一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，包括自動測試模塊、輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置；所述輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置分別通過計算機通訊線連接所述自動測試模塊。本發(fā)明提供一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對故障指示器動作狀態(tài)的實時采集，測試的交流電壓信號和交流電流信號幅值能達(dá)到10kV、2kA，能夠更準(zhǔn)確模擬線路實際信號，且自動化程度高、測試效率高、安全性好。
【專利說明】—種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，具體涉及一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雖然起配電線路中大量使用線路故障指示器，且其制造企業(yè)數(shù)目眾多，但國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的指示器標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，致使配網(wǎng)系統(tǒng)中使用的故障指示器所采用的故障報警依據(jù)不盡相同，產(chǎn)品的技術(shù)水平差異很大，在線路發(fā)生故障時，指示器動作正確率低，易發(fā)生漏報、誤報等現(xiàn)象。
[0003]2010年，國家電網(wǎng)公司頒布了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/GDW436-2010配電線路故障指示器技術(shù)規(guī)范》，對故障指示器的功能、性能指標(biāo)和測試方法進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定，規(guī)定了多種功能、性能的測試項目。盡管先進(jìn)的故障指示器檢測技術(shù)普遍采用程控或PLC控制發(fā)生交流電壓、電流，再通過升壓變壓器、升流線圈產(chǎn)生架空線路電壓、電流信號，對掛在升流線圈上的故障指示器進(jìn)行檢測。但上述檢測系統(tǒng)為開環(huán)系統(tǒng)，需要人工記錄檢測結(jié)果并進(jìn)行判斷，其費時費力，且信號輸出精度較低，時間控制精度較低，實用性差，難以實現(xiàn)自動化的檢測，不能滿足《Q/GDW436-2010配電線路故障指示器技術(shù)規(guī)范》提出的故障指示器功能、性能、效率測試的需求。
[0004]本發(fā)明人通過大量研究發(fā)現(xiàn)，故障指示器檢測系統(tǒng)需要進(jìn)一步改進(jìn)實用性、實現(xiàn)自動化，需要解決以下技術(shù)問題:
[0005](I)能夠自動采集和判斷故障指示器動作狀態(tài)，構(gòu)成閉環(huán)檢測系統(tǒng)；
[0006](2)提高交流電壓、電流輸出幅值和精度；
[0007](3)提高信號輸出時間控制精度；
[0008](4)設(shè)計測試項目完備、人機界面友好的自動檢測軟件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對故障指示器動作狀態(tài)的實時采集，測試的交流電壓信號和交流電流信號幅值能達(dá)到10kV、2kA，能夠更準(zhǔn)確模擬線路實際信號，且自動化程度高、測試效率高、安全性好。
[0010]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0011]本發(fā)明提供一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括自動測試模塊、輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置；所述輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置分別通過計算機通訊線與所述自動測試模塊連接。
