CN113702733A - 分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及分布式配电网自愈技术领域，公开了一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统及方法。上述分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统包括测试后台和多个测试装置，测试后台与多个测试装置通讯连接，测试装置与自愈装置经电力试验导线连接；测试后台能够生成模型文件、测试文件和操作指令，通过操作指令控制测试装置；将模型文件、测试文件发送给测试装置，接收测试装置上传的测试结果文件，将测试文件和测试结果文件进行对比，生成分布式自愈装置性能评估报告；测试装置用于接收模型文件、测试文件和操作指令，将测试文件中的拟合动作状态序列输出至自愈装置，采集自愈装置的实际动作状态并生成测试结果文件，上传给测试后台。

Description

分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统及方法

技术领域

本发明涉及分布式配电网自愈技术领域，具体涉及一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统及方法。

背景技术

自愈控制技术能够准确预防设备缺陷、精确消除电网故障，进而快速完成负荷转供，是优化电网运行方式、提升电网供电可靠性和电能质量的一种有效手段。现代的配电网采用多电源多联络接线方式，如单环网接线、双环网接线、双接入级接接线等，通过串供回路上配置的分布式自愈装置协调配合实现供电路径的转换，成为智能配电网发展的新方向，但自愈装置的逻辑在投入运行前需要有严谨和全面有效的测试验证。分布式自愈装置是整个电网拓扑结构上相互关联作用的系统，动作逻辑判据涉及拓扑结构、开关位置和状态、电气量、保护动作信息等，开展高效准确的性能评估对保障电网稳定运行具有重要意义。

对分布式自愈装置进行测试和性能评估主要包括现场测试和实验室测试两种方式，在现有条件下，自愈装置的性能评估多为实验室测试，即利用实时数字仿真系统(RTDS)搭建仿真模型，模拟电网各类型故障状态，动态闭环运行后分析分布式自愈装置的动作行为来验证性能。但是实验室测试过程不仅消耗大量设备资源，还要求实验人员具备较高的技术水平，操作繁琐。并且由于现场实际环境与实验室测试环境在运行方式、网络通信和二次接线等方面存在的较大区别，装置现场安装、接线后的实际运行状况很可能与试验室测试结果存在差异，因此只对单个自愈装置进行测试的实验室测试方式，仅能验证自愈装置功能上的逻辑正确性，不易确定自愈装置的配置及其定值整定的合理性，也无法测试多个装置间信号的传输链路，测试结果准确度低。然而目前对分布式自愈装置逻辑进行现场测试更为困难，因为现场测试一般采用故障模拟测试的方式，就地模拟电力系统的故障环境，定性验证自愈功能的逻辑正确性，这种测试方法需要在各个测试点通过人工配合控制试验流程，实施困难，不容易做到试验进程同步，测试效率低；同时对分散安装的分布式装置分别进行试验，获取的数据不具备系统关联性，无法全面验证自愈装置与实际运行状态的契合度，测试准确度低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统及方法，提升了分布式自愈装置的测试结果准确度和测试效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述测试系统包括测试后台和多个测试装置，所述测试后台与所述多个测试装置通讯连接，所述多个测试装置与分布式自愈装置经电力试验导线连接；所述测试后台用于生成模型文件、测试文件和操作指令，通过所述操作指令控制测试装置；将所述模型文件、测试文件发送给所述测试装置，接收所述测试装置上传的测试结果文件，将测试文件和测试结果文件进行对比，生成分布式自愈装置性能评估报告；所述测试装置用于接收所述模型文件、测试文件和操作指令，提取所述测试文件中的拟合动作状态序列，并将所述拟合动作状态序列输出至自愈装置，采集自愈装置的实际动作状态并生成所述测试结果文件，上传给所述测试后台。

基于第一方面，在一些实施例中，所述测试后台包括能够运用测试软件的处理器、通讯模块和USB扩展接口模块；所述处理器运行所述测试软件实现如下功能：构建电网拓扑结构模型，生成所述模型文件；根据所述电网拓扑结构模型进行潮流计算和短路计算，获取所述电网拓扑结构模型中各节点处开关状态和电气量；配置故障策略，设置每一故障策略的初始动作状态、故障状态和终止动作状态；拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列，生成测试过程信息，并根据所述测试过程信息生成所述测试文件；生成操作指令，控制测试装置按照测试文件的要求运行；对测试文件与测试结果文件进行自动定量比对，显示比对结果，生成性能评估报告；所述通讯模块用于和所述测试装置通讯，将模型文件、测试文件和操作指令发送给所述测试装置，接收所述测试装置上传的测试结果文件；所述USB扩展接口模块，用于所述测试后台导入或者导出所述模型文件、测试文件、测试结果文件和性能评估报告。

