第一篇：XX電業局配電自動化技術報告

XX電業局配網自動化系統驗收資料匯編

技術報告

XX電業局配網自動化工程項目

技術報告

XX電業局 二〇一一年七月

目 錄

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

二、技術方案的比較和確定...........................................................................................................1

三、系統建設完成情況...................................................................................................................3

（一）主站系統結構...............................................................................................................3

（二）主站系統功能...............................................................................................................3

1、系統功能簡介.....................................................................................................................3

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

3、網絡拓撲分析功能.............................................................................................................5

4、饋線自動化功能.................................................................................................................5

5、豐富的統計功能.................................................................................................................5

6、配電仿真功能.....................................................................................................................6

（三）系統主要創新點...........................................................................................................6

1、基于IEC標準的信息系統應用集成.................................................................................6

2、完備的饋線自動化功能.....................................................................................................6

四、配網建設建議...........................................................................................................................7

（一）管理方面.....................................................................................錯誤！未定義書簽。

（二）主站系統方面.............................................................................錯誤！未定義書簽。XX電業局配網自動化系統驗收資料匯編

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XX配網自動化系統建設技術報告

一、需求分析

配電網是電力供應鏈的末端，是直接面向社會和廣大客戶的重要能源載體之一，也是堅強智能電網中的重要基礎和組成部分。配電自動化是以一次網架和設備為基礎，綜合利用多種通信方式，以配電自動化系統為核心，實現配電系統的監測與控制，并通過與相關應用系統的信息集成，實現配電系統的科學管理。是利用現代電子、計算機、通信及網絡技術,將配電網在線數據和離線數據、配電網數據和用戶數據、電網結構和地理圖形進行信息集成,構成完整的自動化系統,實現配電網及其設備在正常運行及事故狀態下的監測、保護、控制、用電配電管理的現代化。配電自動化是實施智能化配電網的重要手段，是提高城網供電可靠性的必然需要，是電力系統現代化發展的必然趨勢。

二、武威配電自動化試點工程的建設必要性

(1)提高供電可靠性的需要。隨著經濟的快速發展和人們生活的不斷改善，人們對供電可靠的要求也越來越高，但目前武威配電網還存在著檢修任務繁重、人工查詢故障、一點故障全線停電、恢復供電速度慢的問題，供電可靠性已不能滿足人們的需要。而實現配電網自動化是提高供電可靠性的最有效手段，它不但可以實現三遙，還可以實現故障自動定位、隔離和對非故障區段的恢復供電，從而減少停電

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范圍，縮短停電時間，提高經濟效益和社會效益。

(2)提高配電網運行管理水平的需要。隨著電網規模的不斷擴大及城市立體化、復合化進程的迅速發展，傳統的電網架構、運行方式及信息表現方式將難以滿足現代電力發展的要求。因此，配電網在運行、管理、規劃、設計等方面需要更多利用現代電子技術、計算機及網絡技術、信息處理及通信等技術，將配電網數據和用戶數據、實時數據和歷史數據、電網圖形和地理圖形、圖形與數據集成在一起，對配電網的運行進行監視、管理和控制，而這些技術的實現正是配電自動化建設的首要內容。

(3)實現配電網智能調控的需要。目前在設備檢修或故障需要轉移負荷時，我們只采用簡單的靜態估算法來計算潮流，并以此來決定負荷轉供方式，這種方法并不科學，也不能充分利用設備的容量，所以經常會導致無謂的停電。而實現配電自動化則可有效避免上述問題，它采用先進的負荷預測和仿真技術來模擬實時的動態潮流，并能自動計算出最優運行方式，以為調度人員提供參考。此外，實現配電自動化的遙控功能，還可以滿足設備發生故障時進行快速負荷轉移的要求，也可以有效解決開關操作人員與檢修施工人員不同時，銜接與配合上的問題。

(4)建設智能配電網的基本要求。建設智能電網是國家電網公司的重大戰略性目標，也是必然趨勢。未來的配電網必然是一個集信息化、自動化、數字化、互動化為一體的智能配電網，而配電網的自動化是智能化的基本要求，配電自動化的建設也正是我們走向智能配電

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網的第一步，也是最基礎、最關鍵的一步。

三、系統建設完成情況

建成了一套穩定、可靠、功能齊全的配電主站系統，具有超過80萬點的超大數據處理能力，可以滿足武威電網未來5到8年的發展需求；實現了配電SCADA、饋線自動化、網絡拓撲、配電仿真、統計分析等功能；系統集成實現了和GIS系統、EMS系統的接口與數據交換；，截至2011年__月底，已完成17個配電節點的安裝調試。

（一）主站系統結構

1、雙網冗余配置，系統服務器采用雙機冗余熱備用及集群技術相結合，可充分保證系統的可靠性。

2、采用開放的、分布式應用環境，網絡管理技術、數據庫中間件和通信中間件技術，面向服務架構（SOA）的設計理念，既保證了系統的先進性，又滿足了應用的實時性和擴展性要求。

系統結構如下圖所示：

（二）主站系統功能

1、系統功能簡介

（1）配電自動化平臺

系統管理、界面管理、數據庫管理、報表管理、系統接口與集成（2）配電SCADA功能

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數據采集、數據處理、事項告警、遙控、分區分流（3）饋線自動化功能

故障定位、故障區域隔離、非故障區域恢復供電（4）配網仿真系統

事故反演、控制操作仿真、設備操作模擬、運行狀態仿真、饋線故障模擬

（5）實時信息發布

2、SCADA功能

（1）信息告警

目前的告警窗能提供豐富的告警動作和告警行為。告警動作包括推畫面報警、打印報警、需人工確認報警等。事故時在指定窗口可以實現人工調圖，可正確判斷事故信息與正常變位信息，未處理的事故信息一直排在告警記錄最前面；發生事項的設備可在畫面高亮、變色顯示；可以根據責任區及權限對報警信息進行分類、分流；可根據調度員責任及工作權限范圍設置事項及告警內容，報警限值及報警死區均可以人機界面方式修改；報警信息顯示在專門開辟的窗口位置，且已實現分類、分流告警，既能對信號進行分類分屏顯示（分為事故信號、操作信號、告警信號、越限信號、告知信號等七個窗口），也能對信號進行分責任區過濾顯示；可以通過告警窗中告警條快捷調出相應接線圖畫面并快速定位相關設備；可在不同屏幕上分別推出相關的單線圖和接線圖；事項信息可長期保存并可隨時按指定條件查詢、打印。

（2）遙控功能

對已改造過的實現“三遙”點的設備，調度員可直接在DMS系統上對該開關進行遙控切合開關操作，遙控響應時間滿足調度運行要求。遙控操作的每一步都保存入庫，可查詢打印；在被控設備、工作

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站及人員權限等條件不符合操作要求時，系統拒絕控制請求并顯示相關錯誤信息。主站可在“操作告警窗”即時顯示遙控操作是否成功，在遙控失敗時會發出告警信息。

3、網絡拓撲分析功能

系統能夠根據配電網網絡拓撲結構，自動判斷和推理，直觀地用顏色來區分線路、開關狀態和配電線路的停電范圍、電氣島連接、動態電源分析等；用不同的顏色表示電網元件的運行狀態（帶電、停電、合環、故障、接地、通信中斷、無效數據等），快速實現對配電線路的供電范圍及供電路徑進行分析。

4、饋線自動化功能

主站根據各配電終端檢測到的故障報警，結合變電站、開閉所等的繼電保護信號、開關跳閘等故障信息，啟動故障處理程序，確定故障類型和發生位置，并能在推出的配網單線圖上，通過網絡動態拓撲著色的方式明確地表示出故障區段。根據需要，主站可根據沿線設備的自動化程度（三遙、二遙），提供事故隔離和恢復供電的一個或兩個以上的操作預案，輔助調度員進行遙控操作，達到快速隔離故障和恢復供電的目的。系統的故障診斷、隔離與恢復提供實時運行和模擬研究功能。

5、豐富的統計功能

系統擁有豐富的統計功能，包括配電終端在線率統計、配電線路負載率統計和母線電壓、開關電流三相不平衡率統計，可以統計過濾高負載率的線路和配變信息，豐富了配電網的管理手段，提高了配

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電網工作效率。

6、配電仿真功能

利用仿真技術，研究和預演電網運行中的諸多不安全因素，實現事故動態模擬，提供故障應急處理訓練，提高調度人員和生產運行人員應對電網突發事故的能力。在仿真態下，既可以通過任意拉合開關，系統自動啟動動態拓撲分析，對線路和設備進行動態著色，實現模擬停電范圍的分析。也可以人工模擬開關站、環網柜、配電室、配網線路等設備發生的故障，檢測系統模型正確性和對各類故障的處理結果的合理性，達到對調度人員和維護人員的培訓作用。

（三）系統主要創新點

1、完備的饋線自動化功能

（1）故障準確定位

主站根據各配電終端或故障指示器檢測到的故障報警，結合變電站的繼電保護信號、開關跳閘等故障信息，啟動故障處理程序，確定故障類型和發生位置，并能在推出的配網單線圖上，通過網絡動態拓撲著色的方式明確地表示出故障區段。

（2）故障快速隔離

故障區域定位后，主站推出事故隔離的操作預案，輔助調度員進行遙控操作，達到快速隔離故障。

（3）非故障區域及時恢復供電

故障隔離后，根據主站推出的恢復供電操作預案，輔助調度員進行遙控操作，達到快速恢復非故障區域供電的目的。

（4）并發故障的高效處理機制

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DMS系統可以高效處理同時并發的不同饋線的故障，通過先進的多線程技術，同時為每條饋線單獨計算故障恢復方案，及時提交給調度人員進行擇優處理。

四、配網建設建議

1、管理方面

配網自動化點多面廣、維護工作量大，配網自動化系統建設、完善和實用化是一個非常艱辛的過程，為保證配網自動化系統穩定運行和可靠應用，需要特別注重加強系統的運行維護，并積極推進系統的應用。另外，為促進系統的完善和實用化，需積極推進系統的應用工作，如：配網調度運行管理、故障搶修和不停電轉供電等方面。