[0012]所述自動測試系統(tǒng)給所述輸出控制裝置輸出交流電壓信號和交流電流信號，所述輸出控制裝置分別給升流線圈和升壓變壓器輸出交流電流信號和交流電壓信號，交流電流信號和交流電壓信號分別經(jīng)放大形成模擬實際架空線路的高電壓等級的交流電壓信號和高電流等級的交流電流信號；所述故障指示器安裝在所述升流線圈上，其開關(guān)量節(jié)點輸出端連接到所述控制采集裝置的開關(guān)量輸入端，其無線通信信號通過控制采集裝置中的無線信號接收模塊接收和解析；通過控制采集裝置中的PFGA采集解析得到的故障指示器動作和復(fù)歸狀態(tài)信息，F(xiàn)PGA通過光纖通訊模塊將接點狀態(tài)信號和無線通訊信息發(fā)送到輸出控制裝置；所述數(shù)據(jù)采集裝置的電壓測量端并聯(lián)到所述輸出控制裝置的電壓輸出端，其電流測量端采用電流互感器，所述電流互感器套接在輸出控制裝置的電流輸出線上。
[0013]所述輸出控制裝置包括DSP模塊、DAC模塊、交流電壓功率放大器、交流電流功率放大器和光纖通訊模塊；所述DSP模塊接收上位機輸出的參數(shù)和命令，通過實時計算，控制DAC模塊輸出模擬化的交流電壓信號和交流電流信號；所述交流電壓功率放大器和交流電流功率放大器分別接收DAC模塊輸出的交流電壓信號和交流電流信號，并將接收的交流電壓信號和交流電流信號經(jīng)過放大后分別傳輸給升壓變壓器和升流線圈；所述光纖通訊模塊接收來自數(shù)據(jù)采集裝置的光纖信號，從中解析出故障指示器的動作信息和復(fù)歸狀態(tài)信息，故障指示器的動作信息和復(fù)歸狀態(tài)信息由所述DSP模塊上傳到上位機。
[0014]所述DSP模塊同時進(jìn)行3相交流電壓和3相交流電流的實時計算，并在實時計算上疊加直流分量、諧波分量或高頻脈沖串分量，以產(chǎn)生短路故障和接地故障條件下的故障電壓信號和故障電流信號；
[0015]所述DSP模塊的輸出方式分為手動輸出和狀態(tài)序列輸出；
[0016]手動輸出的模式下，可隨時改變輸出信號的幅值、相位和頻率，以及疊加信號的幅值、相位和頻率；
[0017]狀態(tài)序列輸出的模式下，用戶在輸出前預(yù)先設(shè)置參數(shù)，包括輸出信號參數(shù)及狀態(tài)輸出時間，狀態(tài)序列輸出完成后所述輸出控制裝置停止輸出。
[0018]所述數(shù)據(jù)采集裝置包括測量模塊、數(shù) 采集模塊、微處理器模塊和錄波存儲器模塊；所述測量模塊將采集的交流信號傳輸給所述數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集的交流信號輸入給錄波存儲器模塊，同時對交流信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和計算后，將計算結(jié)果輸入給微處理器模塊，并將采集的原始交流數(shù)據(jù)輸入給錄波存儲器模塊；所述微處理器模塊將計算結(jié)果和采集的原始交流信號輸入給上位機。
[0019]所述測量模塊包括交流電壓測量模塊和交流電流測量模塊，分別對交流電壓信號和交流電流信號進(jìn)行測量。
[0020]所述錄波存儲器模塊包括大容量非易失性存儲器，用于短時存儲交流電壓信號、交流電流/[目號、故障指不器狀態(tài)/[目息和時間?目息。
[0021]所述控制采集裝置包括開入量狀態(tài)檢測模塊、無線信號接收模塊、FPGA和光纖通訊模塊；所述開入量狀態(tài)檢測模塊檢測開入量信號，得到的相應(yīng)接點狀態(tài)信號；所述無線信號接收模塊接收故障指示器無線信號，并對接收的無線信號進(jìn)行解析，得到故障指示器動作和復(fù)歸狀態(tài)信息；所述FPGA采集接點狀態(tài)信號和無線通訊信息，通過光纖通訊模塊將接點狀態(tài)信號和無線通訊信息發(fā)送到輸出控制裝置，并接收輸出控制裝置發(fā)來的采集配置命令。
[0022]所述開入量信號包括空接點開入量信號和電平接點開入量信號；所述接點狀態(tài)信號包括空接點狀態(tài)信號和電平接點狀態(tài)信號。
[0023]所述自動測試模塊控制交流信號輸出，通過數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置采集到測試信號，以及故障指示器返回的狀態(tài)信息，構(gòu)成包括輸出、反饋和監(jiān)測的自動檢測系統(tǒng)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:[0025]1.實現(xiàn)了對故障指示器動作狀態(tài)的實時采集；
[0026]2.測試電壓、電流信號幅值能達(dá)到10kV、2kA，能夠更準(zhǔn)確模擬線路實際信號；
[0027]3.輸出信號時間控制精度高，誤差小于100微秒，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的輸出狀態(tài)切換、相角控制、時間控制；
[0028]4.測試信號幅值變化響應(yīng)速度快、能夠任意疊加直流分量、諧波分量和高頻分量;
[0029]5.自動檢測系統(tǒng)自動化程度高、測試效率高、安全性好。
