以及实时系统，实时系统连接到信号滤波电路和精密电压/电流采样电路，信号滤波电路和精密电压/电流采样电路连接到电压/电流功放电路，电压/电流功放电路连接到大功率开关电源。
优选的，上述开入/开出通道采用Cortex-M3内核的处理器作为主控芯片，开入通道用于采集开关位置信号和终端用空信号，开出通道用于模拟开关位置信号和开关遥控控制。
优选的，上述一次信号驱动器通过回采电压互感器和回采电流互感器连接到录波仪。
优选的，上述一种一二次融合设备测试系统还包括控制屏柜和测试屏柜，控制屏柜上安装有空气开关、24口交互机、紧急停止按钮及操作电源选择旋钮、综合接入装置、航插接口、录波仪、多通道高精度标准表、程控功率信号源一和程控功率信号源二，测试屏柜安装有一台程控功率信号源，程控功率信号源用于输出电压及电流经PT、CT升压、升流后，输出720A（最大暂态电流1000A）的电流、11kV的电压，仿真一次侧运行环境，并安装有连接一次侧的回采电压互感器与回采电流互感器。
优选的，上述航插接口包括综合接入装置面板航插和控制柜面板航插。
优选的，上述控制屏还包括控制屏的组装装置，一种一二次融合设备测试系统的控制柜组装装置，包括部件放置台、支撑台、竖直架和底座，部件放置台通过水平驱动机构连接到支撑台，支撑台通过竖向驱动机构连接到竖直架，竖直架固定连接在底座上，底座上安装有万向轮；水平驱动机构包括滑块导轨副一和丝杠丝母副一，滑块导轨副一采用两对对称布置在部件放置台两侧，滑块导轨副一的滑块固定连接在部件放置台上，滑块导轨副一的导轨条固定连接在支撑台上，丝杠丝母副一的丝母固定连接在部件放置台底部设置的丝母座一上，丝杠丝母副一的丝杠两端通过轴承座一旋转连接到支撑台上，且向外一端伸出后连接到旋转手柄一；竖向驱动机构包括滑块导轨副二和丝杠丝母副二，滑块导轨副二采用两对竖直对称布置在竖直架两侧，滑块导轨副二的滑块固定连接在支撑台一端的竖直板上，滑块导轨副二的导轨条固定连接在竖直架上，丝杠丝母副二的丝母固定连接在竖直板端面设置的丝母座二上，丝杠丝母副二的丝杠两端通过轴承座二竖直旋转连接到竖直架上下两侧，且下端伸出后连接到涡轮蜗杆箱的竖直输出轴，涡轮蜗杆箱的水平输入轴连接到旋转手柄二，部件放置台两侧和前侧设置挡板，底部旋转连接有塑胶滚筒，塑胶滚筒能够凸出部件放置台内侧底部上端面。
优选的，上述综合接入装置面板航插包括双电源输出接口（4芯航插）、电磁式电压输出接口（10芯航插）和小信号电压输出接口（19芯航插），控制柜面板航插包括开入及电流小信号接口（19芯航插）、电磁式电流信号接口（6芯航插）和遥控信号接口（6芯航插）。
一种一二次融合设备测试系统的测试方法，该方法为：综合切换装置用于一次测试、二次测试、一二次成套测试模式和环网箱不同间隔测试的自动切换，测试开始后，若是一次或一二次成套的测试项目就控制一次电压电流功率源输出电压电流信号，经一次信号驱动器升压升流后，注入到智能开关，同时高精度多功能表通过回采PT、CT从注入的高压信号回采电流电压信号，作为后续评价比较的基准，若是一次项目的测试，就从智能开关的PT、CT采集信号，与基准信号比较，得出测试结论，如果是一二次成套项目的测试，就从智能开关控制终端采集数据，与基准信号比较，得出测试结论，如果是对二次控制终端进行测试，测试控制软件驱动二次电压电流功率源输出测试信号，注入到控制终端，并从控制终端采集实时数据，与注入信号进行比较，得出测试结论，综合切换装置在测试环网箱时，能够实现环网箱不同间隔测试的切换。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下效果：
（1）测试系统高度集成，测试范围宽，包含高精度功率源、多通道标准表、波形记录仪等，实现集成检测，检测效率大大提高，能够应对环网箱的大量检测需求，测试人员劳动强度大大降低、人员专业性要求低、人员测试准备，测试结果更加可靠；
