[发明专利]配电自动化馈线终端设备的硬件在环测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种配电自动化馈线终端设备的硬件在环测试系统及方法，所述系统包括馈线终端设备控制器测试装置和硬件在环电源装置；所述硬件在环电源装置包括开关发生器、电源侧波形器、负荷侧波形器、电压互感器、电流互感器和模拟/数字转换模块，所述电源侧波形器分别与开关发生器、电压互感器相连，所述负荷侧波形器分别与开关发生器、电压互感器、电流互感器相连，所述模拟/数字转换模块分别与开关发生器、电压互感器、电流互感器、被测馈线终端设备控制器相连。本发明具有适应馈线终端设备自动化测试的不同电网测试场景、电网公司对馈线终端设备产品缺陷的追踪测试和馈线终端设备厂家对自身产品质量控制进行自动化测试的优点。

技术领域

本发明涉及一种配电自动化馈线终端设备的硬件在环测试系统及方法，属于配电网自动化系统的远方终端自动化测试领域。

背景技术

在配电网自动化系统中，馈线终端设备(FTU)是安装在配电网馈线回路的柱上和开关柜等处并具有遥信、遥测、遥控和馈线自动化功能的配电自动化终端。厂家的馈线终端设备，在国家级机构须获得型式试验合格证书等入网资质；在面向电网公司招投标产品交付之前，在原料采购、生产、试验和检测等过程中需控制质量获得产品合格证；在产品送检时，电网公司有关部门将按照检测大纲进行到货检验。馈线终端设备的检测内容，在功能方面分为基本功能和选配功能，具体分为状态量和模拟量的数据采集、开关分合闸和备用电源的控制功能、校时和抄表等数据传输、当地和远程等维护功能、各种故障和事件顺序记录等其他功能以及当地功能，按照测试项类别可分为基本功能性能、保护逻辑、规约及点表、设备安全和扩展测试，每套馈线终端设备的测试项目共计超过50项以上。因此，馈线终端设备检测源于厂家的生产检测、电网公司到货检验和配电网现场测试等业务需求。目前馈线终端设备的测试技术现状是：1)希望馈线终端自动化测试系统能够下沉到业务第一线，如馈线终端设备的生产线、电网公司的“班组”级以及便携式移动测试环境等；2)要求测试人员具有较高的综合素质，测试过程复杂、耗时长、效率低；3)一些测试数据需要手工录入，检测结果判定需要人工介入，难以保证多次重复测试结果的一致性；4)测试数据未能充分地利用、分析和挖掘，如馈线终端设备的“家族性”缺陷、“遗传性”缺陷、产品的“短板”模块等。

在配电网自动化系统中，馈线终端设备的自动化测试技术分为配电自动化馈线终端设备测试系统、动态仿真系统、快速控制原型(RCP)仿真系统和硬件在环(HIL)仿真系统。配电自动化馈线终端设备测试系统，由装置和软件组成，装置包括工控机、交换机、测试仪、备用电源等，分为便携式和标准机柜式二种类型设备，具有硬件强、软件弱的特点，设备状态固化严重、缺乏测试灵活性。动态仿真系统是通过软件实现的离线系统仿真(如Matlab的Simulink和Simcape工具箱等)，但是无法获得来自于物理层面的功能和性能测试数据。RCP和HIL都是基于半实物仿真方法，其中RCP是基于虚拟控制器和实际对象，HIL是基于实际控制器和虚拟对象，它们在配电网自动化测试领域均获得了应用。基于RTDS仿真测试技术，如：配电网分布式测试系统，分布式配网硬件在环仿真系统，分布式配电自动化系统的逻辑配电终端及通信方法，电力系统广域闭环控制系统操作时延的测量方法，微网系统稳定性仿真测试平台，电力和通信半实物仿真系统及构建方法。其它的半实物仿真方法，如：基于RT-LAB仿真测试系统，用于舰船直流断路器保护性能测试的半实物仿真系统[9]，基于ARM架构的低成本继电保护教学实验平台，电力信息物理硬件在环安全性仿真测试平台，半实物仿真并网检测系统及方法，基于半实物仿真的交换机测试系统及其测试方法，基于硬件在环设备的测试系统，一种双馈风机次同步谐振硬件在环测试系统等。

目前此领域大多是基于配电自动化馈线终端设备测试系统，受限于断路器的现场物理连接，应用于馈线终端设备模块的单项测试；RTDS或者RT-LAB等半实物仿真装置及其方法，应用于微网系统、分布式配电自动化系统和电力系统广域闭环控制系统等配电网自动化测试的宏观应用场景；其它半实物仿真装置及其方法，应用于直流断路器保护、交换机测试系统、继电保护、电力通信和逻辑配电终端等配电网自动化测试的局部应用场景，以及多测试对象的测试过程等应用场景。