2、進一步完善配電網絡結構，提高配電網絡的自動化水平

配網自動化系統的建設是一項長期任務，主站系統僅是其中一個環節，其實用性需要強健的配電網絡結構、可靠的通訊支持。

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第二篇：配電自動化簡介

配電自動化簡介

配電是電力系統發電、輸電和配電(有時也稱供電和用電)中直接面向電力用戶的功能。由配電設備，包括饋線、降壓變壓器、斷路器、各種開關在內構成的配電網和繼電保護、自動裝置、測量和計量儀表以及通信和控制設備構成一個配電系統，按一定的規則運行，以高質量的電能持續地滿足電力用戶需求。就我國電力系統而言，配電網是指110 kV及以下的電網。在配電網中，通常把110 kV，35 kV級稱為高壓，10 kV級稱為中壓，0.4 kV級稱為低壓。因此，完整地說，配電自動化應該是指整個配電網并包括電力用戶在內的自動化。

隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高，用戶對電能質量的要求愈來愈高。對用戶電能質量的評價主要有以下幾個指標：一是電壓質量，它包括電壓偏差、電壓波動和電壓閃變3個方面的要求；二是頻率；三是供電可靠率，它是配電網對用戶持續供電能力的量度，有多至11項的評價指標，其中主要是年平均供電可靠率，即用戶年平均供電時間的百分數；四是諧波含量，應不高于規定的含量。

提高電能質量要由改善整個電力系統的裝備和運行來達到。顯然，限于配電網絡設備及用戶所具有的能力，配電網只能對電能質量中的某些指標起到顯著的作用，如提高供電可靠率和電壓質量。而且，眾所周知，合理而完善的配電網絡結構對于提高供電可靠率和電壓質量至關重要，在某種意義上講是起主要作用的。

從另一方面說，保護、監測和控制的改進并逐步達到自動化，對于配電網的運行也十分重要，且其重要性和作用正逐漸增大，在某些方面，如故障隔離，是必不可少的。

當然，電力系統應以最經濟的能源消耗、最有效的運行管理，以最合理和便宜的價格向用戶供電。配電網及其控制和用戶管理也關系到供電的經濟性。因此，可以說，實現或實施配電自動化的目的是采用現代電子、通信和計算機等技術和裝備對配電網和用戶在正常運行和事故情況下實行監測、保護、控制和管理，提高供電質量和經濟性，改善服務和提高工作效率。我國配電網的狀況

我國目前的配電網很薄弱，絕大多數為樹狀結構，且多為架空線，可靠性差，尤其在農村，送電距離太長，損耗嚴重，電壓質量差。配電設備比較陳舊，大多是不可遙控的。配電網運行狀態監測設備少，信息傳輸通道缺乏，因而信息搜集量少，這些導致事故處理自動化程度低，處理時間長，事故后恢復供電慢。

近幾年，一些地區發生電網事故，導致重要用戶停電，除了某些人為的因素以外，電網結構薄弱、可靠性低，是其主要原因；自動化程度低、管理不善也是重要原因之一。加強電網建設，除了強化輸電網以外，加強配電網建設是當務之急。這是因為長期以來在配電網上投資欠賬太多，其薄弱的程度大大甚于輸電網。因此國家在近期內投資建設的重點在改造和建設配電網，合理增加變電站，完善配電網絡，更換陳舊的開關設備，提高配電自動化水平，這是非常正確的，也是迫切需要的。在建設過程中首先要做好規劃，而且在做好配電網一次系統規劃的同時，應同時做好配電自動化的規劃，與輸電網相比較，這一點尤其重要。這是由于配電網一次系統中的設備選擇與配電自動化關系密切。例如，在選擇開關設備時可以有多種選擇，如斷路器、重合器、重合分段器、分段器、電動負荷開關……，這與配電自動化采取何種方式有關；其次，某些一、二次結合設備，如電流(或電壓)互感器等，也與配電自動化的實施方案有關。2 配電自動化的內容

配電自動化是80年代末首先由美國而后到其他工業發達國家逐步發展起來的，其內容也在不斷變化。

配電自動化發展到今天，其內容大致可以分為4個方面：一是饋線自動化，即配電線路自動化；二是用戶自動化，這與需方管理含義是相同的；三是變電站自動化，它常常是輸電和配電的結合部，因此，這里僅指其與配電有關的部分；四是配電管理自動化，其中包括網絡分析。

目前還沒有哪一個權威機構對配電自動化下過嚴格的定義，也有人把這4個方面的內容統稱為配電管理系統(distribution management system，簡稱為DMS)，也有人把上述前3個方面的內容稱為配電自動化系統(DAS)。事實上，上述4個方面的內容可以相互獨立運行，并不是其中某一個必須以另一個或幾個方面的存在為前提，也不存在孰低孰高的問題，但有一點必須指出，它們之間的聯系十分密切，特別是信息的搜集、傳遞、存儲、利用以及這些信息經過處理作出的決策和控制是相互影響的。應在通盤設計的前提下，分步驟地從縱向和橫向兩個方向逐步實施、銜接和完善。因此，從這個意義上講這四方面是一個集成系統。它又可以與EMS，MIS等構成一個大的集成系統，換句話說，從信息化的角度來看，它是一個IMS(information management system)。饋線自動化

饋線自動化是指配電線路的自動化。廣義地說，饋線自動化應包括配電網的高壓、中壓和低壓3個電壓等級范圍內線路的自動化，它是指從變電站的變壓器二次側出線口到線路上的負荷之間的配電線路。對于高壓配電線，其負荷一般是二次降壓變電站；對于中壓配電線，其負荷可能是大電力用戶或是配電變壓器；對于低壓配電線，其負荷是廣大的用戶。各電壓等級饋線自動化有其自身的技術特點，特別是低壓饋線，從結構到一次、二次設備和功能，與高、中壓有很大的區別。因此目前在論述饋線自動化時是指中、高壓饋線自動化，而且特別是指中壓饋線自動化，在我國尤其是指10 kV饋線。因此下面的敘述是指此范圍。

饋線自動化要達到4個目的，也可以說有4個功能。

a.運行狀態監測。它又可分為正常狀態和事故狀態下的監測。正常狀態監測的量主要有電壓幅值、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電量等和開關設備的運行狀態，監測量是實時的，監測裝置一般稱為線路終端(FTU)。在有數據傳輸設備時，這些量可以送到某一級的SCADA系統；在沒有傳輸設備時，可以選擇某些可以保存或指示的量加以監測。由于配電網內測點太多，因此要選擇確有必要的量加以監測，以節省投資。

裝有FTU的配電網，同樣可以完成事故狀態下的監測。沒有裝設FTU的地點也可以裝設故障指示器，通常它裝在分支線路和大用戶入口處，具有一定的抗干擾能力和定時自復位功能。如果故障指示器有觸點，也可以經過通信設備把故障信息送到某一級SCADA系統。

b.控制。它又分為遠方控制和就地控制，這與配電網中可控設備(主要是開關設備)的功能有關。如果開關設備是電動負荷開關，并有通信設備，那就可以實現遠方控制分閘或合閘；如果開關設備是重合器、分段器、重合分段器，它們的分閘或合閘是由這些設備被設定的自身功能所控制，這稱為就地控制。譬如：重合器本身具有故障電流檢測和操作順序控制功能，可按要求預先設定分斷—重合操作順序，它本身又具有繼電保護功能，可以斷開故障電流；分段器是一種智能化開關，可以記錄配合使用的斷路器或重合器的分閘操作次數，并按預先設定的次數實現分閘控制；重合分段器可以在失電壓后自動分段，重新施加電壓后又能按一定延時自動重合。

遠方控制又可以分為集中式和分散式兩類。所謂集中式，是指由SCADA系統根據從FTU獲得的信息，經過判斷作出控制，通常稱為SCADA—mate方式，也可以稱為主從式；分散式是指FTU向饋線中相關的開關控制設備發出信息，各控制器根據收到的信息綜合判斷后實施對所控開關設備的控制，也稱為peer to peer方式。控制方式的選用要根據配電網結構的復雜程度和對控制方式的適應性等要求而確定，SCADA—mate方式適應性強，可用于各種結構復雜的配電網絡和采用環網開關柜的配電網中，配電網絡變化時軟件修改也很方便。

除了上述事故狀態下的控制以外，在正常運行時還可以實行優化控制，譬如選擇線損最小或較小的運行方式對開關設備進行的控制；在某些設備檢修狀態或事故后狀態下進行網絡重構的控制等。

c.故障區隔離，負荷轉供及恢復供電。在配電網中，若發生永久性故障，通過開關設備的順序動作實現故障區隔離；在環網運行或環網結構、開環運行的配電網中實現負荷轉供，恢復供電。這一過程是自動進行的。在發生瞬時性故障時，通常因切斷故障電流后，故障自動消失，可以由開關自動重合而恢復對負荷的供電。

配電網按導線區分有架空線和電纜線，按結構分有環網和樹狀網。環網的運行方式又可以有閉環和開環兩種。因此，故障區隔離的過程因配電網中采用的開關設備、繼電保護設備的不同而各不相同。一般，對于遠郊區或廣大農村，若無重要用戶，環網供電成本太高、經濟上不合算時，可用樹狀網。在分支線路上，可裝設分段器和熔斷器，并安置故障指示器。在城區配電網，以雙電源或多電源的環網結構開環運行為好。線路的分段和開關設備類型的選擇可以有多種方案，一般配電線分段的方法可以通過優化設計，根據供電可靠率指標，比較投資、運行費用與失電損失后確定，或以某種準則(如等負荷等)而確定。對于特別重要的地區，則可以閉環運行，并配置合適的繼電保護裝置?？傊?，這一功能對于提高供電可靠率有著十分重要的作用，因此在設計時要進行多方案比較。

d.無功補償和調壓。配電網中無功補償設備主要有安裝在變電站和用戶端兩種。前者在變電站自動化中加以控制和調節，后者一般為就地控制。但是在小容量配變難以實現就地補償的情況下，在中壓的配電線路上進行無功補償仍有廣泛的應用。通常采用自動投切開關或安裝控制器兩種方法加以實施。配電網內無功補償設備的投切一般不作全網絡的無功優化計算，而是以某個控制點(通常是補償設備的接入點)的電壓幅值為控制參數，有的還采用線路或變壓器潮流的功率因數和電壓幅值兩個參數的組合為控制參數。這一功能旨在保持電壓水平，提高電壓質量，并可減少線損。4 用戶自動化

