CN116430220A - 一种并网断路器测试系统及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种并网断路器测试系统及测试方法，所述并网断路器测试系统包括：测试案例库和运行环境仿真模块；所述测试案例库与所述运行环境仿真模块连接，所述测试案例库中包括若干项测试触发事件；所述测试触发事件用于测试并网断路器；所述测试案例库用于根据测试环境和测试内容向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；所述运行环境仿真模块用于根据目标测试触发事件进行并网断路器运行环境的仿真，以实现对并网断路器的测试；本发明提供的整个测试系统无需测试人员值守，有效提高了测试效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种并网断路器测试系统及测试方法，属于断路器检测技术领域。
背景技术
并网断路器作为电网中的关键节点，对于整个电网的安全运行起着重要的保障作用；比如，断路器中的并网断路器作为光伏并网的关键节点，其性能直接影响着电网的安全可靠运行，因此需要对并网断路器质量进行把控；对断路器的保护特性进行测试是保证电网中所使用断路器质量安全可靠的重要环节，而能够进行断路器质量测试的相关检测装置则是能否实现对断路器质量进行准确测试的关键。
目前，国内测试断路器保护特性的设备大多是固定设备，例如固定式大电流直流电源，具有体积大、不够灵活以及无法移动监测等缺点，其中，保护测试装置的分析仪器大多是常规设备，如电压表、电流表、示波器等，而且设备布线复杂、也不方便检测操作；早期主要通过电压调节器和大容量变压器的组合以及晶闸管的电压调节和磁电压调节产生断路器测试大电流，在高功率调节系统中，调压器经常被使用，这带来诸如高成本、大压降以及弱调节能力问题，在设置断路器保护特性检测电流时，需要手动调节试验电流，这不但检测效率低下，而且测试电流精度也不高；在国外，产品故障率被纳入其可靠性测试指标，并制定了相应的可靠性测试标准；对于高压断路器可靠性方面，国外做了大量工作及测试，例如可靠性增长试验、维护测试、验收测试、温升测试、合闸与分闸测试、电气或机械耐受测试等，为了提高断路器的可靠性，以上测试对控制手段一直进行优化改善，更加确切地反映出断路器在实际运用中的工作情况以及使用寿命等情况；例如，美国的 MutiAmp 开发了一种小型低压断路器测试装置，可以模拟过载情况，可以在额定电流为 500A 或更小的断路器上进行延时特性测试，并且还可以进行瞬时特性测试，瞬间脱扣输出电流可达到5KA，该设备虽然对断路器的测试方法进行了改善，但其自动化程度较低，测试效率无法满足实际应用需求。
综上所述，并网断路器未来将朝着智能化、功能多样化的方向发展，但目前国内相关检测设备配套存在不完善的问题，国外对于断路器测试主要为常规断路器，且研究集中于可靠性测试及使用寿命测试，对于光伏并网断路器测试涉猎较少，且自动化程度较低；因此，研发一套用于低压并网开关测试的检测设备对于简化现场并网验收、提升并网可靠性具有重要的意义。
发明内容
本发明提出的是一种并网断路器测试系统及测试方法，其目的旨在提升并网断路器测试系统的自动化水平，提高测试效率。
一种并网断路器测试系统，该系统包括测试案例库，运行环境仿真模块；所述测试案例库与所述运行环境仿真模块连接，所述测试案例库中包括若干项测试触发事件；所述测试触发事件用于测试并网断路器；所述测试案例库用于根据测试环境和测试内容向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；所述运行环境仿真模块用于根据目标测试触发事件进行并网断路器运行环境的仿真，以实现对并网断路器的自动化测试。
进一步地，所述的一种并网断路器测试系统还包括测试结果分析模块；所述测试结果分析模块用于获取并网断路器的测试结果，并对测试结果进行分析。
进一步地，所述测试结果分析模块还用于生成测试报告。
进一步地，所述测试结果分析模块用于至少执行以下任意一种操作：基准结果维护、测试结果记录、测试结果比对、异常状态分析、测试报告填写、测试结果维护。
进一步地，所述测试案例库中至少包括以下任意一种测试触发事件：电压采集精度、电流采集精度、谐波测量精度、剩余电流精度、跳闸测试、保护功能测试。
进一步地，所述的一种并网断路器测试系统对并网断路器的测试至少包括以下任意一种：三遥信息、过载告警、短路告警、三相不平衡告警、剩余电流、失电、复电。
进一步地，所述运行环境仿真模块用于根据目标测试触发事件进行并网断路器运行环境的仿真至少包括以下任意一种：相/线电压的仿真、相/线电流的仿真、剩余电流的仿真、分合闸状态的仿真。
