CN114441896A - 一种配网自动化仿真平台及ftu检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配网自动化仿真平台，该配网自动化仿真平台包括若干变电站模拟单元、若干配网智能终端模拟单元、若干故障模拟单元和测试连接线；通过变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元与故障模拟单元之间不同组网方式能够模拟配网的单电源供电方式、多电源供电方式；通过在仿真平台故障模拟单元设置短路故障以模拟配网线路故障，对配电开关监控终端FTU的分闸逻辑、合闸逻辑、计时逻辑和闭锁逻辑进行检测，进而实现对FTU的逻辑校核、保护校核、遥控试验，整体传动试验等功能评价，同时也可以用于仿真配网自动化工作终端的原理、并对配网自动化方案进行评估和验证，研发新的配网自动化智能终端，对促进配网自动化技术的发展具有一定现实意义。

Description

一种配网自动化仿真平台及FTU检测方法

技术领域

本发明涉及配网自动化模拟仿真技术领域，特别涉及一种配网自动化仿真平台及FTU检测方法。

背景技术

我国配电网建设规模在不断扩大，分布式能源、微电网、储能装置等将会大量的接入到未来的配网系统中，未来电力系统对于接入设备的稳定性、安全性、可靠性将会有更高的要求。配电终端设备作为配电网自动化系统中的底层终端设备，在配网系统管理中的角色扮演中针对管理部门和用户起到了信息桥梁作用。配电终端智能化一定程度上决定了未来配电网的自动化水平。

未来智能电网的结构应当是现在电网结构的扩展和延伸，同时会在功能上具备两个基本要求：其一，在配电控制过程中要同时考虑配电终端和总体配电系统，使得系统的安全性、可靠性和电能质量都能达到社会需求；其二，在大量的分布式发电接入配电网的情况下，系统仍然需要保持原来的灵活性和安全性。比如，当大量分布式发电供能系统以微电网形式接入到外部配电网后，微电网与外部配电系统间的相互作用将十分复杂，微电网对外部配电系统运行特性产生重要影响。智能配电终端需要针对未来配电网结构及其运行参数差异化的情况下满足安全、可靠的要求，一般情况下并不能孤立的工作，智能配电终端仍需要配合主站系统或与其他终端设备的通信来实现一定的功能，从技术归类划分的角度，智能配电终端的关键技术主要集中在配电网故障定位技术、预判、自愈控制技术、极端条件下的电磁兼容适应能力、网络通信协议的兼容性和标准化建设等几个方面。

配电开关监控终端是智能配电终端不可或缺的一部分，配电开关监控终端(简称FTU)，具有遥控、遥测、遥信，故障检测功能，并与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数及监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电等功能。

配网终端FTU投运前，需要对FTU终端参数进行配置，并进行测试验证。传统的人工测试时会遇到一些问题，包括二次终端与开关联调易受地理环境限制、测试环境不灵活、系统内故障触发不同步导致的逻辑异常、系统各节点开关动作结果不便于判定以及测试效率低等，都会对FTU测试产生影响。目前针对FTU的测试与测试常规保护装置类似，多是用继电保护测试仪针对单个配网终端进行逻辑测试。相对于主网的继电保护装置，配网终端更侧重它们之间的自适应配合；近几年在电压时间型方案上派生出一些技术改进，这些新方案的逻辑不再那么直观，需要有相应办法测试和验证配网终端之间的配合逻辑，即需要有一个适当的平台对由配网终端组成的系统整体进行测试。

因此，设计并搭建合适的配网自动化仿真平台是保证FTU功能可靠性以及提高测试效率的重要方式。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种配网自动化仿真平台，该配网自动化仿真平台能够实现FTU的逻辑校核、保护校核、遥控试验，整体传动试验等功能，既可以验证目前配网终端的原理、研发和验证新的配网自动化原理，配网自动化方案验证，也有助于一线安装、调试、运维技术人员更好的理解配网自动化，对促进配网自动化技术的发展具备现实意义。

