CN105785149A - 智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能变电站二次系统在线监测技术领域，提供了一种智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪及方法。包括配电网单相接地故障模拟模块、数据采集模块、嵌入式系统主板处理模块、人机交互模块和通讯端口模块。通过接入智能变电站的过程层网和站控层网，可以实现在线对选线装置的选线功能的现场检测。本发明非常适合智能变电站小电流接地故障选线装置的调试验收、日常运行维护、故障检修等场合使用。

Description

智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪及方法

技术领域

本发明涉及智能变电站二次系统在线监测技术领域，提供了一种智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪及方法。

背景技术

目前基于IEC-61850标准的智能变电站技术已经逐渐成熟并有迅速替代传统变电站自动化技术的趋势，已经从500kV、220kV逐渐向110kV、35kV推进。单相接地故障是配电网中发生概率最高的故障类型，及时准确地选出故障线路对提高智能变电站的供电可靠性具有重要意义。对于电压等级110kV及以下智能变电站来讲，小电流接地选线装置是智能变电站二次设备的重要组成部分，目前也有众多相应的解决方案。

常规变电站的小电流接地故障选线实现方案是所有线路的零序电流和母线的零序电压通过二次电缆接入选线装置，选线装置进行数据采集，然后主CPU进行数据存贮及分析计算，选线结果上报综自后台或者调度中心。在智能变电站中二次系统的结构是IEC61850体系下的“三层两网”结构，智能变电站大量采用光缆代替电缆。IEC61850-9-2标准实现了数字信号网络化通信方式，各个间隔的合并单元得到电子式互感器采集到的电压电流信号，转换成数字信号后，通过光纤传送到交换机上，二次设备通过交换机获取数据并进行处理。对于小电流接地选线装置来说，选线装置只需具备一个光纤接口或者网口就可以获取数据，并将分析处理后的选线结果通过另外一个光纤接口或者网口连接站控层网，并上报至综自。

传统变电站对于小电流接地选线装置的现场测试一般采用继电保护测试仪的方式。小电流接地选线装置接入继电保护测试仪输入的多路电压电流信号进行数据采集分析判断输出结果。通过对结果比对，验证小电流接地选线装置的功能。但是对于智能变电站，传统的继电保护测试仪无法输出符合IEC61850标准的数字信息，因此无法完成测试功能。

专利号201410158432.5一种智能变电站的全站智能终端模拟装置及其使用方法，描述了通过模拟智能终端实现对开关设备进行测试的方法，但没有提及对间隔层二次设备的测试方法。

专利号201410004726.2一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，描述了通过导入SCD文件增强站控层客户端功能，自动模拟生成数字信号发给继电保护装置并自动测试的方法，但是没有提及通过过程层网络在线获取SV采样值的方法。

发明内容

本发明提供的智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪及方法，解决现有技术无法对智能变电站小电流接地选线装置的进行在线功能测试问题。

本发明采用以下技术方案：

智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪，包括配电网单相接地故障模拟模块、数据采集模块、嵌入式系统主板处理模块、人机交互模块和通讯端口模块；所述配电网单相接地故障模拟模块一端与数据采集模块连接，另一端与嵌入式系统主板处理模块连接；所述数据采集模块一端与配电网单相接地故障模拟模块连接，另一端与嵌入式系统主板处理模块连接；所述嵌入式系统主板处理模块分别与配电网单相接地故障模拟模块、数据采集模块连接、人机交互模块和通讯端口模块连接。所述通讯端口模块有2组网络接口，一组通过网线与过程层网的交换机连接，另外一组通过网线与站控层网的交换机连接。

如上所述，配电网单相接地故障模拟模块，其特征在于，由模拟零序网络电路和模拟零序电源控制回路组成，其中模拟零序网络电路由多路“Π”型等值线路模型首端连接组成，线路通过电流互感器二次侧输出接入数据采集模块；模拟零序电源控制回路与嵌入式主板处理模块连接。

如上所述，嵌入式系统主板处理模块，其特征在于，嵌入式主板硬件架构由MCU模块、DSP模块和FPGA模块组成。其中MCU模块为核心控制单元，控制人机交互模块、配电网单相接地模拟模块和通讯端口模块；DSP模块为数据处理单元，接收处理数据采集模块的信号；FPGA模块进行报文处理。

