XX电业局配电自动化技术报告

第一篇：XX电业局配电自动化技术报告

XX电业局配网自动化系统验收资料汇编

技术报告

XX电业局配网自动化工程项目

技术报告

XX电业局 二〇一一年七月

目 录

一、需求分析...................................................................................................................................1

二、技术方案的比较和确定...........................................................................................................1

三、系统建设完成情况...................................................................................................................3

（一）主站系统结构...............................................................................................................3

（二）主站系统功能...............................................................................................................3

1、系统功能简介.....................................................................................................................3

2、SCADA功能..........................................................................................................................4

3、网络拓扑分析功能.............................................................................................................5

4、馈线自动化功能.................................................................................................................5

5、丰富的统计功能.................................................................................................................5

6、配电仿真功能.....................................................................................................................6

（三）系统主要创新点...........................................................................................................6

1、基于IEC标准的信息系统应用集成.................................................................................6

2、完备的馈线自动化功能.....................................................................................................6

四、配网建设建议...........................................................................................................................7

（一）管理方面.....................................................................................错误！未定义书签。

（二）主站系统方面.............................................................................错误！未定义书签。XX电业局配网自动化系统验收资料汇编

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XX配网自动化系统建设技术报告

一、需求分析

配电网是电力供应链的末端，是直接面向社会和广大客户的重要能源载体之一，也是坚强智能电网中的重要基础和组成部分。配电自动化是以一次网架和设备为基础，综合利用多种通信方式，以配电自动化系统为核心，实现配电系统的监测与控制，并通过与相关应用系统的信息集成，实现配电系统的科学管理。是利用现代电子、计算机、通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备在正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电配电管理的现代化。配电自动化是实施智能化配电网的重要手段，是提高城网供电可靠性的必然需要，是电力系统现代化发展的必然趋势。

二、武威配电自动化试点工程的建设必要性

(1)提高供电可靠性的需要。随着经济的快速发展和人们生活的不断改善，人们对供电可靠的要求也越来越高，但目前武威配电网还存在着检修任务繁重、人工查询故障、一点故障全线停电、恢复供电速度慢的问题，供电可靠性已不能满足人们的需要。而实现配电网自动化是提高供电可靠性的最有效手段，它不但可以实现三遥，还可以实现故障自动定位、隔离和对非故障区段的恢复供电，从而减少停电

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范围，缩短停电时间，提高经济效益和社会效益。

(2)提高配电网运行管理水平的需要。随着电网规模的不断扩大及城市立体化、复合化进程的迅速发展，传统的电网架构、运行方式及信息表现方式将难以满足现代电力发展的要求。因此，配电网在运行、管理、规划、设计等方面需要更多利用现代电子技术、计算机及网络技术、信息处理及通信等技术，将配电网数据和用户数据、实时数据和历史数据、电网图形和地理图形、图形与数据集成在一起，对配电网的运行进行监视、管理和控制，而这些技术的实现正是配电自动化建设的首要内容。

(3)实现配电网智能调控的需要。目前在设备检修或故障需要转移负荷时，我们只采用简单的静态估算法来计算潮流，并以此来决定负荷转供方式，这种方法并不科学，也不能充分利用设备的容量，所以经常会导致无谓的停电。而实现配电自动化则可有效避免上述问题，它采用先进的负荷预测和仿真技术来模拟实时的动态潮流，并能自动计算出最优运行方式，以为调度人员提供参考。此外，实现配电自动化的遥控功能，还可以满足设备发生故障时进行快速负荷转移的要求，也可以有效解决开关操作人员与检修施工人员不同时，衔接与配合上的问题。

(4)建设智能配电网的基本要求。建设智能电网是国家电网公司的重大战略性目标，也是必然趋势。未来的配电网必然是一个集信息化、自动化、数字化、互动化为一体的智能配电网，而配电网的自动化是智能化的基本要求，配电自动化的建设也正是我们走向智能配电

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网的第一步，也是最基础、最关键的一步。

三、系统建设完成情况

建成了一套稳定、可靠、功能齐全的配电主站系统，具有超过80万点的超大数据处理能力，可以满足武威电网未来5到8年的发展需求；实现了配电SCADA、馈线自动化、网络拓扑、配电仿真、统计分析等功能；系统集成实现了和GIS系统、EMS系统的接口与数据交换；，截至2011年__月底，已完成17个配电节点的安装调试。

（一）主站系统结构

1、双网冗余配置，系统服务器采用双机冗余热备用及集群技术相结合，可充分保证系统的可靠性。

2、采用开放的、分布式应用环境，网络管理技术、数据库中间件和通信中间件技术，面向服务架构（SOA）的设计理念，既保证了系统的先进性，又满足了应用的实时性和扩展性要求。

系统结构如下图所示：

（二）主站系统功能

1、系统功能简介

（1）配电自动化平台

系统管理、界面管理、数据库管理、报表管理、系统接口与集成（2）配电SCADA功能

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数据采集、数据处理、事项告警、遥控、分区分流（3）馈线自动化功能

故障定位、故障区域隔离、非故障区域恢复供电（4）配网仿真系统

事故反演、控制操作仿真、设备操作模拟、运行状态仿真、馈线故障模拟

（5）实时信息发布

2、SCADA功能

（1）信息告警

目前的告警窗能提供丰富的告警动作和告警行为。告警动作包括推画面报警、打印报警、需人工确认报警等。事故时在指定窗口可以实现人工调图，可正确判断事故信息与正常变位信息，未处理的事故信息一直排在告警记录最前面；发生事项的设备可在画面高亮、变色显示；可以根据责任区及权限对报警信息进行分类、分流；可根据调度员责任及工作权限范围设置事项及告警内容，报警限值及报警死区均可以人机界面方式修改；报警信息显示在专门开辟的窗口位置，且已实现分类、分流告警，既能对信号进行分类分屏显示（分为事故信号、操作信号、告警信号、越限信号、告知信号等七个窗口），也能对信号进行分责任区过滤显示；可以通过告警窗中告警条快捷调出相应接线图画面并快速定位相关设备；可在不同屏幕上分别推出相关的单线图和接线图；事项信息可长期保存并可随时按指定条件查询、打印。

（2）遥控功能

对已改造过的实现“三遥”点的设备，调度员可直接在DMS系统上对该开关进行遥控切合开关操作，遥控响应时间满足调度运行要求。遥控操作的每一步都保存入库，可查询打印；在被控设备、工作

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站及人员权限等条件不符合操作要求时，系统拒绝控制请求并显示相关错误信息。主站可在“操作告警窗”即时显示遥控操作是否成功，在遥控失败时会发出告警信息。

3、网络拓扑分析功能

系统能够根据配电网网络拓扑结构，自动判断和推理，直观地用颜色来区分线路、开关状态和配电线路的停电范围、电气岛连接、动态电源分析等；用不同的颜色表示电网元件的运行状态（带电、停电、合环、故障、接地、通信中断、无效数据等），快速实现对配电线路的供电范围及供电路径进行分析。

4、馈线自动化功能

主站根据各配电终端检测到的故障报警，结合变电站、开闭所等的继电保护信号、开关跳闸等故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置，并能在推出的配网单线图上，通过网络动态拓扑着色的方式明确地表示出故障区段。根据需要，主站可根据沿线设备的自动化程度（三遥、二遥），提供事故隔离和恢复供电的一个或两个以上的操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速隔离故障和恢复供电的目的。系统的故障诊断、隔离与恢复提供实时运行和模拟研究功能。

5、丰富的统计功能

系统拥有丰富的统计功能，包括配电终端在线率统计、配电线路负载率统计和母线电压、开关电流三相不平衡率统计，可以统计过滤高负载率的线路和配变信息，丰富了配电网的管理手段，提高了配

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电网工作效率。

6、配电仿真功能

利用仿真技术，研究和预演电网运行中的诸多不安全因素，实现事故动态模拟，提供故障应急处理训练，提高调度人员和生产运行人员应对电网突发事故的能力。在仿真态下，既可以通过任意拉合开关，系统自动启动动态拓扑分析，对线路和设备进行动态着色，实现模拟停电范围的分析。也可以人工模拟开关站、环网柜、配电室、配网线路等设备发生的故障，检测系统模型正确性和对各类故障的处理结果的合理性，达到对调度人员和维护人员的培训作用。

（三）系统主要创新点

1、完备的馈线自动化功能

（1）故障准确定位

主站根据各配电终端或故障指示器检测到的故障报警，结合变电站的继电保护信号、开关跳闸等故障信息，启动故障处理程序，确定故障类型和发生位置，并能在推出的配网单线图上，通过网络动态拓扑着色的方式明确地表示出故障区段。

（2）故障快速隔离

故障区域定位后，主站推出事故隔离的操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速隔离故障。

（3）非故障区域及时恢复供电

故障隔离后，根据主站推出的恢复供电操作预案，辅助调度员进行遥控操作，达到快速恢复非故障区域供电的目的。

（4）并发故障的高效处理机制

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DMS系统可以高效处理同时并发的不同馈线的故障，通过先进的多线程技术，同时为每条馈线单独计算故障恢复方案，及时提交给调度人员进行择优处理。

四、配网建设建议

1、管理方面

配网自动化点多面广、维护工作量大，配网自动化系统建设、完善和实用化是一个非常艰辛的过程，为保证配网自动化系统稳定运行和可靠应用，需要特别注重加强系统的运行维护，并积极推进系统的应用。另外，为促进系统的完善和实用化，需积极推进系统的应用工作，如：配网调度运行管理、故障抢修和不停电转供电等方面。

