CN114371355A - 实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了配电自动化技术领域的一种实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，包括配电自动化主站、配电自动化终端和联调装置，配电自动化终端与配电自动化主站以现场实际运行方式即通过电力专网进行通讯；配电自动化主站与联调装置通过有线网络或4G网络通信连接；联调装置与配电自动化终端通过电缆连接。本发明能够通过一次接线实现全间隔对点测试，提高了配电自动化终端的调试效率及调试的正确性和完整性，同时降低了调试造成的故障率。

Description

实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统

技术领域

本发明属于配电自动化技术领域，具体涉及一种实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统。

背景技术

传统配电终端及成套设备的检测需要用到不同的仪器及多台设备的配合，且检测效率非常低，难以大规模开展设备挂网前全检。目前配电终端联调方式一般有三种，第一种为主站调试人员指挥、现场调试人员操作，双方通过电话交互信息的方式完成，该方式存在单装置联调消耗时间长的问题；第二种为主站调试人员全程参与调试过程，采用该方式，当调试的终端数量较多时，人员工作压力巨大，影响联调工作的正确性和完整性；第三种为主站同时还肩负运行工作，该种方式下联调计划不易安排，进度不易掌控，经常出现联调任务延期的情况，影响配电终端验收和投运。配电自动化终端(DTU)在实际的应用中，只能一个间隔测试完成后更换物理接线顺序对其他间隔进行测试，试验繁琐、效率低，且频繁更换试验线路中也可能会由于人工频繁更改接线方式导致终端损坏事故发生。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，能够通过一次接线实现全间隔对点测试，提高了配电自动化终端的调试效率及调试的正确性和完整性，同时降低了调试造成的故障率。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，包括配电自动化主站、配电自动化终端和联调装置，配电自动化终端与配电自动化主站通过电力专网进行通讯；配电自动化主站与联调装置通信连接；联调装置与配电自动化终端通过电缆连接。

进一步地，所述联调装置包括电源模块、CPU模块、电流放大器模块和电压放大器模块；所述电源模块分别与所述CPU模块、电流放大器模块和电压放大器模块相连接；所述CPU模块分别与所述电流放大器模块和电压放大器模块相连接。

进一步地，所述电流放大器模块与切换开关相连接，所述切换开关有多组，每组含四个开关，分别与A、B、C三相和公共端连接，同一时间只有一组开关闭合；多组切换开关分别与配电自动化终端的若干个间隔采样电流通道相连接。

进一步地，所述电压放大器模块包括四组模拟信号源，分别代表A、B、C和零序相电压输出。

进一步地，所述CPU模块包括D/A转换模块、FPGA控制模块、ARM和监控单元，D/A转换模块控制电压放大器模块、电流放大器模块进行幅值输出，FPGA控制模块驱动继电器对不同电压、电流输出模块进行物理隔离及同步控制输出，ARM用于逻辑计算及录波存储，其通过FPGA控制模块进行电压、电流输出的同时以暂态录波的方式记录输出电流的波形；监控单元对电压、电流放大器模块进行监测，在电流输出通道发生开路故障或电压发生短路故障时告警并保护测试设备。

进一步地，所述联调装置主动对自动化主站系统上送请求命令，配电自动化主站根据测试项目列表对联调装置发送相关测试指令，联调装置收到测试指令后输出相关的电压、电流及开关量信号给配电自动化终端，配电自动化终端将相关的信号转换为遥测或遥信报文上送配电自动化主站，配电自动化主站进行智能判别，从而实现闭环对点联调测试。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过配电自动化终端与配电自动化主站以现场实际运行方式即通过电力专网进行通讯，配电自动化主站与联调装置通过有线网络或4G网络通信连接，联调装置与配电自动化终端通过电缆连接，实现了配电自动化终端与配电自动化主站之间的自动对点测试，在不更改配电网络实际通讯接线及模式的方式下，利用联调装置的电流源切换输出功能与配电自动化终端的8个采样间隔进行一对一的物理连接，能够通过一次接线实现全间隔对点测试，提高了配电自动化终端的调试效率及调试的正确性和完整性，同时降低了调试造成的故障率；同时，完成了配电自动化终端多间隔自动对点的联调测试，有效的提升了配电终端的对点调试效率，实现了配电网络故障的提前发现及快速消除，极大提高了配电站的现场运维检修效率，保证了配网电网的安全可靠运行。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统闭环对点测试原理示意图；

图2是本发明实施例中联调装置原理图；

图3是本发明实施例中联调装置的三相电流源多间隔切换输出结构原理图；

图4是本发明实施例中联调装置的四相电压源输出结构原理程图；

图5是本发明实施例中平台调试通道部署架构；

图6是本发明实施例中联调装置结构示意图；

图7是本发明实施例中多匝线圈原理示意图；

图8是本发明实施例中遥信联调过程示意图；

图9是本发明实施例中保护逻辑校验过程示意图；

图10是本发明实施例中录波文件回放联调过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，包括配电自动化主站、配电自动化终端和联调装置，配电自动化终端与配电自动化主站以现场实际运行方式即通过电力专网进行通讯；配电自动化主站与联调装置通过有线网络或4G网络通信连接；联调装置与配电自动化终端通过电缆连接。

