一种智能配网终端二次电流回路故障诊断定位方法及系统与流程

本发明属于配电终端二次电流回路故障定位检测领域，更具体地，涉及一种智能配网终端二次电流回路故障诊断定位方法及系统。

背景技术：

配电自动化终端作为配网自动化的重要设备，其功能和性能的稳定可靠直接影响着工业和居民的用电安全和财产安全。为了实现配网安全可靠，不论从配电终端厂家的出厂检测还是电力公司的验收检测及每年定检试验，相关企业和单位均要投入大量的人力和物力开展配电终端的检测测试。

目前针对配电终端的检测主要集中在配电终端单体装置的测试方面，但是由于各区域配电站、配电终端等数量比较多，每年对所有配电终端进行定检工作量会很大，这不符合国家电网公司智能化运维的要求。从实用性、经济性和安全性考虑，针对大部分配电站，目前主要采取消缺的方法来进行运维操作。即发现配电站出现故障时，通过配电终端相关辅助测试工具进行问题定位，确定是由于配电终端本体故障或者回路虚接引起的故障，最终目的在于消除缺陷、故障，恢复供电，保障配电网安全。然而，目前对应配电终端的本体故障或者电流回路故障的定位主要依赖电流信号源辅助万用表测量的方式进行故障的定位，定位效率低，缺乏一种能够实现配电终端电流回路故障智能定位的方法或系统。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种智能配网终端二次电流回路故障诊断定位方法及系统，解决配电终端二次电流回路虚接、短路、换相等各类物理接线故障不能正确区分定位及快速解决的问题，最终确保配电网络能够可靠、安全的供电。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种智能配网终端二次电流回路故障诊断定位系统，包括：电源插件、cpu插件、第一电流放大器插件及第二电流放大器插件；

所述电源插件为所述cpu插件、所述第一电流放大器插件及所述第二电流放大器插件提供供电电源和驱动电源；

所述第一电流放大器插件及所述第二电流放大器插件均能够输出3相交直流电流信号，各电流输出通道能够模拟不同幅值的交直流信号，实现配电终端二次电流回路采样信号模拟，且每路电流输出通道具备电流回采功能，能够判别配电终端的二次电流回路的虚接故障；

所述cpu插件，用于控制所述第一电流放大器插件及所述第二电流放大器插件进行幅值灵活输出、各电流输出通道的电流幅值回采及故障定位。

优选地，所述cpu插件包括：d/a转换单元、控制单元、逻辑计算单元及监控单元；

所述d/a转换单元用于控制所述第一电流放大器插件及所述第二电流放大器插件进行幅值灵活输出；

所述控制单元用于控制所述第一电流放大器插件及所述第二电流放大器插件的各电流输出通道的电流幅值回采，以及时发现配电终端二次电流回路的虚接故障；

所述逻辑计算单元用于进行发送数值的控制、发送数值与回采值的比对，并控制以太网接口与配电终端进行通讯；

所述监控单元用于对所述第一电流放大器插件及所述第二电流放大器插件进行监测，以在测试系统发生内部故障时能够及时切除故障保护测试设备。

优选地，所述第一电流放大器插件包括三个单相放大器；所述第二电流放大器插件包括三个单相放大器；

所述电源插件的输出端分别与所述第一电流放大器插件中的各单相放大器及所述第二电流放大器插件中的各单相放大器的电源端连接；

所述d/a转换单元的输出端分别与所述第一电流放大器插件中的各单相放大器及所述第二电流放大器插件中的各单相放大器的信号输入端连接；

所述第一电流放大器插件中的各单相放大器及所述第二电流放大器插件中的各单相放大器的输出端输出六相电流。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于上述任意一项所述的智能配网终端二次电流回路故障诊断定位系统的方法，包括：