本发明采用的技术方案为：

一种配网自动化仿真平台，该配网自动化仿真平台包括若干变电站模拟单元、若干配网智能终端模拟单元、若干故障模拟单元和测试连接线；所述测试连接线为A、B、C、N四相线，其上接入若干变电站模拟单元、若干配网智能终端模拟单元和若干故障模拟单元；所述若干配网智能终端模拟单元通过变电站模拟单元供电控制，所述故障模拟单元位于变电站模拟单元与配网智能终端模拟单元之间，以及配网智能终端模拟单元与配网智能终端模拟单元之间，所述测试连接线通过逆变器及隔离变压器能够接入市电；所述变电站模拟单元包括电流互感器、电压互感器、模拟断路器和保护模块；电流互感器、电压互感器、模拟断路器分别与测试连接线电性连接，所述保护模块分别与电流互感器、电压互感器、模拟断路器连接，其通过电流互感器、电压互感器获取电流、电压信号，并对模拟断路器进行控制；所述配网智能终端模拟单元包括电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器和配电开关监控终端FTU；电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器分别与测试连接线电性连接，所述配电开关监控终端FTU与电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器连接，其通过电流互感器、电压互感器获取电流、电压信号，并对模拟断路器进行控制；所述故障模拟单元包括A相接地开关、B相接地开关、C相接地开关和两相及三相短路开关；A相接地开关分别与测试连接的A相线和N相线连接，B相接地开关分别与测试连接的B相线和N相线连接，C相接地开关分别与测试连接的C相线和N相线连接，两相及三相短路开关为两组控制开关，两组控制开关并联后与测试连接线A、B、C相线电性连接。

进一步，所述模拟断路器通过输出控制电路与测试连接线中A、B、C相线连接；所述输出控制电路包括总控继电器KM、分闸继电器KA1、合闸继电器KA2、手动分闸开关SB1、合闸开关KA2、手动合闸开关SB2和分闸开关KA1；所述总控继电器KM接入测试连接线中A、B、C相线中，同时其与24V电源负极、分闸开关KA1电性连接；所述手动分闸开关SB1分别与合闸继电器KA2、手动合闸开关SB2、总控继电器KM的自保持接点KM1、24V电源正极电性连接；所述分闸开关KA1分别与合闸继电器KA2、手动合闸开关SB2、总控继电器KM的自保持接点KM1、分闸继电器KA1电性连接，且所述分闸继电器KA1与模拟断路器电性连接；所述合闸继电器KA2与模拟断路器电性连接。

进一步，所述模拟断路器包括FTU信号接收继电器K1和K9、光耦开关D4和D5、主控CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10；其中，FTU信号接收继电器K9、光耦开关D5、CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10构成分闸信号处理电路；FTU信号接收继电器K1、光耦开关D4、CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10构成合闸信号处理电路；所述FTU信号接收继电器K9分别与配电开关监控终端FTU、光耦开关D5电性连接，所述FTU信号接收继电器K1分别与配电开关监控终端FTU、光耦开关D4电性连接；所述CPU处理器M分别与光耦开关D4、D5、控制电路信号输出继电器K7、K10电性连接，输出继电器K7与分闸继电器KA1电性连接，输出继电器K10与合闸继电器KA2电性连接。

进一步，所述模拟断路器还包括CPU处理器SW和LCD显示器；所述CPU处理器SW与主控CPU处理器M串口连接；所述CPU处理器SW与输出控制电路中的分闸继电器KA1、合闸开关KA2电性连接；所述CPU处理器SW与LCD显示器电性连接，且CPU处理器SW能够将分闸信号和合闸信号通过LCD显示器及进行显示。

进一步，所述模拟断路器还包括电阻模拟继电器K2、电阻模拟继电器K3、电阻模拟继电器K4、电阻模拟继电器K5、电阻模拟继电器K6和合闸电阻旋钮SW6；所述电阻模拟继电器K2、电阻模拟继电器K3、电阻模拟继电器K4、电阻模拟继电器K5、电阻模拟继电器K6通过合闸电阻旋钮SW6能够选择的与FTU信号接收继电器K1电性连接。

进一步，所述变电站模拟单元内设负载，所述负载包括、分布电感、分布电阻和分布电容，所述分布电感、分布电阻和分布电容均接入测试连接线A、B、C相线上。

一种配电开关监控终端FTU的检测方法，该配电开关监控终端FTU的检测方法利用上述的配网自动化仿真平台，包括以下步骤：

步骤一，利用配网自动化仿真平台的变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元、故障模拟单元和测试连接线组网形成模拟线路，从而模拟实际配网自动化线路；

步骤二，通过变电站模拟单元的模拟断路器合闸模拟电源侧来电，使模拟线路得电，进而检测各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的合闸逻辑；

步骤三，通过故障模拟单元模拟相线接地故障或短路故障，使模拟线路故障失电，进而检测各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的分闸逻辑；

步骤四，通过变电站模拟单元中的模拟断路器重合闸，使模拟线路得电，检测变电站模拟单元与故障点处的各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的计时合闸逻辑；

步骤五，保持故障，模拟线路短时得电又失电，检测故障点两侧的各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的闭锁逻辑。

进一步，所述步骤一中，配网自动化仿真平台的变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元、故障模拟单元和测试连接线组网能够形成单电源供电方式的模拟线路或多电源供电方式的模拟线路，从而模拟实际单电源供电方式的配网自动化线路和实际多电源供电方式的配网自动化线路。

