CN210270616U - 一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台 - Google Patents
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Abstract
本申请一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台，在实时数字仿真器的上位机中搭建仿真模型，可模拟多种故障工况，由下位机执行仿真，通过模拟量输出板卡把待测试故障工况的数字信号转成模拟量并由实时功率放大器放大至设定倍数，待测的自动化终端把对故障工况的开关动作信号传输至模拟断路器，并结合外部小信号直流源由模拟断路器把对应的断路器通断状态的电信号回传至仿真器，实现了闭环测试，真实反映了自动化终端的动态控制特性；通过对本实用新型的实施，可以在配电网不发生真实故障的情况下为测试提供大量的模拟故障测试量，还可以在自动化终端设备投入现场运行之前通过模拟测试进行预试验。
Description
技术领域
本实用新型属于电力系统测试领域，具体涉及一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台。
背景技术
近年随着智能分布式配网自动化的推广，对自动化终端的测试工作的要求也逐步变化，因缺乏准确有效的实验室测试平台，目前的测试工作主要在厂房内或现场进行，使用继电保护测试仪基于开环测试对终端施加不同的模拟故障信号来测试其功能是否正常。把继电保护测试仪作为测试平台的缺陷主要是开环的测试不能把终端的逻辑判断结果反馈回电网而无法检验终端的动态控制特性，无法实现闭环，系统性差；另外，在特定情况时需要对设备进行停电测试，显著降低供电可靠性和稳定性；而在厂房内或现场开展的测试缺乏典型性网架的配电测试系统，得到的测试结果对于智能分布式自动化终端现场运行的指导意义非常有限，而且终端往往分布在不同地点的配电房，不便于挖掘、分析和解决不同终端之间的运作配合问题。
另外，目前的测试工具多是基于参与测试的终端来自同一生产厂家，然而现实中使用的终端往往是来自不同的厂家，现有的测试工具并不能实现不同厂家终端之间的互联互通测试，有较大的局限性。
因此，提供一种满足当前测试需求的自动化终端测试实验平台尤为重要。
实用新型内容
基于此，本发明旨在提供一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台，利用数字仿真器搭建用于测试的配电网仿真模型，为现场的自动化终端提供模拟故障信号，自动化终端对故障的逻辑判断结果信号能实时反馈至仿真器中，实现闭环测试；在电网不发生真实故障情况下测试自动化终端的逻辑功能是否正常，还可以实现多个自动化终端在相同时空进行测试，提高测试效率。
本发明提供的一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台，包括：
实时数字仿真器，包括上位机和下位机，上位机与下位机通过网线连接；
输入输出板卡，包括模拟量输出板卡和数字量输入板卡，其中模拟量输出板卡与下位机连接，数字量输入板卡与上位机连接；
模/数I/O接口模块，与输入输出板卡连接；
实时功率放大器，与待测自动化终端通过测试线连接，并通过线路连接模/数I/O接口模块；
模拟断路器，通过数字量输入板卡和模/数I/O接口模块连接待测自动化终端和实时数字仿真器中的上位机。
优选地，上位机与下位机使用相同的网段。
优选地，下位机包括多核处理服务器。
优选地，模拟量输出板卡型号为OP5330。
优选地，数字量输入板卡型号为OP5353。
优选地，模拟量的I/O接口具有16路通道，数字量的I/O接口具有32路通道。
优选地，模拟断路器还包括对应每一个断路器的指示灯。
优选地，模拟断路器采用三相操作方式，具有开关失灵功能。
优选地，实时数字仿真器还包括电压互感器和电流互感器。
优选地，前述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台还包括：
工业级网络交换机，与各待测自动化终端通过网线连接，把所有待测试自动化终端连接在同一局域网内。
本实用新型提供的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，具有以下有益效果：
在实时数字仿真器的上位机中搭建仿真模型，可模拟多种故障工况，由下位机执行仿真，通过模拟量输出板卡把待测试故障工况的数字信号转成模拟量并由实时功率放大器放大至设定倍数，待测的自动化终端把对故障工况的开关动作信号传输至模拟断路器，并结合外部小信号直流源由模拟断路器把对应的断路器通断状态的电信号回传至仿真器，实现了闭环测试，真实反映了自动化终端的动态控制特性；通过对本实用新型的实施，可以在配电网不发生真实故障的情况下为测试提供大量的模拟故障测试量，所搭建的配电网仿真模型具备真实配电网的故障特征，测试结果具有强大的说服力和指导意义；在完成前期的接线工作后，本实用新型提供的测试平台操作简单，且无需到机房现场进行测试；另外利用工业级网络交换机把所有的待测自动化终端连接在同一通信层面上，待测设备均处于同一时空，不同生产厂家生产的自动化终端也可实现互联互通；本实用新型还可以在自动化终端设备投入现场运行之前通过模拟测试进行预试验，有利于在现场运用前发现并解决问题，减少现场调试工作量，为现场运行提供有效的技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一个实施例的智能分布式自动化终端硬件在环测试平台示意图；
