CN203232115U - 一种采用蓄电池供电的ftu现场测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，包括电源部分、数字信号控制器、模拟量发生部分、模拟断路器回路部分、电平转换电路及人机接口部分，电源部分接入交流电源，电源部分输出分别与数字信号控制器连接，与模拟量发生部分连接，数字信号控制器分别通过并行接口与模拟量发生部分连接；通过I/O口与模拟断路器回路部分连接；通过I/O口与电平转换电路连接；通过串口与人机接口部分连接。本实用新型可以在现场不需要外接电源的情况下，对现场FTU在投运前进行全面的测试，保证FTU投运后的一次成功率，对配网自动化的顺利实施意义重大。

Description

一种采用蓄电池供电的FTU现场测试仪

技术领域

本实用新型属于电力系统配电网自动化技术领域，尤其涉及的是一种采用蓄电池供电的FTU现场测试仪。

背景技术

按照国家电网公司的发展规划，配电自动化是坚强智能电网建设的主要内容之一，其成效直接关系到智能配电网建设的成败，坚强智能电网战略给配电自动化注入了新的内涵和生机。同时配电网作为输配电系统的最后一个环节，其实现自动化的程度与供用电的质量和可靠性密切相关。

配网自动化在我国处在起步阶段，国内城市配网馈线自动化率不足10%，目前国外配网自动化的比例达到60%-70%，配网自动化将是未来智能电网投资的重中之重。因此，将会有越来越多的配网自动化终端设备（FTU）在现场安装、使用。

配网自动化终端设备（FTU）作为配电自动化建设的重要组成部分，完成配电线的运行检测以及监控功能，其采集配电网实时运行数据、检测、识别故障、开关设备的运行工况，进行处理及分析。目前，FTU的测试主要依赖于继电保护测试仪，继电保护测试仪产生FTU测试需要的模拟电流、电压信号，并可模拟现场故障状态，来检测FTU的性能。然而大多数情况下，FTU安装到现场后在投运前，现场一般不具备供电条件，因此导致采用交流供电的继电保护测试仪无法使用。而且继电保护测试仪的功能有限，无法完全对一台FTU进行全面的测试，因此FTU的现场测试一直是困扰运行、维护人员的难题。很多情况下，现场FTU安装完成后未进行全面测试即投入运行，导致上电后经常会出现故障，排除故障不仅浪费了大量的人力物力，而且有时候还需要多次停电操作，给供电可靠性和供电企业的信誉也带来了很大的影响。因此，急需要相应的测试设备来解决FTU现场测试的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用蓄电池供电的FTU现场测试仪。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，包括电源部分、数字信号控制器、模拟量发生部分、模拟断路器回路部分、电平转换电路及人机接口部分，电源部分接入交流电源，电源部分输出分别与数字信号控制器连接，与模拟量发生部分连接，数字信号控制器分别通过并行接口与模拟量发生部分连接；通过I/O口与模拟断路器回路部分连接；通过I/O口与电平转换电路连接；通过串口与人机接口部分连接。

而且，所述电源部分由AC/DC电源模块、蓄电池充放电管理单元、蓄电池、DC/DC电源A、DC/DC电源B组成，AC/DC电源模块的交流输入直接取自市电，其输出与蓄电池充放电管理单元连接，蓄电池充放电管理单元的输出分别与蓄电池、DC/DC电源A、DC/DC电源B及数字信号控制器连接，DC/DC电源A的输出与数字信号控制器连接；DC/DC电源B的输出与模拟量发生部分连接；蓄电池采用1节12V12AH的松下蓄电池。

而且，所述数字信号控制器采用ST公司基于Cortex-M4内核的高性能数字信号控制器STM32F407。

而且，模拟量发生部分由多通道数模转换器D/A、滤波回路、功率驱动及电压放大组成，多通道数模转换器D/A采用8通道14位D/A转换器AD7841实现，其输入端与数字信号控制器并行接口连接，其输出与两路滤波回路连接，两路滤波回路均采用LF347构成的有源带通滤波器，其中一路滤波回路的输出与功率驱动连接，功率驱动采用大功率运放PA03模块，其中另一路滤波回路的输出与电压放大连接，电压放大同样采用大功率运放PA03模块。

而且，所述模拟断路器回部分路包括驱动电路及模拟断路器回路，驱动电路采用74HCT273输出由三级管8050进行驱动，模拟断路器回路使用光耦芯片TLP521搭建回路并实现模拟断路器信号的隔离输出，驱动电路输入端通过I/O口与数字信号控制器连接，驱动电路输出端与模拟断路器回路的输入端连接。