进一步，该配网配电开关监控终端FTU的检测方法是通过已知故障点，已知配电开关监控终端FTU的分闸、合闸、计时和闭锁的正确逻辑的前提下；通过预设故障点，配合变电站模拟单元中的模拟断路器重合闸，再对模拟线路上的多个配电开关监控终端FTU的分闸逻辑、合闸逻辑、计时逻辑和闭锁逻辑进行检验。

进一步，在该配电开关监控终端FTU的检测方法中，通过在各配网智能终端模拟单元种安装不同厂家型号的配电开关监控终端FTU，重复两次步骤一至步骤五的检测过程，能够对不同的配电开关监控终端FTU进行横向对比验证。

本发明的有益效果是：

一种配网自动化仿真平台，该配网自动化仿真平台包括若干变电站模拟单元、若干配网智能终端模拟单元、若干故障模拟单元和测试连接线；通过变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元与故障模拟单元之间不同组网方式能够模拟配网线路中单电源供电方式、多电源供电方式；通过在仿真平台故障模拟单元设置短路故障以模拟配网线路故障，对配电开关监控终端FTU的分闸逻辑、合闸逻辑、计时逻辑和闭锁逻辑进行检测，进而实现对FTU的逻辑校核、保护校核、遥控试验，整体传动试验等功能评价，同时也可以用于仿真配网自动化工作终端的原理、并对配网自动化方案进行评估和验证，研发新的配网自动化智能终端，对促进配网自动化技术的发展具有一定现实意义。

本发明能够做到对就地型配电自动化相关定值的合理性，动作逻辑的可靠性进行测试、调试，对于实际运行中发生的异常情况，在实验平台进行复原，寻找异常原因。对于各项技术指标的优化、新功能的投入提供实验依据和指导意见。

一方面，该发明从实际出发可适配用于生产现场的FTU，根据实际线路拓扑接线组网，在各段线路上模拟相间短路故障，单相接地故障，三相短路故障等配网故障，模拟配网在发生故障时电流激增，又在故障切除时电流猛降的现象，在最大程度上模拟配网线路产生故障时的电压电流现象，真实的驱动模拟断路器按其本身功能进行动作。

另一方面，该发明从将重点放在配电自动化关键的逻辑动作部分，利用220V市电进行供电，避免了传统思路的组建10kV独立实验电网带来的高投入、高风险等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明单电源供电的模拟线路图；

图2本发明单电源供电的模拟线路接线图

图3为本发明双电源供电的模拟线路图；

图4为本发明双电源供电的模拟线路接线图；

图5和图6为本发明模拟断路器的输出电路图；

图7为本发明模拟断路器主控CPU处理器M的引脚接线图；

图8为本发明合闸流程图；

图9为本发明分闸流程图；

图10为本发明模拟断路器主控CPU处理器SW与主控CPU处理器M串口连接图；

图11为本发明模拟断路器内的继电器接线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

由于就地型配电自动化对主站系统和通讯的依赖小，且技术成熟稳定，已大面积推广应用。就地型配电自动化特点在于不依赖于主站或开关与开关间进行电气量的比对计算故障区段，而是在已有的馈线保护的基础上在自动化开关里植入统一的动作逻辑配合站内的重合闸功能以实现：在线路故障跳闸后，所有开关失电分闸。通过站内的第一次重合闸和自动化开关的得电合闸功能进行一次逐段试送以确定故障区段。通过第二次重合闸恢复上游非故障区段的供电。通过联络断路器单侧失电延时后合闸恢复下游非故障区段供电。采用此类技术路线的配电自动化无法在布置前对整体的动作逻辑及其可靠性进行调试、测试，往往是所有自动化开关执行统一的定值，在安装前仅对各台配电开关监控终端FTU进行仓库调试，在其安装“组网”后能否适应实际的线路特点，只能在出现问题时才能被发现。而实际上存在多种情况会导致配电自动化隔离逻辑失效，定值无法配合等情况，总而言之就地型配电自动化有着“多次判定多次动作”“多时限配合”“多类型保护共同运行”等特点，为此发明一种配网自动化仿真平台，用于配电自动化开关组网运行的测试、调试，其意义较为突出，给配网自动化的继电保护、调度运行、规划设计、教育培训的现实具备指导意义。

实施例一：

该配网自动化仿真平台包括一个变电站模拟单元、三个配网智能终端模拟单元、四个故障模拟单元和测试连接线；

所述测试连接线为A、B、C、N四相线，测试连接线上接入变电站模拟单元、三个配网智能终端模拟单元和四个故障模拟单元；变电站模拟单元能够为三个配网智能终端模拟单元供电控制，同时测试连接线通过逆变器及隔离变压器能够接入市电，以220V市电经过单相转三相逆变器换成三相380V，三相隔离调压器将380V市电转成三相127V，使得两相之间的电压为220V满足配网智能终端模拟单元中的配电开关监控终端FTU的直采电压。