2、进一步完善配电网络结构，提高配电网络的自动化水平

配网自动化系统的建设是一项长期任务，主站系统仅是其中一个环节，其实用性需要强健的配电网络结构、可靠的通讯支持。

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第二篇：配电自动化简介

配电自动化简介

配电是电力系统发电、输电和配电(有时也称供电和用电)中直接面向电力用户的功能。由配电设备，包括馈线、降压变压器、断路器、各种开关在内构成的配电网和继电保护、自动装置、测量和计量仪表以及通信和控制设备构成一个配电系统，按一定的规则运行，以高质量的电能持续地满足电力用户需求。就我国电力系统而言，配电网是指110 kV及以下的电网。在配电网中，通常把110 kV，35 kV级称为高压，10 kV级称为中压，0.4 kV级称为低压。因此，完整地说，配电自动化应该是指整个配电网并包括电力用户在内的自动化。

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对电能质量的要求愈来愈高。对用户电能质量的评价主要有以下几个指标：一是电压质量，它包括电压偏差、电压波动和电压闪变3个方面的要求；二是频率；三是供电可靠率，它是配电网对用户持续供电能力的量度，有多至11项的评价指标，其中主要是年平均供电可靠率，即用户年平均供电时间的百分数；四是谐波含量，应不高于规定的含量。

提高电能质量要由改善整个电力系统的装备和运行来达到。显然，限于配电网络设备及用户所具有的能力，配电网只能对电能质量中的某些指标起到显著的作用，如提高供电可靠率和电压质量。而且，众所周知，合理而完善的配电网络结构对于提高供电可靠率和电压质量至关重要，在某种意义上讲是起主要作用的。

从另一方面说，保护、监测和控制的改进并逐步达到自动化，对于配电网的运行也十分重要，且其重要性和作用正逐渐增大，在某些方面，如故障隔离，是必不可少的。

当然，电力系统应以最经济的能源消耗、最有效的运行管理，以最合理和便宜的价格向用户供电。配电网及其控制和用户管理也关系到供电的经济性。因此，可以说，实现或实施配电自动化的目的是采用现代电子、通信和计算机等技术和装备对配电网和用户在正常运行和事故情况下实行监测、保护、控制和管理，提高供电质量和经济性，改善服务和提高工作效率。我国配电网的状况

我国目前的配电网很薄弱，绝大多数为树状结构，且多为架空线，可靠性差，尤其在农村，送电距离太长，损耗严重，电压质量差。配电设备比较陈旧，大多是不可遥控的。配电网运行状态监测设备少，信息传输通道缺乏，因而信息搜集量少，这些导致事故处理自动化程度低，处理时间长，事故后恢复供电慢。

近几年，一些地区发生电网事故，导致重要用户停电，除了某些人为的因素以外，电网结构薄弱、可靠性低，是其主要原因；自动化程度低、管理不善也是重要原因之一。加强电网建设，除了强化输电网以外，加强配电网建设是当务之急。这是因为长期以来在配电网上投资欠账太多，其薄弱的程度大大甚于输电网。因此国家在近期内投资建设的重点在改造和建设配电网，合理增加变电站，完善配电网络，更换陈旧的开关设备，提高配电自动化水平，这是非常正确的，也是迫切需要的。在建设过程中首先要做好规划，而且在做好配电网一次系统规划的同时，应同时做好配电自动化的规划，与输电网相比较，这一点尤其重要。这是由于配电网一次系统中的设备选择与配电自动化关系密切。例如，在选择开关设备时可以有多种选择，如断路器、重合器、重合分段器、分段器、电动负荷开关……，这与配电自动化采取何种方式有关；其次，某些一、二次结合设备，如电流(或电压)互感器等，也与配电自动化的实施方案有关。2 配电自动化的内容

配电自动化是80年代末首先由美国而后到其他工业发达国家逐步发展起来的，其内容也在不断变化。

配电自动化发展到今天，其内容大致可以分为4个方面：一是馈线自动化，即配电线路自动化；二是用户自动化，这与需方管理含义是相同的；三是变电站自动化，它常常是输电和配电的结合部，因此，这里仅指其与配电有关的部分；四是配电管理自动化，其中包括网络分析。

目前还没有哪一个权威机构对配电自动化下过严格的定义，也有人把这4个方面的内容统称为配电管理系统(distribution management system，简称为DMS)，也有人把上述前3个方面的内容称为配电自动化系统(DAS)。事实上，上述4个方面的内容可以相互独立运行，并不是其中某一个必须以另一个或几个方面的存在为前提，也不存在孰低孰高的问题，但有一点必须指出，它们之间的联系十分密切，特别是信息的搜集、传递、存储、利用以及这些信息经过处理作出的决策和控制是相互影响的。应在通盘设计的前提下，分步骤地从纵向和横向两个方向逐步实施、衔接和完善。因此，从这个意义上讲这四方面是一个集成系统。它又可以与EMS，MIS等构成一个大的集成系统，换句话说，从信息化的角度来看，它是一个IMS(information management system)。馈线自动化

馈线自动化是指配电线路的自动化。广义地说，馈线自动化应包括配电网的高压、中压和低压3个电压等级范围内线路的自动化，它是指从变电站的变压器二次侧出线口到线路上的负荷之间的配电线路。对于高压配电线，其负荷一般是二次降压变电站；对于中压配电线，其负荷可能是大电力用户或是配电变压器；对于低压配电线，其负荷是广大的用户。各电压等级馈线自动化有其自身的技术特点，特别是低压馈线，从结构到一次、二次设备和功能，与高、中压有很大的区别。因此目前在论述馈线自动化时是指中、高压馈线自动化，而且特别是指中压馈线自动化，在我国尤其是指10 kV馈线。因此下面的叙述是指此范围。

馈线自动化要达到4个目的，也可以说有4个功能。

a.运行状态监测。它又可分为正常状态和事故状态下的监测。正常状态监测的量主要有电压幅值、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电量等和开关设备的运行状态，监测量是实时的，监测装置一般称为线路终端(FTU)。在有数据传输设备时，这些量可以送到某一级的SCADA系统；在没有传输设备时，可以选择某些可以保存或指示的量加以监测。由于配电网内测点太多，因此要选择确有必要的量加以监测，以节省投资。

装有FTU的配电网，同样可以完成事故状态下的监测。没有装设FTU的地点也可以装设故障指示器，通常它装在分支线路和大用户入口处，具有一定的抗干扰能力和定时自复位功能。如果故障指示器有触点，也可以经过通信设备把故障信息送到某一级SCADA系统。

b.控制。它又分为远方控制和就地控制，这与配电网中可控设备(主要是开关设备)的功能有关。如果开关设备是电动负荷开关，并有通信设备，那就可以实现远方控制分闸或合闸；如果开关设备是重合器、分段器、重合分段器，它们的分闸或合闸是由这些设备被设定的自身功能所控制，这称为就地控制。譬如：重合器本身具有故障电流检测和操作顺序控制功能，可按要求预先设定分断—重合操作顺序，它本身又具有继电保护功能，可以断开故障电流；分段器是一种智能化开关，可以记录配合使用的断路器或重合器的分闸操作次数，并按预先设定的次数实现分闸控制；重合分段器可以在失电压后自动分段，重新施加电压后又能按一定延时自动重合。

远方控制又可以分为集中式和分散式两类。所谓集中式，是指由SCADA系统根据从FTU获得的信息，经过判断作出控制，通常称为SCADA—mate方式，也可以称为主从式；分散式是指FTU向馈线中相关的开关控制设备发出信息，各控制器根据收到的信息综合判断后实施对所控开关设备的控制，也称为peer to peer方式。控制方式的选用要根据配电网结构的复杂程度和对控制方式的适应性等要求而确定，SCADA—mate方式适应性强，可用于各种结构复杂的配电网络和采用环网开关柜的配电网中，配电网络变化时软件修改也很方便。

除了上述事故状态下的控制以外，在正常运行时还可以实行优化控制，譬如选择线损最小或较小的运行方式对开关设备进行的控制；在某些设备检修状态或事故后状态下进行网络重构的控制等。

c.故障区隔离，负荷转供及恢复供电。在配电网中，若发生永久性故障，通过开关设备的顺序动作实现故障区隔离；在环网运行或环网结构、开环运行的配电网中实现负荷转供，恢复供电。这一过程是自动进行的。在发生瞬时性故障时，通常因切断故障电流后，故障自动消失，可以由开关自动重合而恢复对负荷的供电。

配电网按导线区分有架空线和电缆线，按结构分有环网和树状网。环网的运行方式又可以有闭环和开环两种。因此，故障区隔离的过程因配电网中采用的开关设备、继电保护设备的不同而各不相同。一般，对于远郊区或广大农村，若无重要用户，环网供电成本太高、经济上不合算时，可用树状网。在分支线路上，可装设分段器和熔断器，并安置故障指示器。在城区配电网，以双电源或多电源的环网结构开环运行为好。线路的分段和开关设备类型的选择可以有多种方案，一般配电线分段的方法可以通过优化设计，根据供电可靠率指标，比较投资、运行费用与失电损失后确定，或以某种准则(如等负荷等)而确定。对于特别重要的地区，则可以闭环运行，并配置合适的继电保护装置。总之，这一功能对于提高供电可靠率有着十分重要的作用，因此在设计时要进行多方案比较。

d.无功补偿和调压。配电网中无功补偿设备主要有安装在变电站和用户端两种。前者在变电站自动化中加以控制和调节，后者一般为就地控制。但是在小容量配变难以实现就地补偿的情况下，在中压的配电线路上进行无功补偿仍有广泛的应用。通常采用自动投切开关或安装控制器两种方法加以实施。配电网内无功补偿设备的投切一般不作全网络的无功优化计算，而是以某个控制点(通常是补偿设备的接入点)的电压幅值为控制参数，有的还采用线路或变压器潮流的功率因数和电压幅值两个参数的组合为控制参数。这一功能旨在保持电压水平，提高电压质量，并可减少线损。4 用户自动化

