CN115051475B - 一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统及方法。该系统中主站层用于生成模拟主站；模拟主站用于获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；模拟主站还用于控制继保测试仪执行联调方案；通信拓扑层包括：第一交换机和第二交换机；第一交换机用于进行智能分布式通信；第二交换机分别与模拟主站以及继保测试仪通信；第二交换机用于进行自动化三遥通信；电气拓扑层包括：继保测试仪以及多个终端单元；终端单元包括：分布式终端与模拟开关；终端单元用于模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关；继保测试仪与多个终端单元电气连接；继保测试仪用于模拟变电站出线代表馈线的电源。本发明能够实现多终端整体联调。
Description
技术领域
本发明涉及配网自动化领域，特别是涉及一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统及方法。
背景技术
着中国智能电网的大力建设，配网自动化已成为配电网当下及未来的主流趋势。相比于终端上送故障信号，由主站分析定位故障点，并推出故障隔离和非故障转供恢复的主站自愈策略，不经主站判断，就地即可实现配网自愈的馈线自动化策略——智能分布式，已经成为智能配电网研究的热门课题。就地自愈相比主站自愈，不仅可实现故障点定位，缩小故障范围，且把故障隔离从分钟级降至秒级，极大程度的降低电网故障给用户造成的影响。
智能分布式馈线自动化能够不依赖主站，通过馈线自动化终端内部间的数据交换，实现故障点准确定位及隔离，并快速恢复供电，极大地提高了故障隔离及恢复供电速度，减少了系统的维护成本，并且当配网中的控制器或开关出现通信或机械异常后，自动启动异常处理机制，确保故障隔离和联络开关的自动转供电。
通过对现有馈线自动化保护及网络通信的研究，引入对等式通信，结合电压电流型保护策略，实现了基于网络的新型智能分布式保护策略。其核心原理是借助对等式通信网络，实现数据的互传，判断线路故障状态，快速实现故障隔离和恢复供电。
因此智能分布式策略对通信的要求比较高。目前智能分布式分为速动型和缓动型两种。其中，速动型逻辑全线路均为断路器，可在变电站跳闸时限之内（0.3s）实现故障隔离和转供电；缓动型逻辑分段开关可以为负荷开关，待变电站跳闸后根据保存的故障时刻线路状态，实现故障隔离和联络开关合闸，最后变电站重合，实现非故障区域的恢复供电。缓动型逻辑为保证主干线开关故障判断的快速性，分支开关不参与分布式通信，仅按照常规电流保护，与变电站馈线开关保护实现级差配合，快速动作切除故障，从而不影响主干线及其他分支正常供电。
断路器成套自动化环网柜每个间隔均配置断路器，每个断路器配置一台智能分布式终端。为使终端之间实现智能分布式通信，环网柜内各配置一台以太网工业交换机连接环网柜内的主线间隔终端，不同环网柜的交换机之间组成光纤自愈环网，通过配置网络拓扑关系，所有主线开关可与相邻开关进行数据交互，从而实现智能分布式策略。为了使调度主站能实时监测所有自动化开关信息，以及远程遥控操作开关位置，每个环网柜内配置一台综合测控单元（简称综控），与环网柜中所有终端通过RS-485通信，收集自动化三遥数据，综控可通过GPRS或光纤通信将数据上传至调度主站（变电站）。
因此，无论是哪种配电网常见接线模式，其智能分布式通信结构大致如图1所示，由于智能分布式应用于拓扑结构的终端间通信及自动化逻辑，单机调试无法直观感性的检验智能分布式的功能，需要场地实际搭建一次或二次的电气连接线以模拟馈线组拓扑结构，多终端实现整体联调。且联调中无法模拟主站功能统一收集各终端信息，只能事后各个终端分别分析主站通信报文是否正确。对于智能分布式终端间61850通信的报文也无法有效监测，测试只能从开关动作结果直观感受策略执行结果，欠缺整体监控及对策略的时序验证。对策略中各厂家可能出现的程序bug无法及时发现。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统及方法，能够实现多终端整体联调。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，包括：主站层、通信拓扑层以及电气拓扑层；
所述主站层用于生成模拟主站；所述模拟主站用于获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；所述模拟主站还用于控制继保测试仪执行联调方案；
所述通信拓扑层包括：第一交换机和第二交换机；所述第一交换机用于进行智能分布式通信；所述第二交换机分别与所述模拟主站以及继保测试仪通信；所述第二交换机用于进行自动化三遥通信；
所述电气拓扑层包括：继保测试仪以及多个终端单元；所述终端单元包括：分布式终端与模拟开关；所述终端单元用于模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关；所述继保测试仪与多个终端单元电气连接；所述继保测试仪用于模拟变电站出线代表馈线的电源。
可选地，所述终端单元中的分布式终端通过网口与所述第二交换机进行自动化三遥通信。
可选地，所述分布式终端与模拟开关的连接方式为电气连接。
一种基于模拟状态器件的多端闭环联调方法，应用于所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，方法包括：
继保测试仪根据联调方案模拟变电站出线代表馈线的电源；