用戶自動化這一說法見諸于我國出版的權威性出版物《電機工程手冊》。國外文獻中也有這種說法。在國內外許多文獻中有一種稱為需方管理(DSM)的功能，其內容大體相同，有控制和自動化的內容，但更多的是一種管理，主要有負荷管理、用電管理、需方發電管理等。

a.負荷管理。我國傳統的負荷管理(負荷控制)是在發電容量不足的情況下采取抑制負荷的方法改善負荷曲線(用削峰、填谷和錯峰等控制手段)。這種控制曾在我國配電網中普遍采用。隨著發電容量的增加，這種落后的負荷控制方式必須改變。先進的負荷管理是根據用戶的不同用電需求，根據天氣狀況及建筑物的供暖特性，并依據分時電價，確定滿足用戶需求的最優運行方式，并加以用電控制，以便用最少的電量獲得最好的社會、經濟效益以及用電的舒適度。這將導致平坦負荷曲線，節約電力，減少供電費用，推遲電源投資和減少用戶電費支出。

b.用電管理。它主要包括自動計量計費、業務擴充、用戶服務等內容。

自動計量計費可應用于不同層次，有為適應電力市場的交易，滿足發電、輸電、配電以及轉供等需要的計量計費系統，有適合于不同的發電廠家、不同的供電部門(公司)的計量計費系統；還有直接記錄各家各戶的自動抄表系統。它們都涉及到計量設備、數據傳輸(通信)和計費，甚至涉及與費用結算部門(銀行)之間的信息交換。

業務擴充是指用戶報裝、接電等一系列的用電業務的服務?，F在已可利用計算機等設備進行操作，以提高處理事務的自動化程度，節省勞動力，改善勞動條件，并可提高服務質量，也便于對數據進行檢查和管理，有的供電局已實現了無紙化作業，其自動化程度可見一斑。

用戶服務方面如停電報告及處理、交費及票據處理等，也均可利用計算機及通信等較先進的技術和設備，使服務的自動化水平和質量得以提高。

c.需方發電管理。這是將用戶的自備電源納入直接或間接的控制之中。出于種種原因，用戶裝有各種自備電源，如電池蓄能的逆變不間斷電源，柴油機發電，太陽能、風能等發電，聯合循環發電以及自備熱電站和小水電等。它們在提供當地用戶相當的電力之后，可能有部分電力注入配電網，尤其在晚間，有可能惡化電網的運行。如將這些電源置于控制或管理之中，將有利于配電網的運行，增加供電的可靠性，并有可能調節電網發電機組的運行，從而提高經濟性。

用戶自動化的幾個內容涉及電力供需雙方，甚至與電力管理體制有關，必須通過立法和制訂相應的規則，并最終由電力市場來調節。可以看到，電力的供需雙方不僅僅是一種電力買賣關系，也是以雙方利益為紐帶的合作伙伴關系，在電力市場環境下，用戶自動化必將被重視。變電站自動化

變電站在配電網中的地位十分重要。它既是高壓配電網中的負荷，又是下一級配電網的電源。變電站自動化是配電自動化的重點。也正因為如此，它已發展成一個相對獨立的技術領域。

近幾年來變電站自動化發展十分迅速。概括地說，它至少有如下一些基本功能：各種電器設備運行參數的監測；開關就地或遠方控制；與繼電保護通信；與智能電子裝置聯接，并實行控制；與上級控制中心或其他控制系統通信；簡單的數據處理。

變電站自動化在技術上的進步也很快，這里不詳述了。下面僅敘述變電站自動化與饋線自動化的接口和配合的問題。

a.與繼電保護配合。實現饋線自動化有多種方法，開關設備也有斷路器、重合器等多種設備。饋線的負荷電流要考慮到負荷轉移的情況，因此在保護的配置(包括重合閘)和定值的設置上要加以綜合考慮。

b.如果饋線自動化是采用由饋線上的FTU采集信息送到某一級SCADA系統，由軟件處理信息并作出判斷，而后進行故障區隔離和負荷轉移，恢復供電，那么，這個SCADA系統可以是在配調中心的主站，或者就是設在變電站自動化系統。前一種方式，如果采用有線傳輸信息，變電站至少要將信息轉發至配調中心；后一種方式，變電站的SCADA系統要增加饋線自動化的應用軟件，這樣它就成為二級主站(如果配調中心的主站稱為一級主站的話)。采用哪一種方式，要根據不同的配電網具體地選擇。前一種方式，大大增加了變電站到配調中心主站的通信量，但簡化了變電站的SCADA系統。后一種方式，實行了信息和功能的分層，但增加了變電站自動化的技術難度。6 配電管理自動化

顧名思義，配電管理自動化是指用現代計算機、通信等技術和設備對配電網的運行進行管理，從信息的角度看，它是一個信息收集和處理的系統。

首先，要有一個計算機平臺，它在操作系統、數據庫、人機界面、通信規約上遵守現行的工業標準，是一個開放系統，因此是一個可以不斷集成和擴展的靈活的計算機系統。在這一點，與調度自動化系統的計算機平臺是一樣的。所不同的是，它面對的是信息量特別大，通信又較為薄弱的一個配電網。

由于配電網直接面向用戶，尤其是城市配電網，電器設備的布局、饋線的走廊與地理位置、城市房屋、街道走向關系密切。如果把配電網的設備和運行信息與地理信息、自動繪圖(GIS/AM)相聯系，將使配電網信息的含義表示得更直觀，也對運行帶來極大的方便(而在輸電網中，地理位置與輸電網的信息關系就較疏遠些)。因此與調度自動化系統不同，配電管理自動化中GIS技術十分必要。

從某種意義說，GIS/AM是計算機平臺的一部分，它可以在許多離線和在線的應用功能中使用。

配電管理自動化可以是集中式，即由一個配電管理自動化主站，實行對整個配電網的數據采集，并和饋線自動化、變電站自動化、用戶自動化集成為一個系統，這個系統可以稱為配電管理系統(DMS)。配電管理系統也可以是分層、分布式的結構，如前面已講到的，在變電站中設立二級主站，整個配電自動化由一個一級主站、若干個二級主站以及若干個子系統，如用電管理子系統、負荷管理子系統等集成，這樣信息的收集和處理也是分層和分布的，這種結構最適合采用計算機網絡技術。

實現配電管理自動化，可以有這樣的設計思想，一種思路是從配電自動化的目的是提高供電質量和經濟性出發，提出對功能的要求，從而確定需要哪些信息；另一個思路是從所能獲得的信息出發，對信息加以處理，以獲得有用的信息和決策。后一種思路就是我們所說的從IMS到DM(data mining)。因此，歸納起來主要功能有：數據采集與控制，運行狀態監控，配電設備管理，停電管理，檢修管理，計量計費，負荷管理，網絡分析，營業管理，工作管理，網絡重構，與相關系統通信。這些功能及其所需要的信息，有的屬于饋線自動化、用戶自動化和變電站自動化，這取決于配電管理系統的結構。

功能的劃分和名稱，以及它所包含的具體內容，不同的人、不同的文獻有不同的提法，目前也無權威機構的規定。這些功能所需要的信息，有配電網內變電站、線路、開關、繼電保護、自動裝置、電桿的所有技術參數，生產廠家以及這些設備的維修記錄；有配電網的所有運行實時信息，如電流、電壓、功率、電量和電力設備運行狀態的實時信息；有稱為用戶信息(CIS)的用戶名稱、地址、電話、賬號、繳費和供電優先級、用電量和負荷，停電次數、時間，電壓水平等；有備品備件及其參數、儀器儀表、工具等；有人員名稱、工種、技術等級、操作票記錄等，信息之多不勝枚舉，這里不再一一羅列。

下面對幾個功能及GIS/AM作一簡單說明。

a.關于GIS/AM應用。有些文獻將設備管理(FM)與GIS/AM寫在一起(AM/FM/GIS)，給人感覺GIS/AM只用于FM。其實這是一種誤解。GIS/AM是一種技術，可以離線應用，如設備管理(FM)，用電管理；而且很適合用于規劃設計，如饋線擴充、走線路徑選擇、配電設備定位等。GIS/AM的在線應用可與SCADA系統的動態著色相接口，在地理圖上顯示配電網帶電狀況和潮流、電壓分布；也可與TCM相接口，顯示故障位置，以便選擇合理的操作順序和恢復供電路由。

b.網絡分析。它包括負荷預測、網絡拓撲、潮流計算、線損計算分析等一些應用軟件。這些軟件與調度自動化系統的相類似，所不同的是在配電網中由于不對稱程度較嚴重，可能要采用三相計算。另外由于配電網絡結構與輸電網的不同，其算法也有較大的不同。網絡分析功能旨在全面了解配電網的運行狀態，以便進一步減少線路損耗和提高供電質量。

c.網絡重構。由于計劃檢修或事故，以及擴建、業擴等各種原因導致配電網內某些設備的停運，需要改變原來的正常運行方式，這就有可能引起某些設備的過負荷或損耗的增加，導致不安全或降低經濟性。在這種情況下，就要將配電網結構加以調整，對各種可能的運行方式進行比較，選擇最好的配電網連接方式，這個過程叫作網絡重構。它本質上是一個離線的優化計算過程，不是一個閉環的自動控制過程，需要配電網實時的或預計的數據以及網絡的參數和結構數據。在獲得網絡重構的結果后，由調度員操作實施。

d.停電管理?，F在普遍認為，故障處理的快慢及停電期間對用戶質詢的答復，是供電部門服務的重要內容，因此停電管理是DMS中的重要內容，在電話通信已經普及的情況下，尤其如此。從自動停電監測系統或電話投訴獲得信息后，停電管理進程就會啟動GIS，CIS，SCADA等相應的功能模塊和檢索有關數據庫，迅速判斷故障地點和范圍，作出事故處理的決策，然后將決定送達工作管理模塊，必要時還要查詢備品備件狀況。工作管理程序啟動后，就會派出人員，調動車輛，并根據操作票的內容攜帶必要的工具和備品備件去處理事故。一個好的停電處理功能能夠在有關的控制室顯示處理過程。與此同時，還會把處理過程中的重要信息和結果送入投訴電話的應答裝置。7 幾個重要的技術問題 7.1 通信

7.1.1 通信設計

配電自動化需要有效的通信手段，以便在主站與大量遠方終端之間傳遞信息和控制信號。雖然有多種通信技術和裝備可以使用，但配電網結構復雜，城市和農村各有特點，新建的和原有的配電網在設備和網絡結構上也不盡相同。配電自動化的通信點較多，且分布極為分散，但單個通信點信息量少，通信設備環境條件差。因此目前還難有某個單一的通信方式可很好地滿足所有配電自動化的需要。