[0030]6.自動檢測系統(tǒng)能夠全面模擬線路各類短路故障、接地故障和防誤報警狀態(tài)，測試項目涵蓋了《Q/GDW436-2010配電線路故障指示器技術(shù)規(guī)范》提出的全部故障指示器功能、性能指標(biāo)測試項目，并且實現(xiàn)了項目的自動化測試，能夠大大減少測試時間和測試人員的工作強度，提高工作效率和測試管理水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0032]圖2是輸出控制裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0033]圖3是數(shù)據(jù)采集裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖4是控制采集裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0035]圖5是自動測試模塊功能示意圖；
[0036]圖6是配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0038]如圖1，本發(fā)明提供一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，本發(fā)明提供一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括自動測試模塊、輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置；所述輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置分別通過計算機通訊線與所述自動測試模塊連接。
[0039]所述自動測試系統(tǒng)給所述輸出控制裝置輸出交流電壓信號和交流電流信號，所述輸出控制裝置分別給升流線圈和升壓變壓器輸出交流電流信號和交流電壓信號，交流電流信號和交流電壓信號分別經(jīng)放大形成模擬實際架空線路的高電壓等級的交流電壓信號和高電流等級的交流電流信號；所述故障指示器安裝在所述升流線圈上，其開關(guān)量節(jié)點輸出端連接到所述控制采集裝置的開關(guān)量輸入端，其無線通信信號通過控制采集裝置中的無線信號接收模塊接收和解析；通過控制采集裝置中的PFGA采集解析得到的故障指示器動作和復(fù)歸狀態(tài)信息，F(xiàn)PGA通過光纖通訊模塊將接點狀態(tài)信號和無線通訊信息發(fā)送到輸出控制裝置；所述數(shù)據(jù)采集裝置的電壓測量端并聯(lián)到所述輸出控制裝置的電壓輸出端，其電流測量端采用電流互感器，所述電流互感器套接在輸出控制裝置的電流輸出線上。
[0040]如圖2，所述輸出控制裝置包括DSP模塊、DAC模塊、交流電壓功率放大器、交流電流功率放大器和光纖通訊模塊；所述DSP模塊接收上位機輸出的參數(shù)和命令，通過實時計算，控制DAC模塊輸出模擬化的交流電壓信號和交流電流信號；所述交流電壓功率放大器和交流電流功率放大器分別接收DAC模塊輸出的交流電壓信號和交流電流信號，并將接收的交流電壓信號和交流電流信號經(jīng)過放大后分別傳輸給升壓變壓器和升流線圈；所述光纖通訊模塊接收來自數(shù)據(jù)采集裝置的光纖信號，從中解析出故障指示器的動作信息和復(fù)歸狀態(tài)信息，故障指示器的動作信息和復(fù)歸狀態(tài)信息由所述DSP模塊上傳到上位機。
[0041]所述DSP模塊同時進(jìn)行3相交流電壓和3相交流電流的實時計算，并在實時計算上疊加直流分量、諧波分量或高頻脈沖串分量，以產(chǎn)生短路故障和接地故障條件下的故障電壓信號和故障電流信號；
[0042]所述DSP模塊的輸出方式分為手動輸出和狀態(tài)序列輸出；
[0043]手動輸出的模式下，可隨時改變輸出信號的幅值、相位和頻率，以及疊加信號的幅值、相位和頻率；
[0044]狀態(tài)序列輸出的模式下，用戶在輸出前預(yù)先設(shè)置參數(shù)，包括輸出信號參數(shù)及狀態(tài)輸出時間，狀態(tài)序列輸出完成后所述輸出控制裝置停止輸出。
[0045]如圖3，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器模塊和錄波存儲器模塊；所述測量模塊將采集的交流信號傳輸給所述數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集的交流信號輸入給錄波存儲器模塊，同時對交流信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和計算后，將計算結(jié)果輸入給微處理器模塊，并將采集的原始交流數(shù)據(jù)輸入給錄波存儲器模塊；所述微處理器模塊將計算結(jié)果和采集的原始交流信號輸入給上位機。