进一步地，所述运行环境仿真模块采用基于电流共导不共回的功率线性放大技术实现并网断路器运行环境的仿真。
一种利用所述的并网断路器测试系统实现并网断路器测试的方法，该方法包括：测试案例库根据测试环境和测试内容，向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；所述运行环境仿真模块根据所述目标测试触发事件进行光伏并网断路器运行环境的仿真，以实现对所述光伏并网断路器的测试。
进一步地，该方法还包括：在并网断路器的电流回路中增加两侧电压协调控制器，以使运行环境仿真模块实现对并网断路器两侧电压的模拟。
进一步地，利用所述的并网断路器测试系统实现并网断路器测试的方法，该方法还包括：基于特征信号的拓扑识别测试技术实现对并网断路器的测试。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种全自动化的并网断路器测试系统，在整个测试过程中，通过测试案例库逐项向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件，使该运行环境仿真模块能够实现逐项实施这些目标测试触发事件，整个测试过程无需值守操作，有效提高了测试效率。
附图说明
附图1为本发明实施例所述的光伏并网断路器测试系统的原理流程图。
附图2为本发明实施例所述的测试结果智能分析的原理图。
附图3为本发明实施例所述的光伏并网断路器测试系统的结构示意图。
附图4为本发明实施例所述的基于电流共导不共回的功率线性放大技术中升流升压的原理图。
附图5为本发明实施例所述的光伏并网断路器测试方法的流程图。
附图6为本发明实施例所述的共导不共回的原理图。
附图7为本发明实施例所述的共导不共回电压电流的结构示意图。
附图中31是测试案例库，32是运行环境仿真模块，33是光伏并网断路器，34是测试结果分析模块。
具体实施方式
一种并网断路器测试系统，该系统包括测试案例库，运行环境仿真模块；所述测试案例库与所述运行环境仿真模块连接，所述测试案例库中包括若干项测试触发事件；所述测试触发事件用于测试并网断路器；所述测试案例库用于根据测试环境和测试内容向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；所述运行环境仿真模块用于根据目标测试触发事件进行并网断路器运行环境的仿真，以实现对并网断路器的自动化测试。
本发明提供了一种并网断路器的全自动闭环测试系统，整个测试系统无需测试人员值守，有效提高了测试效率。
所述测试案例库逐项向所述运行环境仿真模块输入目标测试触发事件。
一种并网断路器测试系统，该系统还包括测试结果分析模块；所述测试结果分析模块用于获取并网断路器的测试结果，并对测试结果进行分析。
所述测试结果分析模块还用于生成测试报告，和/或所述测试结果分析模块还用于至少执行以下任意一种操作：基准结果维护、测试结果记录、测试结果比对、异常状态分析、测试报告填写、测试结果维护；本实现方式中，通过自动生成测试报告，实现了测试结果的可视化，提高了整个测试过程的自动化水平。
所述测试案例库中至少包括以下任意一种测试触发事件：电压采集精度、电流采集精度、谐波测量精度、剩余电流精度、跳闸测试及保护功能测试；和/或对所述并网断路器的测试至少包括以下任意一种：三遥信息、过载告警、短路告警、三相不平衡告警、剩余电流、失电及复电。
所述运行环境仿真模块用于根据目标测试触发事件进行并网断路器运行环境的仿真至少包括以下任意一种：相/线电压的仿真、相/线电流的仿真、剩余电流的仿真、分合闸状态的仿真；和/或所述运行环境仿真模块采用基于电流共导不共回的功率线性放大技术实现并网断路器运行环境的仿真；本实现方式中，采用基于电流共导不共回的功率线性放大技术实现并网断路器运行环境的仿真，通过将并网断路器的电流回路当作一个整体，与地实现电压差的创新，设计实现功率线性放大，可以实现大范围功率输出的同时，对暂态特性具有非常精确的模拟。
一种利用并网断路器测试系统实现并网断路器测试的方法，该方法包括：测试案例库根据测试环境和测试内容，向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；所述运行环境仿真模块根据所述目标测试触发事件进行光伏并网断路器运行环境的仿真，以实现对并网断路器的测试。
一种根据利用并网断路器测试系统实现并网断路器测试的方法，该方法还包括：在并网断路器的电流回路中增加两侧电压协调控制器，以使运行环境仿真模块实现对并网断路器两侧电压的模拟；通过在并网断路器的电流回路中增加两侧电压协调控制器，实现了对并网断路器两侧电压的灵活模拟，进而实现了验证并网管理功能。
