CN204440161U - 一种配电自动化装置技术性能测试平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力设备检测领域，特别涉及一种用低压设备模拟高压输配电设备的配电自动化装置技术性能测试平台。配电自动化装置技术性能测试平台，包括实验平台、控制器及监控中心，所述实验平台与控制器连接，控制器再通过光纤与监控中心连接；所述实验平台包括模拟10kV配电线路，模拟高压变电站供电变压器及模拟中性点设备，模拟开关设备，模拟电压互感器及模拟电流互感器，模拟配电变压器，模拟接地控制单元。本实用新型将实验平台、控制器、监控中心组成一套完整的配电自动化装置技术性能测试平台，为配电自动化装置的整体调试、验收提供测试平台。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力设备检测领域，特别涉及一种用低压设备模拟高压输配电设备的配电自动化装置技术性能测试平台。
背景技术
配电自动化技术正在电力系统推广普及。一套完整的配网自动化装置包括自动化主站(以下称监控中心)、线路分段开关、终端(或分界)开关、联络开关、自动化终端(以下简称控制器)、配电通信、信息交互，以及网络系统。这些设备分散安装在配网馈线各个区段，监控中心通常远离现场在调度室，相互按规定的程序准确地配合才能完成整个自动化过程，任何环节出现障碍都可导致整体失败甚至事故扩大。配网自动化装置的综合测试、验收是投入运行前不可缺少环节。
配网自动化装置中的各设备安装点分散，一般可延伸到十数公里，允许就位安装的时间较短，只能停电半天或数个小时，分点分批安装完后，立即带电运行。更不允许在带电的高压线路上作短路试验来验证配网自动化装置的技术性能，如各区段相间短路，单相接地短路、切除、隔离，转供电过程。运行期间难免会出现拒动、误动等异常现象，停电查找又往往不允许，处理缺陷十分困难，有时会付出高昂的代价。
企标Q/GDW567-2010所规定的配网自动化装置的验收方法，要求在仿真模拟平台上进行配电自动化高级功能的仿真验证及黑盒测试，这种方法只能检验配网自动化装置的局部性能，不能替代现场整体联动试验，无法验证配网自动化装置的整体技术指标。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种配电自动化装置技术性能测试平台，为配电自动化装置的整体调试、验收提供测试平台。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种配电自动化装置技术性能测试平台，包括实验平台、控制器及监控中心，所述实验平台与控制器连接，控制器再通过光纤与监控中心连接；所述实验平台包括模拟10kV配电线路，模拟高压变电站供电变压器及模拟中性点设备，模拟开关设备，模拟电压互感器及模拟电流互感器，模拟配电变压器，模拟接地控制单元。
上述配电自动化装置技术性能测试平台中，所述模拟10kV配电线路包括10kV三相回路，10kV三相回路被开关设备分为多个区段线路，通过电感或电阻代替线路阻抗；并依据各区段线路中电容电流大小，在各区段线路上配置低压电容器。
上述配电自动化装置技术性能测试平台中，所述模拟高压变电站供电变压器包括0.4kV/0.1kV、Y/d-11小型电源变压器、电流滤波器；模拟中性点设备则包括电感线圈，用于模拟中性点电阻的滑线电阻，以及中性点开关、刀闸、中性点电压互感器、中性点电流互感器；在电源变压器出口通过中性点开关连接电流滤波器，电流滤波器通过刀闸与电感线圈和滑线电阻连接，电感线圈的两端连接中性点电压互感器，电感线圈和滑线电阻的尾端都连接有中性点电流互感器。
上述配电自动化装置技术性能测试平台中，所述模拟开关设备包括分段开关、终端开关、联络开关，分段开关、终端开关、联络开关用于连接各区段线路，所述分段开关、终端开关、联络开关为220V交流接触器。
上述配电自动化装置技术性能测试平台中，所述模拟电压互感器为100V/100V电压互感器，在每个线路开关设备的两侧分别配有第一电压互感器和第二电压互感器，第一电压互感器接在线路的A、B相，第二电压互感器接在线路的B、C相，供保护和测量使用；所述模拟电流互感器为零序电流互感器，所述分段开关、终端开关、联络开关的安装点都配有零序电流互感器，零序电流互感器的二次侧供控制器接入。
上述配电自动化装置技术性能测试平台中，所述模拟配电变压器为D/y0小容量三相变压器，在区段线路上配置若干台D/y0小容量三相变压器，以验证10kV区段线路保护对涌流的识别能力。