所述三个配网智能终端模拟单元依次排列布置，所述四个故障模拟单元位于变电站模拟单元与配网智能终端模拟单元之间，以及配网智能终端模拟单元和配网智能终端模拟单元之间；

所述变电站模拟单元包括电流互感器、电压互感器、模拟断路器和保护模块；电流互感器、电压互感器、模拟断路器分别与测试连接线A、B、C相线电性连接，所述保护模块分别与电流互感器、电压互感器、模拟断路器连接，保护模块通过电流互感器、电压互感器获取电流、电压信号，并对模拟断路器进行控制，通过变电站模拟单元能够真实模拟电力系统中的变电站的一、二次设备；

所述保护模块采用实际变电站中的保护模块，其具体设置在此不再赘述；同时为了模拟真实输电线路，所述变电站模拟单元内设负载所述负载包括、分布电感、分布电阻和分布电容，所述分布电感、分布电阻和分布电容均接入测试连接线A、B、C相线上；

所述配网智能终端模拟单元包括电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器和配电开关监控终端FTU；电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器分别与测试连接线A、B、C相线电性连接，所述配电开关监控终端FTU与电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器连接，配电开关监控终端FTU通过电流互感器、电压互感器获取电流、电压信号，并对模拟断路器进行控制，通过配网智能终端单元能够真实模拟电力系统中的配网智能终端；

所述故障模拟单元包括A相接地开关、B相接地开关、C相接地开关和两相及三相短路开关；A相接地开关分别与测试连接的A相线和N相线连接，B相接地开关分别与测试连接的B相线和N相线连接，C相接地开关分别与测试连接的C相线和N相线连接，两相及三相短路开关为两组控制开关，两组控制开关分别与测试连接线A、B、C相线电性连接；所述故障模拟单元能够模拟实际输电线路中A、B、C相线中任意一相相线接地故障，以及A、B、C相线中任意两相线之间的短路故障。

基于上述变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元、故障模拟单元和测试连接线，对配电开关监控终端FTU进行检测，具体的：

步骤一：利用配网自动化仿真平台的变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元、故障模拟单元和测试连接线进行组网，将其进行组网形成如图1所示的单电源供电方式的模拟线路，该单电源供电方式的模拟线路即相当于电力系统实际单电源供电方式的配网自动化线路。

需要说明的是，本实施例以220V市电经过单相转三相逆变器换成三相380V，因此配电开关监控终端FTU无需通过电压互感器，可由测试连接线直采电压信号。如图2所示，本实施例中还给出了采用市电时的具体接线图。

步骤二：如图2所示，将测试连接线通过逆变器及隔离变压器接入市电，并手动闭合变电站模拟单元A中的模拟断路器；此时模拟线路中各配网智能终端模拟单元B、C、D中配电开关监控终端FTU检测到电流信号和电压信号；若配电开关监控终端FTU合闸逻辑正确，则配网智能终端模拟单元B、C、D中的配电开关监控终端FTU控制各自网智能终端模拟单元B、C、D中的模拟断路器依次进行合闸动作。

步骤三：在该单电源供电模拟线路中可以人工选择故障模拟单元，通过控制故障模拟单元中的A相接地开关、B相接地开关、C相接地开关或两相及三相短路开关，可以在该单电源供电模拟线路中的任一位置人工制作接地故障或相间短路故障，进而通过配网智能终端模拟单元中的模拟断路器是否正确动作，能够对配电开关监控终端FTU的分闸逻辑是否正确进行检测。

具体的，如图2中，人工选择配网智能终端模拟单元B、C之间的故障模拟单元M2中的接地开关2QF、3QF、4QF中任意一个开关闭合，即形成接地故障；首先变电站模拟单元A中的保护模块检测到失压信号，控制变电站模拟单元A中的模拟断路器进行分闸动作；进而整个模拟线路失压，模拟线路中各配网智能终端模拟单元B、C、D中的配电开关监控终端FTU依次检测到失压信号，若各配网智能终端模拟单元中的配电开关监控终端FTU分闸逻辑正确，则各配网智能终端模拟单元B、C、D中的配电开关监控终端FTU控制各配网智能终端模拟单元中的模拟断路器进行分闸动作。

步骤四，在步骤三的基础上，首先通过变电站模拟单元A中的模拟断路器重合闸，使模拟线路得电；检测变电站模拟单元与故障点之间的配网智能终端模拟单元B中配电开关监控终端FTU检测到电流、电压信号，启动合闸计时逻辑；若配网智能终端模拟单元B中的配电开关监控终端FTU计时逻辑正确，则计时到后，配电开关监控终端FTU控制配网智能终端模拟单元B中的模拟断路器合闸，使配网智能终端模拟单元C中的电源侧电流互感器TA检测电压信号，启动合闸计时逻辑；