用户自动化这一说法见诸于我国出版的权威性出版物《电机工程手册》。国外文献中也有这种说法。在国内外许多文献中有一种称为需方管理(DSM)的功能，其内容大体相同，有控制和自动化的内容，但更多的是一种管理，主要有负荷管理、用电管理、需方发电管理等。

a.负荷管理。我国传统的负荷管理(负荷控制)是在发电容量不足的情况下采取抑制负荷的方法改善负荷曲线(用削峰、填谷和错峰等控制手段)。这种控制曾在我国配电网中普遍采用。随着发电容量的增加，这种落后的负荷控制方式必须改变。先进的负荷管理是根据用户的不同用电需求，根据天气状况及建筑物的供暖特性，并依据分时电价，确定满足用户需求的最优运行方式，并加以用电控制，以便用最少的电量获得最好的社会、经济效益以及用电的舒适度。这将导致平坦负荷曲线，节约电力，减少供电费用，推迟电源投资和减少用户电费支出。

b.用电管理。它主要包括自动计量计费、业务扩充、用户服务等内容。

自动计量计费可应用于不同层次，有为适应电力市场的交易，满足发电、输电、配电以及转供等需要的计量计费系统，有适合于不同的发电厂家、不同的供电部门(公司)的计量计费系统；还有直接记录各家各户的自动抄表系统。它们都涉及到计量设备、数据传输(通信)和计费，甚至涉及与费用结算部门(银行)之间的信息交换。

业务扩充是指用户报装、接电等一系列的用电业务的服务。现在已可利用计算机等设备进行操作，以提高处理事务的自动化程度，节省劳动力，改善劳动条件，并可提高服务质量，也便于对数据进行检查和管理，有的供电局已实现了无纸化作业，其自动化程度可见一斑。

用户服务方面如停电报告及处理、交费及票据处理等，也均可利用计算机及通信等较先进的技术和设备，使服务的自动化水平和质量得以提高。

c.需方发电管理。这是将用户的自备电源纳入直接或间接的控制之中。出于种种原因，用户装有各种自备电源，如电池蓄能的逆变不间断电源，柴油机发电，太阳能、风能等发电，联合循环发电以及自备热电站和小水电等。它们在提供当地用户相当的电力之后，可能有部分电力注入配电网，尤其在晚间，有可能恶化电网的运行。如将这些电源置于控制或管理之中，将有利于配电网的运行，增加供电的可靠性，并有可能调节电网发电机组的运行，从而提高经济性。

用户自动化的几个内容涉及电力供需双方，甚至与电力管理体制有关，必须通过立法和制订相应的规则，并最终由电力市场来调节。可以看到，电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关系，也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系，在电力市场环境下，用户自动化必将被重视。变电站自动化

变电站在配电网中的地位十分重要。它既是高压配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源。变电站自动化是配电自动化的重点。也正因为如此，它已发展成一个相对独立的技术领域。

近几年来变电站自动化发展十分迅速。概括地说，它至少有如下一些基本功能：各种电器设备运行参数的监测；开关就地或远方控制；与继电保护通信；与智能电子装置联接，并实行控制；与上级控制中心或其他控制系统通信；简单的数据处理。

变电站自动化在技术上的进步也很快，这里不详述了。下面仅叙述变电站自动化与馈线自动化的接口和配合的问题。

a.与继电保护配合。实现馈线自动化有多种方法，开关设备也有断路器、重合器等多种设备。馈线的负荷电流要考虑到负荷转移的情况，因此在保护的配置(包括重合闸)和定值的设置上要加以综合考虑。

b.如果馈线自动化是采用由馈线上的FTU采集信息送到某一级SCADA系统，由软件处理信息并作出判断，而后进行故障区隔离和负荷转移，恢复供电，那么，这个SCADA系统可以是在配调中心的主站，或者就是设在变电站自动化系统。前一种方式，如果采用有线传输信息，变电站至少要将信息转发至配调中心；后一种方式，变电站的SCADA系统要增加馈线自动化的应用软件，这样它就成为二级主站(如果配调中心的主站称为一级主站的话)。采用哪一种方式，要根据不同的配电网具体地选择。前一种方式，大大增加了变电站到配调中心主站的通信量，但简化了变电站的SCADA系统。后一种方式，实行了信息和功能的分层，但增加了变电站自动化的技术难度。6 配电管理自动化

顾名思义，配电管理自动化是指用现代计算机、通信等技术和设备对配电网的运行进行管理，从信息的角度看，它是一个信息收集和处理的系统。

首先，要有一个计算机平台，它在操作系统、数据库、人机界面、通信规约上遵守现行的工业标准，是一个开放系统，因此是一个可以不断集成和扩展的灵活的计算机系统。在这一点，与调度自动化系统的计算机平台是一样的。所不同的是，它面对的是信息量特别大，通信又较为薄弱的一个配电网。

由于配电网直接面向用户，尤其是城市配电网，电器设备的布局、馈线的走廊与地理位置、城市房屋、街道走向关系密切。如果把配电网的设备和运行信息与地理信息、自动绘图(GIS/AM)相联系，将使配电网信息的含义表示得更直观，也对运行带来极大的方便(而在输电网中，地理位置与输电网的信息关系就较疏远些)。因此与调度自动化系统不同，配电管理自动化中GIS技术十分必要。

从某种意义说，GIS/AM是计算机平台的一部分，它可以在许多离线和在线的应用功能中使用。

配电管理自动化可以是集中式，即由一个配电管理自动化主站，实行对整个配电网的数据采集，并和馈线自动化、变电站自动化、用户自动化集成为一个系统，这个系统可以称为配电管理系统(DMS)。配电管理系统也可以是分层、分布式的结构，如前面已讲到的，在变电站中设立二级主站，整个配电自动化由一个一级主站、若干个二级主站以及若干个子系统，如用电管理子系统、负荷管理子系统等集成，这样信息的收集和处理也是分层和分布的，这种结构最适合采用计算机网络技术。

实现配电管理自动化，可以有这样的设计思想，一种思路是从配电自动化的目的是提高供电质量和经济性出发，提出对功能的要求，从而确定需要哪些信息；另一个思路是从所能获得的信息出发，对信息加以处理，以获得有用的信息和决策。后一种思路就是我们所说的从IMS到DM(data mining)。因此，归纳起来主要功能有：数据采集与控制，运行状态监控，配电设备管理，停电管理，检修管理，计量计费，负荷管理，网络分析，营业管理，工作管理，网络重构，与相关系统通信。这些功能及其所需要的信息，有的属于馈线自动化、用户自动化和变电站自动化，这取决于配电管理系统的结构。

功能的划分和名称，以及它所包含的具体内容，不同的人、不同的文献有不同的提法，目前也无权威机构的规定。这些功能所需要的信息，有配电网内变电站、线路、开关、继电保护、自动装置、电杆的所有技术参数，生产厂家以及这些设备的维修记录；有配电网的所有运行实时信息，如电流、电压、功率、电量和电力设备运行状态的实时信息；有称为用户信息(CIS)的用户名称、地址、电话、账号、缴费和供电优先级、用电量和负荷，停电次数、时间，电压水平等；有备品备件及其参数、仪器仪表、工具等；有人员名称、工种、技术等级、操作票记录等，信息之多不胜枚举，这里不再一一罗列。

下面对几个功能及GIS/AM作一简单说明。

a.关于GIS/AM应用。有些文献将设备管理(FM)与GIS/AM写在一起(AM/FM/GIS)，给人感觉GIS/AM只用于FM。其实这是一种误解。GIS/AM是一种技术，可以离线应用，如设备管理(FM)，用电管理；而且很适合用于规划设计，如馈线扩充、走线路径选择、配电设备定位等。GIS/AM的在线应用可与SCADA系统的动态着色相接口，在地理图上显示配电网带电状况和潮流、电压分布；也可与TCM相接口，显示故障位置，以便选择合理的操作顺序和恢复供电路由。

b.网络分析。它包括负荷预测、网络拓扑、潮流计算、线损计算分析等一些应用软件。这些软件与调度自动化系统的相类似，所不同的是在配电网中由于不对称程度较严重，可能要采用三相计算。另外由于配电网络结构与输电网的不同，其算法也有较大的不同。网络分析功能旨在全面了解配电网的运行状态，以便进一步减少线路损耗和提高供电质量。

c.网络重构。由于计划检修或事故，以及扩建、业扩等各种原因导致配电网内某些设备的停运，需要改变原来的正常运行方式，这就有可能引起某些设备的过负荷或损耗的增加，导致不安全或降低经济性。在这种情况下，就要将配电网结构加以调整，对各种可能的运行方式进行比较，选择最好的配电网连接方式，这个过程叫作网络重构。它本质上是一个离线的优化计算过程，不是一个闭环的自动控制过程，需要配电网实时的或预计的数据以及网络的参数和结构数据。在获得网络重构的结果后，由调度员操作实施。

d.停电管理。现在普遍认为，故障处理的快慢及停电期间对用户质询的答复，是供电部门服务的重要内容，因此停电管理是DMS中的重要内容，在电话通信已经普及的情况下，尤其如此。从自动停电监测系统或电话投诉获得信息后，停电管理进程就会启动GIS，CIS，SCADA等相应的功能模块和检索有关数据库，迅速判断故障地点和范围，作出事故处理的决策，然后将决定送达工作管理模块，必要时还要查询备品备件状况。工作管理程序启动后，就会派出人员，调动车辆，并根据操作票的内容携带必要的工具和备品备件去处理事故。一个好的停电处理功能能够在有关的控制室显示处理过程。与此同时，还会把处理过程中的重要信息和结果送入投诉电话的应答装置。7 几个重要的技术问题 7.1 通信