配電自動化使用的通信還應考慮到：

a.配電設備大多安裝在室外，因此FTU也大多是在戶外或在開關柜中，它受到高溫、低溫、雨、雪、風等的影響和強電、磁場的干擾，所以要求通信設備應能適應惡劣的工作環境。

b.不同的通信方式，其建設、安裝、運行費用差別較大。由于配電網中通信點多，其費用是一個敏感的問題。

c.因為配電自動化需要對停電區內的配電設備采集數據和輸送控制信號，因此它要有在停電區通信的能力。

配電網因擴建等原因經常變化，因此與其配套的通信也處于同樣的狀況，這就要求配電自動化的通信易于擴充，易于維護。

7.1.2 通信方式

目前主要有配電載波、無線、電話線、光纖、微波、衛星、電纜等，在某些場合也可采用RS—422/485的低速總線，也有用局域網/現場總線，其媒介可用光纖、同軸電纜或雙絞線。重要的變電站有些已采用衛星通信技術。實際上，在配電自動化中，在不同地區、不同投資條件、不同場合、不同設備之間采用混合通信方式更符合實際。7.1.3 通信規約

目前輸電網中普遍采用的CDT和Polling規約不完全適用于配電自動化，它的主要問題是沒有事件驅動上報功能。在我國已經實施配電自動化的一些工程中，采用了DNP 3.0規約或Modbus規約。但是，根據國家對于標準的使用原則，我國應采用或等效采用IEC的規約，即IEC 60870—5系列規約。因此這個問題應該及早研究解決。7.2 開關設備和終端設備

配電網中許多開關設備和終端設備是在戶外使用的，且常常要在停電區內進行操作，因此，其抗惡劣環境(包括氣象環境和電、磁環境)的能力是一個必須解決的問題。另外，除了在正常運行時用電壓互感器提供電源外，停電時的工作電源也必須解決。電源本身也要適應高、低溫差大的環境。對當前配電自動化工作的幾點意見

我國政府決定投資改造、建設城市、農村配電網。應該趁這個機會把配電網、配電自動化和配電設備的制造以及有關的科學研究和開發工作扎扎實實地向前推進。我們有許多有利的條件：政府的重視和資金的投入；幾十年來電力建設的經驗；已有一支相當水平的電力自動化研究和工程隊伍和較強的配電設備制造能力。但是正如前面已經提到的，在技術上還有若干問題需要解決，在經驗上還比較缺乏；配電設備的某些性能還不能適應配電自動化的要求；還沒有一個較完善的配電管理系統的實踐經驗。因此必須十分認真地來迎接這一挑戰。

a.做好規劃，首先是配電網絡一次系統的規劃，與此同時做好配電自動化的規劃，要考慮多個方案，并進行比較。在規劃中對配電自動化幾個方面的功能，都應全面考慮到，但不一定要同時實施，而應選擇對改善供電質量最有效、技術上較成熟的先實施，然后逐步擴充功能，不斷完善，以便保護投資，避免浪費。在選擇采用的技術和設備時，應該按照先進、實用的原則，在選擇實施方案時應按照各自配電網的不同情況，遵循因地制宜的原則。

b.在設計計算機系統(主站)、數據采集和傳送方案時，要從信息化的角度統一考慮EMS，DMS，MIS等，盡量利用計算機網絡技術，做到信息資源共享。

c.提高開關設備、FTU、控制終端等設備的技術性能和質量，特別是提高它們抗惡劣環境的能力。

d.加強配電自動化的通信技術、設備的開發及規約的規范化。

e.加強配電自動化應用軟件的開發。EMS的應用軟件可以借鑒，但是配電網的結構和運行有其自身的特點，有許多功能是配電自動化所特有的。軟件生產周期較長，投入大，要早作安排。

f.加強科研、生產制造和工程的結合，走國產化道路。這是利國利民的大好事。

g.加強人才培養。多年來已經培養了一批調度自動化專業技術人才，但從事配電自動化的技術人員，無論是數量還是學識、技術水平都遠遠不能滿足配電自動化的需要，配電自動化的建設和運行維護都需要人才。

h.當前配電自動化的重點應是中壓配電網(10 kV)的饋線自動化。因為這與配電網的改造和建設關系最密切，對提高供電可靠率有明顯的作用，且技術上較為成熟。

i.研究配電網一次系統的幾個問題。主要是中壓配電電壓采用20 kV的可行性研究；變電站變壓器配置(2臺還是3臺)的研究，這涉及到在變電站中變壓器發生故障停運時對供電可靠性的要求；還有高可靠性配電網絡結構和開關配置的研究，例如對4×6網絡開關配置配電網系統的研究等。

j.加強指導。除了采用發文件、規范等作指導外，還可以用示范、交流、現場會等各種方式進行指導，以減少盲目性，避免錯誤和浪費，使配電自動化真正為國民經濟和人民生活服務。

第三篇：技術報告_智能配電設備自動化檢測技術研究20131209

智能配電設備自動化檢測技術

開發與應用

項目技術總結報告

項目完成單位：廣東電網公司電力科學研究院

2013年12月 第一章 智能配電設備自動化檢測技術研究的背景及意義

1、發展現狀

目前國內隨著電力自動化的發展，實現配電網智能運行和控制是現代電力發展的方向，隨著配網自動化建設的鋪開，智能配電設備在電網逐漸廣泛的使用，但由于智能配網設備涉及眾多設備類型種類，生產廠家眾多，技術力量參差不齊，各智能配網設備制造廠家在對通信規約的理解和開發及修改上也存在了很大的隨意性，因此容易導致智能配網設備和配網自動化系統主站間的互聯互通問題上矛盾層出不窮。從現場調研看：各配網自動化主站系統和智能配網設備的互聯及擴容都極大的依賴于設備制造廠家，每一次智能配網設備的擴容或新建，都必須要求雙方廠家技術人員現場服務，而且，雙方的通信規約還存在隨意修改的可能，如果配網自動化主站系統已建設多年并超過廠家義務服務時限，要擴容智能配網設備時，各局不得不承擔主站廠家拒絕服務或索取高額服務費用的風險。

為很好的解決配網自動化主站系統和智能配網設備的互聯互通問題，實現已通過測試的智能配網設備能方便、快速的接入到配網自動化主站系統中，而不需要雙方技術人員現場聯調測試，實現通過了規約測試的智能配網設備型號能實現無縫的鏈接，從而簡化配網自動化主站系統和智能配網設備聯調過程中通信規約的調試過程。

應用在不同環境下的智能配網設備一般都具有智能開關的功能，在線路上實現可控制的分合，如智能柱上開關應用在架空電網中，能快速切除故障自動隔離、減少變電站出線開關跳閘，保證無故障部分正常運行，縮小停電范圍。

在配網自動化系統出現異常情況時，智能開關的拒動、誤動、慢分和三相嚴重不同期等機械故障都可能造成惡性事故，甚至可能引起設備爆炸，給配網自動化系統的安全穩定帶來不利，甚至造成嚴重的財產損失。大量統計數據表明，開關事故的80%左右是由機械事故造成的。因此保證一次開關穩 定準確的開、合動作，對保障配網自動化系統的安全穩定運行有著重大意義。對一次開關的機械試驗進行測試，了解一次開關的各種參數是否正常，從而進行及時的維護和檢修。

2、當前國內、外的研究情況

智能配網設備是近幾年隨著配網自動化系統的推進而快速發展起來的，主要應用在配網自動化系統中，實現如快速切除故障自動隔離、減少變電站出線開關跳閘，保證無故障部分正常運行，縮小停電范圍等等功能。是一套綜合了傳統和現代的配網自動控制技術智能設備，智能配網設備自動化檢測開發和應用將集在線檢測、信息通訊和計算機技術于一體，形成集測量、保護、控制、通訊為一體的先進自動化檢測儀器。

目前國內、外對智能配網設備專業性綜合測試工具較為缺乏，多數測試工具主要只能針對智能配網設備的開關機械特性進行測試如高壓開關機械特性測試儀，使用繼保測試儀對智能配網設備的保護動作進行試驗，對通信規約的檢測手段僅限于現場安裝調試，對一個智能配網設備的自動化檢測需要多種測試工具配合測試，測試手段和方法較為落后，而現今配網自動化系統已經呈現典型的設備網絡化、管理信息化、時間準確統一等特點，只有對配網自動化系統的智能配網設備進行包括通信規約互聯互通、機械性能指標測試、測量采集精度等參數的準確測量，用定量測試代替常規的人為定性測試，才能有效提高配網自動化系統的可靠性。

檢測工具的完善是細分行業產品走向成熟的重要環節，智能配網設備也有待于能測試各項重要性能指標的專業化檢測工具，就如同繼電保護測試儀實現對繼電保護產品的檢測一樣，按照ISO9000標準進行智能柱上開關設備的驗收維護將是配網自動化系統行業的發展趨勢。

3、項目研究及應用的意義

本項目可應用于國內各省市地區電網公司的配網自動化系統運行維護人員，也可用于配網自動化設備生產廠家的研發輔助，各自動化設備安裝調試人員以及電力科研機構等，適用于對智能配電設備生產廠家在地區電網的入網檢測（自動化部分）、生產廠家出廠驗收測試、現場安裝調試測試、現場驗收測試、現場維護測試等。改善國內智能配電設備配網自動化綜合測試 工具缺乏的困局。

推進智能配電設備自動化系統運行可靠性的提高，有了一套好的檢測手段和檢測規范，能整體提升智能配電設備產品質量水平的提高，減少智能配電設備缺陷率；

提高智能配電設備的定檢質量，及時排除事故隱患，從而提高智能配電設備自動化系統的運行維護水平，減少因智能配電設備故障帶來的電網事故損失；

提高智能配電設備現場測試質量，利用準確的數據，有利于進行事故后分析，減少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。

降低智能配電設備維護人員的勞動強度，提高其維護水平。第二章 智能配電設備自動化檢測技術

研究的主要內容

智能配電設備自動化監測技術的研究內容是針對智能配網設備的特點，實現智能配網設備的開關機械性能測試；IO性能指標測試、測量精度指標測試；控制器（FTU）傳送到配網自動化監控后臺的通信規約接入性測試。