步骤五，在步骤四的基础上，由于故障点设于配网智能终端模拟单元B和配网智能终端模拟单元C之间，因此保持预设故障点故障，由于配网智能终端模拟单元B中配电开关监控终端FTU合闸于故障点，变电站模拟单元A的保护模块再次控制变电站模拟单元A中的模拟断路器进行分闸动作；由于模拟线路中短时得电又失电，进而配网智能终端模拟单元B中的配电开关监控终端FTU启动闭锁逻辑，若配电开关监控终端FTU的闭锁逻辑正确，则配电开关监控终端FTU控制配网智能终端模拟单元B中的模拟断路器闭锁在分闸状态；同时配网智能终端模拟单元C中的配电开关监控终端FTU合闸计时逻辑未到期，同样配网智能终端模拟单元C中的模拟断路器闭锁在分闸状态；此时通过变电站模拟单元A中的模拟断路器再次重合闸，使得配网智能终端模拟单元B至配网智能终端模拟单元C之间的故障段模拟线路被隔离。

上述仿真验证过程中是通过已知故障点，已知配电开关监控终端FTU的分闸、合闸、计时和闭锁的正确逻辑的前提下；通过预设故障点，配合操作变电站模拟单元中A的模拟断路器重合闸，对模拟线路上配网智能终端模拟单元B、C、D中的配电开关监控终端FTU的合闸逻辑、分闸逻辑，以及配网智能终端模拟单元B、C中的配电开关监控终端FTU的计时逻辑和闭锁逻辑进行检测，通过配电开关监控终端FTU未控制模拟断路器进行正确动作，即代表配电开关监控终端FTU的逻辑存在错误。

实施例二：

在实施例一的基础上，本实施例利用配网自动化仿真平台的变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元、故障模拟单元和测试连接线进行组网，将其进行组网形成如图3所示的双电源供电方式的模拟线路，该双电源供电方式的模拟线路即相当于电力系统实际双电源供电方式的配网自动化线路。本实施例中还给出了采用市电时的接线图，如图4所示。

对模拟线路上的多个配电开关监控终端FTU的分闸动作逻辑、合闸逻辑、计时逻辑和闭锁逻辑的检测过程如下：

步骤一：如图4所示，将测试连接线通过逆变器及隔离变压器接入市电，并手动闭合变电站模拟单元A中的模拟断路器，保持变电站模拟单元Z中的模拟断路器处于分闸位置；此时模拟线路中各配网智能终端模拟单元B、C、D、E、F、G中配电开关监控终端FTU依次检测到电流、电压信号；若配电开关监控终端FTU合闸逻辑正确，则配网智能终端模拟单元B、配网智能终端模拟单元C、配网智能终端模拟单元D、配网智能终端模拟单元E、配网智能终端模拟单元F、配网智能终端模拟单元G中配电开关监控终端FTU控制各配网智能终端模拟单元的中模拟断路器依次进行合闸动作。

步骤二：人工选择配网智能终端模拟单元B、C之间的故障模拟单元M2中的接地开关2QF、3QF、4QF中任意一个开关闭合，即形成接地故障；首先变电站模拟单元A中保护模块控制变电站模拟单元A中的模拟断路器进行分闸动作；进而整个模拟线路失压，模拟线路中各配网智能终端模拟单元B、C、D、E、F、G中配电开关监控终端FTU依次检测到失压信号，若各配网智能终端模拟单元B、C、D、E、F、G中的配电开关监控终端FTU分闸逻辑正确，则各配网智能终端模拟单元B、C、D、E、F、G中的配电开关监控终端FTU控制各配网智能终端模拟单元中的模拟断路器依次进行分闸动作。

步骤三，在步骤二的基础上，首先通过变电站模拟单元A中的模拟断路器重合闸，使模拟线路得电；检测变电站模拟单元与故障点之间的配网智能终端模拟单元B中配电开关监控终端FTU检测到电流、电压信号，启动合闸计时逻辑；若配网智能终端模拟单元B中的配电开关监控终端FTU计时逻辑正确，则计时到后，配电开关监控终端FTU控制配网智能终端模拟单元B中的模拟断路器合闸，使配网智能终端模拟单元C中的电源侧电流互感器TA检测电压信号，启动合闸计时逻辑；