基于第一方面，在一些实施例中，所述处理器运行所述测试软件实现构建电网拓扑结构模型，生成所述模型文件，包括：根据待测分布式自愈装置的电网架构，采用图形化方式搭建所述电网拓扑结构模型，输入元件的属性和参数，选择拓扑结构开环点，确定传感器系数与故障点，生成所述模型文件。

基于第一方面，在一些实施例中，所述处理器运行所述测试软件实现根据所述电网拓扑结构模型进行潮流计算和短路计算，获取所述电网拓扑结构模型中各节点处开关状态和电气量，包括：基于潮流计算和短路计算原理，采集各节点开关状态，通过迭代法求解电路代数方程，计算得出所述电网拓扑结构模型中各开关所在节点处的电流电压等电气量。

基于第一方面，在一些实施例中，所述处理器运行所述测试软件实现拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列，生成测试过程信息，并根据所述测试过程信息生成所述测试文件，包括：基于配置的故障策略，拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列；动作状态包括开关信息、电气信息和动作信息；根据分布式自愈装置的动作逻辑，计算各开关在待测故障策略下的理论变化情况，按照开关信息和动作信息，通过潮流计算和短路计算方式计算各节点的电气信息，形成动作状态序列，根据所述动作状态序列生成所述测试过程信息。

基于第一方面，在一些实施例中，所述操作指令包括测试装置的启动或者暂停指令、测试文件导入指令和测试结果文件召唤指令，通过操作指令遥控多台测试装置按照预设时间同步运行测试，完成分布式自愈装置的状态拟合同步联合测试。

基于第一方面，在一些实施例中，所述通讯模块包括有线连接组网和无线组网两种通讯方式，与所述测试装置的通讯模块共同用于在测试后台和测试装置之间交互模型文件、测试文件和测试结果文件。

基于第一方面，在一些实施例中，所述测试装置包括同步模块、通讯模块、USB扩展接口模块、人机交互模块、测试运行模块和香蕉头接口模块；所述同步模块用于在线接收授时信号对时间进行同步和离线进行内部定时，使得所述多个测试装置可以进行同步联合测试；所述通讯模块用于和所述测试后台通讯，将所述测试结果文件上传给所述测试后台，接收所述测试后台发送的所述模型文件、测试文件和操作指令；所述USB扩展接口模块，用于向所述测试装置导入所述模型文件和测试文件，从所述测试装置读取所述测试结果文件；所述人机交互模块，用于通过人机交互界面控制所述测试装置的运行，显示测试信息和装置运行信息；所述测试运行模块，用于根据输入的所述模型文件信息和所述测试过程信息定时运行动作状态序列，并输出给待测自愈装置；所述香蕉头接口模块，用于向自愈装置输出动作状态序列和采集自愈装置上传的测试结果信息。

本发明实施例中，通过测试装置内设置的同步模块和通讯模块组合协作，能够在同一时间尺度下统一启动分布式自愈装置的测试过程，测试进度自动同步进行，实现对位置分散的整租分布式自愈装置的联合测试。测试结果自动反馈，无需人工参与便可实现分布式自愈装置的系统性评估，解决了传统测试方式的控制交互问题。并且该同步通讯方式为有线连接组网和无线组网双模式融合，可靠性高，能够满足大部分应用场景对分布式自愈装置的同步联合测试，有效解决现场测试难度大的问题，大幅度提升试验室测试效率。对于极端恶劣的现场，可以采用同步模块内部时钟定时和离线测试的方法完成测试。通过同步模块和通讯模块对分布安装的自愈装置进行同步联合测试并直观显示测试结果，给分布式装置的现场联调测试提供了一种技术实现方案，对不同同步和通讯条件的环境适应能力强，应用范围广泛，实用性更强，不仅缩短了测试周期，还提高了测试结果的准确度和测试效率。

第二方面，本发明实施例提供了一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试方法，包括：所述测试后台根据待测分布式自愈装置的电网架构，构建所述电网拓扑结构模型并生成所述模型文件，以及根据待测故障策略，拟合分布式自愈装置的动作状态并生成所述测试文件；根据所述待测分布式自愈装置的电网架构，初始化所述测试装置；启动测试程序，所述测试后台将所述操作指令和所述测试文件发送给所述测试装置，所述测试装置将所述测试文件中的动作状态序列传输给待测分布式自愈装置，并通过电力导线获取所述分布式自愈装置的测试结果信息，生成所述测试结果文件；所述测试装置将所述测试结果文件上传至所述测试后台；所述测试后台对比所述测试文件和所述测试结果文件，生成性能评估报告。