1、智能配網設備開關機械性能測試

當電氣設備或線路發生故障時，智能配網設備的開關能實現如快速切除故障自動隔離、減少變電站出線開關跳閘等功能，保證無故障部分正常運行，縮小停電范圍。在配網自動化系統出現異常情況時，開關的拒動、誤動、慢分和三相嚴重不同期等機械故障都可能造成惡性事故，甚至可能引起設備爆炸，給配網自動化系統的安全穩定帶來不利，甚至造成嚴重的財產損失。大量統計數據表明，開關事故的80%左右是由機械事故造成的。因此保證一次開關穩定準確的開、合動作，對保障配網自動化系統的安全穩定運行有著重大意義。對一次開關的機械試驗進行測試，了解一次開關的各種參數是否正常，從而進行及時的維護和檢修。

智能開關的機械性能測試包括機械特性測試、機械操作測試、機械壽命測試。

A)、機械特性測試

一次開關機械特性主要測試開關的分、合閘速度與時間特性，速度和時間特性的測量是鑒定開關調整安裝或質量檢修的重要指標。

主要測試：分（合）閘時間、分、合閘同期性、分—合閘時間、合—分閘時間、分（合）閘平均速度等參數。

測試流程如圖所示：

測試準備開關動作（分、合閘操作）信號采集數據處理及分析 圖1 開關測試流程圖

本項目研究產品向智能開關發送分（合）閘啟動信號，同時開始計時

t1，并對開關電信號同步采集，當智能開關動作時，記錄每項動作時的時間ta、tb、tc；

測試原理圖如圖所示：

圖2 開關特性測試原理圖

智能開關機械特性參數計算如下： 分、合閘時間：t

分（t合）= MAX（ta、tb、tc）—t1；

ttt

ttt分、合閘同期性：t

同 = MAX（a、b、c）—MIN（a、b、c）；

分、合閘平均速度：V分(V合)= S / AVG（ta、tb、tc）； 說明：

MAX（ta、tb、tc）：取三相動作時間的最大值 MIN（ta、tb、tc）：取三相動作時間的最小值 AVG（ta、tb、tc）：取三相動作時間的平均值

S：行程，開關技術條件書上給定參數或通過長度測量儀量測值 B)、機械操作測試

機械操作測試的目的是檢測開關在規定操作條件下的操作性能及合閘、分閘和自動重合閘操作的可靠性。

分別在30%、65%、100%、120%額定操作電壓下進行操作試驗： 30%額定操作電壓下，開關不得分、合閘；

65%、100%、120%額定操作電壓下，開關應能可靠分、合閘。C)、機械壽命測試

機械壽命試驗的目的是驗證開關在規定的機械特性及不更換零部件的 條件下，能否承受規定的分、合閘空載操作次數的試驗；同時，考核產品機械操作的穩定性。

設置分合時間及分合次數參數，在壽命測試功能下可自動完成所設置分、合閘次數的操作。測試過程中檢測是否出現拒分、據合、誤分、誤合等現象來判斷開關的壽命。

2、智能配網設備的IO性能指標測試、測量精度測試

智能配電設備具有IO數據采集、遙測數據采集的功能，這些數據采集的精準性將直接影響智能配電設備的質量和運行穩定，從而影響配電自動化系統的安全。本研究課題將實現對智能配電設備的IO性能指標（遙信防抖、SOE分辨率、遙信風暴、遙控輸出等）進行檢測和遙測（電壓、電流）采集精度進行檢測。A)、遙信防抖測試

輸出一定的脈沖寬度，并比較通過系統產生的遙信變位事件，檢測被測智能配網設備所能識別的遙信脈沖寬度臨界值，即遙信防抖參數。

圖3 遙信防抖測試示意圖

B)、SOE分辨率測試

輸出一定的時間間隔，并通過通訊規約接收待測系統反饋的帶時標SOE事件，從而檢測出待測裝置所能分辨的最小遙信變位時間間隔，即SOE最小分辨率。

圖4 SOE分辨率測試示意圖

C)、遙測采集精度測試

輸出高精度的三相電壓、電流，檢測待測系統反饋的電壓、電流值并進行比較，計算出智能配電設備遙測采集的精度。

圖5遙測采樣精度測試示意圖

D)、保護動作試驗功能

智能配電設備一個很重要的功能就是具有保護功能，在不同故障情況下自動對開關進行分閘、合閘動作。

根據不同的開關類型和不同的應用，智能柱上開關的保護配置不同： 智能柱上斷路器配置下面保護動作（或其中部分）： ? 帶時限的過流保護 ? 速斷保護 ? 零序保護 ? 重合閘后加速保護 智能柱上負荷開關配置下面保護動作（或其中部分）? 有壓延時合閘動作 ? 無壓延時分閘動作

3、智能柱上開關通信規約接入性測試

智能配電設備通過控制器（FTU）可靈活配置多種通信模塊、開關動作、IO數據采集后控制器（FTU）可采用無線、載波、光纖等多種通信方式將告警信號上傳至配網自動化監控后臺，縮短運行人員的故障查找時間。

為很好的解決各廠家的智能配電設備和配網自動化監控后臺的互聯互通問題，實現已通過測試的智能配電設備能方便、快速的接入到配網自動化監控后臺系統中，而不需要雙方技術人員現場聯調測試，實現通過了規約測試的智能配電設備型號能實現無縫的鏈接，從而簡化配網自動化監控后臺系統和智能配電設備聯調過程中通信規約的調試過程。

測試系統具有模擬仿真主站的功能，實現智能配電設備的控制器（FTU）傳送到配網自動化監控后臺的通信規約的接入性測試（通信規約可以根據要求進行定制開發和修改）。規約接入性測試過程可以根據配網自動化監控后臺的規約規范按需進行測試命令的選擇和配置，實現測試任務步進顯示，規約命令異常及時報警處理。第三章 智能配電設備自動化檢測技術研究

平臺的原理

1、整機實現框圖

智能配電設備智能配電設備自動檢測裝置一次開關高壓開關特性測試系統總線遙信、遙測采集模塊FTU通信模塊遙信防抖、遙測精度及保護動作測試操作控制終端通信規約接入性測試 圖6 智能配電檢測裝置實現框圖

如圖6所示，為智能配電檢測裝置的實現框圖。智能配電設備主要由兩大部分組成，即一次開關和自動化控制器FTU，而FTU又包括了遙信、遙測模塊，智能配電檢測裝置主要完成對三大主要模塊的檢測。

智能配電檢測裝置的高壓特性測試模塊主要完成一次開關的分（合）閘時間、分、合閘同期性、分—合閘時間、合—分閘時間、分（合）閘平均速度等參數測試、低電壓試驗和開關壽命的測試等。

遙信防抖、遙信精度及保護動作測試模塊主要完成對FTU的IO及采樣精度測試，完成IO的防抖測試、SOE分辨率測試、遙測值精度測試及常見的保護動作測試。

通信規約接入性測試模塊主要完成對FTU通信規約的測試，智能配電檢測裝置擔當主站的功能，與被測FTU通信，發送各種報文，驗證規約的正確性，并作出評價。

2、硬件結構框圖

網口嵌入式控制板網口控制接口控制用筆記本規約接收外觸發信號斷口信號（6路）被測對象分合閘控制高壓開關驅動輸出4路電壓輸出3路電流輸出被測對象遙信輸出電壓電流產生模塊開關及IO測試模塊

圖7 智能配電檢測裝置硬件結構框圖

如圖7所示，為智能配電檢測裝置的硬件實現框圖。裝置高度集成，主要由嵌入式控制板、電壓、電流產生模塊、開關及IO測試模塊組成，裝置本身體積小，兼容了三大功能，通過外置筆記本經以太網口連接裝置并控制輸出。

電壓、電流產生模塊主要產生4路電壓，3路電流，輸出到FTU，完成遙測量的測試及保護動作測試。該模塊選用了開關電源配合線性功放輸出。

開關及IO測試模塊，主要通過IO輸出遙信信號，可用于測試遙信的防抖及SOE分辨率測試，采用了高性能的32位浮點處理器，保證了較小間隔的輸出，實現毫秒以下的精度測試。該模塊同時輸出可調的大電流電壓用于驅動一次開關分合閘，提供分合閘信號控制開關分合操作，提供6斷口信號采集，支持外部分合閘同步信號的觸發。

嵌入式控制板為底層控制的綜合控制板，主要實現各種接口的電氣連接、數據的上送及下傳。對外提供規約接收接口及外置筆記本的控制接口。

裝置設計為便攜式，無顯示屏，通過網口外接筆記本電腦，實現人機界面，在筆記本上運行操作控制界面，實現全部的測試。

3、軟件總體結構框圖

配電測試儀軟件結構界面模塊規約通訊模塊101規約101通訊規約104通訊規約待測裝置基本參數設置規約測試操作遙信遙測測試開關特性試驗報告打印實現104規約控制模塊功放控制UI開關控制配網測試儀后臺CPU 圖8 智能配電檢測裝置軟件整體結構框圖

圖8所示為智能配電檢測設備的整機軟件結構框圖。由圖可知，軟件主要由界面模塊、規約分析模塊及控制模塊組成。

A)界面模塊

界面模塊主要提供客戶的操作接口 具體包含了基本參數配置、規約測試操作、遙信遙測性能測試、開關特性測試及報告的查詢和打印功能。? 基本參數設置主要完成通訊接口、存儲路徑、權限等設置。

? 規約測試操作提供標準101及104通訊規約的檢測，測試采用模擬主站的方法對設備進行規約要求的各項功能檢測，并提供錯誤模擬功能查看設備容錯性能。并具備報文記錄，報文解析，及編輯發送功能； ? 遙信遙測性能測試主要包括遙信IO防抖，SOE分辨率測試，遙測精度及保護動作試驗四部分構成； ? 開關特性測試主要實現一次開關的常規試驗,重合閘試驗，及低電壓試驗。每項測試均提供相應的參數設定功能；

? 報告打印實現主要提供各種測試數據結果的查詢及打印。

B)規約通訊模塊

規約通訊模塊主要封裝了101及104的通訊規約接口實現，包括鏈路連接,APDU APCI ASDU等封裝，數據的發送，接收，解析，以及通訊異常時處理等功能,其中101通過后臺機的USB轉串口直接連接待測設備，104規約則直接連接連接到測試儀的控制板上間接和待測設備通訊。規約通訊模塊將采用模擬主站的方式和待測設備相連并交互,用來配合需要和設備交互數據的所有測試項目的實現。C)控制模塊

此模塊主要通過和嵌入控制板進行交互,實現和底層開關測試模塊及電壓電流產生模塊之間的通訊，來實現檢測設備對外的所有模擬及開關量的輸出控制功能。第四章 智能配電設備自動化檢測技術研究