7.1.1 通信设计

配电自动化需要有效的通信手段，以便在主站与大量远方终端之间传递信息和控制信号。虽然有多种通信技术和装备可以使用，但配电网结构复杂，城市和农村各有特点，新建的和原有的配电网在设备和网络结构上也不尽相同。配电自动化的通信点较多，且分布极为分散，但单个通信点信息量少，通信设备环境条件差。因此目前还难有某个单一的通信方式可很好地满足所有配电自动化的需要。

配电自动化使用的通信还应考虑到：

a.配电设备大多安装在室外，因此FTU也大多是在户外或在开关柜中，它受到高温、低温、雨、雪、风等的影响和强电、磁场的干扰，所以要求通信设备应能适应恶劣的工作环境。

b.不同的通信方式，其建设、安装、运行费用差别较大。由于配电网中通信点多，其费用是一个敏感的问题。

c.因为配电自动化需要对停电区内的配电设备采集数据和输送控制信号，因此它要有在停电区通信的能力。

配电网因扩建等原因经常变化，因此与其配套的通信也处于同样的状况，这就要求配电自动化的通信易于扩充，易于维护。

7.1.2 通信方式

目前主要有配电载波、无线、电话线、光纤、微波、卫星、电缆等，在某些场合也可采用RS—422/485的低速总线，也有用局域网/现场总线，其媒介可用光纤、同轴电缆或双绞线。重要的变电站有些已采用卫星通信技术。实际上，在配电自动化中，在不同地区、不同投资条件、不同场合、不同设备之间采用混合通信方式更符合实际。7.1.3 通信规约

目前输电网中普遍采用的CDT和Polling规约不完全适用于配电自动化，它的主要问题是没有事件驱动上报功能。在我国已经实施配电自动化的一些工程中，采用了DNP 3.0规约或Modbus规约。但是，根据国家对于标准的使用原则，我国应采用或等效采用IEC的规约，即IEC 60870—5系列规约。因此这个问题应该及早研究解决。7.2 开关设备和终端设备

配电网中许多开关设备和终端设备是在户外使用的，且常常要在停电区内进行操作，因此，其抗恶劣环境(包括气象环境和电、磁环境)的能力是一个必须解决的问题。另外，除了在正常运行时用电压互感器提供电源外，停电时的工作电源也必须解决。电源本身也要适应高、低温差大的环境。对当前配电自动化工作的几点意见

我国政府决定投资改造、建设城市、农村配电网。应该趁这个机会把配电网、配电自动化和配电设备的制造以及有关的科学研究和开发工作扎扎实实地向前推进。我们有许多有利的条件：政府的重视和资金的投入；几十年来电力建设的经验；已有一支相当水平的电力自动化研究和工程队伍和较强的配电设备制造能力。但是正如前面已经提到的，在技术上还有若干问题需要解决，在经验上还比较缺乏；配电设备的某些性能还不能适应配电自动化的要求；还没有一个较完善的配电管理系统的实践经验。因此必须十分认真地来迎接这一挑战。

a.做好规划，首先是配电网络一次系统的规划，与此同时做好配电自动化的规划，要考虑多个方案，并进行比较。在规划中对配电自动化几个方面的功能，都应全面考虑到，但不一定要同时实施，而应选择对改善供电质量最有效、技术上较成熟的先实施，然后逐步扩充功能，不断完善，以便保护投资，避免浪费。在选择采用的技术和设备时，应该按照先进、实用的原则，在选择实施方案时应按照各自配电网的不同情况，遵循因地制宜的原则。

b.在设计计算机系统(主站)、数据采集和传送方案时，要从信息化的角度统一考虑EMS，DMS，MIS等，尽量利用计算机网络技术，做到信息资源共享。

c.提高开关设备、FTU、控制终端等设备的技术性能和质量，特别是提高它们抗恶劣环境的能力。

d.加强配电自动化的通信技术、设备的开发及规约的规范化。

e.加强配电自动化应用软件的开发。EMS的应用软件可以借鉴，但是配电网的结构和运行有其自身的特点，有许多功能是配电自动化所特有的。软件生产周期较长，投入大，要早作安排。

f.加强科研、生产制造和工程的结合，走国产化道路。这是利国利民的大好事。

g.加强人才培养。多年来已经培养了一批调度自动化专业技术人才，但从事配电自动化的技术人员，无论是数量还是学识、技术水平都远远不能满足配电自动化的需要，配电自动化的建设和运行维护都需要人才。

h.当前配电自动化的重点应是中压配电网(10 kV)的馈线自动化。因为这与配电网的改造和建设关系最密切，对提高供电可靠率有明显的作用，且技术上较为成熟。

i.研究配电网一次系统的几个问题。主要是中压配电电压采用20 kV的可行性研究；变电站变压器配置(2台还是3台)的研究，这涉及到在变电站中变压器发生故障停运时对供电可靠性的要求；还有高可靠性配电网络结构和开关配置的研究，例如对4×6网络开关配置配电网系统的研究等。

j.加强指导。除了采用发文件、规范等作指导外，还可以用示范、交流、现场会等各种方式进行指导，以减少盲目性，避免错误和浪费，使配电自动化真正为国民经济和人民生活服务。

第三篇：技术报告_智能配电设备自动化检测技术研究20131209

智能配电设备自动化检测技术

开发与应用

项目技术总结报告

项目完成单位：广东电网公司电力科学研究院

2013年12月 第一章 智能配电设备自动化检测技术研究的背景及意义

1、发展现状

目前国内随着电力自动化的发展，实现配电网智能运行和控制是现代电力发展的方向，随着配网自动化建设的铺开，智能配电设备在电网逐渐广泛的使用，但由于智能配网设备涉及众多设备类型种类，生产厂家众多，技术力量参差不齐，各智能配网设备制造厂家在对通信规约的理解和开发及修改上也存在了很大的随意性，因此容易导致智能配网设备和配网自动化系统主站间的互联互通问题上矛盾层出不穷。从现场调研看：各配网自动化主站系统和智能配网设备的互联及扩容都极大的依赖于设备制造厂家，每一次智能配网设备的扩容或新建，都必须要求双方厂家技术人员现场服务，而且，双方的通信规约还存在随意修改的可能，如果配网自动化主站系统已建设多年并超过厂家义务服务时限，要扩容智能配网设备时，各局不得不承担主站厂家拒绝服务或索取高额服务费用的风险。

为很好的解决配网自动化主站系统和智能配网设备的互联互通问题，实现已通过测试的智能配网设备能方便、快速的接入到配网自动化主站系统中，而不需要双方技术人员现场联调测试，实现通过了规约测试的智能配网设备型号能实现无缝的链接，从而简化配网自动化主站系统和智能配网设备联调过程中通信规约的调试过程。

应用在不同环境下的智能配网设备一般都具有智能开关的功能，在线路上实现可控制的分合，如智能柱上开关应用在架空电网中，能快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸，保证无故障部分正常运行，缩小停电范围。

在配网自动化系统出现异常情况时，智能开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可能引起设备爆炸，给配网自动化系统的安全稳定带来不利，甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明，开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳 定准确的开、合动作，对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试，了解一次开关的各种参数是否正常，从而进行及时的维护和检修。

2、当前国内、外的研究情况

智能配网设备是近几年随着配网自动化系统的推进而快速发展起来的，主要应用在配网自动化系统中，实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸，保证无故障部分正常运行，缩小停电范围等等功能。是一套综合了传统和现代的配网自动控制技术智能设备，智能配网设备自动化检测开发和应用将集在线检测、信息通讯和计算机技术于一体，形成集测量、保护、控制、通讯为一体的先进自动化检测仪器。

目前国内、外对智能配网设备专业性综合测试工具较为缺乏，多数测试工具主要只能针对智能配网设备的开关机械特性进行测试如高压开关机械特性测试仪，使用继保测试仪对智能配网设备的保护动作进行试验，对通信规约的检测手段仅限于现场安装调试，对一个智能配网设备的自动化检测需要多种测试工具配合测试，测试手段和方法较为落后，而现今配网自动化系统已经呈现典型的设备网络化、管理信息化、时间准确统一等特点，只有对配网自动化系统的智能配网设备进行包括通信规约互联互通、机械性能指标测试、测量采集精度等参数的准确测量，用定量测试代替常规的人为定性测试，才能有效提高配网自动化系统的可靠性。

检测工具的完善是细分行业产品走向成熟的重要环节，智能配网设备也有待于能测试各项重要性能指标的专业化检测工具，就如同继电保护测试仪实现对继电保护产品的检测一样，按照ISO9000标准进行智能柱上开关设备的验收维护将是配网自动化系统行业的发展趋势。

3、项目研究及应用的意义

本项目可应用于国内各省市地区电网公司的配网自动化系统运行维护人员，也可用于配网自动化设备生产厂家的研发辅助，各自动化设备安装调试人员以及电力科研机构等，适用于对智能配电设备生产厂家在地区电网的入网检测（自动化部分）、生产厂家出厂验收测试、现场安装调试测试、现场验收测试、现场维护测试等。改善国内智能配电设备配网自动化综合测试 工具缺乏的困局。

推进智能配电设备自动化系统运行可靠性的提高，有了一套好的检测手段和检测规范，能整体提升智能配电设备产品质量水平的提高，减少智能配电设备缺陷率；

提高智能配电设备的定检质量，及时排除事故隐患，从而提高智能配电设备自动化系统的运行维护水平，减少因智能配电设备故障带来的电网事故损失；

提高智能配电设备现场测试质量，利用准确的数据，有利于进行事故后分析，减少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。

降低智能配电设备维护人员的劳动强度，提高其维护水平。第二章 智能配电设备自动化检测技术

研究的主要内容

智能配电设备自动化监测技术的研究内容是针对智能配网设备的特点，实现智能配网设备的开关机械性能测试；IO性能指标测试、测量精度指标测试；控制器（FTU）传送到配网自动化监控后台的通信规约接入性测试。