本发明实施例中，可在不变更各自愈装置光纤通信链路的原始接线回路的情况下检测分布式自愈环网回路，将全部分布式自愈装置纳入被测范围，测试过程中无需插拔光纤，避免造成对链路的破坏，测试结果更符合实际运行工况。

基于第二方面，在一些实施例中，所述根据待测分布式自愈装置的电网架构，初始化测试装置，包括：配置所述测试装置位置，通过电力导线连接所述测试装置和待测分布式自愈装置；确定所述测试装置的同步模块正常运行；检验所述测试后台与所述测试装置间的通讯状态。

本发明实施例中，采用的状态拟合同步联合测试方法是依据自愈装置的功能逻辑拟合其在故障情况下的动作状态序列，按时间顺序自动运行动作状态序列，与其实际的动作状态比较，能够全面直观地评估动作逻辑是否符合设计要求。现有的自愈系统测试方案基本上沿袭继电保护测试仪的方法，操作繁琐，可靠性不强，难以满足智能配电网的发展要求，相较于现有技术，本发明实用性和适用性更强，大大提升了测试效率和测试结果的准确度。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试装置示意图；

图3为本发明实施例提供的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试方法流程图；

图4为本发明实施例提供的单环网接线方式拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行更清楚的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明的作用，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

本发明提供的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统如图1所示，一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，包括测试后台和多个测试装置，测试后台与多个测试装置通讯连接，测试装置与自愈装置经电力试验导线连接。

上述测试后台能够生成模型文件、测试文件和操作指令，通过操作指令控制测试装置；将模型文件、测试文件发送给测试装置，接收测试装置上传的测试结果文件，将测试文件和测试结果文件进行对比，生成分布式自愈装置性能评估报告。

上述测试装置用于接收模型文件、测试文件和操作指令，提取测试文件中的拟合动作状态序列，并将拟合动作状态序列输出至自愈装置，采集自愈装置的实际动作状态并生成测试结果文件，上传给测试后台。

如图2所示，测试后台包括测试软件、通讯模块和USB扩展接口模块。

测试软件能够构建电网拓扑结构模型，生成模型文件。

具体的，根据待测分布式自愈装置的电网架构，采用图形化方式搭建电网拓扑结构模型，输入元件的属性和参数，选择拓扑结构开环点，确定传感器系数与故障点，生成模型文件。

一些实施例中，模型的拓扑结构可以为多电源多联络的接线方式，能够模拟包括单环网接线、双环网接线、双接入级接线方式在内的多种电网接线方式。

测试软件能够根据拓扑结构模型进行潮流计算和短路计算，获取模型中各节点处的开关状态和电气量。

具体的，按照动作状态序列的顺序，对每次动作后的数据进行计算。基于潮流计算和短路计算原理，采集各节点开关状态，通过迭代法求解电路拓扑结构的代数方程，计算得出模型中各开关所在节点处的电流电压等电气量。

测试软件能够配置故障策略，设置每一故障策略的初始动作状态、故障状态和终止动作状态。

具体的，配置电源容量及电压等级、负荷大小及性质，根据需要测试的故障类型，确定故障开关的变化状态，设置分布式自愈装置的动作逻辑。

测试软件能够拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列，生成测试过程信息，并根据测试过程信息生成测试文件。

具体的，测试软件是基于配置的故障策略，拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列。动作状态包括开关信息、电气信息和动作信息。根据分布式自愈装置动作逻辑的动作逻辑，计算各开关在待测故障策略下的理论变化情况，然后按照开关信息和动作信息，通过潮流计算和短路计算方式计算各节点的电压，电流等电气信息，形成动作状态序列，动作状态序列生成测试过程信息。

测试软件能够生成操作指令，控制测试装置按照测试文件的要求运行。

具体的，操作指令包括测试装置的启动或者暂停指令、测试文件导入指令和测试结果文件召唤指令，通过操作指令遥控实现各台测试装置联合运行，完成分布式自愈装置的状态拟合同步联合测试。

测试软件能够对测试文件与测试结果文件中的开关信息、电气信息、动作信息等进行自动定量比对，直观显示比对结果，生成性能评估报告。

通讯模块用于和测试装置通讯，将模型文件，测试文件发送给测试装置，接收测试装置上传的测试结果文件。

具体的，通讯模块可以采用有线组网和无线组网两种通讯方式，二者具有良好的融合共用性，与测试装置的通讯模块共同用于在测试后台和测试装置之间交互模型文件、测试文件和测试结果文件，进而实现各台测试装置之间的联合工作。