平臺的實現

1、平臺實現框圖

規約測試模塊繼電保護模塊AD輸入（8路）溫度傳感器規約測試模塊網口操作控制模塊網口Switch網口網口功放保護信號輸出電壓、電流功率放大（4U+6I）低通濾波及隔離DA輸出（8路）IOEMIFDSP+FPGADSP內外同步時產生開始計時脈沖）中斷IO30v~267v DC 20A 開關操作電源功放開關分合閘輸出控制（2路）IO測試輸出4路開出4路信號繼電器IO口AD輸入6個斷口狀態采集(6路開關量)IO特性測試模塊傳感器信號采集12v 斷口開關驅動電源開關特性測試模塊

圖9 智能配電檢測裝置硬件實現框圖

如圖9所示，為智能配電檢測裝置的實現框圖。整機由四部分組成：開關特性測試模塊、繼電保護模塊、IO特性測試模塊和規約測試模塊。

繼電保護模塊的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作為控制處理器，控制線性功放輸出電壓、電流信號，同時提供了各種傳感器信號及保護信號的反饋接入，防止設備操作不當引起設備損壞。繼電保護模塊通過以太網接收控制指令。

IO特性測試模塊主要完成IO輸出，由DSP處理器IO口控制信號繼電實現，實現消抖及SOE分辨率測試。

開關特性測試模塊主要完成智能配電設備的一次開關的各項測試，該模塊使用高性能的32位浮點DSP，通過中斷信號，接收同步信號，實現定時器的準確計時，使用光電隔離回路采集一次開關斷口的狀態，使用16 位精度AD芯片采集距離傳感器和角度傳感器的信號，實現開關位移和角度的測量。同時該模塊提供開關分合閘的驅動電壓。

規約測試模塊主要包含了規約測試和操作控制兩大模塊，運行在外置筆記本電腦上，提供了對設備操作的人機界面，對裝置的控制信息通過以太網口傳輸到設備。同時完成對被測對象FTU的通信規約測試。

2、繼電保護模塊的實現

DDS算法DA輸出（8路）溫度傳感器低通濾波及隔離功率放大（4U+3I）輸出電壓、電流CPU功放保護信號功放開關AD輸入（8路）以太網接口

圖10 繼電保護模塊實現框圖

如圖10所示，為繼電保護模塊的試驗框圖。使用CPU作為核心，CPU采用DDS算法，模擬電壓、電流波形，送到數模轉換模塊，生成需要的波形，經低通濾波及隔離后送入功率放大模塊，進行功率放大，輸出大功率的電壓、電流。

CPU同時對輸出的電壓電流進行采集（可選），檢測電壓、電流的輸出。由于功率放大模塊發熱量大，因此在功率放大模塊上添加溫度傳感器，監測功放模塊的溫度，如果超過一個的范圍，可以通過功放開關，關閉功放的輸出，起到保護作用。同時也可以接入功放模塊自身輸出的一些保護信號，監測功放的狀態，進行相應的保護。

CPU需要提供一個以太網控制接口，接收上位機的控制信息，并完成做相應操作。

3、開關特性測試模塊的實現

同步檢測模塊（內外同步時產生開始計時脈沖）斷口信號采集模塊（6個斷口對應6路開關量采集）中斷DSP開出信號開入信號分合閘控制模塊（檢測當前開關狀態，然后做出分合閘控制信號輸出）電源模塊2（12v 斷口開關驅動電源）傳感器模擬量采集電源模塊1（30v~267v DC 20A 開關操作電源）

圖11 開關特性測試實現框圖

如圖11所示，為開關機械特性測試模塊的實現框圖，以DSP處理器為核心，主要完成數據的采集、開入和開出功能。

當需要做開關特性測試時，DSP控制輸出分閘或合閘信號，驅動一次開關的分合閘線圈，其分合閘電源可以由裝置直流電源供給或者使用外部交流電源。

同步檢測模塊檢測到分合閘觸發信號后（與分合閘控制信號輸出同時觸發），產生脈沖，以中斷的形式送給DSP，DSP收到中斷信號后，開始采集斷口的狀態信號，根據斷口開閉時間計算一次開關分合閘時間。

斷口的狀態作為開關量的形式輸入，一次開關的斷口相當于一對硬接點，整個開關量輸入回路由裝置提供12v直流電源驅動。

DSP使用AD芯片實現對傳感器信號的采集。

第五章 項目總結 樣機完成情況

樣機已組裝完成，目前已對2套成套智能開關及4種控制器進行測試，基本實現了設計要求。

圖12 測試儀前視圖

圖13 測試儀后視圖

圖14 測試儀面板圖

2配套軟件完成情況

目前智能配電設備綜合測試儀的軟件已經開發完畢，正在實際測試中不斷完善功能，提高軟件的易用性和穩定性。

智能配電設備綜合測試儀軟件依據功能不同，劃分為三大部分，分別是開關機械特性測試、精度測量及IO性能測試和通訊規約測試，其測試內容分別如圖

15、圖16和圖17所示。

圖15 開關機械特性測試功能

開關機械特性測試包括了三個子功能，分別是開關機械壽命測試、常規測試-重合閘、電壓試驗。

圖16 精度測量及IO性能測試項

精度測試及IO性能測試包括四個子功能，分別是遙測采集精度測試、保護動作測試、遙信防抖試驗和SOE分辨率試驗。

圖17 通訊規約測試

通訊規約測試包括101通訊測試和104通訊測試。綜合測試情況

目前樣機及配套軟件已完成了兩次聯調測試，在測試中堅持發現問題，完善提高的原則，力求提高軟件的易用性和穩定性。

已對兩套智能開關成套設備完成了測試，測試中發現的問題及時進行了修改 和完善；

已對4套控制器進行了測試，主要完善了對不同公司產品通訊101、104規約的接入的兼容性。

第四篇：自動化技術實習報告

水利電業有限公司實習報告

實習時間：xxx

實習單位：xxx

三個月的實習工作結束了，三個月的時間對剛剛加入水利電業有限公司的我來說是短暫的，時間雖短，但卻讓我獲得了一些難忘的印象和體驗，對電力系統的施工部門也有了初步了解，為以后的的工作和學習打下了一定的基礎。我實習的部門是電力工程部，承擔電網建設、改造的施工單位，主要承建220kv及以下電壓等級變電站及配套的送配電架空線路、電力電纜、光纖電纜等工程安裝、架設施工和鐵塔加工制造任務。工程部的工作辛苦，對技術性要求較強，而且是水利電業公司電力專業覆蓋面最廣的部門，因此也是電力系統里輸送技術人才的搖籃。短短的三個月時間里，在工程部領導的教育和培養下，在同事們的關心和幫助下，自己的工作、學習等方面都取得了一定的成績，個人綜合素質也得到了一定的提高。

我被分配到變電工程部的變電二班實習。作為一名剛參加工作的新員工，面對新工作、新環境都是充滿好奇和熱情的，同時內心也有一些緊張與忐忑不安——畢竟自己是一個新手，對變電運行方面的專業知識幾乎一無所知。但是，在班長和班里師傅們的悉心指導下，我還是受益頗多。首先，在站內工作人員的幫助下和指導下，掌握了變電設備的工作

原理和功能，比如斷路器﹑電壓互感器﹑電流互感器﹑繼電器﹑隔離開關﹑接地刀閘等設備；學習方面，從《電業安全工作規程》到《變電站運行技術培訓》讓我對安全的重要性有了更高的認識，知道了安全生產工作管理要嚴，眼﹑腦﹑嘴﹑腿要勤，安全工作要細，安全制度要落實等。就這樣，工作流程和學習的雛形便在我的腦海中生根發芽。其次通過在石枧變電站、蕉江變電站施工現場的觀摩學習，我對變電二班組從電纜放線、接線、對線到線路調試與檢測工作的基本流程有了一定了解，知道了變電站的基本構造、變電站建設的基本過程以及各種設備的主要用途。雖然在端子箱和控制室里接電纜線這樣的工作沒有讓我們嘗試，但我還是力所能及地做好扎線、刀閘分合測試等工作，增加了自己的實際工作經驗。最后，帶著如何成長成才的問題，我在行動著，跟隨技術人員到各個變電站學習和集中學習，品味了學習樂趣的同時也加強了自己的學習能力，在現今競爭激烈而快速變遷的世界中，未來唯一持久的優勢就是有能力比你的競爭對手學的更快，具備了較強的學習能力，我對工作充滿了自信，能在工作中跟同事談論和爭論。經過這樣緊張有序的煅練,我感覺自己工作技能上了一個新臺階,做每一項工作都有了明確的計劃和步驟,行動有了方向,工作有了目標,心中真正有了底！基本做到了忙而不亂,緊而不散,條理清楚,事事分明,從根本上擺脫了過去只顧埋頭苦干,不知總結經驗的現象。這

樣在工作中學習，在學習中工作，良性的循環中我在努力成長著。后被調到總經理工作部工作幾天，在被調到總經理工作部幫忙的幾天時間里，我也認真做好領導交給我的每一項任務，得到了大家的好評。在實習期間，我時刻嚴格要求自己，自覺遵守工程部的各項規章制度，吃苦耐勞，努力工作，在完成領導交辦的工作同時，積極主動地協助其他同事開展工作，并在工作過程中提高自身各方面的能力。

實習期間不僅是我積累工作經驗的重要階段，也是我努力學習的寶貴時間?！叭诵?，必有我師”。工程部的每一位同事都是我的老師，他們豐富的工作經驗對我來說是一筆寶貴的財富。因此，在認真完成各項工作任務的同時，我也找來了相關的資料努力學習電力專業知識，尤其是變電運作和繼電保護方面的知識，虛心向班里的師傅們學習業務技術，以便為今后的工作打下基礎。作為新人，目前我所能做的就是認真工作、努力學習，在平凡的崗位上揮灑自己的汗水，煥發自己的青春與熱情，使自己在基層得到更多的鍛煉。在變電二班實習的這段時間，早出晚歸地跟著師傅們跑工地，讓我體會到了電力系統基層工作的艱辛。同時，變電工人師傅們吃苦耐勞的精神也深深感染了我。緊迫的工期、繁重的任務以及艱苦的條件，在變電工人眼中已習慣為工作中最平常的一部分。他們常常為了送電要熬幾個通宵，常常在工地一住就是一兩個月。他們舍小家，顧大家，憑借團結