一种利用并网断路器测试系统实现并网断路器测试的方法，该方法还包括：基于特征信号的拓扑识别测试技术实现对并网断路器的测试；本实现方式中，通过负载匹配切换技术在测试回路中产生特征信号，测试待测设备特征信号识别功能，通过高精度采集技术监测识别电压通道的电流信号，测试待测设备特征信号发送功能。
一种利用并网断路器测试系统实现并网断路器测试的方法，该方法还包括：测试结果分析模块获取并网断路器的测试结果，并对测试结果进行分析。
所述并网断路器优选为光伏并网断路器；本发明优选作为光伏并网断路器测试系统对光伏并网断路器进行测试。
实施例
参照附图1-附图7，本实施例提供了一种光伏并网断路器测试系统及测试方法，与现有技术相比，本申请提供了一种全自动化的光伏并网断路器测试系统，通过测试案例库逐项向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件，使该运行环境仿真模块能够实现逐项实施这些目标测试触发事件，整个测试过程无需值守操作，有效提高了测试效率。
本实施例提供了一种光伏并网断路器测试系统，采用光伏并网断路器入网检测平台，能够实现光伏并网断路器的全自动闭环测试，其测试流程如图 1所示，测试过程中仅测试设备连接、测试内容选择需要人工接入，测试执行后直至测试结果统计均无需测试人员值守，有效提高测试效率。
为实现一体化全自动测试，应从测试准备阶段、测试实施阶段及测试总结阶段3个阶段具体考虑自动测试方法。
其中，在测试准备阶段实现被测设备（即“光伏并网断路器”）的标准化、便捷化和高效接入；在测试过程中实现测试内容无间断逐项实施，实现测试过程无需值守操作；在测试总结阶段则实现测试结果的智能分析和测试报告的自动填写，实现一体化自动测试的全流程闭环，测试结果智能分析技术有效提升测试结果分析效率，避免了人工记录出现错误，也为测试结果维护和测试结果数据挖掘奠定基础。
光伏并网断路器测试系统的测试结果智能分析实现框图如图 2所示，测试案例库与运行环境仿真模块实时交互，测试案例库根据测试环境和测试内容，向运行环境仿真模块逐项输入测试触发事件；运行环境仿真模块，一方面，根据测试触发事件仿真并开出系统电气量、开关量状态，另一方面，仿真设备正确动作情况作为测试结果基准。
测试结果智能分析中则按照基准结果维护、测试结果记录、测试结果比对、异常状态分析、测试报告填写及测试结果大数据维护6项流程实施。
其中，部分基准结果维护需根据被测设备相关技术规范在测试前填写维护，其余则通过运行环境仿真模块传递基准结果；测试结果比对主要根据被测设备状态和基准结果情况进行比较，根据测试逻辑要求判定是否合格，根据偏差情况进行原因分析；测试结果大数据维护则是在大量测试过程中，将多种测试不合格情况存储记录，实现测试结果关联与故障快速溯源，协助被测设备质量整改提升。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行详细描述。
如图3所示，本实施例提供一种光伏并网断路器测试系统，所述系统包括：测试案例库31和运行环境仿真模块32。
具体地，所述测试案例库31与所述运行环境仿真模块32连接，所述测试案例库31中包括多项测试触发事件；所述测试触发事件用于测试光伏并网断路器33；所述测试案例库31用于根据测试环境和测试内容，向所述运行环境仿真模块32输入目标测试触发事件；所述运行环境仿真模块32用于根据所述目标测试触发事件进行所述光伏并网断路器33运行环境的仿真，以实现对所述光伏并网断路器33的自动化测试。
于一实施例中，所述测试案例库31逐项向所述运行环境仿真模块32输入目标测试触发事件。
如图3所示，于一实施例中，所述系统还包括：测试结果分析模块34。
具体地，所述测试结果分析模块34用于获取所述光伏并网断路器33的测试结果，并分析所述测试结果。
需要说明的是，光伏并网断路器全自动测试需要多个功能模块协作完成测试，要将这么多的功能模块整合到一起，涉及到结构设计、硬件电路设计、系统的电气接线设计，嵌入式软件开发、上位机软件开发等多个部分，各个模块间的数据要实时通信。
于一实施例中，所述测试结果分析模块34还用于生成测试报告。
于一实施例中，所述测试结果分析模块34还用于至少但并不限于执行以下任意一种操作：基准结果维护、测试结果记录、测试结果比对、异常状态分析、测试报告填写及测试结果维护。
于一实施例中，所述测试案例库31中至少包括但并不限于以下任意一种测试触发事件：电压采集精度、电流采集精度、谐波测量精度、剩余电流精度、跳闸测试及保护功能测试。
于一实施例中，对所述光伏并网断路器33的测试至少包括但并不限于以下任意一种：三遥信息、过载告警、短路告警、三相不平衡告警、剩余电流、失电及复电。