USB扩展接口模块，用于测试后台导入或者导出模型文件、测试文件和测试结果文件，实现与其他外接设备、终端等的信息交互(笔记本、台式电脑等)。

如图2所示，测试装置包括同步模块、通讯模块、人机交互模块、USB扩展接口模块、测试运行模块和香蕉头接口模块。

同步模块用于接收授时信号对时间进行同步和进行内部定时。

具体的，同步模块采用北斗/GPS双模授时方式，具备双模授时融合与自动切换功能，具有优良的授时性能，同时可以利用串口和PPS信号为测试装置提供高可靠性的定时信号，实现测试运行模块之间的同步工作。

一些实施例中，在授时不具备通信条件的场景下，如一些信号屏蔽严重的现场，譬如某些地下开关站或配电室，依靠同步模块的内部时钟可保证约2h左右的对时精度，能够解决恶劣通信环境下的现场测试难题。

通讯模块用于和测试后台通讯，将测试结果文件上传给测试后台，接收测试后台发送的模型文件和测试文件。

具体的，通讯模块采用有线组网和无线组网两种通讯方式，二者具有良好的融合共用性，与测试后台的通讯模块共同用于在测试后台和测试装置之间交互操作指令、测试文件和测试结果文件，实现测试运行模块之间的联合工作。

上述操作指令指由测试后台下发的全部测试装置的统一启动/暂停指令、某台测试装置的启动/暂停指令，测试文件导入指令和测试结果文件召唤指令，通过操作指令遥控多台测试装置按照预设时间同步运行测试，完成分布式自愈装置的状态拟合同步联合测试。

有线组网方式适用于各测试装置集中布置或相近距离布置的场景，如试验室测试，相比于传统的RTDS测试，操作简单，可大幅度提升试验室测试效率；无线组网方式适用于各测试装置分散布置或远距离布置的场景，贴合现场测试环境，有效解决现场测试难度大的问题。

同步模块和通讯模块共同实现各测试装置之间的同步联合工作，从而达到分布式自愈装置间同步联合测试的目的。

USB扩展接口模块，用于向测试装置导入模型文件和测试文件，从测试装置读取测试结果文件，和测试后台的USB扩展接口模块共同实现文件在测试后台和测试装置之间交互。

在有线组网和无线组网两种方式均不具备条件的场景下，如一些信号屏蔽严重或者测试装置布置分散，各测试装置之间距离过远的现场，譬如某些地下开关站或配电室，利用U盘把测试文件从测试后台导入各个测试装置，人工设置统一的启动时间来联合启动各台测试装置，完成分布式自愈装置的同步联合测试后，把测试结果文件导出至测试后台，相比于组网方式测试，实现了分布式自愈装置的离线测试，能够解决恶劣通讯环境下的现场测试难题。

人机交互模块，用于通过人机交互界面控制测试装置的运行，显示测试信息和装置运行信息。

具体的，人机交互模块包括触摸显示屏幕，主要用于显示电网拓扑结构模型、测试过程信息、测试结果信息，提示测试结果是否正确，显示测试装置的运行状态、同步状态、通讯状态；可以通过人机交互界面设置装置的同步状况、通讯状况，人工导入和编辑测试数据、控制测试过程、复位装置报警信息，手动查看拓扑结构模型、测试过程信息、测试结果信息等内容。

同步模块和USB扩展接口模块、人机交互模块共同实现各测试装置之间的同步联合工作，从而达到分布式自愈装置间同步联合测试的目的。

测试运行模块，用于根据输入的模型信息和测试过程信息运行动作状态序列，并输出给待测自愈装置。

测试运行模块按照开关站/配电室母线上的开关配置接线，根据输入的模型信息和测试过程信息，将动作状态序列中的开关信息、电气信息、动作信息等输出给待测分布式自愈装置的开关节点，一个测试装置包括该母线上所有开关接入的多个测试运行模块。

香蕉头接口模块，用于向待测自愈装置输出动作状态序列和采集自愈装置上传的测试结果信息。

香蕉头接口模块采用标准化4mm²香蕉插座接口，用于向待测自愈装置输出动作状态序列，同时采集自愈装置上传的测试结果信息，如控分控合开关指令等。

在一些实施例中，各测试装置接收测试后台下发的测试过程信息并以时间顺序同步联合运行，从而达到分布式自愈装置间同步联合测试的目的。

如图3所示，本发明还公开了一种分布式自愈装置的状态拟合同步联合测试方法，包括步骤101至步骤105。

步骤101：根据待测分布式自愈装置的电网架构，构建电网拓扑结构模型，生成模型文件；根据待测故障策略，拟合分布式自愈装置的动作状态，生成测试文件。

一些实施例中，步骤101可以包括步骤1011和步骤1012

步骤1011：根据待测分布式自愈装置的电网架构，构建电网拓扑结构模型，生成模型文件。

按照待测分布式自愈装置的实际电网架构，采用图形化方式搭建多电源多联络接线方式的电网拓扑结构模型，输入元件的属性和参数，选择拓扑结构开环点，设置电流、电压系数及故障点，生成模型文件。