1、智能配网设备开关机械性能测试

当电气设备或线路发生故障时，智能配网设备的开关能实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸等功能，保证无故障部分正常运行，缩小停电范围。在配网自动化系统出现异常情况时，开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故，甚至可能引起设备爆炸，给配网自动化系统的安全稳定带来不利，甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明，开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳定准确的开、合动作，对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试，了解一次开关的各种参数是否正常，从而进行及时的维护和检修。

智能开关的机械性能测试包括机械特性测试、机械操作测试、机械寿命测试。

A)、机械特性测试

一次开关机械特性主要测试开关的分、合闸速度与时间特性，速度和时间特性的测量是鉴定开关调整安装或质量检修的重要指标。

主要测试：分（合）闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分（合）闸平均速度等参数。

测试流程如图所示：

测试准备开关动作（分、合闸操作）信号采集数据处理及分析 图1 开关测试流程图

本项目研究产品向智能开关发送分（合）闸启动信号，同时开始计时

t1，并对开关电信号同步采集，当智能开关动作时，记录每项动作时的时间ta、tb、tc；

测试原理图如图所示：

图2 开关特性测试原理图

智能开关机械特性参数计算如下： 分、合闸时间：t

分（t合）= MAX（ta、tb、tc）—t1；

ttt

ttt分、合闸同期性：t

同 = MAX（a、b、c）—MIN（a、b、c）；

分、合闸平均速度：V分(V合)= S / AVG（ta、tb、tc）； 说明：

MAX（ta、tb、tc）：取三相动作时间的最大值 MIN（ta、tb、tc）：取三相动作时间的最小值 AVG（ta、tb、tc）：取三相动作时间的平均值

S：行程，开关技术条件书上给定参数或通过长度测量仪量测值 B)、机械操作测试

机械操作测试的目的是检测开关在规定操作条件下的操作性能及合闸、分闸和自动重合闸操作的可靠性。

分别在30%、65%、100%、120%额定操作电压下进行操作试验： 30%额定操作电压下，开关不得分、合闸；

65%、100%、120%额定操作电压下，开关应能可靠分、合闸。C)、机械寿命测试

机械寿命试验的目的是验证开关在规定的机械特性及不更换零部件的 条件下，能否承受规定的分、合闸空载操作次数的试验；同时，考核产品机械操作的稳定性。

设置分合时间及分合次数参数，在寿命测试功能下可自动完成所设置分、合闸次数的操作。测试过程中检测是否出现拒分、据合、误分、误合等现象来判断开关的寿命。

2、智能配网设备的IO性能指标测试、测量精度测试

智能配电设备具有IO数据采集、遥测数据采集的功能，这些数据采集的精准性将直接影响智能配电设备的质量和运行稳定，从而影响配电自动化系统的安全。本研究课题将实现对智能配电设备的IO性能指标（遥信防抖、SOE分辨率、遥信风暴、遥控输出等）进行检测和遥测（电压、电流）采集精度进行检测。A)、遥信防抖测试

输出一定的脉冲宽度，并比较通过系统产生的遥信变位事件，检测被测智能配网设备所能识别的遥信脉冲宽度临界值，即遥信防抖参数。

图3 遥信防抖测试示意图

B)、SOE分辨率测试

输出一定的时间间隔，并通过通讯规约接收待测系统反馈的带时标SOE事件，从而检测出待测装置所能分辨的最小遥信变位时间间隔，即SOE最小分辨率。

图4 SOE分辨率测试示意图

C)、遥测采集精度测试

输出高精度的三相电压、电流，检测待测系统反馈的电压、电流值并进行比较，计算出智能配电设备遥测采集的精度。

图5遥测采样精度测试示意图

D)、保护动作试验功能

智能配电设备一个很重要的功能就是具有保护功能，在不同故障情况下自动对开关进行分闸、合闸动作。

根据不同的开关类型和不同的应用，智能柱上开关的保护配置不同： 智能柱上断路器配置下面保护动作（或其中部分）：  带时限的过流保护  速断保护  零序保护  重合闸后加速保护 智能柱上负荷开关配置下面保护动作（或其中部分） 有压延时合闸动作  无压延时分闸动作

3、智能柱上开关通信规约接入性测试

智能配电设备通过控制器（FTU）可灵活配置多种通信模块、开关动作、IO数据采集后控制器（FTU）可采用无线、载波、光纤等多种通信方式将告警信号上传至配网自动化监控后台，缩短运行人员的故障查找时间。

为很好的解决各厂家的智能配电设备和配网自动化监控后台的互联互通问题，实现已通过测试的智能配电设备能方便、快速的接入到配网自动化监控后台系统中，而不需要双方技术人员现场联调测试，实现通过了规约测试的智能配电设备型号能实现无缝的链接，从而简化配网自动化监控后台系统和智能配电设备联调过程中通信规约的调试过程。

测试系统具有模拟仿真主站的功能，实现智能配电设备的控制器（FTU）传送到配网自动化监控后台的通信规约的接入性测试（通信规约可以根据要求进行定制开发和修改）。规约接入性测试过程可以根据配网自动化监控后台的规约规范按需进行测试命令的选择和配置，实现测试任务步进显示，规约命令异常及时报警处理。第三章 智能配电设备自动化检测技术研究

平台的原理

1、整机实现框图

智能配电设备智能配电设备自动检测装置一次开关高压开关特性测试系统总线遥信、遥测采集模块FTU通信模块遥信防抖、遥测精度及保护动作测试操作控制终端通信规约接入性测试 图6 智能配电检测装置实现框图

如图6所示，为智能配电检测装置的实现框图。智能配电设备主要由两大部分组成，即一次开关和自动化控制器FTU，而FTU又包括了遥信、遥测模块，智能配电检测装置主要完成对三大主要模块的检测。

智能配电检测装置的高压特性测试模块主要完成一次开关的分（合）闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分（合）闸平均速度等参数测试、低电压试验和开关寿命的测试等。

遥信防抖、遥信精度及保护动作测试模块主要完成对FTU的IO及采样精度测试，完成IO的防抖测试、SOE分辨率测试、遥测值精度测试及常见的保护动作测试。

通信规约接入性测试模块主要完成对FTU通信规约的测试，智能配电检测装置担当主站的功能，与被测FTU通信，发送各种报文，验证规约的正确性，并作出评价。

2、硬件结构框图

网口嵌入式控制板网口控制接口控制用笔记本规约接收外触发信号断口信号（6路）被测对象分合闸控制高压开关驱动输出4路电压输出3路电流输出被测对象遥信输出电压电流产生模块开关及IO测试模块

图7 智能配电检测装置硬件结构框图

如图7所示，为智能配电检测装置的硬件实现框图。装置高度集成，主要由嵌入式控制板、电压、电流产生模块、开关及IO测试模块组成，装置本身体积小，兼容了三大功能，通过外置笔记本经以太网口连接装置并控制输出。

电压、电流产生模块主要产生4路电压，3路电流，输出到FTU，完成遥测量的测试及保护动作测试。该模块选用了开关电源配合线性功放输出。

开关及IO测试模块，主要通过IO输出遥信信号，可用于测试遥信的防抖及SOE分辨率测试，采用了高性能的32位浮点处理器，保证了较小间隔的输出，实现毫秒以下的精度测试。该模块同时输出可调的大电流电压用于驱动一次开关分合闸，提供分合闸信号控制开关分合操作，提供6断口信号采集，支持外部分合闸同步信号的触发。

嵌入式控制板为底层控制的综合控制板，主要实现各种接口的电气连接、数据的上送及下传。对外提供规约接收接口及外置笔记本的控制接口。

装置设计为便携式，无显示屏，通过网口外接笔记本电脑，实现人机界面，在笔记本上运行操作控制界面，实现全部的测试。

3、软件总体结构框图

配电测试仪软件结构界面模块规约通讯模块101规约101通讯规约104通讯规约待测装置基本参数设置规约测试操作遥信遥测测试开关特性试验报告打印实现104规约控制模块功放控制UI开关控制配网测试仪后台CPU 图8 智能配电检测装置软件整体结构框图

图8所示为智能配电检测设备的整机软件结构框图。由图可知，软件主要由界面模块、规约分析模块及控制模块组成。

A)界面模块

界面模块主要提供客户的操作接口 具体包含了基本参数配置、规约测试操作、遥信遥测性能测试、开关特性测试及报告的查询和打印功能。 基本参数设置主要完成通讯接口、存储路径、权限等设置。

 规约测试操作提供标准101及104通讯规约的检测，测试采用模拟主站的方法对设备进行规约要求的各项功能检测，并提供错误模拟功能查看设备容错性能。并具备报文记录，报文解析，及编辑发送功能；  遥信遥测性能测试主要包括遥信IO防抖，SOE分辨率测试，遥测精度及保护动作试验四部分构成；  开关特性测试主要实现一次开关的常规试验,重合闸试验，及低电压试验。每项测试均提供相应的参数设定功能；

 报告打印实现主要提供各种测试数据结果的查询及打印。

B)规约通讯模块

规约通讯模块主要封装了101及104的通讯规约接口实现，包括链路连接,APDU APCI ASDU等封装，数据的发送，接收，解析，以及通讯异常时处理等功能,其中101通过后台机的USB转串口直接连接待测设备，104规约则直接连接连接到测试仪的控制板上间接和待测设备通讯。规约通讯模块将采用模拟主站的方式和待测设备相连并交互,用来配合需要和设备交互数据的所有测试项目的实现。C)控制模块

此模块主要通过和嵌入控制板进行交互,实现和底层开关测试模块及电压电流产生模块之间的通讯，来实现检测设备对外的所有模拟及开关量的输出控制功能。第四章 智能配电设备自动化检测技术研究