步骤四，在步骤三的基础上，由于故障点设于配网智能终端模拟单元B和配网智能终端模拟单元C之间，因此保持预设故障点故障，由于配网智能终端模拟单元B中配电开关监控终端FTU合闸于故障点，变电站模拟单元A的保护模块再次控制变电站模拟单元A中的模拟断路器进行分闸动作；由于模拟线路中短时得电又失电，进而配网智能终端模拟单元B中的配电开关监控终端FTU启动闭锁逻辑，若配电开关监控终端FTU的闭锁逻辑正确，则配电开关监控终端FTU控制配网智能终端模拟单元B中的模拟断路器闭锁在分闸状态；同时配网智能终端模拟单元C中的配电开关监控终端FTU合闸计时逻辑未到期，同样配网智能终端模拟单元C中的模拟断路器闭锁在分闸状态；此时通过变电站模拟单元A和Z中的模拟断路器合闸，使得变电站模拟单元Z至配网智能终端模拟单元C之间的模拟线路以及变电站模拟单元A至配网智能终端模拟单元B之间的模拟线路得电，变电站模拟单元Z中的模拟断路器闭合后相当于第二电源供电；此时模拟线路中各配网智能终端模拟单元G、F、E、D中配电开关监控终端FTU检测到电流、电压信号；若配电开关监控终端FTU合闸逻辑正确，配网智能终端模拟单元G、配网智能终端模拟单元F、配网智能终端模拟单元E、配网智能终端模拟单元D中的配电开关监控终端FTU控制各配网智能终端模拟单元的模拟断路器依次进行合闸动作；进而使得配网智能终端模拟单元B至配网智能终端模拟单元C之间的故障段模拟线路被隔离。

上述仿真验证过程中是通过已知故障点，已知配电开关监控终端FTU的分闸、合闸、计时和闭锁的正确逻辑的前提下；通过预设故障点，配合操作变电站模拟单元中A的模拟断路器重合闸，对模拟线路上配网智能终端模拟单元B、C、D、E、F、G中的配电开关监控终端FTU的合闸逻辑、分闸逻辑，以及配网智能终端模拟单元B、C中的配电开关监控终端FTU的计时逻辑和闭锁逻辑进行检测；同时通过变电站模拟单元Z中的模拟断路器合闸，模拟备用电源供电对模拟线路上配网智能终端模拟单元D、E、F、G中的配电开关监控终端FTU合闸逻辑进行二次检测；通过配电开关监控终端FTU未控制模拟断路器进行正确动作，即代表配电开关监控终端FTU的逻辑存在错误。本实施例中组网形成为双电源供电方式的模拟线路，亦可组网形成其它多电源供电方式的配网自动化线路。

实施例三

在上述实施例的基础上，通过在各配网智能终端模拟单元种安装不同厂家型号的配电开关监控终端FTU，重复两次实施例一中的步骤一至步骤五的检测过程，或重复两次实施例二中的步骤一至步骤四的检测过程，能够对不同的配电开关监控终端FTU进行横向对比验证。

进一步的，本发明中还给出了模拟断路器的具体结构以及合分闸控制原理：

具体的，所述模拟断路器通过输出控制电路与测试连接线中A、B、C相线连接；如图5和图6所示，所述输出控制电路包括总控继电器KM、分闸继电器KA1、合闸继电器KA2、手动分闸开关SB1、合闸开关KA2、手动合闸开关SB2和分闸开关KA1；

所述总控继电器KM接入测试连接线中A、B、C相线中，同时总控继电器KM与24V电源负极和分闸开关KA1电性连接；所述手动分闸开关SB1分别与合闸继电器KA2、手动合闸开关SB2、总控继电器KM的自保持接点KM1和24V电源正极电性连接；所述分闸开关KA1分别与合闸继电器KA2、手动合闸开关SB2、总控继电器KM的自保持接点KM1电性连接，且所述分闸继电器KA1与模拟断路器电性连接；所述合闸继电器KA2与模拟断路器电性连接。

当模拟断路器进行合闸时，合闸继电器KA2的线圈带电，合闸开关KA2进行闭合动作，合闸开关KA2闭合后，总控继电器KM带电，其上的开关闭合，使测试连接线中A、B、C相线导通。当模拟断路器进行分闸时，分闸继电器KA1的线圈带电，分闸开关KA1进行断开动作，分闸开关KA1断开后，总控继电器KM失电，其上的开关断开，使测试连接线中A、B、C相线断开。此外，为了真实模拟断路器在真实输电线路中的实际操作过程，可通过输出控制电路中的手动分闸开关SB1、手动合闸开关SB2和总控继电器KM的自保持接点KM1进行操作演示。

所述模拟断路器包括FTU信号接收继电器K1和K9、光耦开关D4和D5、主控CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10；其中，FTU信号接收继电器K9、光耦开关D5、CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10构成分闸信号处理电路；FTU信号接收继电器K1、光耦开关D4、CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10构成合闸信号处理电路；

所述FTU信号接收继电器K9分别与配电开关监控终端FTU、光耦开关D5电性连接，所述FTU信号接收继电器K1分别与配电开关监控终端FTU、光耦开关D4电性连接；所述CPU处理器M分别与光耦开关D4和D5、控制电路信号输出继电器K7和K10电性连接，输出继电器K7和K10与分闸继电器KA1、合闸继电器KA2电性连接；所述CPU处理器M的引脚接线图如图7所示。