终端单元模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关，并根据电源确定动作情况和生成分布式终端三遥信息；
模拟主站获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；并控制继保测试仪执行联调方案。
可选地，所述继保测试仪根据联调方案模拟变电站出线代表馈线的电源，之前还包括：
将模拟主站软件植入笔记本电脑中，利用植入软件后的笔记本电脑生成模拟主站。
可选地，所述模拟主站软件包括：SimulateAnalyzer软件。
可选地，所述终端单元模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关，并根据电源确定动作情况和生成分布式终端三遥信息，之前还包括：
使用网线模拟局域网，将第一交换机与多台分布式终端连接；
根据配置的网络拓扑相邻关系确定分布式终端之间的通信。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提供的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统及方法，通过模拟主站获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；并且控制继保测试仪执行联调方案；将根据分布式终端与模拟开关确定的终端单元作为智能分布式及自动化三遥功能的最小执行单位，利用第一交换机进行智能分布式通信以及利用第二交换机进行自动化三遥通信，即能够实现多终端整体联调，及时了解故障发生时终端间GOOSE报文情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为通信结构图；
图2为本发明所提供的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统结构示意图；
图3为电气拓扑层的电流、电流回路连接关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本发明的目的是提供一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统及方法，能够实现多终端整体联调。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图2为本发明所提供的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统结构示意图，如图2所示，本发明所提供的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，包括：主站层、通信拓扑层以及电气拓扑层。
主站层的模拟主站是联调系统的监控中心，所述主站层用于生成模拟主站；所述模拟主站用于获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；所述模拟主站还用于控制继保测试仪执行联调方案。
为了使接线方便清晰且具有扩展性，所述通信拓扑层包括：第一交换机和第二交换机。
所述第一交换机用于进行智能分布式通信；所述第二交换机分别与所述模拟主站以及继保测试仪通信；所述第二交换机用于进行自动化三遥通信。
分布式终端与模拟主站之间的通信为自动化三遥通信，自动化三遥通信实际运行中每台分布式终端作为每个开关单元的二次设备，通过RS-485通信级联或者通过网口汇集至交换机的方式，由综合测控终端与调度主站交互三遥点表信息。为了直观地观察各个单元的三遥信息，减少通信转发调试的工作量，各分布式终端的三遥通信通过网口汇集至交换机（自动化三遥），省去综合测控终端，直接由模拟主站软件监测。
继保测试仪与模拟主站之间为闭环联调通信，闭环联调通信为解决继保测试仪单机测试时需要现场操作人员与后台监视人员共同配合的痛点，继保测试仪也通过交换机（自动化三遥）连接至模拟主站，使模拟主站可远程控制继保测试仪执行联调测试方案，只需要模拟主站端调试人员1人即可完成整个联调流程，并且可实时监控继保测试仪输出情况、开关动作结果、终端告警动作情况等信息，保证调试全过程闭环管理，原始数据真实准确可追溯。
所述电气拓扑层包括：继保测试仪以及多个终端单元；所述终端单元包括：分布式终端与模拟开关；所述终端单元用于模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关；所述继保测试仪与多个终端单元电气连接；所述继保测试仪用于模拟变电站出线代表馈线的电源。所述终端单元中的分布式终端通过网口与所述第二交换机进行自动化三遥通信。
智能分布式通信为分布式终端之间的通信。使用网线模拟局域网，将第一交换机与多台分布式终端连接；根据配置的网络拓扑相邻关系确定分布式终端之间的通信。
利用继保测试仪模拟变电站出线代表馈线的电源，分布式终端与模拟开关组成了智能分布式及自动化三遥功能的最小执行单位，用于模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关。代表电源的继保测试仪与代表分段、联络开关的单位通过电气连接，即可模拟出电网拓扑的运行方式。模拟开关为分布式终端提供开关的分、合位，作为智能分布式功能和三遥的关键信号；同时分布式终端执行智能分布式策略发出的开关分、合闸信号，由模拟开关执行并改变开关状态信号。因此，每台分布式终端与每台模拟开关间均以“电流串联，电压并联”的方式进行电气连接。具体电气拓扑层连接关系如图3所示。