（2）能够实现的测试项目全面，涵盖一次环网箱/柱上开关、二次终端、融合成套系统的性能、功能试验；
（3）信号兼容性好，全面兼容传统电磁式信号以及各种小信号传感器信号特性；
（4）自动化程度高，测试系统通过综合切换装置可自动切换一次试验、二次试验、一二次传动试验三种模式而不需要重新接线；
（5）接线效率高，采用全航插接口；
（6）支持 6间隔环网箱一次接线完整测试，超过 6间隔报告能自动合并；
（7）采用能够升降和水平移动（万向轮和水平驱动机构）的部件放置台，能够对不同高度的控制固内的各个模块进行移动安装，省时省力，模块对接准确，避免触碰其他模块，操作安全性更高，也避免人工搬运导致碰伤。
附图说明
图1为测试系统结构示意图；
图2为程控功率源结构示意图；
图3为开入/开出结构示意图；
图4为测试屏柜安装结构示意图；
图5为组装装置的结构示意图；
图6为竖向驱动机构连接处结构示意图；
图7为水平机构连接处结构示意图；
图8为部件放置台结构示意图；
图9为涡轮蜗杆箱结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-4所示，一种一二次融合设备测试系统，包括一次电压电流功率源、一次信号驱动器(升压升流器)、录波仪、多通道高精度标准表、二次电压电流功率源、开入开出通道和综合切换装置，一次电压电流功率源连接到一次信号驱动器，一次信号驱动器通过高压电缆连接到智能开关，智能开关的PT、CT通过一次航插接口接入综合切换装置，综合切换装置通过二次航插接口与智能开关控制终端端子连接，多通道高精度表、二次电压电流功率源、开入/开出通道通过相应的信号线与综合切换装置连接，一次电压电流功率源输出电压电流信号，经一次信号驱动器升压升流后，能够输出最大暂态电流1000A、最大稳态电流720A的一次模拟电流，输出每相幅值11kV的一次模拟电压。一次模拟电压、电流经高压电缆注入智能开关。智能开关的PT、CT通过一次航插接口接入综合切换装置，二次电压电流功率源负责二次电磁式信号以及小信号的输出，一次电压电流功率源负责一次电压电流信号的输出
测试由测试控制软件驱动，测试控制软件编辑相应的测试方案，测试方案包括测试的项目，每个项目的电流电压输出状态序列。综合切换装置实现一次测试、二次测试、一二次成套测试模式和环网箱不同间隔测试的自动切换。
测试系统电气信号量（电压信号、电流信号）主要这两套程控功率源输出，两套功率源控制原理类似，程控功率源在接收到输出电气信号量的指令后，通过航插接口将电气信号量加载到被测终端设备上（一次端口上），一次电压电流功率源和二次电流功率源包括大功率开关电源、电压/电流功放电路、信号滤波电路、电压/电流档位切换电路、精密电压/电流采样电路以及实时系统，实时系统连接到信号滤波电路和精密电压/电流采样电路，信号滤波电路和精密电压/电流采样电路连接到电压/电流功放电路，电压/电流功放电路连接到大功率开关电源。
优选的，上述开入/开出通道采用Cortex-M3内核的处理器作为主控芯片，能够满足测试系统对SOE精度的要求，开入通道（开关量输入单元）用于采集开关位置信号和终端用空信号，开出通道（开关量输出单元）用于模拟开关位置信号和开关遥控控制。
控制屏由高精度程控功率源、三相标准表、综合接入装置、一二次融合成套测试组件、波形记录仪等多种测试设备组成。测试屏由电流程控功率信号源、升压电压互感器、升流电流互感器、回采电压互感器、回采电流互感器等。一次单侧失压控制器由跟随式切换开关构成，一次信号驱动器通过回采电压互感器和回采电流互感器连接到录波仪。在测试时测试控制软件发起，根据测试方案与计划，依次发出测试指令给功率源、综合接入装置等，由这些智能组件实现各种电气信号的输出，并通过规约读取终端及多功能标准表的数据，实现一次、二次和一二次传动的功能、性能测试，并做出评价，自动生成报表。