采用图形化方式搭建的拓扑结构模型包括电源、母线、开关、线路、馈线分支、配变分支、小电源分支等元件，元件的状态通过属性和参数设置确定，元件间的耦合通过拓扑编号识别的方式自动连接。电流、电压系数可设置一次额定值或二次额定值。建模完成后，自动检测元件间连接关系的正确性，当存在未接入模型的异常元件时告警提示。

步骤1012：根据待测故障策略，拟合分布式自愈装置的动作状态，生成测试文件。

根据待测故障策略和自愈功能逻辑，设置电网拓扑结构模型的初始运行状态、故障状态和终止运行状态。

一次故障策略对应一个故障，配置的故障策略包括故障位置、故障相别、故障类型、故障策略触发时刻等故障信息。其次，配置自愈功能逻辑，根据自愈功能逻辑设置开关动作信息，主要有预设动作开关、动作时间、预期动作、驱动主体、响应动作、响应时间等信息。

配置电源容量及电压等级、负荷大小及性质，通过设置拓扑结构的开环点、电气量设置初始运行状态，初始运行状态时间为动作状态序列的运行触发时刻，即各测试装置将以同样的时间进入动作状态序列运行过程；通过设置拓扑结构的开关位置、电气量设置终止运行状态，终止运行状态设为绝对时间，为进入下一次故障策略的起始时间，即各测试装置将以同样的时间进入下一次故障策略。

获取每次故障策略运算出的拟合分布式自愈装置的动作状态序列，形成测试过程信息，根据测试过程信息，生成测试文件。

步骤102：根据待测分布式自愈装置的电网架构，初始化测试装置。

一些实施例中，步骤102可以包括步骤1021至步骤1023。

步骤1021：配置测试装置位置，通过电力导线连接测试装置和待测分布式自愈装置。

获取待测分布式自愈装置的电网架构，按照电网架构中开关站/配电室的母线配置测试装置，按照开关站/配电室母线上的开关分配测试装置的测试运行模块，并通过电力导线对应连接到待测自愈装置，电力导线可以传递开关信息、电气信息、动作信息等，接线正确后将测试装置和待测自愈装置开机。

步骤1022：确定测试装置的同步模块正常运行。

待测试装置启动后，接收北斗/GPS卫星授时信号，检验各测试装置的同步模块是否正常运行，能否对时同步，保证分布式自愈装置的同步测试。测试装置提示对时异常时，可调整户外蘑菇头天线的位置，最恶劣的环境下无法对时时，依靠内部同步模块时钟守时可保证约2h左右的对时精度。

步骤1023：检验测试后台与测试装置间的通讯状态。

检验测试后台与测试装置间的通讯状态，在试验室测试场景下更方便采用有线组网方式，通过外部的交换机与光纤(或网线)连接形成环网，测试装置显示通讯状态正常；在现场测试场景下宜采用无线组网方式，通过外部的无线SIM卡(或物联网卡)连接形成局域网，测试装置显示通讯状态正常。

步骤103：启动测试程序，测试后台将操作指令和测试文件发送给测试装置，测试装置将测试文件中的动作状态序列传输给待测分布式自愈装置，并通过电力导线获取测试结果信息，生成测试结果文件。

测试文件下发或拷贝至各测试装置，根据操作指令和测试文件中的时间要求，各测试装置同步联合运行，从初始运行状态进入动作状态序列运行过程，直到终止运行状态绝对时间时结束本次测试，期间实时采集自愈装置的实际动作状态，生成本次测试的测试结果文件。

在组网方式下，通讯正常情况下通过测试后台对各测试装置统一下达操作指令，实现分布式自愈装置的联合测试，这是组网测试方式。

在不具备组网条件的场景下，利用U盘从测试后台拷贝测试文件并导入各测试装置，人工设置统一的启动时间来启动各台测试装置，实现分布式自愈装置的联合测试，这是离线测试方式。

测试后台与测试装置间交互测试文件和测试结果文件，可以通过组网通信，也可以通过U盘中转。

通讯异常则测试装置警报显示，并提示是否选择离线测试。

步骤104：测试装置将测试结果文件上传至测试后台。

其中，在步骤103结束后，测试装置会将测试结果文件保存、显示，在组网方式下直接反馈至测试后台，在离线方式下供U盘拷贝。

经过步骤103和步骤104的循环运行，完成所有故障策略的运行和结果文件的保存和反馈。

步骤105：测试后台对比测试文件和测试结果文件，生成性能评估报告。

测试后台将测试结果文件与测试文件自动定量比对，比对内容包括：开关是否不正确动作，预期动作开关的预期动作行为是否正确，是否响应动作，响应时间是否满足定值等，根据对比结果生成分布式自愈装置性能评估报告。