拼搏的精神，上下擰成一股繩，用忠誠打造責任團隊，用執行書寫絢麗華章。這些奮戰在電力建設第一線的變電工人師傅們無疑是最可愛的人！

此外，在工作中我還充分認識到了安全生產的重要性。從進電力工程部的第一天起，我們就開始進行安全教育。通過學習安全規程和安全事故通報，知道了有很多事故發生的主要原因是作業人員未認真執行安全操作規程，不按章作業，工作責任人現場查勘不到位。通過學習，強化了我的安全生產意識。在后來的實習過程中，我嚴格遵守在施工現場穿工作服、戴安全帽的規定，把“安全第一，預防為主”的思想落實到日常工作的每一個小細節中去。我想，這也是我在以后的工作中要充分注意的?；赝^去，三個月的工作的風風雨雨時時在眼前隱現,但我卻必須面對現實,不僅僅要能工作時埋下頭去忘我地工作,還要能在回過頭的時候,對工作的每一個細節進行檢查核對,對工作的經驗進行總結分析,從怎樣節約時間,如何提高效率,盡量使工作程序化、系統化、條理化、流水化！從而在百尺桿頭,更進一步,達到新層次,進入新境界,開創新篇章為了更好地做好今后的工作,總結經驗、吸取教訓。

第五篇：技術報告_智能配電設備自動化檢測技術研究20131209_圖講解（定稿）

智能配電設備自動化檢測技術 開發與應用 項目技術總結報告

項目完成單位:廣東電網公司電力科學研究院 2013年12月

第一章智能配電設備自動化檢測技術研究 的背景及意義

1、發展現狀

目前國內隨著電力自動化的發展,實現配電網智能運行和控制是現代電力發展的方向,隨著配網自動化建設的鋪開,智能配電設備在電網逐漸廣泛的使用,但由于智能配網設備涉及眾多設備類型種類,生產廠家眾多,技術力量參差不齊,各智能配網設備制造廠家在對通信規約的理解和開發及修改上也存在了很大的隨意性,因此容易導致智能配網設備和配網自動化系統主站間的互聯互通問題上矛盾層出不窮。從現場調研看:各配網自動化主站系統和智能配網設備的互聯及擴容都極大的依賴于設備制造廠家,每一次智能配網設備的擴容或新建,都必須要求雙方廠家技術人員現場服務,而且,雙方的通信規約還存在隨意修改的可能,如果配網自動化主站系統已建設多年并超過廠家義務服務時限,要擴容智能配網設備時,各局不得不承擔主站廠家拒絕服務或索取高額服務費用的風險。

為很好的解決配網自動化主站系統和智能配網設備的互聯互通問題,實現已通過測試的智能配網設備能方便、快速的接入到配網自動化主站系統中,而不需要雙方技術人員現場聯調測試,實現通過了規約測試的智能配網設備型號能實現無縫的鏈接,從而簡化配網自動化主站系統和智能配網設備聯調過程中通信規約的調試過程。

應用在不同環境下的智能配網設備一般都具有智能開關的功能,在線路上實現可控制的分合,如智能柱上開關應用在架空電網中,能快速切除故障自動隔離、減少變電站出線開關跳閘,保證無故障部分正常運行,縮小停電范圍。

在配網自動化系統出現異常情況時,智能開關的拒動、誤動、慢分和三相嚴重不同期等機械故障都可能造成惡性事故,甚至可能引起設備爆炸,給配網自動化系統的安全穩定帶來不利,甚至造成嚴重的財產損失。大量統計數據表明,開關事故的80%左右是由機械事故造成的。因此保證一次開關穩

定準確的開、合動作,對保障配網自動化系統的安全穩定運行有著重大意義。對一次開關的機械試驗進行測試,了解一次開關的各種參數是否正常,從而進行及時的維護和檢修。

2、當前國內、外的研究情況

智能配網設備是近幾年隨著配網自動化系統的推進而快速發展起來的,主要應用在配網自動化系統中,實現如快速切除故障自動隔離、減少變電站出線開關跳閘,保證無故障部分正常運行,縮小停電范圍等等功能。是一套綜合了傳統和現代的配網自動控制技術智能設備,智能配網設備自動化檢測開發和應用將集在線檢測、信息通訊和計算機技術于一體,形成集測量、保護、控制、通訊為一體的先進自動化檢測儀器。

目前國內、外對智能配網設備專業性綜合測試工具較為缺乏,多數測試工具主要只能針對智能配網設備的開關機械特性進行測試如高壓開關機械特性測試儀,使用繼保測試儀對智能配網設備的保護動作進行試驗,對通信規約的檢測手段僅限于現場安裝調試,對一個智能配網設備的自動化檢測需要多種測試工具配合測試,測試手段和方法較為落后,而現今配網自動化系統已經呈現典型的設備網絡化、管理信息化、時間準確統一等特點,只有對配網自動化系統的智能配網設備進行包括通信規約互聯互通、機械性能指標測試、測量采集精度等參數的準確測量,用定量測試代替常規的人為定性測試,才能有效提高配網自動化系統的可靠性。

檢測工具的完善是細分行業產品走向成熟的重要環節,智能配網設備也有待于能測試各項重要性能指標的專業化檢測工具,就如同繼電保護測試儀實現對繼電保護產品的檢測一樣,按照ISO9000標準進行智能柱上開關設備的驗收維護將是配網自動化系統行業的發展趨勢。

3、項目研究及應用的意義

本項目可應用于國內各省市地區電網公司的配網自動化系統運行維護人員,也可用于配網自動化設備生產廠家的研發輔助,各自動化設備安裝調試人員以及電力科研機構等,適用于對智能配電設備生產廠家在地區電網的入網檢測(自動化部分、生產廠家出廠驗收測試、現場安裝調試測試、現場驗收測試、現場維護測試等。改善國內智能配電設備配網自動化綜合測試

工具缺乏的困局。

推進智能配電設備自動化系統運行可靠性的提高,有了一套好的檢測手段和檢測規范,能整體提升智能配電設備產品質量水平的提高,減少智能配電設備缺陷率;提高智能配電設備的定檢質量,及時排除事故隱患,從而提高智能配電設備自動化系統的運行維護水平,減少因智能配電設備故障帶來的電網事故損失;提高智能配電設備現場測試質量,利用準確的數據,有利于進行事故后分析,減少事故分析所需的人力、物理和事故分析周期。

降低智能配電設備維護人員的勞動強度,提高其維護水平。第二章智能配電設備自動化檢測技術 研究的主要內容

智能配電設備自動化監測技術的研究內容是針對智能配網設備的特點,實現智能配網設備的開關機械性能測試;IO性能指標測試、測量精度指標測試;控制器(FTU傳送到配網自動化監控后臺的通信規約接入性測試。

1、智能配網設備開關機械性能測試

當電氣設備或線路發生故障時,智能配網設備的開關能實現如快速切除故障自動隔離、減少變電站出線開關跳閘等功能,保證無故障部分正常運行,縮小停電范圍。在配網自動化系統出現異常情況時,開關的拒動、誤動、慢分和三相嚴重不同期等機械故障都可能造成惡性事故,甚至可能引起設備爆炸,給配網自動化系統的安全穩定帶來不利,甚至造成嚴重的財產損失。大量統計數據表明,開關事故的80%左右是由機械事故造成的。因此保證一次開關穩定準確的開、合動作,對保障配網自動化系統的安全穩定運行有著重大意義。對一次開關的機械試驗進行測試,了解一次開關的各種參數是否正常,從而進行及時的維護和檢修。

智能開關的機械性能測試包括機械特性測試、機械操作測試、機械壽命測試。

A、機械特性測試

一次開關機械特性主要測試開關的分、合閘速度與時間特性,速度和時間特性的測量是鑒定開關調整安裝或質量檢修的重要指標。

主要測試:分(合閘時間、分、合閘同期性、分—合閘時間、合—分閘時間、分(合閘平均速度等參數。

測試流程如圖所示:

圖1 開關測試流程圖

本項目研究產品向智能開關發送分(合閘啟動信號,同時開始計時t1, 并對開關電信號同步采集,當智能開關動作時,記錄每項動作時的時間t a、t b、t c;測試原理圖如圖所示:

圖2 開關特性測試原理圖 智能開關機械特性參數計算如下: 分、合閘時間:t分(t合= MAX(t a、t b、t c—t1;分、合閘同期性:t同= MAX(t a、t b、t c—MIN(t a、t b、t c;分、合閘平均速度:V分(V合= S / A VG(t a、t b、t c;說明: MAX(t a、t b、t c:取三相動作時間的最大值 MIN(t a、t b、t c:取三相動作時間的最小值 A VG(t a、t b、t c:取三相動作時間的平均值

S:行程,開關技術條件書上給定參數或通過長度測量儀量測值 B、機械操作測試

機械操作測試的目的是檢測開關在規定操作條件下的操作性能及合閘、分閘和自動重合閘操作的可靠性。

分別在30%、65%、100%、120%額定操作電壓下進行操作試驗: 30%額定操作電壓下,開關不得分、合閘;65%、100%、120%額定操作電壓下,開關應能可靠分、合閘。C、機械壽命測試

機械壽命試驗的目的是驗證開關在規定的機械特性及不更換零部件的

條件下,能否承受規定的分、合閘空載操作次數的試驗;同時,考核產品機械操作的穩定性。

設置分合時間及分合次數參數,在壽命測試功能下可自動完成所設置分、合閘次數的操作。測試過程中檢測是否出現拒分、據合、誤分、誤合等現象來判斷開關的壽命。

2、智能配網設備的IO性能指標測試、測量精度測試

智能配電設備具有IO數據采集、遙測數據采集的功能,這些數據采集的精準性將直接影響智能配電設備的質量和運行穩定,從而影響配電自動化系統的安全。本研究課題將實現對智能配電設備的IO性能指標(遙信防抖、SOE分辨率、遙信風暴、遙控輸出等進行檢測和遙測(電壓、電流采集精度進行檢測。