图2为本实用新型一个实施例中实时数字电力系统仿真器中所搭建的配电网仿真模型示意图
图3为本实用新型一个实施例测试线路LINE_4发生A相接地短路故障时故障切除逻辑和故障隔离逻辑测试结果示意图；
图4为本实用新型一个实施例测试线路LINE_4发生A相接地短路故障时联络开关转供电恢复逻辑测试结果示意图；
图5为本实用新型另一个实施例测试线路LINE_4发生A相接地短路故障且开关失灵拒跳时故障切除逻辑和故障隔离逻辑测试结果示意图；
图6为本实用新型另一个实施例测试线路LINE_4发生A相接地短路故障且开关失灵拒跳时联络开关转供电恢复逻辑测试结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供一种适用于智能化分布式自动化终端的硬件在环测试平台，包括：
实时数字电力系统仿真器100，包括上位机101和下位机102，上位机101与下位机102通过网线连接；
输入输出板卡，包括模拟量输出板卡111和数字量输入板卡112，其中模拟量输出板卡111与下位机102连接，数字量输入板卡112与上位机100连接；
模/数I/O接口模块120，与输入输出板卡连接；
实时功率放大器130，与待测自动化终端DTU1-DTU8通过测试线连接，并通过线路连接模/数I/O接口模块120；
模拟断路器140，通过数字量输入板卡112和模/数I/O接口模块120连接待测自动化终端DTU1-DTU8和实时数字仿真器中100的上位机101；
工业级网络交换机150，与待测自动化终端DTU1-DTU8通过网线连接，把DTU1-DTU8连接在同一局域网内。
其中，上位机与下位机使用相同的网段。
下位机使用多核处理服务器。
模拟量输出板卡111共2块，型号为OP5330；
数字量输入板卡112共1块，型号为OP5353。
模拟量的I/O接口具有16路通道，数字量的I/O接口具有32路通道。
模拟断路器140还包括对应每一个断路器的指示灯。
仿真器100还包括一电压互感器PT、一相电流互感器CT1、一零序电流互感器CT2，PT的变比为1/100，CT1的变比为1/600，CT2的变比为1/20
在实时数字仿真器100上建立一10kV电缆单环配电网的仿真模型，该仿真模型包括2个供电电源，4个环网柜，4条负荷馈线。如图2所示，GRID_1和GRID_2为不同方向的供电电源；SUB_CB1和SUB_CB2为2台变电站出口断路器；RMU1-RMU4为4个环网柜；CB11、CB12、CB21、CB31、CB32、CB41、CB42为环网柜的环进和环出分段开关；CB22为联络开关；CB13、CB23、CB33、CB43为负荷馈线开关；LINE_1-LINE_5为分段线路；FEEDER_1-FEEDER_4为负荷馈线，该仿真模型内所有开关均为断路器。
CB21、CB22、CB31、CB32、CB41、CB42、CB33、CB43共8台断路器分别连接8台待测DTU1-DTU8；CB22为联络开关；CB21、CB42为首开关；CB31、CB32、CB41为普通分段开关；CB33为末开关，CB43为负荷馈线开关，不带智能分布式功能，但需满足智能分布式功能规范的要求，即在常规过流保护基础上增加GOOSE发送功能。
在仿真模型中预先设置了RMU1、RMU4、LINE_3-LINE_5、FEEDER_3-FEEDER_4等不同位置故障可选项、A相接地短路故障可选项、金属性短路接地故障可选项，测试时对上述的三类可选项进行选择和组合以实现对现场的8台待测试自动化终端DTU1-DTU8施加不同故障工况。
连接各硬件设备，为了能充分检验不同厂家生产的DTU之间的互联互通效果，来自4个不同厂家的智能分布式DTU以交错接入的方式接入到测试系统中，即：CB21和CB32所连接的DTU来自厂家A、CB22和CB41所连接的DTU来自厂家B、CB31和CB43所连接的DTU来自厂家C、CB33和CB42所连接的DTU来自厂家D。
根据DTU所负责的断路器模型在配电网仿真模型中的分工，为DTU配置对应的逻辑功能。
启动GOOSE网络交换机140，根据所建立的配电网仿真模型所模拟的配电网的拓扑结构和待测DTU所连接的断路器的功能分工，利用全站系统配置文件SCD为DTU1-DTU8配置报文通信订阅和发布关系。
启动实时数字仿真器100及其余设备，为DTU1-DTU8施加故障工况，测试DTU1-DTU8的逻辑功能是否正常并记录测试结果。
请参阅图3和图4，本实施例测试线路LINE_4发生A相接地短路故障时DTU1-DTU8的逻辑功能，
其中黑色实心表示断路器处于闭合状态，黑框空心表示断路器处于断开状态。
当执行故障仿真时DTU1-DTU8把对所施加的故障工况响应的开关动作信号传输给模拟断路器控制其闭合或断开，模拟断路器把自身的开关位置信号经数字量I/O接口模块转为电信号数字量后回传至仿真器，控制仿真模型中对应的断路器模型的通断，记录测试结果。
如图3所示，线路LINE_4发生A相单相接地短路故障时，CB32和CB41所连接的DTU分别启动故障切除逻辑和故障隔离逻辑，断开这两个分段开关。如图4所示，此时联络开关CB22所连接的DTU控制该开关闭合，完成非故障区域的转供电，整个故障处理过程符合智能分布式的逻辑，参与测试的DTU1-DTU8满足测试要求。