实施例1

基于测试系统，按照时间顺序状态拟合同步联合自愈装置在待测故障策略下由开关信息、电气信息和动作信息组成的动作状态序列，同步联合运行拟合的动作状态序列并与分布式自愈装置信息交互，定量比对自愈装置反馈的实际动作状态与拟合的动作状态序列，实现分布式自愈装置“故障定位、故障隔离、恢复供电”的性能评估。

步骤201：测试后台根据待测分布式自愈装置的电网架构，构建电网拓扑结构模型，生成模型文件，根据待测故障策略，拟合分布式自愈装置的动作状态，生成测试文件。

模型属性包括：元件“是否为电源”、“是否为分支”；电源的参数“额定功率、母线电压”，负荷的参数“负荷大小、功率因素”，开关的参数“拓扑左端号、拓扑右端号、电流系数、电压系数”，电流系数、电压系数可设置一次额定值或二次额定值，用于显示。

如图4所示，设置S1、S2为电源支路，A、B、C母线所有支路均为分支(图中未画出)；拓扑结构为(1，101)－(2，102)－(3，103)－(4，104)－(5，204)－(6，203)－(7，202)－(8，201)，通过编号自动连接线；各开关电流、电压系数均设置为1，用于显示二次值。

建模完成后，自动检测元件间连接关系的正确性，当存在未接入模型的异常元件时高亮告警提示，提示信息如“元件未接入拓扑”、“元件未正确接入”。

如图4所示，设置S1、S2电源母线分别为57.74V,A母线负荷为(电流0.3A,功率因素0),B母线负荷为(电流0.4A,功率因素0),C母线负荷为(电流0.3A,功率因素0)，104为开环点。

得到初始运行状态：201、202、203、204开关(电流大小0.7A，相位180o，电压57.74V)，101、102、103开关(电流大小0.3A，相位0o，电压57.74V)，104开关(电流大小0A，电压57.74V),初始运行状态时间为15.000s。

得到终止运行状态：201、202、203开关(电流大小0.3A，相位180o，电压57.74V)，101、102、103、104开关(电流大小0.7A，相位0o，电压57.74V)，204开关(电流大小0A，电压0V),终止运行状态时间为20210203：10：00：00。

步骤201可以包括步骤2011至步骤2014。

步骤2011：根据测试要求设置故障策略信息，一次故障策略对应一个故障，主要有故障位置、故障相别、故障类型、故障策略触发时刻。

在本实施例中，故障起点：203，故障终点：204，故障相别：A相接地，故障类型：永久性故障，故障策略触发时刻：10.000s。

步骤2012：根据自愈功能逻辑设置动作信息，主要有预设动作开关、动作时间、预期动作、驱动主体、响应动作、响应时间等信息。

预设动作开关包括203、204、104，

203的动作信息：“动作时间”15.010s,“预期动作”合→分，“驱动主体”差动保护，“响应动作”合→分，“响应时间”90ms。

204的动作信息：“动作时间”15.010s,“预期动作”合→分，“驱动主体”差动保护，“响应动作”合→分，“响应时间”90ms。

204的动作信息：“动作时间”16.100s,“预期动作”合→分，“驱动主体”自愈跟跳，“响应动作”合→分，“响应时间”100ms。

104的动作信息：“动作时间”16.200s,“预期动作”分→合，“驱动主体”自愈恢复供电，“响应动作”分→合，“响应时间”500ms。

步骤2013：对于一个动作状态序列，结合故障信息和动作信息，以时间间隔为界划分成一个个动作状态，对每个动作状态进行潮流计算和短路计算，迭代法求解代数方程，获取各开关处的电流和电压，采集一个动作状态的全部电气信息。

以时间间隔为界，步骤(2)确定动作状态序列共包含5个动作状态，初始运行状态，差动保护动作状态，自愈跟跳动作状态，自愈恢复供电动作状态，终止运行状态，对每个动作状态按拓扑结构进行潮流计算和短路计算，获取每个状态下各开关的电流和电压。

初始运行状态：201、202、203、204开关(电流大小0.7A，相位180o，电压57.74V)，101、102、103开关(电流大小0.3A，相位0o，电压57.74V)，104开关(电流大小0A，电压57.74V)

差动保护动作状态：201、202、203开关(电流大小6.1A，相位180o，电压0V)，101、102、103开关(电流大小0.3A，相位0o，电压57.74V)，204、104开关(电流大小0A，电压0V)