平台的实现

1、平台实现框图

规约测试模块继电保护模块AD输入（8路）温度传感器规约测试模块网口操作控制模块网口Switch网口网口功放保护信号输出电压、电流功率放大（4U+6I）低通滤波及隔离DA输出（8路）IOEMIFDSP+FPGADSP内外同步时产生开始计时脉冲）中断IO30v~267v DC 20A 开关操作电源功放开关分合闸输出控制（2路）IO测试输出4路开出4路信号继电器IO口AD输入6个断口状态采集(6路开关量)IO特性测试模块传感器信号采集12v 断口开关驱动电源开关特性测试模块

图9 智能配电检测装置硬件实现框图

如图9所示，为智能配电检测装置的实现框图。整机由四部分组成：开关特性测试模块、继电保护模块、IO特性测试模块和规约测试模块。

继电保护模块的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作为控制处理器，控制线性功放输出电压、电流信号，同时提供了各种传感器信号及保护信号的反馈接入，防止设备操作不当引起设备损坏。继电保护模块通过以太网接收控制指令。

IO特性测试模块主要完成IO输出，由DSP处理器IO口控制信号继电实现，实现消抖及SOE分辨率测试。

开关特性测试模块主要完成智能配电设备的一次开关的各项测试，该模块使用高性能的32位浮点DSP，通过中断信号，接收同步信号，实现定时器的准确计时，使用光电隔离回路采集一次开关断口的状态，使用16 位精度AD芯片采集距离传感器和角度传感器的信号，实现开关位移和角度的测量。同时该模块提供开关分合闸的驱动电压。

规约测试模块主要包含了规约测试和操作控制两大模块，运行在外置笔记本电脑上，提供了对设备操作的人机界面，对装置的控制信息通过以太网口传输到设备。同时完成对被测对象FTU的通信规约测试。

2、继电保护模块的实现

DDS算法DA输出（8路）温度传感器低通滤波及隔离功率放大（4U+3I）输出电压、电流CPU功放保护信号功放开关AD输入（8路）以太网接口

图10 继电保护模块实现框图

如图10所示，为继电保护模块的试验框图。使用CPU作为核心，CPU采用DDS算法，模拟电压、电流波形，送到数模转换模块，生成需要的波形，经低通滤波及隔离后送入功率放大模块，进行功率放大，输出大功率的电压、电流。

CPU同时对输出的电压电流进行采集（可选），检测电压、电流的输出。由于功率放大模块发热量大，因此在功率放大模块上添加温度传感器，监测功放模块的温度，如果超过一个的范围，可以通过功放开关，关闭功放的输出，起到保护作用。同时也可以接入功放模块自身输出的一些保护信号，监测功放的状态，进行相应的保护。

CPU需要提供一个以太网控制接口，接收上位机的控制信息，并完成做相应操作。

3、开关特性测试模块的实现

同步检测模块（内外同步时产生开始计时脉冲）断口信号采集模块（6个断口对应6路开关量采集）中断DSP开出信号开入信号分合闸控制模块（检测当前开关状态，然后做出分合闸控制信号输出）电源模块2（12v 断口开关驱动电源）传感器模拟量采集电源模块1（30v~267v DC 20A 开关操作电源）

图11 开关特性测试实现框图

如图11所示，为开关机械特性测试模块的实现框图，以DSP处理器为核心，主要完成数据的采集、开入和开出功能。

当需要做开关特性测试时，DSP控制输出分闸或合闸信号，驱动一次开关的分合闸线圈，其分合闸电源可以由装置直流电源供给或者使用外部交流电源。

同步检测模块检测到分合闸触发信号后（与分合闸控制信号输出同时触发），产生脉冲，以中断的形式送给DSP，DSP收到中断信号后，开始采集断口的状态信号，根据断口开闭时间计算一次开关分合闸时间。

断口的状态作为开关量的形式输入，一次开关的断口相当于一对硬接点，整个开关量输入回路由装置提供12v直流电源驱动。

DSP使用AD芯片实现对传感器信号的采集。

第五章 项目总结 样机完成情况

样机已组装完成，目前已对2套成套智能开关及4种控制器进行测试，基本实现了设计要求。

图12 测试仪前视图

图13 测试仪后视图

图14 测试仪面板图

2配套软件完成情况

目前智能配电设备综合测试仪的软件已经开发完毕，正在实际测试中不断完善功能，提高软件的易用性和稳定性。

智能配电设备综合测试仪软件依据功能不同，划分为三大部分，分别是开关机械特性测试、精度测量及IO性能测试和通讯规约测试，其测试内容分别如图

15、图16和图17所示。

图15 开关机械特性测试功能

开关机械特性测试包括了三个子功能，分别是开关机械寿命测试、常规测试-重合闸、电压试验。

图16 精度测量及IO性能测试项

精度测试及IO性能测试包括四个子功能，分别是遥测采集精度测试、保护动作测试、遥信防抖试验和SOE分辨率试验。

图17 通讯规约测试

通讯规约测试包括101通讯测试和104通讯测试。综合测试情况

目前样机及配套软件已完成了两次联调测试，在测试中坚持发现问题，完善提高的原则，力求提高软件的易用性和稳定性。

已对两套智能开关成套设备完成了测试，测试中发现的问题及时进行了修改 和完善；

已对4套控制器进行了测试，主要完善了对不同公司产品通讯101、104规约的接入的兼容性。

第四篇：自动化技术实习报告

水利电业有限公司实习报告

实习时间：xxx

实习单位：xxx

三个月的实习工作结束了，三个月的时间对刚刚加入水利电业有限公司的我来说是短暂的，时间虽短，但却让我获得了一些难忘的印象和体验，对电力系统的施工部门也有了初步了解，为以后的的工作和学习打下了一定的基础。我实习的部门是电力工程部，承担电网建设、改造的施工单位，主要承建220kv及以下电压等级变电站及配套的送配电架空线路、电力电缆、光纤电缆等工程安装、架设施工和铁塔加工制造任务。工程部的工作辛苦，对技术性要求较强，而且是水利电业公司电力专业覆盖面最广的部门，因此也是电力系统里输送技术人才的摇篮。短短的三个月时间里，在工程部领导的教育和培养下，在同事们的关心和帮助下，自己的工作、学习等方面都取得了一定的成绩，个人综合素质也得到了一定的提高。

我被分配到变电工程部的变电二班实习。作为一名刚参加工作的新员工，面对新工作、新环境都是充满好奇和热情的，同时内心也有一些紧张与忐忑不安——毕竟自己是一个新手，对变电运行方面的专业知识几乎一无所知。但是，在班长和班里师傅们的悉心指导下，我还是受益颇多。首先，在站内工作人员的帮助下和指导下，掌握了变电设备的工作

原理和功能，比如断路器﹑电压互感器﹑电流互感器﹑继电器﹑隔离开关﹑接地刀闸等设备；学习方面，从《电业安全工作规程》到《变电站运行技术培训》让我对安全的重要性有了更高的认识，知道了安全生产工作管理要严，眼﹑脑﹑嘴﹑腿要勤，安全工作要细，安全制度要落实等。就这样，工作流程和学习的雏形便在我的脑海中生根发芽。其次通过在石枧变电站、蕉江变电站施工现场的观摩学习，我对变电二班组从电缆放线、接线、对线到线路调试与检测工作的基本流程有了一定了解，知道了变电站的基本构造、变电站建设的基本过程以及各种设备的主要用途。虽然在端子箱和控制室里接电缆线这样的工作没有让我们尝试，但我还是力所能及地做好扎线、刀闸分合测试等工作，增加了自己的实际工作经验。最后，带着如何成长成才的问题，我在行动着，跟随技术人员到各个变电站学习和集中学习，品味了学习乐趣的同时也加强了自己的学习能力，在现今竞争激烈而快速变迁的世界中，未来唯一持久的优势就是有能力比你的竞争对手学的更快，具备了较强的学习能力，我对工作充满了自信，能在工作中跟同事谈论和争论。经过这样紧张有序的煅练,我感觉自己工作技能上了一个新台阶,做每一项工作都有了明确的计划和步骤,行动有了方向,工作有了目标,心中真正有了底！基本做到了忙而不乱,紧而不散,条理清楚,事事分明,从根本上摆脱了过去只顾埋头苦干,不知总结经验的现象。这

样在工作中学习，在学习中工作，良性的循环中我在努力成长着。后被调到总经理工作部工作几天，在被调到总经理工作部帮忙的几天时间里，我也认真做好领导交给我的每一项任务，得到了大家的好评。在实习期间，我时刻严格要求自己，自觉遵守工程部的各项规章制度，吃苦耐劳，努力工作，在完成领导交办的工作同时，积极主动地协助其他同事开展工作，并在工作过程中提高自身各方面的能力。

实习期间不仅是我积累工作经验的重要阶段，也是我努力学习的宝贵时间。“三人行，必有我师”。工程部的每一位同事都是我的老师，他们丰富的工作经验对我来说是一笔宝贵的财富。因此，在认真完成各项工作任务的同时，我也找来了相关的资料努力学习电力专业知识，尤其是变电运作和继电保护方面的知识，虚心向班里的师傅们学习业务技术，以便为今后的工作打下基础。作为新人，目前我所能做的就是认真工作、努力学习，在平凡的岗位上挥洒自己的汗水，焕发自己的青春与热情，使自己在基层得到更多的锻炼。在变电二班实习的这段时间，早出晚归地跟着师傅们跑工地，让我体会到了电力系统基层工作的艰辛。同时，变电工人师傅们吃苦耐劳的精神也深深感染了我。紧迫的工期、繁重的任务以及艰苦的条件，在变电工人眼中已习惯为工作中最平常的一部分。他们常常为了送电要熬几个通宵，常常在工地一住就是一两个月。他们舍小家，顾大家，凭借团结