于一实施例中，所述运行环境仿真模块32用于根据所述目标测试触发事件进行所述光伏并网断路器33运行环境的仿真至少包括但并不限于以下任意一种：相/线电压的仿真、相/线电流的仿真、剩余电流的仿真、分合闸状态的仿真。
于一实施例中，所述运行环境仿真模块32采用基于电流共导不共回的功率线性放大技术实现所述光伏并网断路器运行环境的仿真。
需要说明的是，光伏并网断路器检测，需要电流测量标准量程为0~720A，电压测量标准量程为0~440V，同时需要保证0.1%的精度，所以测试过程中需要在大范围量程实现电流、电压幅值、相位的精确模拟，因此导致现有检测设备检测电流无法连续可调、并发检测设备量少的问题。
为此采用如图 4、图6及图7所示的基于电流共导不共回的大范围功率线性放大技术，来实现光伏并网断路器现场运行环境的模拟。
如图6和图7所示，与实际线路的差别在于一次电流不由一次电压驱动，电压与电流通过两个相互隔离设备产生后作用到同一端口，一次电压一侧连接端口一侧接大地，使输出端口对大地产生10kV电压，电流通过输出接口与外部待测设备构成的回路流通电流，用以模拟10kV线路。
图4中，设计采用“同线不同回”的电压电流输出技术，实现低压现场运行环境的模拟。电压源输出0～440V，通过将一端连接输出端口，另外一端连接大地，由此模拟电压测试环境，电流源输出0～200A，驱动5：1升流变压器，最高可输出1000A电流。
升流原理：在一次侧电压与电流共线，必须使用高压隔离型的电流变换设备，在电流变换中利用变压器初级侧及次级侧能量守恒的原理，初级侧（IA，IN）绕线5匝，次级侧为铜杆穿心而过（相当于1匝线圈），变压器前后级电压与匝数成正比，假设初级电压为5U，初级电流为I初，次级电压则为U，次级电流为I次，有5U×I初=U×I次，即I次=5I初，电流变换升高了5倍（理想情况）；实际上由于变压器漏感的存在，变压器传递能量的效率无法达到100%，初级电流与次级电流无法按照上述设定的参数传递，再通过在铜杆增加高精度采样CT，实时监测铜排的电流，并反馈给功率源，再通过闭环的实时调整，保证大电流的输出精度；同时将高精度采样CT的输出电流接入高精度三相标准表，作为精度评价的基准。
需要说明的是，通过高压隔离型的电流变换设备实现电压与一次电流同线输出，同时通过无静差电流反馈电路抵消变压器漏感对能量传递的影响，保证电压电流输出精度及稳定度。
本实施例中，采用将整个电流回路当作一个整体，与地实现电压差的创新设计实现功率线性放大，可以实现大范围功率输出的同时，对暂态特性具有非常精确的模拟。
如图5所示，本申请还提供了一种利用上述的光伏并网断路器测试系统实现的光伏并网断路器测试方法，所述方法包括：
步骤S51、测试案例库根据测试环境和测试内容，向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；
步骤S52、所述运行环境仿真模块根据所述目标测试触发事件进行光伏并网断路器运行环境的仿真，以实现对所述光伏并网断路器的测试。
于一实施例中，所述方法还包括：在所述光伏并网断路器的电流回路中增加两侧电压协调控制器，以使所述运行环境仿真模块实现对所述光伏并网断路器两侧电压的模拟。
于本实施例中，光伏并网断路器新增光伏并网管理功能，测试时需要对断路器进线端与出线端电压分别模拟，测试断路器处于分闸状态下，禁止光伏逆变器带电并网，只有当电网侧电压与频率均正常且光伏侧无输出电压时才允许合闸。
本实施例中，通过在电流回路中增加两侧电压协调控制器，实现光伏并网断路器两侧电压的灵活模拟，验证光伏并网管理功能。
于一实施例中，所述方法还包括：基于特征信号的拓扑识别测试技术实现对所述光伏并网断路器的测试。
于本实施例中，光伏并网断路器新增硬件拓扑识别功能，融合终端向光伏并网断路器下发特征信号发送指令，收到后光伏并网断路器控制负载通断在电力线上产生特征信号；同时，光伏并网断路器实时采集电力线上的信号，解析并识别特征信号。
本实施例中，通过负载匹配切换技术在测试回路中产生特征信号，测试待测设备特征信号识别功能，通过高精度采集技术监测识别电压通道的电流信号，测试待测设备特征信号发送功能。
如图5所示，于一实施例中，所述方法还包括：
步骤S53、测试结果分析模块获取所述光伏并网断路器的测试结果，并分析所述测试结果。
本实施例中，对于光伏并网断路器的整个测试过程采用全自动测试模式，在确保产品出厂质量的同时，节省大量的检测人员需求；通过该光伏并网断路器测试系统及方法，方便高效、合理地开展光伏并网断路器检测工作，有利于提高光伏并网断路器的安全性、稳定性；光伏并网断路器的质量提升后，对于提高分布式光伏并网能力、推动分布式能源的消纳具有重要的意义。