将电流输出通道的每一相别采用并联分流输出方式与配电终端二次回路进行连接，实现电流输出通道按相别与配电终端电流回路采样通道进行映射；

iec104主站客户端对应的配电终端电流遥测通道与电流输出通道进行映射；

根据电流输出通道的自身回采电流幅值和配电终端各相别电流采样通道的实际采样幅值进行分析判断，判别出配电终端二次电流回路的故障类型及故障接点的所在位置。

优选地，在所述根据输出通道的自身回采电流幅值和配电终端各相别电流采样通道的实际采样幅值进行分析判断，判别出配电终端二次电流回路的故障类型及故障接点的所在位置之前，所述方法还包括：

由故障诊断定位系统按a、b、c相序依次对配电终端施加额定电流in，故障诊断定位系统本身实时回采自身输出的每一路电流通道的幅值情况，同时，iec104主站实时获取配电终端上送主站后台的电流遥测数值。

优选地，所述根据输出通道的自身回采电流幅值和配电终端各相别电流采样通道的实际采样幅值进行分析判断，判别出配电终端二次电流回路的故障类型及故障接点的所在位置，包括：

根据电流输出通道自身的回采数值判别配电终端二次电流回路是否出现虚接故障；

对iec104主站获取到的电流遥测数值进行分析，根据每一相上送后台的电流遥测幅值进行判别，确认被测相别电流回路是否出现虚接、短路、换相故障；

根据自身电流回采幅值和上送iec104主站的电流遥测幅值的大小判别出实际二次电流回路的故障类型以及故障接点所处的位置。

优选地，所述根据电流输出通道自身的回采数值判别配电终端二次电流回路是否出现虚接故障，包括：

判断各相电流输出通道回采电流值是否均为in，并在任意一相电流输出通道回采电流值不为in时，确定该相电流回路通道出现虚接故障。

优选地，所述对iec104主站获取到的电流遥测数值进行分析，根据每一相上送后台的电流遥测幅值进行判别，确认被测相别电流回路是否出现虚接、短路、换相故障，包括：

判断所有相电流通道的遥测采样值是否为0，若所有相电流通道的遥测采样值为0，则确定各相电流回路通道出现接地短路故障和虚接混合故障；

若存在某目标相电流通道的遥测采样值不为0，则判断该目标相电流通道的遥测值是否为in，若为in，则判断其他相电流通道的遥测值是否为0，若为0，则确定该目标相电流通道正常，若不为0，则判断其他相电流通道的遥测值是否为in，若为in，则确定其他相电流通道与公共端发生换相故障，若不为in，则确定其他相电流通道发生接地短路故障；

若目标相电流通道的遥测值不为in，则判断该目标相电流通道的遥测值是否为0，若为0，则确定该目标相电流通道出现换相故障，若不为0，则判断其他相电流通道的遥测值是否为非0，若不为非0，则确定该目标相电流通道出现接地短路故障，若为非0，则判断该目标相电流通道与其他相电流通道的遥测值的和是否为in，若为in，则确定该目标相电流通道与其他相电流通道出现短路故障，若不为in，则确定该目标相电流通道与其他相电流通道出现接地短路故障。

按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

实现了配电终端整体二次电流回路的闭环检修测试，在模型预测理论的配合下，有效的对配电终端二次电流回路的虚接、短路、换相等各种故障进行准确定位，有助于运维检修人员及时发现配电终端存在二次电流回路故障，实现配网故障的快速消除，极大提高了配电网络的现场运维检修效率，保证了配网网络的安全可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种智能配电终端二次电流回路故障诊断定位系统的原理示意图；

图2是本发明实施例提供的一种智能配电终端二次电流回路故障诊断定位系统的应用原理图；

图3是本发明实施例提供的一种配电终端电流回路闭环测试流程图；

图4是本发明实施例提供的一种配电终端整体二次电流回路故障诊断定位实现逻辑流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明配电终端二次电流回路故障诊断定位系统依靠闭环自动检测的方法，通过模拟预测的控制理论完成二次电流回路的虚接、短路、换相等各类故障的诊断及定位，为二次电流回路故障消除提供依据。