拼搏的精神，上下拧成一股绳，用忠诚打造责任团队，用执行书写绚丽华章。这些奋战在电力建设第一线的变电工人师傅们无疑是最可爱的人！

此外，在工作中我还充分认识到了安全生产的重要性。从进电力工程部的第一天起，我们就开始进行安全教育。通过学习安全规程和安全事故通报，知道了有很多事故发生的主要原因是作业人员未认真执行安全操作规程，不按章作业，工作责任人现场查勘不到位。通过学习，强化了我的安全生产意识。在后来的实习过程中，我严格遵守在施工现场穿工作服、戴安全帽的规定，把“安全第一，预防为主”的思想落实到日常工作的每一个小细节中去。我想，这也是我在以后的工作中要充分注意的。回望过去，三个月的工作的风风雨雨时时在眼前隐现,但我却必须面对现实,不仅仅要能工作时埋下头去忘我地工作,还要能在回过头的时候,对工作的每一个细节进行检查核对,对工作的经验进行总结分析,从怎样节约时间,如何提高效率,尽量使工作程序化、系统化、条理化、流水化！从而在百尺杆头,更进一步,达到新层次,进入新境界,开创新篇章为了更好地做好今后的工作,总结经验、吸取教训。

第五篇：技术报告_智能配电设备自动化检测技术研究20131209_图讲解（定稿）

智能配电设备自动化检测技术 开发与应用 项目技术总结报告

项目完成单位:广东电网公司电力科学研究院 2013年12月

第一章智能配电设备自动化检测技术研究 的背景及意义

1、发展现状

目前国内随着电力自动化的发展,实现配电网智能运行和控制是现代电力发展的方向,随着配网自动化建设的铺开,智能配电设备在电网逐渐广泛的使用,但由于智能配网设备涉及众多设备类型种类,生产厂家众多,技术力量参差不齐,各智能配网设备制造厂家在对通信规约的理解和开发及修改上也存在了很大的随意性,因此容易导致智能配网设备和配网自动化系统主站间的互联互通问题上矛盾层出不穷。从现场调研看:各配网自动化主站系统和智能配网设备的互联及扩容都极大的依赖于设备制造厂家,每一次智能配网设备的扩容或新建,都必须要求双方厂家技术人员现场服务,而且,双方的通信规约还存在随意修改的可能,如果配网自动化主站系统已建设多年并超过厂家义务服务时限,要扩容智能配网设备时,各局不得不承担主站厂家拒绝服务或索取高额服务费用的风险。

为很好的解决配网自动化主站系统和智能配网设备的互联互通问题,实现已通过测试的智能配网设备能方便、快速的接入到配网自动化主站系统中,而不需要双方技术人员现场联调测试,实现通过了规约测试的智能配网设备型号能实现无缝的链接,从而简化配网自动化主站系统和智能配网设备联调过程中通信规约的调试过程。

应用在不同环境下的智能配网设备一般都具有智能开关的功能,在线路上实现可控制的分合,如智能柱上开关应用在架空电网中,能快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸,保证无故障部分正常运行,缩小停电范围。

在配网自动化系统出现异常情况时,智能开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故,甚至可能引起设备爆炸,给配网自动化系统的安全稳定带来不利,甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明,开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳

定准确的开、合动作,对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试,了解一次开关的各种参数是否正常,从而进行及时的维护和检修。

2、当前国内、外的研究情况

智能配网设备是近几年随着配网自动化系统的推进而快速发展起来的,主要应用在配网自动化系统中,实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸,保证无故障部分正常运行,缩小停电范围等等功能。是一套综合了传统和现代的配网自动控制技术智能设备,智能配网设备自动化检测开发和应用将集在线检测、信息通讯和计算机技术于一体,形成集测量、保护、控制、通讯为一体的先进自动化检测仪器。

目前国内、外对智能配网设备专业性综合测试工具较为缺乏,多数测试工具主要只能针对智能配网设备的开关机械特性进行测试如高压开关机械特性测试仪,使用继保测试仪对智能配网设备的保护动作进行试验,对通信规约的检测手段仅限于现场安装调试,对一个智能配网设备的自动化检测需要多种测试工具配合测试,测试手段和方法较为落后,而现今配网自动化系统已经呈现典型的设备网络化、管理信息化、时间准确统一等特点,只有对配网自动化系统的智能配网设备进行包括通信规约互联互通、机械性能指标测试、测量采集精度等参数的准确测量,用定量测试代替常规的人为定性测试,才能有效提高配网自动化系统的可靠性。

检测工具的完善是细分行业产品走向成熟的重要环节,智能配网设备也有待于能测试各项重要性能指标的专业化检测工具,就如同继电保护测试仪实现对继电保护产品的检测一样,按照ISO9000标准进行智能柱上开关设备的验收维护将是配网自动化系统行业的发展趋势。

3、项目研究及应用的意义

本项目可应用于国内各省市地区电网公司的配网自动化系统运行维护人员,也可用于配网自动化设备生产厂家的研发辅助,各自动化设备安装调试人员以及电力科研机构等,适用于对智能配电设备生产厂家在地区电网的入网检测(自动化部分、生产厂家出厂验收测试、现场安装调试测试、现场验收测试、现场维护测试等。改善国内智能配电设备配网自动化综合测试

工具缺乏的困局。

推进智能配电设备自动化系统运行可靠性的提高,有了一套好的检测手段和检测规范,能整体提升智能配电设备产品质量水平的提高,减少智能配电设备缺陷率;提高智能配电设备的定检质量,及时排除事故隐患,从而提高智能配电设备自动化系统的运行维护水平,减少因智能配电设备故障带来的电网事故损失;提高智能配电设备现场测试质量,利用准确的数据,有利于进行事故后分析,减少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。

降低智能配电设备维护人员的劳动强度,提高其维护水平。第二章智能配电设备自动化检测技术 研究的主要内容

智能配电设备自动化监测技术的研究内容是针对智能配网设备的特点,实现智能配网设备的开关机械性能测试;IO性能指标测试、测量精度指标测试;控制器(FTU传送到配网自动化监控后台的通信规约接入性测试。

1、智能配网设备开关机械性能测试

当电气设备或线路发生故障时,智能配网设备的开关能实现如快速切除故障自动隔离、减少变电站出线开关跳闸等功能,保证无故障部分正常运行,缩小停电范围。在配网自动化系统出现异常情况时,开关的拒动、误动、慢分和三相严重不同期等机械故障都可能造成恶性事故,甚至可能引起设备爆炸,给配网自动化系统的安全稳定带来不利,甚至造成严重的财产损失。大量统计数据表明,开关事故的80%左右是由机械事故造成的。因此保证一次开关稳定准确的开、合动作,对保障配网自动化系统的安全稳定运行有着重大意义。对一次开关的机械试验进行测试,了解一次开关的各种参数是否正常,从而进行及时的维护和检修。

智能开关的机械性能测试包括机械特性测试、机械操作测试、机械寿命测试。

A、机械特性测试

一次开关机械特性主要测试开关的分、合闸速度与时间特性,速度和时间特性的测量是鉴定开关调整安装或质量检修的重要指标。

主要测试:分(合闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分(合闸平均速度等参数。

测试流程如图所示:

图1 开关测试流程图

本项目研究产品向智能开关发送分(合闸启动信号,同时开始计时t1, 并对开关电信号同步采集,当智能开关动作时,记录每项动作时的时间t a、t b、t c;测试原理图如图所示:

图2 开关特性测试原理图 智能开关机械特性参数计算如下: 分、合闸时间:t分(t合= MAX(t a、t b、t c—t1;分、合闸同期性:t同= MAX(t a、t b、t c—MIN(t a、t b、t c;分、合闸平均速度:V分(V合= S / A VG(t a、t b、t c;说明: MAX(t a、t b、t c:取三相动作时间的最大值 MIN(t a、t b、t c:取三相动作时间的最小值 A VG(t a、t b、t c:取三相动作时间的平均值

S:行程,开关技术条件书上给定参数或通过长度测量仪量测值 B、机械操作测试

机械操作测试的目的是检测开关在规定操作条件下的操作性能及合闸、分闸和自动重合闸操作的可靠性。

分别在30%、65%、100%、120%额定操作电压下进行操作试验: 30%额定操作电压下,开关不得分、合闸;65%、100%、120%额定操作电压下,开关应能可靠分、合闸。C、机械寿命测试

机械寿命试验的目的是验证开关在规定的机械特性及不更换零部件的

条件下,能否承受规定的分、合闸空载操作次数的试验;同时,考核产品机械操作的稳定性。

设置分合时间及分合次数参数,在寿命测试功能下可自动完成所设置分、合闸次数的操作。测试过程中检测是否出现拒分、据合、误分、误合等现象来判断开关的寿命。

2、智能配网设备的IO性能指标测试、测量精度测试

智能配电设备具有IO数据采集、遥测数据采集的功能,这些数据采集的精准性将直接影响智能配电设备的质量和运行稳定,从而影响配电自动化系统的安全。本研究课题将实现对智能配电设备的IO性能指标(遥信防抖、SOE分辨率、遥信风暴、遥控输出等进行检测和遥测(电压、电流采集精度进行检测。