如图3所示，电气拓扑层的电流回路中，电流是以相同的大小和方向，从继保测试仪出发依次流经各个模拟开关和分布式终端，最后回到继保测试仪保证电流回路的闭环。当电流达到分布式终端故障检测值，智能分布式策略通过分析定位，使故障点前后的分布式终端向模拟开关发出分闸命令，即故障的切除和隔离命令。由于开关断开导致电流回路开路，继保测试仪停止电流回路加量，因此可模拟可整条线路上故障电流消失。
电气拓扑层的电压回路中，电压从继保测试仪出发，拆分为两路相同大小的电压，其中一路同时施加于开关的一侧及分布式终端的线路电压，另一路经与开关串联后施加于分布式终端的母线电压，同时作为下一个单元的开关线路电压。如果因电流达到故障值，故障点之前的开关分闸，其分布式终端母线电压失压，但线路电压正常；故障点之后的开关分闸，其分布式终端线路电压失败，如其后还有另一路电源从联络开关输入，代表智能分布式联络开关合闸，则可支持故障点之后开关的母线电压。从而真实地模拟出电网一次设备故障切除、隔离及转供全过程开关两侧电压的变换关系。
本发明还提供一种基于模拟状态器件的多端闭环联调方法，应用于所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，包括：
S101，继保测试仪根据联调方案模拟变电站出线代表馈线的电源。
S101之前还包括：
将模拟主站软件植入笔记本电脑中，利用植入软件后的笔记本电脑生成模拟主站。所述模拟主站软件包括但不限于：SimulateAnalyzer软件。
S102，终端单元模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关；并根据电源确定动作情况和生成分布式终端三遥信息。
S102之前还包括：
使用网线模拟局域网，将第一交换机与多台分布式终端连接；
根据配置的网络拓扑相邻关系确定分布式终端之间的通信。
S103，模拟主站获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；并控制继保测试仪执行联调方案。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，其特征在于，包括：主站层、通信拓扑层以及电气拓扑层；
所述主站层用于生成模拟主站；所述模拟主站用于获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；所述模拟主站还用于控制继保测试仪执行联调方案；
所述通信拓扑层包括：第一交换机和第二交换机；所述第一交换机用于进行智能分布式通信；所述第二交换机分别与所述模拟主站以及继保测试仪通信；所述第二交换机用于进行自动化三遥通信；
所述电气拓扑层包括：继保测试仪以及多个终端单元；所述终端单元包括：分布式终端与模拟开关；所述终端单元用于模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关；所述继保测试仪与多个终端单元电气连接；所述继保测试仪用于模拟变电站出线代表馈线的电源；电气拓扑层的电流回路中，电流是以相同的大小和方向，从继保测试仪出发依次流经各个模拟开关和分布式终端，最后回到继保测试仪保证电流回路的闭环；电气拓扑层的电压回路中，电压从继保测试仪出发，拆分为两路相同大小的电压，其中一路同时施加于开关的一侧及分布式终端的线路电压，另一路经与开关串联后施加于分布式终端的母线电压，同时作为下一个单元的开关线路电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，其特征在于，所述终端单元中的分布式终端通过网口与所述第二交换机进行自动化三遥通信。
3.根据权利要求1所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，其特征在于，所述分布式终端与模拟开关的连接方式为电气连接。
4.一种基于模拟状态器件的多端闭环联调方法，应用于权利要求1-3中任意一项所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调系统，其特征在于，包括：
继保测试仪根据联调方案模拟变电站出线代表馈线的电源；
终端单元模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关，并根据电源确定动作情况和生成分布式终端三遥信息；
模拟主站获取分布式终端三遥信息，实时监测终端单元的动作情况；并控制继保测试仪执行联调方案。
5.根据权利要求4所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调方法，其特征在于，所述继保测试仪根据联调方案模拟变电站出线代表馈线的电源，之前还包括：
将模拟主站软件植入笔记本电脑中，利用植入软件后的笔记本电脑生成模拟主站。
6.根据权利要求5所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调方法，其特征在于，所述模拟主站软件包括：SimulateAnalyzer软件。
7.根据权利要求4所述的一种基于模拟状态器件的多端闭环联调方法，其特征在于，所述终端单元模拟具备馈线自动化功能的分段、联络开关，并根据电源确定动作情况和生成分布式终端三遥信息，之前还包括：
使用网线模拟局域网，将第一交换机与多台分布式终端连接；
根据配置的网络拓扑相邻关系确定分布式终端之间的通信。
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