整个测试系统由二部分组成：控制屏柜、测试屏柜。整个测试系统二次部分接口（开关侧及终端侧）位于控制柜，最大允许6回线环网箱所有信号的同时接入，控制柜提供二次测试所需模拟量及数字量的输出与采集；三台测试柜分属ABC三相，提供一次电压电流信号的输出。
整个硬件平台即可模拟配电终端对开关进行测试，也可模拟开关对配电终端进行测试，同时能够对二者的联合体进行测试并对测试过程中的相关状态进行监测。
控制屏柜上安装有空气开关、24口交互机、紧急停止按钮及操作电源选择旋钮、综合接入装置、航插接口、录波仪、多通道高精度标准表、程控功率信号源一和程控功率信号源二，其中：1）空气开关：控制柜总电源及子设备电源控制（包括测试接线柜的电源）；2）24口交互机：测试系统中所有网口通信设备汇集于此；3）紧急停止按钮及操作电源选择：紧急停止在异常情况下按下可切断系统电源，操作电源选择旋钮用来切换操作电源电压为DC24V或DC48V；4）高压投切按钮及指示灯：通过硬件节点闭锁的方式投切高压输出信号，通过指示灯指示当前的投切状态；5）综合接入装置：自动切换电压电流、开入开出信号。可对开关本体、终端本身进行独立测试，亦可对两者的组合体进行测试；6）一二次融合成套测试组件：用于最大6间隔信号的同时接入切换，每次可将一间隔信号切换送往综合接入装置进行测试；7）航插接口：用于6间隔开关侧及终端侧二次信号的同时接入；8）录波仪：对一次侧回采电压电流信号进行录波；9）多功能标准表：采集一次侧回采电压电流信号以及电磁式终端设备的电压电流信号，也可对电能进行计量；10）小信号多功能标准表：采集一次侧回采电压电流信号以及小信号式终端设备的电压电流信号，也可对电能进行计量；11）程控功率信号源1：可输出电磁式终端设备以及小信号式终端设备测试所需求的模拟电压电流信号；12）程控功率信号源2：可输出一次电压模拟量信号，并对测试接线柜中电流功率源进行控制。
测试屏柜安装有一台程控功率信号源，程控功率信号源用于输出电压及电流经PT、CT升压、升流后，输出720A（最大暂态电流1000A）的电流、11kV的电压，仿真一次侧运行环境，并安装有连接一次侧的回采电压互感器与回采电流互感器。
优选的，上述航插接口包括综合接入装置面板航插和控制柜面板航插。
优选的，上述综合接入装置面板航插包括双电源输出接口（4芯航插）、电磁式电压输出接口（10芯航插）和小信号电压输出接口（19芯航插），控制柜面板航插包括开入及电流小信号接口（19芯航插）、电磁式电流信号接口（6芯航插）和遥控信号接口（6芯航插）。
检测控制软件实现系统闭环自动检测的管理功能。检测系统支持检测案例的编辑，案例的执行，驱动功率信号源输出电流、电压信号。同时又具有模拟主站的功能，通过与多功能表、录波仪、终端的通信回采信息。回采的信号与被测对象注入的信号自动比较，实现检测结果的评价。
还包括一种一二次融合设备测试系统的控制柜组装装置，如图5-9所示，包括部件放置台1、支撑台2、竖直架3和底座4，部件放置台1通过水平驱动机构连接到支撑台2，支撑台2通过竖向驱动机构连接到竖直架3，竖直架3固定连接在底座4上，底座4上安装有万向轮5，采用能够升降和水平移动（万向轮和水平驱动机构）的部件放置台，能够对不同高度的控制固内的各个模块进行移动安装，省时省力，模块对接准确，避免触碰其他模块，操作安全性更高，也避免人工搬运导致碰伤。
优选的，上述水平驱动机构包括滑块导轨副一6和丝杠丝母副一7，滑块导轨副一6采用两对对称布置在部件放置台1两侧，滑块导轨副一6的滑块固定连接在部件放置台1上，滑块导轨副一6的导轨条固定连接在支撑台2上，丝杠丝母副一7的丝母固定连接在部件放置台1底部设置的丝母座一8上，丝杠丝母副一7的丝杠两端通过轴承座一9旋转连接到支撑台2上，且向外一端伸出后连接到旋转手柄一10，水平驱动精确稳定，支撑稳定可靠，手工旋转旋转手柄一，实现部件放置平台的前后移动，实现精确位置调节。