[0046]所述測量模塊包括交流電壓測量模塊和交流電流測量模塊，分別對交流電壓信號和交流電流信號進(jìn)行測量。
[0047]所述錄波存儲器模塊包括大容量非易失性存儲器，用于短時存儲交流電壓信號、交流電流/[目號、故障指不 器狀態(tài)/[目息和時間?目息。
[0048]如圖4，所述控制采集裝置包括開入量狀態(tài)檢測模塊、無線信號接收模塊、FPGA和光纖通訊模塊；所述開入量狀態(tài)檢測模塊檢測開入量信號，得到的相應(yīng)接點狀態(tài)信號；所述無線信號接收模塊接收故障指示器無線信號，并對接收的無線信號進(jìn)行解析，得到故障指示器動作和復(fù)歸狀態(tài)信息；所述FPGA采集接點狀態(tài)信號和無線通訊信息，通過光纖通訊模塊將接點狀態(tài)信號和無線通訊信息發(fā)送到輸出控制裝置，并接收輸出控制裝置發(fā)來的采集配置命令。
[0049]所述開入量信號包括空接點開入量信號和電平接點開入量信號；所述接點狀態(tài)信號包括空接點狀態(tài)信號和電平接點狀態(tài)信號。
[0050]如圖5，所述自動測試模塊控制交流信號輸出，通過數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置采集到測試信號，以及故障指示器返回的狀態(tài)信息，構(gòu)成包括輸出、反饋和監(jiān)測的自動檢測系統(tǒng)。
[0051]圖6為配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)工作流程圖。
[0052]本發(fā)明提供的自動檢測系統(tǒng)解決了自動化檢測的若干技術(shù)問題:
[0053]1.采用直接采集故障指示器輸出開關(guān)量接點，或無線通信信號的方式，實現(xiàn)了對故障指示器動作狀態(tài)的采集。以上采集信號實時傳輸給控制裝置，時間誤差小于100微秒；
[0054]2.采用高精度的交流電壓和電流功率放大器。交流電流放大器最大輸出60Α，輸出精度0.5%，最大輸出功率1100VA。交流電流輸出接到升流線圈輸入端，輸出60Α電流時升流線圈能夠產(chǎn)生不小于2000安匝的磁通量。交流電壓放大器最大輸出250V，輸出精度
0.5%，最大輸出功率75VA。交流電壓輸出接到升壓PT 二次側(cè)，升壓PT —次側(cè)產(chǎn)生最大IOkV電壓；
[0055]3.采用高速DSP和FPGA控制交流輸出，輸出信號時間控制誤差小于100微秒。配合良好頻率響應(yīng)的功率放大器，控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的輸出狀態(tài)切換、相角控制、時間控制，并能實現(xiàn)交流電流任意疊加直流分量、諧波分量、高頻分量等；
[0056]4.自動測試軟件的測試項目涵蓋了《Q/GDW436-2010配電線路故障指示器技術(shù)規(guī)范》提出的全部故障指示器功能、性能指標(biāo)測試項目，并且實現(xiàn)了項目的自動化測試，能夠大大減少測試時間和測試人員的工作強度，提高工作效率和測試管理水平。
[0057]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括自動測試模塊、輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置；所述輸出控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置分別通過計算機通訊線與所述自動測試模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述自動測試系統(tǒng)給所述輸出控制裝置輸出交流電壓信號和交流電流信號，所述輸出控制裝置分別給升流線圈和升壓變壓器輸出交流電流信號和交流電壓信號，交流電流信號和交流電壓信號分別經(jīng)放大形成模擬實際架空線路的高電壓等級的交流電壓信號和高電流等級的交流電流信號；所述故障指示器安裝在所述升流線圈上，其開關(guān)量節(jié)點輸出端連接到所述控制采集裝置的開關(guān)量輸入端，其無線通信信號通過控制采集裝置中的無線信號接收模塊接收和解析；通過控制采集裝置中的PFGA采集解析得到的故障指示器動作和復(fù)歸狀態(tài)信息，F(xiàn)PGA通過光纖通訊模塊將接點狀態(tài)信號和無線通訊信息發(fā)送到輸出控制裝置；所述數(shù)據(jù)采集裝置的電壓測量端并聯(lián)到所述輸出控制裝置的電壓輸出端，其電流測量端采用電流互感器，所述