自愈跟跳动作状态：201、202、203开关(电流大小6.1A，相位180o，电压0V)，101、102、103开关(电流大小0.3A，相位0o，电压57.74V)，204、104开关(电流大小0A，电压0V)

自愈恢复供电动作状态：201、202、203开关(电流大小0.3A，相位180o，电压57.74V)，101、102、103、104开关(电流大小0.7A，相位0o，电压57.74V)，204开关(电流大小0A，电压0V)

终止运行状态：201、202、203开关(电流大小0.3A，相位180o，电压57.74V)，101、102、103、104开关(电流大小0.7A，相位0o，电压57.74V)，204开关(电流大小0A，电压0V)

步骤2014：以开关为载体，每个动作状态由开关信息、电气信息、动作信息组成，以时间和动作逻辑为顺序，所有的动作状态形成一个动作状态序列，一个动作状态序列即为一次故障策略。

动作状态的开关位置和电气量信息如下：

初始运行状态：201、202、203、204、101、102、103开关在合位，104开关在分位，无保护和自愈动作信息。

差动保护动作状态：201、202、101、102、103开关在合位，203、204、104开关在分位，差动保护动作跳203、204。

自愈跟跳动作状态：201、202、101、102、103开关在合位，203、204、104开关在分位，自愈跟跳204。

自愈恢复供电动作状态：201、202、101、102、103、104开关在合位，203、204开关在分位，自愈恢复供电合104。

步骤2013的电气信息和步骤2014的开关信息、动作信息形成一个以时间为顺序的动作状态序列。

步骤202：根据待测分布式自愈装置的电网架构，初始化测试装置。

按照开关站/配电室的母线配置测试装置，按照开关站/配电室母线上的开关分配测试装置的测试运行模块，并对应连接开关位置、电气量、动作信息试验线，接线正确后开机。

待同步模块启动后接收北斗/GPS卫星授时信号，保证各测试装置的对时同步，实现分布式自愈装置的同步测试。测试装置提示对时异常时，可调整户外蘑菇头天线的位置，最恶劣的环境下无法对时时，依靠内部时钟守时可保证约2h左右的对时精度。同步和守时的设置均为现有的操作方法。

检验测试后台与测试装置间的通讯状态，在试验室测试场景下更方便采用有线组网方式，通过外部的交换机与光纤(或网线)连接形成环网，测试装置显示通讯状态正常；在现场测试场景下宜采用无线组网方式，通过外部的无线SIM卡(或物联网卡)连接形成局域网，测试装置显示通讯状态正常。通讯的设置为现有的操作方法。

步骤203：运行测试程序，测试装置将测试文件中的动作状态序列传输给待测分布式自愈装置，通过电力导线获取测试结果信息，生成测试结果文件。

步骤204：测试装置将测试结果文件上传至测试后台。

步骤205：测试后台对比测试文件和测试结果文件，生成性能评估报告。

在测试后台将测试结果文件与测试过程文件自动定量比对，比对内容包括：开关是否不正确动作，预期动作开关的预期动作行为是否正确，是否响应动作，响应时间是否满足定值。

动作开关104，正确动作则“104”字样显示绿色，“预期动作”是分→合，“响应动作”是分→合，“动作时刻”是16.015s，“响应时间限值”是85ms。

动作开关203，不正确动作则“203”字样显示红色，“预期动作”是合→分，“响应动作”是无动作，“动作时刻”是“－”，“响应时间”是“－”。

动作开关203，不正确动作则“203”字样显示红色，“预期动作”是合→分，“响应动作”是合→分，“动作时刻”是15.010s，“响应时间限值”是300ms，因响应时间超限值200ms。

测试后台对比测试文件和测试结果文件生成的性能评估报告，可供编辑或打印。

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：其依然可以对前述各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；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各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述测试系统包括测试后台和多个测试装置，所述测试后台与所述多个测试装置通讯连接，所述多个测试装置与分布式自愈装置经电力试验导线连接；

所述测试后台用于生成模型文件、测试文件和操作指令，通过所述操作指令控制测试装置；将所述模型文件、测试文件发送给所述测试装置，接收所述测试装置上传的测试结果文件，将测试文件和测试结果文件进行对比，生成分布式自愈装置性能评估报告；

所述测试装置用于接收所述模型文件、测试文件和操作指令，提取所述测试文件中的拟合动作状态序列，并将所述拟合动作状态序列输出至自愈装置，采集自愈装置的实际动作状态并生成所述测试结果文件，上传给所述测试后台。

2.如权利要求1所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述测试后台包括能够运用测试软件的处理器、通讯模块和USB扩展接口模块；