实施例一

本发明系统采用插件式硬件技术分方案，具备6路电流输出通道，电流输出通道能够模拟不同幅值的交直流信号，实现配电终端二次电流回路采样信号模拟，并电流输出通道具备回采功能，能够实现配电终端电流虚接故障的判别；同时，电流输出通道的每一相别采用并联分流输出方式与配电终端二次回路进行连接，从而实现配电终端具体故障接点位置的判别。

如图1所示是本发明实施例提供的一种智能配电终端二次电流回路故障诊断定位系统的原理示意图，包括：电源插件、cpu插件、第一电流放大器插件及第二电流放大器插件；

电源插件为cpu插件、第一电流放大器插件及第二电流放大器插件提供供电电源和驱动电源；

第一电流放大器插件及第二电流放大器插件均能够输出3相交直流电流信号，各电流输出通道能够模拟不同幅值的交直流信号，实现配电终端二次电流回路采样信号模拟，且每路电流输出通道具备电流回采功能，能够第一时间判别配电终端的二次电流回路的虚接故障；

cpu插件，用于控制第一电流放大器插件及第二电流放大器插件进行幅值灵活输出、各电流输出通道的电流幅值回采及故障定位。

进一步地，上述cpu插件包括：d/a转换单元、控制单元、逻辑计算单元及监控单元；

d/a转换单元用于控制第一电流放大器插件及第二电流放大器插件进行幅值灵活输出；

控制单元用于控制第一电流放大器插件及第二电流放大器插件的各电流输出通道的电流幅值回采，以及时发现配电终端二次电流回路的虚接故障；

逻辑计算单元用于进行发送数值的控制、发送数值与回采值的比对，并控制以太网接口与配电终端进行通讯；

监控单元用于对第一电流放大器插件及第二电流放大器插件进行监测，以在测试系统发生内部故障时能够及时切除故障保护测试设备。

其中，控制单元在硬件上可以通过fpga实现，逻辑计算单元在硬件上可以通过arm实现。

进一步地，上述第一电流放大器插件包括三个单相放大器；上述第二电流放大器插件包括三个单相放大器；

电源插件的输出端分别与第一电流放大器插件中的各单相放大器及第二电流放大器插件中的各单相放大器的电源端连接；

d/a转换单元的输出端分别与第一电流放大器插件中的各单相放大器及第二电流放大器插件中的各单相放大器的信号输入端连接；

第一电流放大器插件中的各单相放大器及第二电流放大器插件中的各单相放大器的输出端输出六相电流。

实施例二

在进行测试时，利用闭环自动测试原理构建自动检修模型，对配电终端二次回路进行测试，硬件系统电流输出通道按相别与配电终端电流回路采用通道进行映射，软件系统iec104主站客户端对应的配电终端电流遥测通道与硬件系统电流输出通道进行映射，最终实现配电终端电流回路通道与测试系统电流输出不同相别通道的幅值进行闭环自动对比。

利用模型预测理论，在闭环自动测试原理的基础构建预测模型，根据测试系统输出通道的自身回采电流幅值和配电终端各相别电流采样通道的实际采样幅值进行综合分析判断，判别出配电终端二次电流回路的虚接、短路、换相等各种故障类型及故障接点的所在位置，最终实现配电终端二次电流回路的故障正确消除。