优选的，上述竖向驱动机构包括滑块导轨副二11和丝杠丝母副二12，滑块导轨副二11采用两对竖直对称布置在竖直架3两侧，滑块导轨副二6的滑块固定连接在支撑台2一端的竖直板13上，滑块导轨副二6的导轨条固定连接在竖直架3上，丝杠丝母副二7的丝母固定连接在竖直板13端面设置的丝母座二14上，丝杠丝母副二7的丝杠两端通过轴承座二9竖直旋转连接到竖直架3上下两侧，且下端伸出后连接到涡轮蜗杆箱15的竖直输出轴，涡轮蜗杆箱15的水平输入轴连接到旋转手柄二16，采用具有自锁功能的涡轮蜗杆箱连接到丝杠，实现升降自锁，升降驱动精确稳定，支撑稳定可靠，手工旋转旋转手柄二，实现部件支撑台的竖向移动，实现精确位置调节。
优选的，上述支撑台2上设置有水平刻度，便于快速实现水平方向的位置调节。
优选的，上述竖直架3设置有竖直刻度，便于快速实现竖直方向的位置调节。
优选的，上述部件放置台1前端设置有弹性顶块17，弹性顶块17通过弹簧18连接到部件放置台1前端，能够实现弹性缓冲，避免部件放置台对柜体或其他部件进行冲撞导致损坏，操作安全性更高，结构简单，缓冲效果好。
优选的，上述竖直架3一侧旋转连接有定位条19，定位条19前端设置有坡面，定位条19旋转到水平位置后与部件放置台1长度方向一致，能够快速实现部件放置台的定位，从而便于模块对接到指定位置。
优选的，上述部件放置台1两侧和前侧设置挡板20，底部旋转连接有塑胶滚筒21，塑胶滚筒21能够凸出部件放置台1内侧底部上端面，设置挡板避免模块滑槽放置台，设置塑胶滚筒，便于推动模块，避免损坏。
实施例2：一种一二次融合设备测试系统的测试方法，该方法为：综合切换装置用于一次测试、二次测试、一二次成套测试模式和环网箱不同间隔测试的自动切换，测试开始后，若是一次或一二次成套的测试项目就控制一次电压电流功率源输出电压电流信号，经一次信号驱动器升压升流后，注入到智能开关，同时高精度多功能表通过回采PT、CT从注入的高压信号回采电流电压信号，作为后续评价比较的基准，若是一次项目的测试，就从智能开关的PT、CT采集信号，与基准信号比较，得出测试结论，如果是一二次成套项目的测试，就从智能开关控制终端采集数据，与基准信号比较，得出测试结论，如果是对二次控制终端进行测试，测试控制软件驱动二次电压电流功率源输出测试信号，注入到控制终端，并从控制终端采集实时数据，与注入信号进行比较，得出测试结论，综合切换装置在测试环网箱时，能够实现环网箱不同间隔测试的切换。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：包括一次电压电流功率源、一次信号驱动器、录波仪、多通道高精度标准表、二次电压电流功率源、开入开出通道和综合切换装置，一次电压电流功率源连接到一次信号驱动器，一次信号驱动器通过高压电缆连接到智能开关，智能开关的PT、CT通过一次航插接口接入综合切换装置，综合切换装置通过二次航插接口与智能开关控制终端端子连接，多通道高精度表、二次电压电流功率源、开入/开出通道通过相应的信号线与综合切换装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：一次电压电流功率源和二次电流功率源包括大功率开关电源、电压/电流功放电路、信号滤波电路、电压/电流档位切换电路、精密电压/电流采样电路以及实时系统，实时系统连接到信号滤波电路和精密电压/电流采样电路，信号滤波电路和精密电压/电流采样电路连接到电压/电流功放电路，电压/电流功放电路连接到大功率开关电源。
3.根据权利要求1所述的一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：开入/开出通道采用Cortex-M3内核的处理器作为主控芯片，开入通道用于采集开关位置信号和终端用空信号，开出通道用于模拟开关位置信号和开关遥控控制。
4.根据权利要求1所述的一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：一次信号驱动器通过回采电压互感器和回采电流互感器连接到录波仪。