所述处理器运行所述测试软件实现如下功能：构建电网拓扑结构模型，生成所述模型文件；根据所述电网拓扑结构模型进行潮流计算和短路计算，获取所述电网拓扑结构模型中各节点处开关状态和电气量；配置故障策略，设置每一故障策略的初始动作状态、故障状态和终止动作状态；拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列，生成测试过程信息，并根据所述测试过程信息生成所述测试文件；生成操作指令，控制测试装置按照测试文件的要求运行；对测试文件与测试结果文件进行自动定量比对，显示比对结果，生成性能评估报告；

所述通讯模块用于和所述测试装置通讯，将模型文件、测试文件和操作指令发送给所述测试装置，接收所述测试装置上传的测试结果文件；

所述USB扩展接口模块，用于所述测试后台导入或者导出所述模型文件、测试文件、测试结果文件和性能评估报告。

3.如权利要求2所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述处理器运行所述测试软件实现构建电网拓扑结构模型，生成所述模型文件，包括：根据待测分布式自愈装置的电网架构，采用图形化方式搭建所述电网拓扑结构模型，输入元件的属性和参数，选择拓扑结构开环点，确定传感器系数与故障点，生成所述模型文件。

4.如权利要求2所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述处理器运行所述测试软件实现根据所述电网拓扑结构模型进行潮流计算和短路计算，获取所述电网拓扑结构模型中各节点处开关状态和电气量，包括：基于潮流计算和短路计算原理，采集各节点开关状态，通过迭代法求解电路代数方程，计算得出所述电网拓扑结构模型中各开关所在节点处的电流电压等电气量。

5.如权利要求2所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述处理器运行所述测试软件实现拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列，生成测试过程信息，并根据所述测试过程信息生成所述测试文件，包括：

基于配置的故障策略，拟合分布式自愈装置在待测故障策略下的动作状态序列；动作状态包括开关信息、电气信息和动作信息；根据分布式自愈装置的动作逻辑，计算各开关在待测故障策略下的理论变化情况，按照开关信息和动作信息，通过潮流计算和短路计算方式计算各节点的电气信息，形成动作状态序列，根据所述动作状态序列生成所述测试过程信息。

6.如权利要求2所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述操作指令包括测试装置的启动或者暂停指令、测试文件导入指令和测试结果文件召唤指令，通过操作指令遥控多台测试装置按照预设时间同步运行测试，完成分布式自愈装置的状态拟合同步联合测试。

7.如权利要求2所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述通讯模块包括有线连接组网和无线组网两种通讯方式，与所述测试装置的通讯模块共同用于在测试后台和测试装置之间交互模型文件、测试文件和测试结果文件。

8.如权利要求1所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试系统，其特征在于，所述测试装置包括同步模块、通讯模块、USB扩展接口模块、人机交互模块、测试运行模块和香蕉头接口模块；

所述同步模块用于在线接收授时信号对时间进行同步和离线进行内部定时，使得所述多个测试装置可以进行同步联合测试；

所述通讯模块用于和所述测试后台通讯，将所述测试结果文件上传给所述测试后台，接收所述测试后台发送的所述模型文件、测试文件和操作指令；

所述USB扩展接口模块，用于向所述测试装置导入所述模型文件和测试文件，从所述测试装置读取所述测试结果文件；

所述人机交互模块，用于通过人机交互界面控制所述测试装置的运行，显示测试信息和装置运行信息；

所述测试运行模块，用于根据输入的所述模型文件信息和所述测试过程信息定时运行动作状态序列，并输出给待测自愈装置；

所述香蕉头接口模块，用于向自愈装置输出动作状态序列和采集自愈装置上传的测试结果信息。

9.一种分布式自愈装置状态拟合同步联合测试方法，其特征在于，包括：

所述测试后台根据待测分布式自愈装置的电网架构，构建所述电网拓扑结构模型并生成所述模型文件，以及根据待测故障策略，拟合分布式自愈装置的动作状态并生成所述测试文件；

根据所述待测分布式自愈装置的电网架构，初始化所述测试装置；

启动测试程序，所述测试后台将所述操作指令和所述测试文件发送给所述测试装置，所述测试装置将所述测试文件中的动作状态序列传输给待测分布式自愈装置，并通过电力导线获取所述分布式自愈装置的测试结果信息，生成所述测试结果文件；

所述测试装置将所述测试结果文件上传至所述测试后台；

所述测试后台对比所述测试文件和所述测试结果文件，生成性能评估报告。

10.如权利要求9所述的分布式自愈装置状态拟合同步联合测试方法，其特征在于，所述根据待测分布式自愈装置的电网架构，初始化测试装置，包括：

配置所述测试装置位置，通过电力导线连接所述测试装置和待测分布式自愈装置；

确定所述测试装置的同步模块正常运行；

检验所述测试后台与所述测试装置间的通讯状态。

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