上述配电自动化装置技术性能测试平台中，所述模拟接地控制单元包括接地时刻控制器和与其串联的滑线电阻，所述接地时刻控制器控制零序电压的通断时刻，所述滑线电阻控制输出电压的幅值。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型将实验平台、控制器、监控中心组成一套完整的配电自动化装置技术性能测试平台，实验平台根据测试请求生成配电网的模拟量动态数据，并且通过通讯链路将模拟量动态数据发送至监控中心，从而形成一个完整的测试环境，解决了现有技术中配电自动化装置的测试环境不完整从而无法获取完整数据的问题，通过实验平台的运行状态对配电自动化装置进行完整测试的效果，提高配电自动化装置的可靠性和安全性。实验平台由低压元件组成，用操作安全、功能完备的实验平台模拟高压运行设备上的各种故障，解决了配电自动化设备点多分散，地形复杂、现场无法进行联动试验、验收的局面。本实用新型还解决了现有技术的仿真模拟平台只能检验装置的局部性能，无法验证装置的整体技术指标的缺陷，从线路短路故障开始，经跳闸切除、故障隔离直至负荷转供结束，检验装置完整的动 作程序，为配电自动化装置的整体调试、验收提供测试平台。
附图说明
图1为本实用新型配电自动化系统的结构原理图；
图2为实验平台中10kV配电线路结构图；
图3为实验平台中模拟供电变压器及中性点设备的电路结构图；
图4为交流接触器与控制器的连接回路图；
图5为单相接地测试控制单元的电路连接图。
图中标记：1-实验平台，2-控制器，3-监控中心,11-模拟10kV配电线路，12-模拟高压变电站供电变压器，13-模拟中性点设备，14-模拟开关设备，15-模拟电压互感器，16-模拟电流互感器，17-模拟配电变压器，18-模拟接地控制单元,31-电源变压器，32-电流滤波器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如附图1所示，本实施例的配电自动化装置技术性能测试平台，包括实验平台1、控制器2及监控中心3，所述实验平台1与控制器2连接，控制器2再通过光纤与监控中心3连接；实验平台1包括模拟10kV配电线路11，模拟高压变电站供电变压器12及模拟中性点设备13，模拟开关设备14，模拟电压互感器15及模拟电流互感器16，模拟配电变压器17，模拟接地控制单元18。本实施例将实验平台1、控制器2、监控中心3组成一套完整的配电自动化装 置技术性能测试平台，实验平台1根据测试请求生成配电网的模拟量动态数据，并且通过通讯链路将模拟量动态数据发送至监控中心3，从而形成一个完整的测试环境，解决了现有技术中配电自动化装置的测试环境不完整从而无法获取完整数据的问题，通过实验平台1的运行状态对配电自动化装置进行完整测试的效果，提高配电自动化装置的可靠性和安全性。
实验平台1采用低压设备取代高压设备，试验参数与高压运行参数一致，用操作安全、功能完备的实验平台模拟高压运行设备上的各种故障，解决了配电自动化设备点多分散，地形复杂、现场无法进行联动试验、验收的局面。其中，实验平台1可验证配电线路接地定位功能及模拟系统电压/电流运行概况，模拟高压变电站供电变压器及中性点设备的不同接地方式，模拟220V交流接触器代替分段开关、终端开关以适应弹簧机构和永磁机构的遥控、遥信需求，模拟线路开关设备处配电压互感器和电流互感器以供测量和保护用，模拟各区段线路上配三相变压器以验证保护对涌流的识别能力，模拟单相接地测试控制。
实验平台1可验证配电线路证接地定位功能，如附图2所示，模拟10kV配电线路11包括10kV三相回路，10kV三相回路被开关设备分为多个区段线路，通过电阻R代替线路阻抗，10kV线路保护一般不考虑阻抗角，可用电阻将各区段的短路电流限定到计算值，电阻R值按最小方式配置，校验定值的灵敏系数，依据各区段线路中电容电流大小，在各区段线路上配置低压电容器C，形成单相接地时电容电流，验证接地定位功能。实验平台1还可模拟系统电压/电流运行概况，具体地，用0.1kV模拟10kV，电压模拟比用1A模拟1kA电流，电流模拟比这样就可以将数百兆伏安的短路 容量降低100×1000倍，试验容量一般不超过3kVA，由此观测配电线路电压/电流运行概况。