5.根据权利要求1所述的一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：还包括控制屏柜和测试屏柜，控制屏柜上安装有空气开关、24口交互机、紧急停止按钮及操作电源选择旋钮、综合接入装置、航插接口、录波仪、多通道高精度标准表、程控功率信号源一和程控功率信号源二，测试屏柜安装有一台程控功率信号源，程控功率信号源用于输出电压及电流经PT、CT升压、升流后，输出720A的电流、11kV的电压，仿真一次侧运行环境，并安装有连接一次侧的回采电压互感器与回采电流互感器。
6.根据权利要求5所述的一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：航插接口包括综合接入装置面板航插和控制柜面板航插。
7.根据权利要求5所述的一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：还包括控制屏的组装装置，包括部件放置台（1）、支撑台（2）、竖直架（3）和底座（4），部件放置台（1）通过水平驱动机构连接到支撑台（2），支撑台（2）通过竖向驱动机构连接到竖直架（3），竖直架（3）固定连接在底座（4）上，底座（4）上安装有万向轮（5），水平驱动机构包括滑块导轨副一（6）和丝杠丝母副一（7），滑块导轨副一（6）采用两对对称布置在部件放置台（1）两侧，滑块导轨副一（6）的滑块固定连接在部件放置台（1）上，滑块导轨副一（6）的导轨条固定连接在支撑台（2）上，丝杠丝母副一（7）的丝母固定连接在部件放置台（1）底部设置的丝母座一（8）上，丝杠丝母副一（7）的丝杠两端通过轴承座一（9）旋转连接到支撑台（2）上，且向外一端伸出后连接到旋转手柄一（10），竖向驱动机构包括滑块导轨副二（11）和丝杠丝母副二（12），滑块导轨副二（11）采用两对竖直对称布置在竖直架（3）两侧，滑块导轨副二（6）的滑块固定连接在支撑台（2）一端的竖直板（13）上，滑块导轨副二（6）的导轨条固定连接在竖直架（3）上，丝杠丝母副二（7）的丝母固定连接在竖直板（13）端面设置的丝母座二（14）上，丝杠丝母副二（7）的丝杠两端通过轴承座二（9）竖直旋转连接到竖直架（3）上下两侧，且下端伸出后连接到涡轮蜗杆箱（15）的竖直输出轴，涡轮蜗杆箱（15）的水平输入轴连接到旋转手柄二（16），部件放置台（1）两侧和前侧设置挡板（20），底部旋转连接有塑胶滚筒（21），塑胶滚筒（21）能够凸出部件放置台（1）内侧底部上端面。
8.根据权利要求6所述的一种一二次融合设备测试系统，其特征在于：综合接入装置面板航插包括双电源输出接口、电磁式电压输出接口和小信号电压输出接口，控制柜面板航插包括开入及电流小信号接口、电磁式电流信号接口和遥控信号接口。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种一二次融合设备测试系统的测试方法，其特征在于：该方法为：综合切换装置用于一次测试、二次测试、一二次成套测试模式和环网箱不同间隔测试的自动切换，测试开始后，若是一次或一二次成套的测试项目就控制一次电压电流功率源输出电压电流信号，经一次信号驱动器升压升流后，注入到智能开关，同时高精度多功能表通过回采PT、CT从注入的高压信号回采电流电压信号，作为后续评价比较的基准，若是一次项目的测试，就从智能开关的PT、CT采集信号，与基准信号比较，得出测试结论，如果是一二次成套项目的测试，就从智能开关控制终端采集数据，与基准信号比较，得出测试结论，如果是对二次控制终端进行测试，测试控制软件驱动二次电压电流功率源输出测试信号，注入到控制终端，并从控制终端采集实时数据，与注入信号进行比较，得出测试结论，综合切换装置在测试环网箱时，能够实现环网箱不同间隔测试的切换。
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