请参阅图5和图6，本实施例测试线路出现单相短路故障且开关失灵拒跳时DTU的开关失灵联跳逻辑功能是否正常，与上述两个实施例的不同之处在于本实施例中的模拟断路器进一步被配置为在测试开关拒跳逻辑时启动开关失灵功能。
如图5所示，在本实施例中施加故障工况为线路LINE_4发生A相单相接地短路故障且CB32和CB41开关失灵，此时CB32和CB41拒跳，CB41邻侧开关CB42所连接的DTU响应故障切除，CB32的邻侧开关CB31、CB33所连接的DTU响应故障隔离。如图6所示，联络开关CB22所连接的DTU控制该开关闭合，完成非故障区域的转供电，整个故障处理过程符合智能分布式的逻辑，参与测试的DTU1-DTU8满足测试要求。
Claims (10)
1.一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，包括：
实时数字仿真器，包括上位机和下位机，所述上位机与所述下位机通过网线连接；
输入输出板卡，包括模拟量输出板卡和数字量输入板卡，所述模拟量输出板卡与所述下位机连接，所述数字量输入板卡与所述上位机连接；
模/数I/O接口模块，与所述输入输出板卡连接；
实时功率放大器，与待测自动化终端通过测试线连接，并通过线路连接所述模/数I/O接口模块；
模拟断路器，通过所述数字量输入板卡和所述模/数I/O接口模块连接所述待测自动化终端和所述上位机。
2.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述上位机与所述下位机使用相同的网段。
3.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述下位机包括多核处理服务器。
4.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述模拟量输出板卡型号为OP5330。
5.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述数字量输入板卡型号为OP5353。
6.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述模/数I/O接口模块中的模拟量的I/O接口具有16路通道，数字量的I/O接口具有32路通道。
7.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述模拟断路器还包括对应每一个断路器的指示灯。
8.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述模拟断路器采用三相操作方式，具有开关失灵功能。
9.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述实时数字仿真器还包括电压互感器和电流互感器。
10.根据权利要求1所述的适用于自动化终端的硬件在环测试平台，其特征在于，所述测试平台还包括：
工业级网络交换机，与所述各待测自动化终端通过网线连接，把所有待测自动化终端连接在同一局域网内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921716125.9U CN210270616U (zh) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | 一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台 |
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| CN201921716125.9U CN210270616U (zh) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | 一种适用于自动化终端的硬件在环测试平台 |
Publications (1)
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| CN210270616U true CN210270616U (zh) | 2020-04-07 |
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| CN (1) | CN210270616U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111679140A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-09-18 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 基于rtds实时数字仿真器的馈线自动化测试系统 |
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2019
- 2019-10-14 CN CN201921716125.9U patent/CN210270616U/zh active Active
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