電流互感器套接在輸出控制裝置的電流輸出線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出控制裝置包括DSP模塊、DAC模塊、交流電壓功率放大器、交流電流功率放大器和光纖通訊模塊；所述DSP模塊接收上位機輸出的參數(shù)和命令，通過實時計算，控制DAC模塊輸出模擬化的交流電壓信號和交流電流信號；所述交流電壓功率放大器和交流電流功率放大器分別接收DAC模塊輸出的交流電壓信號和交流電流信號，并將接收的交流電壓信號和交流電流信號經(jīng)過放大后分別傳輸給升壓變壓器和升流線圈；所述光纖通訊模塊接收來自數(shù)據(jù)采集裝置的光纖信號，從中解析出故障指示器的動作信息和復(fù)歸狀態(tài)信息，故障指示器的動作信息和復(fù)歸狀態(tài)信息由所述DSP模塊上傳到上位機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP模塊同時進(jìn)行3相交流電壓和3相交流電流的實時計算，并在實時計算上疊加直流分量、諧波分量或高頻脈沖串分量 ，以產(chǎn)生短路故障和接地故障條件下的故障電壓信號和故障電流信號; 所述DSP模塊的輸出方式分為手動輸出和狀態(tài)序列輸出； 手動輸出的模式下，可隨時改變輸出信號的幅值、相位和頻率，以及疊加信號的幅值、相位和頻率； 狀態(tài)序列輸出的模式下，用戶在輸出前預(yù)先設(shè)置參數(shù)，包括輸出信號參數(shù)及狀態(tài)輸出時間，狀態(tài)序列輸出完成后所述輸出控制裝置停止輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集裝置包括測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器模塊和錄波存儲器模塊；所述測量模塊將采集的交流信號傳輸給所述數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊將采集的交流信號輸入給錄波存儲器模塊，同時對交流信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和計算后，將計算結(jié)果輸入給微處理器模塊，并將采集的原始交流數(shù)據(jù)輸入給錄波存儲器模塊；所述微處理器模塊將計算結(jié)果和采集的原始交流信號輸入給上位機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述測量模塊包括交流電壓測量模塊和交流電流測量模塊，分別對交流電壓信號和交流電流信號進(jìn)行測量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述錄波存儲器模塊包括大容量非易失性存儲器，用于短時存儲交流電壓信號、交流電流信號、故障指示器狀態(tài)信息和時間信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述控制采集裝置包括開入量狀態(tài)檢測模塊、無線信號接收模塊、FPGA和光纖通訊模塊；所述開入量狀態(tài)檢測模塊檢測開入量信號，得到的相應(yīng)接點狀態(tài)信號；所述無線信號接收模塊接收故障指示器無線信號，并對接收的無線信號進(jìn)行解析，得到故障指示器動作和復(fù)歸狀態(tài)信息；所述FPGA采集接點狀態(tài)信號和無線通訊信息，通過光纖通訊模塊將接點狀態(tài)信號和無線通訊信息發(fā)送到輸出控制裝置，并接收輸出控制裝置發(fā)來的采集配置命令。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述開入量信號包括空接點開入量信號和電平接點開入量信號；所述接點狀態(tài)信號包括空接點狀態(tài)信號和電平接點狀態(tài)信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配電線路故障指示器自動檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述自動測試模塊控制交流信號輸出，通過數(shù)據(jù)采集裝置和控制采集裝置采集到測試信號，以及故障指示器返回的狀態(tài)信息，·構(gòu)成包括輸出、反饋和監(jiān)測的自動檢測系統(tǒng)。
【文檔編號】G01R35/00GK103529417SQ201310478541
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】李柏奎, 梁英, 鄧宏芬 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院