详细合闸流程如图8所示，首先配电开关监控终端FTU下发合闸指令，此时FTU信号接收继电器K1不动作，光耦开关D4进行闭合动作，CPU处理器M即向输出继电器K7和K10下发合闸控制信号，输出继电器K7和K10不动作，合闸继电器KA2动作，总控继电器KM进行合闸。

详细分闸流程如图9所示，首先配电开关监控终端FTU下发分闸指令，此时FTU信号接收继电器K9动作，光耦开关D5进行闭合动作，CPU处理器M即向输出继电器K7和K10下发分闸控制信号，输出继电器K7和K10动作，分闸继电器KA1动作，总控继电器KM进行分闸。

本发明中通过继电器、光耦开关、CPU处理器构成模拟断路器，模拟断路器通过输出控制电路完成合闸和分闸动作。

进一步的，为了能够对合闸继电器KA2动作和分闸继电器KA1动作的合分位信号、CPU处理器M的合分闸控制信号进行显示；所述模拟断路器还包括CPU处理器SW和LCD显示器；如图6和图10所示，所述CPU处理器SW与主控CPU处理器M串口连接；所述CPU处理器SW与输出控制电路中的分闸继电器KA1和合闸开关KA2电性连接；所述CPU处理器SW与LCD显示器电性连接，且CPU处理器SW能够将分闸信号和合闸信号通过LCD显示器及进行显示。通过串口连接CPU处理器SW，使得合闸继电器KA2动作和分闸继电器KA1动作的合分位信号、CPU处理器M的合分闸控制信号能够通过LCD显示器进行显示，从而对变电站模拟单元和配网智能终端模拟单元的状态更为直观。

更进一步的，如图8所示，所述模拟断路器还包括电阻模拟继电器K2、电阻模拟继电器K3、电阻模拟继电器K4、电阻模拟继电器K5、电阻模拟继电器K6和合闸电阻旋钮SW6；所述电阻模拟继电器K2、电阻模拟继电器K3、电阻模拟继电器K4、电阻模拟继电器K5和电阻模拟继电器K6通过合闸电阻旋钮SW6能够选择的与FTU信号接收继电器K1电性连接。具体的模拟断路器内的继电器接线如图11所示，通过增设电阻模拟继电器K2、电阻模拟继电器K3、电阻模拟继电器K4、电阻模拟继电器K5、电阻模拟继电器K6和合闸电阻旋钮SW6，能够调节模拟断路器的阻值，进而能够模拟真实断路器分、合闸回路阻值。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“左”、“右”、 “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配网自动化仿真平台，其特征在于：该配网自动化仿真平台包括若干变电站模拟单元、若干配网智能终端模拟单元、若干故障模拟单元和测试连接线；

所述测试连接线为A、B、C、N四相线，其上接入若干变电站模拟单元、若干配网智能终端模拟单元和若干故障模拟单元；所述若干配网智能终端模拟单元通过变电站模拟单元供电控制，所述故障模拟单元位于变电站模拟单元与配网智能终端模拟单元之间，以及配网智能终端模拟单元与配网智能终端模拟单元之间，所述测试连接线通过逆变器及隔离变压器能够接入市电；

所述变电站模拟单元包括电流互感器、电压互感器、模拟断路器和保护模块；电流互感器、电压互感器、模拟断路器分别与测试连接线电性连接，所述保护模块分别与电流互感器、电压互感器、模拟断路器连接，其通过电流互感器、电压互感器获取电流、电压信号，并对模拟断路器进行控制；

所述配网智能终端模拟单元包括电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器和配电开关监控终端FTU；电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器分别与测试连接线电性连接，所述配电开关监控终端FTU与电流互感器、电源侧电压互感器、负荷侧电压互感器、模拟断路器连接，其通过电流互感器、电压互感器获取电流、电压信号，并对模拟断路器进行控制；

所述故障模拟单元包括A相接地开关、B相接地开关、C相接地开关和两相及三相短路开关；A相接地开关分别与测试连接的A相线和N相线连接，B相接地开关分别与测试连接的B相线和N相线连接，C相接地开关分别与测试连接的C相线和N相线连接，两相及三相短路开关为两组控制开关，两组控制开关并联后与测试连接线A、B、C相线电性连接。

2.根据权利要求1所述的配网自动化仿真平台，其特征在于：所述模拟断路器通过输出控制电路与测试连接线中A、B、C相线连接；

所述输出控制电路包括总控继电器KM、分闸继电器KA1、合闸继电器KA2、手动分闸开关SB1、合闸开关KA2、手动合闸开关SB2和分闸开关KA1；

所述总控继电器KM接入测试连接线中A、B、C相线中，同时其与24V电源负极、分闸开关KA1电性连接；

所述手动分闸开关SB1分别与合闸继电器KA2、手动合闸开关SB2、总控继电器KM的自保持接点KM1、24V电源正极电性连接；

所述分闸开关KA1分别与合闸继电器KA2、手动合闸开关SB2、总控继电器KM的自保持接点KM1、分闸继电器KA1电性连接，且所述分闸继电器KA1与模拟断路器电性连接；