如上所述，人机交互模块，其特征在于，可以设置故障线路、故障时间间隔、故障类型。

如上所述，嵌入式主板处理模块，其特征在于，MCU模块将人机交互模块的指令文件与获取的选线结果比较，显示检测结果。

智能变电站小电流接地选线装置的网络测试方法具体包括以下步骤：

步骤一，根据现场情况配置网络测试仪与系统的连接关系；

步骤二，设置故障线路、故障时间、故障类型；

步骤三，配置嵌入式系统主板处理模块的规则文件；

步骤四，配置通讯端口模块的端口；

步骤五，根据设置文件与通讯端口收到的选线结果报文比对检测选线装置功能。

所述步骤一，根据现场情况配置网络测试仪与系统的连接关系的过程具体为：

确定网络测试仪与智能变的过程层网络交换机、站控层网络交换机的物理连接关系。

所述步骤二，设置故障线路、故障时间、故障类型的过程具体为：

设置故障线路参数，故障线路配置与智能变小电流接地选线装置接入的被监测线路的数量和编号对应；

设置故障时间参数，故障时间设置不大于2小时；

设置故障类型参数，故障类型分为3类，金属性接地故障、间歇性接地故障和高阻接地故障。

所述步骤三，配置嵌入式系统主板处理模块的规则文件的过程具体为：

导入设置文件，形成特定的检测规则。

所述步骤四，配置通讯端口模块的端口的过程具体为：

设置特定的IP地址或者MAC地址接入过程层网络交换机和站控层网络交换机。

所述步骤五，根据设置文件与通讯端口收到的选线结果报文比对检测选线装置功能的过程具体为：

根据形成的检测规则，判别选线准确与否；

根据形成的检测规则，判别故障时间间隔是否一致；

根据检测规则、判别结果和报文记录生成测试报告文件。

本发明的有益效果是：本发明的智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪及方法的优点在于：1、通过接入智能变电站的过程层网和站控层网，可以在线对智能变小电流接地故障选线装置的选线功能进行现场测试；2、可以在线设置不同的故障类型实时显示检测选线结果。3、可在线对同一种多台选线装置进行功能测试，或者对不同型号和原理的选线装置进行功能测试。

附图说明

附图1为智能变电站小电流接地选线装置网络测试仪的组成结构图；

附图2为智能变电站小电流接地选线装置网络测试仪系统连接图；

附图3为智能变电站小电流接地选线装置网络测试方法流程图。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中列举了很多具体实例以便充分理解本发明的优点，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此本发明并不限于下面公开的具体实例的限制。

本发明提供的智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪，如图1—图2所示。

包括配电网单相接地故障模拟模块、数据采集模块、嵌入式系统主板处理模块、人机交互模块和通讯端口模块；所述配电网单相接地故障模拟模块一端与数据采集模块连接，另一端与嵌入式系统主板处理模块连接；所述数据采集模块一端与配电网单相接地故障模拟模块连接，另一端与嵌入式系统主板处理模块连接；所述嵌入式系统主板处理模块分别与配电网单相接地故障模拟模块、数据采集模块连接、人机交互模块和通讯端口模块连接。所述通讯端口模块有2组网络接口，一组通过网线与过程层网的交换机连接，另外一组通过网线与站控层网的交换机连接。

如上所述，配电网单相接地故障模拟模块，其特征在于，由模拟零序网络电路和模拟零序电源控制回路组成，其中模拟零序网络电路由多路“Π”型等值线路模型首端连接组成，线路通过电流互感器二次侧输出接入数据采集模块；模拟零序电源控制回路与嵌入式主板处理模块连接。

如上所述，嵌入式系统主板处理模块，其特征在于，嵌入式主板硬件架构由MCU模块、DSP模块和FPGA模块组成。其中MCU模块为核心控制单元，控制人机交互模块、配电网单相接地模拟模块和通讯端口模块；DSP模块为数据处理单元，接收处理数据采集模块的信号；FPGA模块进行报文处理。