实验平台1可模拟高压变电站供电变压器及中性点设备的不同接地方式，如附图3所示，模拟高压变电站供电变压器12包括0.4kV/0.1kV、Y/d-11小型电源变压器31、用于模拟接地变压器的电流滤波器32，该电流滤波器32为额定电压100V且按三相Z型接法连接的零序电流滤波器；模拟中性点设备13则包括用于模拟消弧线圈的电感线圈L，该电感线圈L感抗值略小于线路的容抗值且呈线性，过补量符合消弧线圈运行规定，电感量按需要参数自行绕制，用于模拟中性点电阻的滑线电阻R，该滑线电阻R的阻值可根据需要进行调整，以及中性点开关SW0、刀闸K、中性点电压互感器TV0、中性点电流互感器TA0；在小型电源变压器31出口经中性点开关SW0连接电流滤波器32，电流滤波器32通过第一刀闸KL与电感线圈L连接，电流滤波器32同时通过第二刀闸KR与滑线电阻R连接，电感线圈L的两端连接中性点电压互感器TV0，电感线圈L和滑线电阻R的尾端都连接电流互感器TA0，10kV模拟母线上连有电压互感器TVm，中性点电压互感器TV0和电流互感器TA0分别供测量零序电压和补偿电流使用，利用10KV模拟母线上连接的第三电压互感器TVm，在开口三角L、N处可测得母线零序电压。通过中性点开关SW0和刀闸KL、刀闸KR的配合，上述连接还可形成中性点不接地方式、经消弧线圈接地方式及经高电阻接地方式，具体为断开中性点开关SW0，形成中性点不接地方式；合上中性点开关SW0，合上刀闸KL，断开刀闸KR，形成消弧线圈接地方式；合上中性点开关SW0，合上刀闸KR，断开刀闸KL，形成高电阻接地方式；E是测试台的公共地端。
实验平台1可模拟220V交流接触器代替分段开关、终端开关以适应弹簧机构和永磁机构的遥控、遥信需求，如附图2所示，模拟开关设备14包括分 段开关SWF、终端开关SWZ、联络开关SWL，分段开关SWF、终端开关SWZ、联络开关SWL用于连接各区段线路，所述段开关SWF、终端开关SWZ、模拟联络开关SWL都采用220V交流接触器JC代替，如附图4所示，交流接触器JC与控制器2的连接回路为，220V交流接触器JC的开关量连接控制器2的遥信量，220V交流接触器JC的跳闸继电器TJ、合闸继电器HJ连接控制器2的跳、合闸回路，该专用电路适应弹簧机构和永磁机构的遥控、遥信需求。
实验平台1可模拟线路开关设备处配电压互感器和电流互感器以供测量和保护用，模拟电压互感器15为100V/100V电压互感器，如附图2所示，在每个线路开关设备(分段开关SWF、终端开关SWZ、联络开关SWL)的两侧分别配有第一电压互感器TVab和第二电压互感器TVbc，第一电压互感器TVab接在线路的A、B相，第二电压互感器TVbc接在线路的B、C相，供保护和测量使用。模拟电流互感器16为零序电流互感器TA0，由于测试台的模拟短路电流已经降低了1000倍，可以省去一次电流互感器，将线路一次电流直接接入控制器2的电流回路，线路中开关处有A相、C相连接端子Da、Dc，供控制器2接入；实验台1的电容电流按1:1配置，分段开关SWF、终端开关SWZ、联络开关SWL的安装点按设计变比、容量及规定的极性都配有零序电流互感器TA0，零序电流互感器TA0的二次侧供控制器2接入。
实验平台1可模拟各区段线路上配三相变压器以验证保护对涌流的识别能力，由于10kV区段线路保护的特征是线路短、定值低与无时限，与常规的三段式过流有所不同，躲过涌流既不能提高整定值、也不能延长时限，需要专门措施防止涌流误动。模拟配电变压器17为D/y0小容量三相变压器，在区段线路上配置若干台D/y0小容量三相变压器，验证10kV区段线路保护对涌流的识别能力。
实验平台1可模拟单相接地测试控制，如附图5所示，是单相接地测试控制单元的电路连接图，模拟接地控制单元18包括接地时刻控制器SKZ和与其串联的滑线电阻R，所述接地时刻控制器SKZ控制零序电压的通断时刻，所述滑线电阻R控制输出电压的幅值，以满足测试需要。当第一刀闸K1、第二刀闸K2及第三刀闸K3均合上，实现稳定金属性接地；第二刀闸K2、第三刀闸K3合上，第一刀闸K1断开，实现稳定性过渡电阻接地；第一刀闸K1、第三刀闸K3合上，第二刀闸K2断开，实现金属性间歇电弧接地；第三刀闸K3合上，第一刀闸K1、第二刀闸K2断开，实现过渡电阻间歇电弧接地。
由于现有技术不能替代现场整体联动试验，无法验证配网自动装置的整体技术指标，更不允许在带电的高压线路上作短路试验来验证配网自动化装置的技术性能，本实施例可作为配网自动化设备的联合调试及出厂验收测试平台，适用于测试配网自动化设备在配电线路出现相间短路、单相接地情况下，线路自动开关、控制器、监控中心相互配合实现故障切除、隔离及自愈过程，具体试验过程如下：
1、区段相间短路试验
线路瞬间故障试验
如附图2所示，依次在各个区段线路瞬间短接A、B相(或B、C相)，验证有通信和无通信时均能实现故障区段开关跳闸～重合成功，通信正常时，监控中心3显示正确。