A、遙信防抖測試

輸出一定的脈沖寬度,并比較通過系統產生的遙信變位事件,檢測被測智能配網設備所能識別的遙信脈沖寬度臨界值,即遙信防抖參數。

圖3 遙信防抖測試示意圖 B、SOE分辨率測試

輸出一定的時間間隔,并通過通訊規約接收待測系統反饋的帶時標SOE 事件,從而檢測出待測裝置所能分辨的最小遙信變位時間間隔,即SOE最小分辨率。

圖4 SOE分辨率測試示意圖 C、遙測采集精度測試

輸出高精度的三相電壓、電流,檢測待測系統反饋的電壓、電流值并進行比較,計算出智能配電設備遙測采集的精度。

圖5遙測采樣精度測試示意圖 D、保護動作試驗功能

智能配電設備一個很重要的功能就是具有保護功能,在不同故障情況下自動對開關進行分閘、合閘動作。

根據不同的開關類型和不同的應用,智能柱上開關的保護配置不同:智能柱上斷路器配置下面保護動作(或其中部分: ?帶時限的過流保護 ?速斷保護 ?零序保護

?重合閘后加速保護

智能柱上負荷開關配置下面保護動作(或其中部分

?有壓延時合閘動作 ?無壓延時分閘動作

3、智能柱上開關通信規約接入性測試

智能配電設備通過控制器(FTU可靈活配置多種通信模塊、開關動作、IO數據采集后控制器(FTU可采用無線、載波、光纖等多種通信方式將告警信號上傳至配網自動化監控后臺,縮短運行人員的故障查找時間。

為很好的解決各廠家的智能配電設備和配網自動化監控后臺的互聯互通問題,實現已通過測試的智能配電設備能方便、快速的接入到配網自動化監控后臺系統中,而不需要雙方技術人員現場聯調測試,實現通過了規約測試的智能配電設備型號能實現無縫的鏈接,從而簡化配網自動化監控后臺系統和智能配電設備聯調過程中通信規約的調試過程。

測試系統具有模擬仿真主站的功能,實現智能配電設備的控制器(FTU傳送到配網自動化監控后臺的通信規約的接入性測試(通信規約可以根據要求進行定制開發和修改。規約接入性測試過程可以根據配網自動化監控后臺的規約規范按需進行測試命令的選擇和配置,實現測試任務步進顯示,規約命令異常及時報警處理。

第三章智能配電設備自動化檢測技術研究平臺的原理

1、整機實現框圖

圖6 智能配電檢測裝置實現框圖

如圖6所示,為智能配電檢測裝置的實現框圖。智能配電設備主要由兩大部分組成,即一次開關和自動化控制器FTU,而FTU又包括了遙信、遙測模塊,智能配電檢測裝置主要完成對三大主要模塊的檢測。

智能配電檢測裝置的高壓特性測試模塊主要完成一次開關的分(合閘時間、分、合閘同期性、分—合閘時間、合—分閘時間、分(合閘平均速度等參數測試、低電壓試驗和開關壽命的測試等。

遙信防抖、遙信精度及保護動作測試模塊主要完成對FTU的IO及采樣精度測試,完成IO的防抖測試、SOE分辨率測試、遙測值精度測試及常見的保護動作測試。

通信規約接入性測試模塊主要完成對FTU通信規約的測試,智能配電檢測裝置擔當主站的功能,與被測FTU通信,發送各種報文,驗證規約的正確性,并作出評價。

2、硬件結構框圖

圖7 智能配電檢測裝置硬件結構框圖

如圖7所示,為智能配電檢測裝置的硬件實現框圖。裝置高度集成,主要由嵌入式控制板、電壓、電流產生模塊、開關及IO測試模塊組成,裝置本身體積小,兼容了三大功能,通過外置筆記本經以太網口連接裝置并控制輸出。

電壓、電流產生模塊主要產生4路電壓,3路電流,輸出到FTU,完成遙測量的測試及保護動作測試。該模塊選用了開關電源配合線性功放輸出。

開關及IO測試模塊,主要通過IO輸出遙信信號,可用于測試遙信的防抖及SOE分辨率測試,采用了高性能的32位浮點處理器,保證了較小間隔的輸出,實現毫秒以下的精度測試。該模塊同時輸出可調的大電流電壓用于驅動一次開關分合閘,提供分合閘信號控制開關分合操作,提供6斷口信號采集,支持外部分合閘同步信號的觸發。

嵌入式控制板為底層控制的綜合控制板,主要實現各種接口的電氣連接、數據的上送及下傳。對外提供規約接收接口及外置筆記本的控制接口。

裝置設計為便攜式,無顯示屏,通過網口外接筆記本電腦,實現人機界面,在筆記本上運行操作控制界面,實現全部的測試。

3、軟件總體結構框圖

圖8 智能配電檢測裝置軟件整體結構框圖

圖8所示為智能配電檢測設備的整機軟件結構框圖。由圖可知,軟件主要由界面模塊、規約分析模塊及控制模塊組成。

A界面模塊

界面模塊主要提供客戶的操作接口具體包含了基本參數配置、規約測試操作、遙信遙測性能測試、開關特性測試及報告的查詢和打印功能。

●基本參數設置主要完成通訊接口、存儲路徑、權限等設置。

●規約測試操作提供標準101及104通訊規約的檢測,測試采用模擬主站的 方法對設備進行規約要求的各項功能檢測,并提供錯誤模擬功能查看設 備容錯性能。并具備報文記錄,報文解析,及編輯發送功能;●遙信遙測性能測試主要包括遙信IO防抖,SOE分辨率測試,遙測精度 及保護動作試驗四部分構成;●開關特性測試主要實現一次開關的常規試驗,重合閘試驗,及低電壓試 驗。每項測試均提供相應的參數設定功能;●報告打印實現主要提供各種測試數據結果的查詢及打印。B規約通訊模塊

規約通訊模塊主要封裝了101及104的通訊規約接口實現,包括鏈路連接,APDU APCI ASDU等封裝,數據的發送,接收,解析,以及通訊異常時處理等功能,其中101通過后臺機的USB轉串口直接連接待測設備,104規約則直接連接連接到測試儀的控制板上間接和待測設備通訊。規約通訊模塊將采用模擬主站的方式和待測設備相連并交互,用來配合需要和設備交互數據的所有測試項目的實現。

C控制模塊

此模塊主要通過和嵌入控制板進行交互,實現和底層開關測試模塊及電壓電流產生模塊之間的通訊,來實現檢測設備對外的所有模擬及開關量的輸出控制功能。

第四章智能配電設備自動化檢測技術研究平臺的實現

1、平臺實現框圖

圖9 智能配電檢測裝置硬件實現框圖

如圖9所示,為智能配電檢測裝置的實現框圖。整機由四部分組成:開關特性測試模塊、繼電保護模塊、IO特性測試模塊和規約測試模塊。

繼電保護模塊的CPU使用DSP搭配FPGA芯片作為控制處理器,控制線性功放輸出電壓、電流信號,同時提供了各種傳感器信號及保護信號的反饋接入,防止設備操作不當引起設備損壞。繼電保護模塊通過以太網接收控制指令。

IO特性測試模塊主要完成IO輸出,由DSP處理器IO口控制信號繼電實現,實現消抖及SOE分辨率測試。

開關特性測試模塊主要完成智能配電設備的一次開關的各項測試,該模塊使用高性能的32位浮點DSP,通過中斷信號,接收同步信號,實現定時器的準確計時,使用光電隔離回路采集一次開關斷口的狀態,使用16 位精度AD芯片采集距離傳感器和角度傳感器的信號,實現開關位移和角度的測量。同時該模塊提供開關分合閘的驅動電壓。

規約測試模塊主要包含了規約測試和操作控制兩大模塊,運行在外置筆記本電腦上,提供了對設備操作的人機界面,對裝置的控制信息通過以太網口傳輸到設備。同時完成對被測對象FTU的通信規約測試。

2、繼電保護模塊的實現

圖10 繼電保護模塊實現框圖

如圖10所示,為繼電保護模塊的試驗框圖。使用CPU作為核心,CPU 采用DDS算法,模擬電壓、電流波形,送到數模轉換模塊,生成需要的波形,經低通濾波及隔離后送入功率放大模塊,進行功率放大,輸出大功率的電壓、電流。

CPU同時對輸出的電壓電流進行采集(可選,檢測電壓、電流的輸出。由于功率放大模塊發熱量大,因此在功率放大模塊上添加溫度傳感器,監測功放模塊的溫度,如果超過一個的范圍,可以通過功放開關,關閉功放的輸出,起到保護作用。同時也可以接入功放模塊自身輸出的一些保護信號,監測功放的狀態,進行相應的保護。

CPU需要提供一個以太網控制接口,接收上位機的控制信息,并完成做相應操作。

3、開關特性測試模塊的實現

圖11 開關特性測試實現框圖

如圖11所示,為開關機械特性測試模塊的實現框圖,以DSP 處理器為核心,主要完成數據的采集、開入和開出功能。

當需要做開關特性測試時,DSP 控制輸出分閘或合閘信號,驅動一次開關的分合閘線圈,其分合閘電源可以由裝置直流電源供給或者使用外部交流電源。

同步檢測模塊檢測到分合閘觸發信號后(與分合閘控制信號輸出同時觸發,產生脈沖,以中斷的形式送給DSP ,DSP 收到中斷信號后,開始采集斷口的狀態信號,根據斷口開閉時間計算一次開關分合閘時間。

斷口的狀態作為開關量的形式輸入,一次開關的斷口相當于一對硬接點,整個開關量輸入回路由裝置提供12v 直流電源驅動。

DSP 使用AD 芯片實現對傳感器信號的采集。第五章項目總結 1 樣機完成情況

樣機已組裝完成,目前已對2套成套智能開關及4種控制器進行測試,基本實現了設計要求。

圖12 測試儀前視圖

圖13 測試儀后視圖

圖14 測試儀面板圖 2配套軟件完成情況

目前智能配電設備綜合測試儀的軟件已經開發完畢,正在實際測試中不斷完善功能,提高軟件的易用性和穩定性。

智能配電設備綜合測試儀軟件依據功能不同,劃分為三大部分,分別是開關機械特性測試、精度測量及IO性能測試和通訊規約測試,其測試內容分別如圖

15、圖16和圖17所示。

圖15 開關機械特性測試功能

開關機械特性測試包括了三個子功能,分別是開關機械壽命測試、常規測試-重合閘、電壓試驗。

圖16 精度測量及IO性能測試項

精度測試及IO性能測試包括四個子功能,分別是遙測采集精度測試、保護動作測試、遙信防抖試驗和SOE分辨率試驗。

圖17 通訊規約測試

通訊規約測試包括101通訊測試和104通訊測試。3綜合測試情況

目前樣機及配套軟件已完成了兩次聯調測試,在測試中堅持發現問題,完善提高的原則,力求提高軟件的易用性和穩定性。

已對兩套智能開關成套設備完成了測試,測試中發現的問題及時進行了修改和完善;已對4套控制器進行了測試,主要完善了對不同公司產品通訊101、104規約的接入的兼容性。