配电自动化终端与配电自动化主站以现场实际运行方式即通过电力专网进行连接通讯，配电自动化主站与联调装置通过有线或者4G网络进行通讯及信息交互。配电自动化主站与联调装置构建闭环对点测试软件框架，并通过问答交互模式进行信息传输及对点测试。对点测试时，联调装置主动对自动化主站系统上送请求命令，配电自动化主站根据测试项目列表对联调装置发送相关测试指令，联调装置收到指令后输出相关的电压、电流及开关量信号给配电自动化终端，配电自动化终端将相关的信号转换为遥测、遥信等报文上送自动化主站，配电自动化主站进行智能判别，从而实现闭环对点联调测试。

如图2～图4所示，联调装置包括电源模块、CPU模块、电流放大器模块和电压放大器模块；所述电源模块分别与所述CPU模块、电流放大器模块和电压放大器模块相连接；所述CPU模块分别与所述电流放大器模块和电压放大器模块相连接。

电源模块为CPU模块、电流放大器模块和电压放大器模块提供供电电源和驱动电源；电流放大器模块由三组模拟信号源构成，分别代表A、B、C相电流输出，单块电流放大器模块能够输出30A大电流，电压放大器模块由4组模拟信号源构成，分别代表A、B、C和零序相电压输出，单块电压放大器模块能够输出264V电压；不同电流、电流放大器模块在CPIE总线控制下实现信号的相位控制输出，进而满足不同应用现场的电流需求；CPU模块由D/A转换模块、FPGA控制模块、ARM和监控单元构成，D/A转换模块控制电压、电流放大器模块进行幅值灵活输出，FPGA控制模块驱动继电器对不同电压、电流输出模块进行物理隔离及同步控制输出，保证电压、电流输出的精度及波形的平滑性，ARM进行相关逻辑计算及录波存储功能，其在通过FPGA进行电压、电流输出的同时并以暂态录波的方式记录输出大电流的波形；监控单元对电压、电流放大器模块进行监测，在电流输出通道发生开路故障或电压发生短路故障时能够及时告警并保护测试设备。

联调装置具备一组三相输出的独立电流源，电流源通过切换开关可输出至多组端子中的一组。联调装置电流源内部共有八组切换开关实现对配电终端的八个间隔切换输出，每组切换开关有四个开关，分别与A、B、C三相和公共端连接，同一时间只有一组开关闭合，将内部三相电流源及其公共点连接至其对应的外部端子八组电流切换输出。在配合联调系统应用时，八组切换电流分别与配电自动化终端的八个间隔采样电流通道相连接，实现一次性接线全间隔对点测试。

如图5所示，配电自动化终端的平台调试通道是实现配电自动化主站与配电自动化终端的现场数据流、业务流贯通的关键。调试装置分别与配电自动化终端和配电自动化主站连接，通过互联网与外网APP互通，外网APP使用个人智能手机作为载体，由统一权限系统进行身份认证，通过外网安全交互平台接入信息外网，通过隔离装置与信息内网进行特定数据交互，通过跨区总线实现Ⅰ、Ⅲ区跨区信息交互。

基于外网APP采用的统一登录权限认证，实现每一次调试信息交互均包含登录用户信息，从而能够实现一个主站同时与多个终端设备进行调试，并且相互之间调试信息不会冲突或者丢失。

如图6所示，联调装置包括具备USB接口的无线网卡和4G模块，使其支持WIFI和4G，建立WIFI热点，手机通过WIFI接入该热点，连接平台。联调装置通过电网口连接交流源和开关动作模拟机构，交流源输出交流电压和电流，开关动作模拟机构输入/输出开关量。交流源输出的交流电流通过电缆连接大电流电磁场模拟架，通过输出较小的电流获得等效大电流电磁场效果。

交流电流源输出电流范围为0～6A，输出电流并不直接接入二次电流回路，而是接入一个多匝线圈，然后将一次开口电流互感器卡在该线圈上。这样，即使测试仪只输出一个小电流，也能通过该多匝线圈得到等效一次通入大电流的效果。多匝线圈原理，如图7所示，假设线圈匝数为100，通入6A电流，对电流互感器来说，相当于通入了600A的一次电流。

自适应联调闭环对点实施包括：配电自动化终端与配电自动化主站以现场实际运行方式通过电力专网101或104协议进行连接通讯，配电自动化主站与联调装置通过有线或者4G网络进行通讯及信息交互。配电自动化主站与联调装置提前构建信息一致的联调任务单，联调任务单包含测试项目及测试方案，配电自动化主站与联调装置通过问答交互模式进行闭环调试命令传输。对点测试时，联调装置主动对自动化主站系统上送请求命令，配电自动化主站根据调试任务单对联调装置发送相关测试指令，联调装置收到指令后依据调试任务单输出相关的电压、电流及开关量信号给配电自动化终端，配电自动化终端将相关的信号转换为遥测、遥信等报文上送自动化主站，配电自动化主站进行智能判别，从而完成配电自动化终端的闭环对点联调测试。