所述合闸继电器KA2与模拟断路器电性连接。

3.根据权利要求2所述的配网自动化仿真平台，其特征在于：所述模拟断路器包括FTU信号接收继电器K1和K9、光耦开关D4和D5、主控CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10；

其中，FTU信号接收继电器K9、光耦开关D5、CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10构成分闸信号处理电路；FTU信号接收继电器K1、光耦开关D4、CPU处理器M和控制电路信号输出继电器K7和K10构成合闸信号处理电路；

所述FTU信号接收继电器K9分别与配电开关监控终端FTU、光耦开关D5电性连接，所述FTU信号接收继电器K1分别与配电开关监控终端FTU、光耦开关D4电性连接；所述CPU处理器M分别与光耦开关D4、D5、控制电路信号输出继电器K7、K10电性连接，输出继电器K7与分闸继电器KA1电性连接，输出继电器K10与合闸继电器KA2电性连接。

4.根据权利要求3所述的配网自动化仿真平台，其特征在于：所述模拟断路器还包括CPU处理器SW和LCD显示器；

所述CPU处理器SW与主控CPU处理器M串口连接；

所述CPU处理器SW与输出控制电路中的分闸继电器KA1、合闸开关KA2电性连接；

所述CPU处理器SW与LCD显示器电性连接，且CPU处理器SW能够将分闸信号和合闸信号通过LCD显示器及进行显示。

5.根据权利要求3所述的配网自动化仿真平台，其特征在于：所述模拟断路器还包括电阻模拟继电器K2、电阻模拟继电器K3、电阻模拟继电器K4、电阻模拟继电器K5、电阻模拟继电器K6和合闸电阻旋钮SW6；

所述电阻模拟继电器K2、电阻模拟继电器K3、电阻模拟继电器K4、电阻模拟继电器K5、电阻模拟继电器K6通过合闸电阻旋钮SW6能够选择的与FTU信号接收继电器K1电性连接。

6.根据权利要求1所述的配网自动化仿真平台，其特征在于：所述变电站模拟单元内设负载，所述负载包括、分布电感、分布电阻和分布电容，所述分布电感、分布电阻和分布电容均接入测试连接线A、B、C相线上。

7.一种配电开关监控终端FTU的检测方法，该配电开关监控终端FTU的检测方法利用权利要求1-6任一所述的配网自动化仿真平台，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，利用配网自动化仿真平台的变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元、故障模拟单元和测试连接线组网形成模拟线路，从而模拟实际配网自动化线路；

步骤二，通过变电站模拟单元的模拟断路器合闸模拟电源侧来电，使模拟线路得电，进而检测各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的合闸逻辑；

步骤三，通过故障模拟单元模拟相线接地故障或短路故障，使模拟线路故障失电，进而检测各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的分闸逻辑；

步骤四，通过变电站模拟单元中的模拟断路器重合闸，使模拟线路得电，检测变电站模拟单元与故障点处的各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的计时合闸逻辑；

步骤五，保持故障，模拟线路短时得电又失电，检测故障点两侧的各配网智能终端模拟单元中配电开关监控终端FTU的闭锁逻辑。

8.根据权利要求7所述的配电开关监控终端FTU的检测方法，其特征在于：所述步骤一中，配网自动化仿真平台的变电站模拟单元、配网智能终端模拟单元、故障模拟单元和测试连接线组网能够形成单电源供电方式的模拟线路或多电源供电方式的模拟线路，从而模拟实际单电源供电方式的配网自动化线路和实际多电源供电方式的配网自动化线路。

9.根据权利要求7所述的配电开关监控终端FTU的检测方法，其特征在于：该配网配电开关监控终端FTU的检测方法是通过已知故障点，已知配电开关监控终端FTU的分闸、合闸、计时和闭锁的正确逻辑的前提下；通过预设故障点，配合变电站模拟单元中的模拟断路器重合闸，再对模拟线路上的多个配电开关监控终端FTU的分闸逻辑、合闸逻辑、计时逻辑和闭锁逻辑进行检验。

10.根据权利要求7所述的配电开关监控终端FTU的检测方法，其特征在于：在该配电开关监控终端FTU的检测方法中，通过在各配网智能终端模拟单元种安装不同厂家型号的配电开关监控终端FTU，重复两次步骤一至步骤五的检测过程，能够对不同的配电开关监控终端FTU进行横向对比验证。

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