本发明实施例所述的光伏并网断路器测试方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置或方法，可以通过其它的方式实现；例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，模块/单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或单元可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行；另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块/单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块/单元显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块/单元来实现本申请实施例的目的；例如，在本发明实施例中的各功能模块/单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块/单元单独物理存在，也可以两个或两个以上模块/单元集成在一个模块/单元中。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本实施例中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤；这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件；专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
上述各个附图对应的流程或结构的描述各有侧重，某个流程或结构中没有详述的部分，可以参见其他流程或结构的相关描述。
Claims (11)
1.一种并网断路器测试系统，其特征是包括测试案例库，运行环境仿真模块；所述测试案例库与所述运行环境仿真模块连接，所述测试案例库中包括若干项测试触发事件；所述测试案例库根据测试环境和测试内容向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；所述运行环境仿真模块用于根据目标测试触发事件进行并网断路器运行环境的仿真，在运行环境的仿真结果下对并网断路器自动进行各项测试。
2.根据权利要求1所述的一种并网断路器测试系统，其特征是还包括测试结果分析模块；所述测试结果分析模块用于获取并网断路器的测试结果，并对测试结果进行分析。
3.根据权利要求2所述的一种并网断路器测试系统，其特征是所述测试结果分析模块还用于生成测试报告。
4.根据权利要求2所述的一种并网断路器测试系统，其特征是所述测试结果分析模块用于至少执行以下任意一种操作：基准结果维护、测试结果记录、测试结果比对、异常状态分析、测试报告填写、测试结果维护。
5.根据权利要求1所述的一种并网断路器测试系统，其特征是所述测试案例库中至少包括以下任意一项测试触发事件：电压采集精度、电流采集精度、谐波测量精度、剩余电流精度、跳闸测试、保护功能测试。
6.根据权利要求1所述的一种并网断路器测试系统，其特征是对并网断路器的各项测试至少包括以下任意一项：三遥信息、过载告警、短路告警、三相不平衡告警、剩余电流、失电、复电。
7.根据权利要求1所述的一种并网断路器测试系统，其特征是所述运行环境仿真模块用于根据目标测试触发事件进行并网断路器运行环境的仿真至少包括以下任意一种：相/线电压的仿真、相/线电流的仿真、剩余电流的仿真、分合闸状态的仿真。
8.根据权利要求1所述的一种并网断路器测试系统，其特征是所述运行环境仿真模块采用基于电流共导不共回的功率线性放大技术实现并网断路器运行环境的仿真。
9.一种利用权利要求1至8中任一项所述的并网断路器测试系统实现的并网断路器测试方法，其特征是该方法包括：测试案例库根据测试环境和测试内容，向运行环境仿真模块输入目标测试触发事件；
所述运行环境仿真模块根据所述目标测试触发事件进行光伏并网断路器运行环境的仿真，在运行环境的仿真结果下对并网断路器自动进行各项测试。
10.根据权利要求9所述的并网断路器测试方法，其特征是该方法还包括：在并网断路器的电流回路中增加两侧电压协调控制器，以使运行环境仿真模块实现对并网断路器两侧电压的模拟。
11.根据权利要求9所述的并网断路器测试方法，其特征是该方法还包括：基于特征信号的拓扑识别测试技术实现对并网断路器的各项测试。
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