基于该系统，具体的联调过程如下：

1)遥测联调：

①现场人员点击“开始联调”后，如果涉及遥测，则联调装置先启动，输出零压零流(以下简称热备态)，然后再上送消息；收到能执行响应(收到“0”)，则联调装置保持该状态，收到不能执行响应(收到非“0”)，则联调装置停止(无输出，且切断电源，称为停止态)，并提示原因。

②热备态下，收到模拟量输出消息(遥测半值或满值)，则按照要求输出(称为输出态)；收到测试结果消息，则记录并展示测试结果，同时根据测试结果里的停止指示决定是进入热备态还是停止态(一般情况下进入热备态，然后由现场用户手动停止)。非热备态下收到模拟量输出消息或者热备态下收到的输出指令超范围应不执行且上送“不能执行”反馈。

③任何时刻手动停止联调或者急停，则联调装置应立刻进入停止态，再去上送消息，不得因连接断开等原因而无法停止；联调装置异常(如过流、过温)时应立刻进入停止态，同时报错并写日志。

2)遥信联调

联调装置上送待联调遥信点号后，启动装置，配电自动化主站获取当前遥信值，下传能执行响应，同时启动计时并监视遥信变位；联调装置收到能执行响应后手动变位或者通过开关动作模拟机构自动变位；配电自动化主站在计时结束前监视到变位则下传成功，否则下传失败。遥信联调过程如图8所示。

3)保护逻辑校验

如图9所示，联调装置上送待联调保护逻辑点号后，启动装置，配电自动化主站如果认为不可以联调，则下传不能执行响应，否则下传能执行响应，同时启动计时并监视相应的遥信变位；联调装置收到不能执行响应则停止装置，否则根据保护逻辑类型输出状态序列或者回放录波文件；联调主站在计时结束前监视到相应的遥信变位则下传成功，否则下传失败。

4)录波文件回放

如图10所示，联调装置上送待回放录波文件序号后，启动装置，联调主站如果认为不可以联调，则下传不能执行响应，否则下传能执行响应，同时启动计时并监视相应录波文件；联调装置收到不能执行响应则停止装置，否则回放相应的录波文件；联调主站在计时结束前监视到相应的录波文件，核对其与原始文件的一致性，一致则下传成功，否则下传失败。

本发明能支撑全类型配电自动化设备检测，输出各类故障状态序列和波形回放功能，可支撑全类型配电自动化设备完整功能自适应调试托管，保障相关设备健康投运，进而提高配电终端联调的自动化程度，提升效率、加快进度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，其特征是，包括配电自动化主站、配电自动化终端和联调装置，配电自动化终端与配电自动化主站通过电力专网进行通讯；配电自动化主站与联调装置通过有线网络或4G网络通信连接；联调装置与配电自动化终端通过电缆连接。

2.根据权利要求1所述的实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，其特征是，所述联调装置包括电源模块、CPU模块、电流放大器模块和电压放大器模块；所述电源模块分别与所述CPU模块、电流放大器模块和电压放大器模块相连接；所述CPU模块分别与所述电流放大器模块和电压放大器模块相连接。

3.根据权利要求2所述的实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，其特征是，所述电流放大器模块与切换开关相连接，所述切换开关有多组，每组含四个开关，分别与A、B、C三相和公共端连接，同一时间只有一组开关闭合；多组切换开关分别与配电自动化终端的若干个间隔采样电流通道相连接。

4.根据权利要求2所述的实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，其特征是，所述电压放大器模块包括四组模拟信号源，分别代表A、B、C和零序相电压输出。

5.根据权利要求2所述的实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，其特征是，所述CPU模块包括D/A转换模块、FPGA控制模块、ARM和监控单元，D/A转换模块控制电压放大器模块、电流放大器模块进行幅值输出，FPGA控制模块驱动继电器对不同电压、电流输出模块进行物理隔离及同步控制输出，ARM用于逻辑计算及录波存储，其通过FPGA控制模块进行电压、电流输出的同时以暂态录波的方式记录输出电压、电流的波形；监控单元对电流放大器模块进行监测，在电流输出通道发生开路故障或电压发生短路故障时告警并保护测试设备。

6.根据权利要求1所述的实现配电自动化终端多间隔对点测试的自适应联调系统，其特征是，所述联调装置主动对自动化主站系统上送请求命令，配电自动化主站根据测试项目列表对联调装置发送相关测试指令，联调装置收到测试指令后输出相关的电压、电流及开关量信号给配电自动化终端，配电自动化终端将相关的信号转换为遥测或遥信报文上送配电自动化主站，配电自动化主站进行智能判别，从而实现闭环对点联调测试。

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