如上所述，人机交互模块，其特征在于，可以设置故障线路、故障时间间隔、故障类型。

如上所述，嵌入式主板处理模块，其特征在于，MCU模块将人机交互模块的指令文件与获取的选线结果比较，显示检测结果。

本发明提供的智能变电站小电流接地选线装置的网络测试方法，具体包括以下步骤，如图3所示：

步骤一，根据现场情况配置网络测试仪与系统的连接关系；

步骤二，设置故障线路、故障时间、故障类型；

步骤三，配置嵌入式系统主板处理模块的规则文件；

步骤四，配置通讯端口模块的端口；

步骤五，根据设置文件与通讯端口收到的选线结果报文比对检测选线装置功能。

所述步骤一，根据现场情况配置网络测试仪与系统的连接关系的过程具体为：

确定网络测试仪与智能变的过程层网络交换机、站控层网络交换机的物理连接关系。

所述步骤二，设置故障线路、故障时间、故障类型的过程具体为：

设置故障线路参数，故障线路配置与智能变小电流接地选线装置接入的被监测线路的数量和编号对应；

设置故障时间参数，故障时间设置不大于2小时；

设置故障类型参数，故障类型分为3类，金属性接地故障、间歇性接地故障和高阻接地故障。

所述步骤三，配置嵌入式系统主板处理模块的规则文件的过程具体为：

导入设置文件，形成特定的检测规则。

所述步骤四，配置通讯端口模块的端口的过程具体为：

设置特定的IP地址或者MAC地址接入过程层网络交换机和站控层网络交换机。

所述步骤五，根据设置文件与通讯端口收到的选线结果报文比对检测选线装置功能的过程具体为：

根据形成的检测规则，判别选线准确与否；

根据形成的检测规则，判别故障时间间隔是否一致；

根据检测规则、判别结果和报文记录生成测试报告文件。

上述实施例仅仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同变化、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪，其特征在于：包括配电网单相接地故障模拟模块、数据采集模块、嵌入式系统主板处理模块、人机交互模块和通讯端口模块;具体是：

所述配电网单相接地故障模拟模块一端与数据采集模块连接，另一端与嵌入式系统主板处理模块连接；

所述数据采集模块一端与配电网单相接地故障模拟模块连接，另一端与嵌入式系统主板处理模块连接；

所述嵌入式系统主板处理模块分别与配电网单相接地故障模拟模块、数据采集模块连接、人机交互模块和通讯端口模块连接;

所述通讯端口模块有2组网络接口，一组通过网线与过程层网的交换机连接，另外一组通过网线与站控层网的交换机连接。

2.根据权利要求1所述智能变电站小电流接地选线装置的网络测试仪，其特征在于：

所述配电网单相接地故障模拟模块，其特征在于，由模拟零序网络电路和模拟零序电源控制回路组成，其中模拟零序网络电路由多路“Π”型等值线路模型首端连接组成，线路通过电流互感器二次侧输出接入数据采集模块；模拟零序电源控制回路与嵌入式主板处理模块连接;

所述嵌入式系统主板处理模块，其特征在于，嵌入式主板硬件架构由MCU模块、DSP模块和FPGA模块组成;其中MCU模块为核心控制单元，控制人机交互模块、配电网单相接地模拟模块和通讯端口模块；DSP模块为数据处理单元，接收处理数据采集模块的信号；FPGA模块进行报文处理;

所述人机交互模块，其特征在于，可以设置故障线路、故障时间间隔、故障类型;

所述嵌入式主板处理模块，其特征在于，MCU模块将人机交互模块的指令文件与获取的选线结果比较，显示检测结果。

3.智能变电站小电流接地选线装置的网络测试方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一，根据现场情况配置网络测试仪与系统的连接关系；

步骤二，设置故障线路、故障时间、故障类型；

步骤三，配置嵌入式系统主板处理模块的规则文件；

步骤四，配置通讯端口模块的端口；

步骤五，根据设置文件与通讯端口收到的选线结果报文比对检测选线装置功能。

4.根据权利要求书3所述的智能变小电流接地选线装置的网络测试方法，其特征在于：所述步骤一中根据现场情况配置网络测试仪与系统的连接关系的过程具体为：

确定网络测试仪与智能变的过程层网络交换机、站控层网络交换机的物理连接关系。

5.根据权利要求书3所述的智能变小电流接地选线装置的网络测试方法，其特征在于：所述步骤二中设置故障线路、故障时间、故障类型的过程具体为：

设置故障线路参数，故障线路配置与智能变小电流接地选线装置接入的被监测线路的数量和编号对应；

设置故障时间参数，故障时间设置不大于2小时；

设置故障类型参数，故障类型分为3类，金属性接地故障、间歇性接地故障和高阻接地故障。

6.根据权利要求书3所述的智能变小电流接地选线装置的网络测试方法，其特征在于：所述步骤三中所述配置嵌入式系统主板处理模块的规则文件的过程具体为：

导入设置文件，形成特定的检测规则。

7.根据权利要求书3所述的智能变小电流接地选线装置的网络测试方法，其特征在于：所述步骤四中所述配置通讯端口模块的端口的过程具体为：

设置特定的IP地址或者MAC地址接入过程层网络交换机和站控层网络交换机。

8.根据权利要求书3所述的智能变小电流接地选线装置的网络测试方法，其特征在于：所述步骤五中所述根据设置文件与通讯端口收到的选线结果报文比对检测选线装置功能的过程具体为：

根据形成的检测规则，判别选线准确与否；

根据形成的检测规则，判别故障时间间隔是否一致；

根据检测规则、判别结果和报文记录生成测试报告文件。