永久性故障试验
依次在各个区段线路固定短接A、B相(或B、C相)，验证有通信和无通信时均能实现故障区段开关跳闸～重合～跳闸闭锁、联络开关对非故障线路转供 成功的动作程序，通信正常时，监控中心3显示正确。
2、转供电试验
转供线路故障试验
本线路上游区段故障，由联络开关转供期间，模拟上述操作，验证瞬时故障、永久性故障、有通信及无通信时的动作程序，通信正常时，监控中心3显示正确。
3、单相接地短路、切除、隔离
单相接地试验
在线路各个线路区段，根据合同技术条件，如附图4所示，按单相接地测试程序，具体为单相接地测试控制单元，包括接地时刻控制器SKZ和与其串联的滑线电阻R，所述接地时刻控制器SKZ控制零序电压的通断时刻，所述滑线电阻(R)控制输出电压的幅值，当第一刀闸K1、第二刀闸K2及第三刀闸K3均合上，实现稳定金属性接地；第二刀闸K2、第三刀闸K3合上，第一刀闸K1断开，实现稳定性过渡电阻接地；第一刀闸K1、第三刀闸K3合上，第二刀闸K2断开，实现金属性间歇电弧接地；第三刀闸K3合上，第一刀闸K1、第二刀闸K2断开，实现过渡电阻间歇电弧接地。通过上述程序做作单相接地试验，监控中心(3)发出××区段××时刻发生单相接地信号；断开K3，监控中心(3)发出××区段××时刻单相接地消失。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种配电自动化装置技术性能测试平台，其特征在于：包括实验平台(1)、控制器(2)及监控中心(3)，所述实验平台(1)与控制器(2)连接，控制器(2)再通过光纤与监控中心(3)连接；所述实验平台(1)包括模拟10kV配电线路(11)，模拟高压变电站供电变压器(12)及模拟中性点设备(13)，模拟开关设备(14)，模拟电压互感器(15)及模拟电流互感器(16)，模拟配电变压器(17)，模拟接地控制单元(18)。
2.根据权利要求1所述的配电自动化装置技术性能测试平台，其特征在于：所述模拟10kV配电线路(11)包括10kV三相回路，10kV三相回路被开关设备分为多个区段线路，通过电感或电阻代替线路阻抗；并依据各区段线路中电容电流大小，在各区段线路上配置低压电容器(C)。
3.根据权利要求1或2所述的配电自动化装置技术性能测试平台，其特征在于：所述模拟高压变电站供电变压器(12)包括0.4kV/0.1kV、Y/d-11小型电源变压器(31)、电流滤波器(32)；模拟中性点设备(13)则包括电感线圈(L)，用于模拟中性点电阻的滑线电阻(R)，以及中性点开关(SW0)、刀闸(K)、中性点电压互感器(TV0)、中性点电流互感器(TA0)；在电源变压器(31)出口通过中性点开关(SW0)连接电流滤波器(32)，电流滤波器(32)通过刀闸(K)与电感线圈(L)和滑线电阻(R)连接，电感线圈(L)的两端连接中性点电压互感器(TV0)，电感线圈(L)和滑线电阻(R)的尾端都连接有中性点电流互感器(TA0)。
4.根据权利要求3所述的配电自动化装置技术性能测试平台，其特征在于：所述模拟开关设备(14)包括分段开关(SWF)、终端开关(SWZ)、联络开关(SWL)，分段开关(SWF)、终端开关(SWZ)、联络开关(SWL)用于连接各 区段线路，所述分段开关(SWF)、终端开关(SWZ)、联络开关(SWL)为220V交流接触器(JC)。
5.根据权利要求4所述的配电自动化装置技术性能测试平台，其特征在于：所述模拟电压互感器(15)为100V/100V电压互感器，在每个线路开关设备的两侧分别配有第一电压互感器(TVab)和第二电压互感器(TVbc)，第一电压互感器(TVab)接在线路的A、B相，第二电压互感器(TVbc)接在线路的B、C相；所述模拟电流互感器(16)为零序电流互感器(TA0)，所述分段开关(SWF)、终端开关(SWZ)、联络开关(SWL)的安装点都配有零序电流互感器(TA0)。
6.根据权利要求5所述的配电自动化装置技术性能测试平台，其特征在于：所述模拟配电变压器(17)为D/y0小容量三相变压器，在所述区段线路上配置若干台D/y0小容量三相变压器，以验证10kV区段线路保护对涌流的识别能力。
7.根据权利要求1或6所述的配电自动化装置技术性能测试平台，其特征在于：所述模拟接地控制单元(18)包括接地时刻控制器(SKZ)和与其串联的滑线电阻(R)，所述接地时刻控制器(SKZ)控制零序电压的通断时刻，所述滑线电阻(R)控制输出电压的幅值。
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