而且，所述人机接口部分由触摸屏和维护口组成，触摸屏和维护口均通过RS232口或RS485口与数字信号控制器连接。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型提供了一种采用蓄电池供电的配网自动化终端设备（FTU）现场测试仪，其可以在现场不需要电源的情况下，依靠蓄电池储存的电能，产生FTU所需要的模拟量、状态量信号，并可采集FTU的控制输出信号，可与FTU通信获取FTU的数据，可对现场FTU在投运前进行全面的测试，尤其是现场不具备供电条件的情况下，从而保证FTU投运后的一次成功率，对配网自动化的顺利实施意义重大。

附图说明

图1是本实用新型测试仪构成的系统连接框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

本实用新型所述的实施例是说明性的，不是限定性的，不能以此实施例作为对本实用新型保护范围的限定。

本实用新型为实现对FTU现场测试的基本条件是：为实现采用蓄电池供电对FTU进行现场测试，测试仪必须具备产生FTU测试所需要的模拟、状态输入输出信号的能力，且能采集FTU的输出信号，能和FTU通信以验证FTU的通信功能，且能支持通过蓄电池自供电。

一种采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，如图1所示，包括电源部分、数字信号控制器、模拟量发生部分、模拟断路器回路、电平转换电路及人机接口部分，电源部分接入交流电源，其输出分别与数字信号控制器连接，与模拟量发生部分连接，为数字信号控制器及模拟量发生部分提供电源，同时，电源部分将充放电状态信息和控制信号接入到数字信号控制器中，数字信号控制器分别通过并行接口与模拟量发生部分连接，为模拟量发生部分提供多路数字信号；通过I/O口与模拟断路器回路连接，为模拟断路器回路提供断路器模拟状态节点信号；通过I/O口与电平转换电路连接，接收电平转换电路的FTU的分/合闸信号；通过串口与人机接口部分连接，实现人际互动。

下面就每一部分电路作具体说明：

电源部分：电源部分由AC/DC电源模块、蓄电池充放电管理单元、蓄电池、DC/DC电源A、DC/DC电源B组成，其中，AC/DC电源模块的交流输入可直接取自市电或者现场的PT，其输出的直流电源作为蓄电池的充电电源；蓄电池充放电管理单元实现对蓄电池的充放电管理和系统电源切换，在外加电源正常的情况下，其自动对蓄电池进行充电，同时给系统电源供电，当无外加电源的情况下，可将系统电源自动切换至由蓄电池供电，该模块还可实现对蓄电池的手动活化功能，当蓄电池使用一段时间后，可进行活化以提高容量，蓄电池的充放电状态信息和控制信号直接接入到数字信号控制器中，以实现通过触摸屏或者维护口的显示和操作控制，DC/DC电源A用来产生数字信号控制器所需要的工作电源；DC/DC电源B用来产生功模拟量发生部分所需要的工作电源；蓄电池采用1节12V12AH的松下蓄电池。

数字信号控制器：采用ST公司基于Cortex-M4内核的高性能数字信号控制器STM32F407，数字信号控制器提供网口和串口两种通信接口形式，便于和各种类型的FTU通信，网口采用RJ45接口，10/100M自适应；串口支持RS232/RS485；可通过规约和FTU通信以获取FTU的采集信息。数字信号控制器具有丰富的内部资源，在不外扩资源的情况下可实现本项目所需要的存储、通信、控制、接口功能。

模拟量发生部分：由多通道数模转换器D/A、滤波回路、功率驱动及电压放大回路组成，多通道数模转换器D/A采用8通道14位D/A转换器AD7841实现，其与数字信号控制器并行接口，并在程序控制下可输出8路幅值、角度连续可调的模拟量信号，其中Ia、Ib、Ic、I0为4路电流信号，Ua、Ub、Uc、U0为4路电压信号；滤波回路采用LF347构成的有源带通滤波器，将多通道数模转换器D/A输出的带台阶的交流信号滤除非工频分量，从而得到比较理想的工频交流信号；功率驱动部分将滤波后的电流通道的弱电压信号通过大功率运放PA03变成0～10A的工频电流信号；电压放大部分将滤波后的电压通道的弱电压信号通过大功率运放PA03和线性变压器变成0～120V的工频电压信号，电流、电压信号的输出精度可达千分之一，其通过端子可接入到FTU上，从而实现对FTU模拟量采集回路的测试。

模拟断路器回路部分：包括驱动电路及模拟断路器回路，驱动电路采用74HCT273输出由三级管8050进行驱动，模拟断路器回路使用光耦芯片TLP521搭建回路并实现模拟断路器信号的隔离输出，驱动电路输入端通过I/O口与数字信号控制器连接，驱动电路输出端与模拟断路器回路的输入端连接，从而可在数字信号控制器的控制下实现分、合控制，输出节点为C型节点，包括一常开节点和一常闭节点，实现双位置节点输出，供FTU的开关量采集回路采集。