A、遥信防抖测试

输出一定的脉冲宽度,并比较通过系统产生的遥信变位事件,检测被测智能配网设备所能识别的遥信脉冲宽度临界值,即遥信防抖参数。

图3 遥信防抖测试示意图 B、SOE分辨率测试

输出一定的时间间隔,并通过通讯规约接收待测系统反馈的带时标SOE 事件,从而检测出待测装置所能分辨的最小遥信变位时间间隔,即SOE最小分辨率。

图4 SOE分辨率测试示意图 C、遥测采集精度测试

输出高精度的三相电压、电流,检测待测系统反馈的电压、电流值并进行比较,计算出智能配电设备遥测采集的精度。

图5遥测采样精度测试示意图 D、保护动作试验功能

智能配电设备一个很重要的功能就是具有保护功能,在不同故障情况下自动对开关进行分闸、合闸动作。

根据不同的开关类型和不同的应用,智能柱上开关的保护配置不同:智能柱上断路器配置下面保护动作(或其中部分: ✧带时限的过流保护 ✧速断保护 ✧零序保护

✧重合闸后加速保护

智能柱上负荷开关配置下面保护动作(或其中部分

✧有压延时合闸动作 ✧无压延时分闸动作

3、智能柱上开关通信规约接入性测试

智能配电设备通过控制器(FTU可灵活配置多种通信模块、开关动作、IO数据采集后控制器(FTU可采用无线、载波、光纤等多种通信方式将告警信号上传至配网自动化监控后台,缩短运行人员的故障查找时间。

为很好的解决各厂家的智能配电设备和配网自动化监控后台的互联互通问题,实现已通过测试的智能配电设备能方便、快速的接入到配网自动化监控后台系统中,而不需要双方技术人员现场联调测试,实现通过了规约测试的智能配电设备型号能实现无缝的链接,从而简化配网自动化监控后台系统和智能配电设备联调过程中通信规约的调试过程。

测试系统具有模拟仿真主站的功能,实现智能配电设备的控制器(FTU传送到配网自动化监控后台的通信规约的接入性测试(通信规约可以根据要求进行定制开发和修改。规约接入性测试过程可以根据配网自动化监控后台的规约规范按需进行测试命令的选择和配置,实现测试任务步进显示,规约命令异常及时报警处理。

第三章智能配电设备自动化检测技术研究平台的原理

1、整机实现框图

图6 智能配电检测装置实现框图

如图6所示,为智能配电检测装置的实现框图。智能配电设备主要由两大部分组成,即一次开关和自动化控制器FTU,而FTU又包括了遥信、遥测模块,智能配电检测装置主要完成对三大主要模块的检测。

智能配电检测装置的高压特性测试模块主要完成一次开关的分(合闸时间、分、合闸同期性、分—合闸时间、合—分闸时间、分(合闸平均速度等参数测试、低电压试验和开关寿命的测试等。

遥信防抖、遥信精度及保护动作测试模块主要完成对FTU的IO及采样精度测试,完成IO的防抖测试、SOE分辨率测试、遥测值精度测试及常见的保护动作测试。

通信规约接入性测试模块主要完成对FTU通信规约的测试,智能配电检测装置担当主站的功能,与被测FTU通信,发送各种报文,验证规约的正确性,并作出评价。

2、硬件结构框图

图7 智能配电检测装置硬件结构框图

如图7所示,为智能配电检测装置的硬件实现框图。装置高度集成,主要由嵌入式控制板、电压、电流产生模块、开关及IO测试模块组成,装置本身体积小,兼容了三大功能,通过外置笔记本经以太网口连接装置并控制输出。

电压、电流产生模块主要产生4路电压,3路电流,输出到FTU,完成遥测量的测试及保护动作测试。该模块选用了开关电源配合线性功放输出。

开关及IO测试模块,主要通过IO输出遥信信号,可用于测试遥信的防抖及SOE分辨率测试,采用了高性能的32位浮点处理器,保证了较小间隔的输出,实现毫秒以下的精度测试。该模块同时输出可调的大电流电压用于驱动一次开关分合闸,提供分合闸信号控制开关分合操作,提供6断口信号采集,支持外部分合闸同步信号的触发。

嵌入式控制板为底层控制的综合控制板,主要实现各种接口的电气连接、数据的上送及下传。对外提供规约接收接口及外置笔记本的控制接口。

装置设计为便携式,无显示屏,通过网口外接笔记本电脑,实现人机界面,在笔记本上运行操作控制界面,实现全部的测试。

3、软件总体结构框图

图8 智能配电检测装置软件整体结构框图

图8所示为智能配电检测设备的整机软件结构框图。由图可知,软件主要由界面模块、规约分析模块及控制模块组成。

A界面模块

界面模块主要提供客户的操作接口具体包含了基本参数配置、规约测试操作、遥信遥测性能测试、开关特性测试及报告的查询和打印功能。

●基本参数设置主要完成通讯接口、存储路径、权限等设置。

●规约测试操作提供标准101及104通讯规约的检测,测试采用模拟主站的 方法对设备进行规约要求的各项功能检测,并提供错误模拟功能查看设 备容错性能。并具备报文记录,报文解析,及编辑发送功能;●遥信遥测性能测试主要包括遥信IO防抖,SOE分辨率测试,遥测精度 及保护动作试验四部分构成;●开关特性测试主要实现一次开关的常规试验,重合闸试验,及低电压试 验。每项测试均提供相应的参数设定功能;●报告打印实现主要提供各种测试数据结果的查询及打印。B规约通讯模块

规约通讯模块主要封装了101及104的通讯规约接口实现,包括链路连接,APDU APCI ASDU等封装,数据的发送,接收,解析,以及通讯异常时处理等功能,其中101通过后台机的USB转串口直接连接待测设备,104规约则直接连接连接到测试仪的控制板上间接和待测设备通讯。规约通讯模块将采用模拟主站的方式和待测设备相连并交互,用来配合需要和设备交互数据的所有测试项目的实现。

C控制模块

此模块主要通过和嵌入控制板进行交互,实现和底层开关测试模块及电压电流产生模块之间的通讯,来实现检测设备对外的所有模拟及开关量的输出控制功能。

第四章智能配电设备自动化检测技术研究平台的实现

1、平台实现框图

图9 智能配电检测装置硬件实现框图

如图9所示,为智能配电检测装置的实现框图。整机由四部分组成:开关特性测试模块、继电保护模块、IO特性测试模块和规约测试模块。

继电保护模块的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作为控制处理器,控制线性功放输出电压、电流信号,同时提供了各种传感器信号及保护信号的反馈接入,防止设备操作不当引起设备损坏。继电保护模块通过以太网接收控制指令。

IO特性测试模块主要完成IO输出,由DSP处理器IO口控制信号继电实现,实现消抖及SOE分辨率测试。

开关特性测试模块主要完成智能配电设备的一次开关的各项测试,该模块使用高性能的32位浮点DSP,通过中断信号,接收同步信号,实现定时器的准确计时,使用光电隔离回路采集一次开关断口的状态,使用16 位精度AD芯片采集距离传感器和角度传感器的信号,实现开关位移和角度的测量。同时该模块提供开关分合闸的驱动电压。

规约测试模块主要包含了规约测试和操作控制两大模块,运行在外置笔记本电脑上,提供了对设备操作的人机界面,对装置的控制信息通过以太网口传输到设备。同时完成对被测对象FTU的通信规约测试。

2、继电保护模块的实现

图10 继电保护模块实现框图

如图10所示,为继电保护模块的试验框图。使用CPU作为核心,CPU 采用DDS算法,模拟电压、电流波形,送到数模转换模块,生成需要的波形,经低通滤波及隔离后送入功率放大模块,进行功率放大,输出大功率的电压、电流。

CPU同时对输出的电压电流进行采集(可选,检测电压、电流的输出。由于功率放大模块发热量大,因此在功率放大模块上添加温度传感器,监测功放模块的温度,如果超过一个的范围,可以通过功放开关,关闭功放的输出,起到保护作用。同时也可以接入功放模块自身输出的一些保护信号,监测功放的状态,进行相应的保护。

CPU需要提供一个以太网控制接口,接收上位机的控制信息,并完成做相应操作。

3、开关特性测试模块的实现

图11 开关特性测试实现框图

如图11所示,为开关机械特性测试模块的实现框图,以DSP 处理器为核心,主要完成数据的采集、开入和开出功能。

当需要做开关特性测试时,DSP 控制输出分闸或合闸信号,驱动一次开关的分合闸线圈,其分合闸电源可以由装置直流电源供给或者使用外部交流电源。

同步检测模块检测到分合闸触发信号后(与分合闸控制信号输出同时触发,产生脉冲,以中断的形式送给DSP ,DSP 收到中断信号后,开始采集断口的状态信号,根据断口开闭时间计算一次开关分合闸时间。

断口的状态作为开关量的形式输入,一次开关的断口相当于一对硬接点,整个开关量输入回路由装置提供12v 直流电源驱动。

DSP 使用AD 芯片实现对传感器信号的采集。第五章项目总结 1 样机完成情况

样机已组装完成,目前已对2套成套智能开关及4种控制器进行测试,基本实现了设计要求。

图12 测试仪前视图

图13 测试仪后视图

图14 测试仪面板图 2配套软件完成情况

目前智能配电设备综合测试仪的软件已经开发完毕,正在实际测试中不断完善功能,提高软件的易用性和稳定性。

智能配电设备综合测试仪软件依据功能不同,划分为三大部分,分别是开关机械特性测试、精度测量及IO性能测试和通讯规约测试,其测试内容分别如图

15、图16和图17所示。

图15 开关机械特性测试功能

开关机械特性测试包括了三个子功能,分别是开关机械寿命测试、常规测试-重合闸、电压试验。

图16 精度测量及IO性能测试项

精度测试及IO性能测试包括四个子功能,分别是遥测采集精度测试、保护动作测试、遥信防抖试验和SOE分辨率试验。

图17 通讯规约测试

通讯规约测试包括101通讯测试和104通讯测试。3综合测试情况

目前样机及配套软件已完成了两次联调测试,在测试中坚持发现问题,完善提高的原则,力求提高软件的易用性和稳定性。

已对两套智能开关成套设备完成了测试,测试中发现的问题及时进行了修改和完善;已对4套控制器进行了测试,主要完善了对不同公司产品通讯101、104规约的接入的兼容性。