电平转换电路：采用光耦芯片EL871实现输入信号的隔离和电平转换，电平转换电路将FTU分闸信号、FTU合闸信号接入到数字信号控制器的I/O脚上采集，可用来测试FTU的分、合闸动作回路是否正常，也可测试FTU施加故障信号后其动作是否正常。

人机接口部分：由触摸屏和维护口组成，触摸屏和维护口均通过RS232口或RS485口与数字信号控制器连接，用户可以直接在触摸屏上或者通过维护口控制数字信号控制器，产生FTU测试所需要的各种信号。

采用蓄电池供电的FTU现场测试仪的使用：

（1）、充电：

在现场测试前，先对测试仪充电，如果现场具备电源条件，可省略该步骤；

（2）、接线：

将FTU的模拟信号、开关量输出信号、输入信号、通信接口通过航空插头或其他转接端子和FTU链接好，为了节省现场时间，本部分工作可在去现场前完成；

（3）、设置参数：

将测试仪带电，设置通信参数、测试用参数；

（4）、手动输出测试：

手动控制测试仪输出正常的模拟量信号、开关状态信号，看FTU采集是否正常；

手动控制测试仪模拟输出故障信号，看FTU动作是否正常；

手动切换模拟断路器状态，看FTU开关状态采集是否正常；

通过维护软件操作FTU进行分、合闸动作，看测试仪采集到的动作信号是否正常；

（5）、闭环测试：

通过触摸屏或者维护口配置闭环测试的信号发生序列，然后启动，测试仪将自动按设置定时发出测试需要的模拟量、信号量，并直接从通信口获取FTU的测量信息，进行自动比对，得出功能是否正常的结果；

由于测试仪可以输出FTU测试所需要的模拟量、状态量信号，并可采集FTU的控制输出，且输出的模拟量电压、电流幅值可实现在零到满值间连续可调，且各模拟量之间的夹角可调，输出精度为千分之一，因此可实现对FTU的全面测试。尤其是在闭环测试状态下，可自动实现对FTU的功能测试；

当现场存在多个回路时，可采用上述步骤逐一测试；

为了节约电池电量，每个回路模拟量输出的时间不要加的太长。

Claims (6)

1.一种采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，其特征在于：包括电源部分、数字信号控制器、模拟量发生部分、模拟断路器回路部分、电平转换电路及人机接口部分，电源部分接入交流电源，电源部分输出分别与数字信号控制器连接，与模拟量发生部分连接，数字信号控制器分别通过并行接口与模拟量发生部分连接；通过I/O口与模拟断路器回路部分连接；通过I/O口与电平转换电路连接；通过串口与人机接口部分连接。

2.根据权利要求1所述的采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，其特征在于：所述电源部分由AC/DC电源模块、蓄电池充放电管理单元、蓄电池、DC/DC电源A、DC/DC电源B组成，AC/DC电源模块的交流输入直接取自市电，其输出与蓄电池充放电管理单元连接，蓄电池充放电管理单元的输出分别与蓄电池、DC/DC电源A、DC/DC电源B及数字信号控制器连接，DC/DC电源A的输出与数字信号控制器连接；DC/DC电源B的输出与模拟量发生部分连接；蓄电池采用1节12V12AH的松下蓄电池。

3.根据权利要求1所述的采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，其特征在于：所述数字信号控制器采用ST公司基于Cortex-M4内核的高性能数字信号控制器STM32F407。

4.根据权利要求1所述的采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，其特征在于：模拟量发生部分由多通道数模转换器D/A、滤波回路、功率驱动及电压放大组成，多通道数模转换器D/A采用8通道14位D/A转换器AD7841实现，其输入端与数字信号控制器并行接口连接，其输出与两路滤波回路连接，两路滤波回路均采用LF347构成的有源带通滤波器，其中一路滤波回路的输出与功率驱动连接，功率驱动采用大功率运放PA03模块，其中另一路滤波回路的输出与电压放大连接，电压放大同样采用大功率运放PA03模块。

5.根据权利要求1所述的采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，其特征在于：所述模拟断路器回部分路包括驱动电路及模拟断路器回路，驱动电路采用74HCT273输出由三级管8050进行驱动，模拟断路器回路使用光耦芯片TLP521搭建回路并实现模拟断路器信号的隔离输出，驱动电路输入端通过I/O口与数字信号控制器连接，驱动电路输出端与模拟断路器回路的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的采用蓄电池供电的FTU现场测试仪，其特征在于：所述人机接口部分由触摸屏和维护口组成，触摸屏和维护口均通过RS232口或RS485口与数字信号控制器连接。

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