如图3所示是本发明实施例提供的一种配电终端电流回路闭环测试流程图，包括：

s1：将电流输出通道的每一相别采用并联分流输出方式与配电终端二次回路进行连接，实现电流输出通道按相别与配电终端电流回路采样通道进行映射；

s2：iec104主站客户端对应的配电终端电流遥测通道与电流输出通道进行映射；

s3：根据输出通道的自身回采电流幅值和配电终端各相别电流采样通道的实际采样幅值进行分析判断，判别出配电终端二次电流回路的故障类型及故障接点的所在位置。

具体地，如图1所示，故障诊断定位系统中的硬件部分采用分布式插件结构实现，由电源插件、cpu插件和2块电流放大器插件等组成。电源插件为cpu插件和电流放大器插件提供供电电源和驱动电源；电流放大器插件能够输出3相交直流电流信号，每路电流输出通道具备电流回采功能，能够第一时间判别配电终端的二次电流回路的虚接故障；cpu插件由da转换模块、fpga、arm和监控单元构成，da转换模块控制电流放大器插件进行幅值灵活输出，fpga控制模块控制电流放大器插件的电流输出通道的电流幅值回采，及时发现配电终端二次电流回路的虚接故障，arm进行相关逻辑计算，并控制以太网接口与配电终端进行iec104通讯，电流输入的回采值最终通过arm传输给监控单元，由监控单元进行判别分析，当测试系统硬件发送故障时，监控单元及时切断电流输出，实现对电流放大器插件进行监测，在测试系统发生内部故障时能够及时切除故障保护测试设备。

如图2所示，在进行测试时，需要进行与配电终端的连接，其中，a1/b1/c1是系统电流输出端，n1是电流的输入端，abcn在图2中的接点1、2、3、4位置是配电终端现场的实际应用接线位置，诊断系统只是代替现场ct互感器通过接点1、2连接到系统中。具体如下：

6路电流输出通道按相别输出，每一相由两路电流通道并联同频输出，构成a、b、c三相电流输出(a对应系统的ia1和ia2，b对应系统的ib1和ib2，c对应系统的ic1和ic2)，每一相的两路电流分别连接在配电终端二次电流回路的不同位置，为故障类型的区分及定位提供支持。同时，诊断系统的电流输出通道按相别在ct二次侧直接与配电终端整体二次电流回路进行物理连接，配电终端a、b、c相电流采集通过在接点1和接点2并联输入方式代替a、b、c相ct互感器，构建诊断系统电流输出通道与配电终端电流回路采集通道的映射关系；iec104主站客户端主动获取配电终端的电流遥测值，并将配电终端电流遥测通道与诊断系统电流输出通道进行映射，图2中a、b、c相通道接线分别与iec104主站中a、b、c相遥测进行映射，最终实现诊断系统输入到配电终端的电流通道与上送iec104主站的配电终端遥测电流的映射，构建配电终端电流采样及上送的闭环对比模型，从而实现配电终端电流回路的闭环测试，并为配电终端的整体二次回路电流故障诊断定位提供数据支撑。

进一步地，如图4所示，系统按a、b、c相序依次对配电终端施加额定电流in，系统本身实时回采自身输出的每一路电流通道的幅值情况，同时，iec104主站实时获取配电终端上送主站后台的电流遥测数值。根据预测模型提前创建预设判据，首先根据电流输出通道自身的回采数值判别配电终端二次电流回路是否出现虚接故障；其次，对iec104主站获取到的电流遥测数值进行分析，根据每一相上送后台的电流遥测幅值进行综合逻辑判别，确认被测相别电流回路是否出现虚接、短路、换相等各种类型的故障；然后，进行故障判别结果汇总，根据系统自身电流回采幅值和上送iec104主站的电流遥测幅值的大小判别出实际二次电流回路的故障类型以及故障接点所处的位置；最后，按顺序对所有电流回路进行一轮闭环判别诊断，确认回路故障类型及故障接点位置，并自动生成相关的故障诊断检测报告。

具体地，根据电流输出通道自身的回采数值判别配电终端二次电流回路是否出现虚接故障，包括：

判断各相电流输出通道回采电流值是否均为in，并在任意一相电流输出通道回采电流值不为in时，确定该相电流回路通道出现虚接故障。

具体地，对iec104主站获取到的电流遥测数值进行分析，根据每一相上送后台的电流遥测幅值进行判别，确认被测相别电流回路是否出现虚接、短路、换相故障，包括：

判断所有相电流通道的遥测采样值是否为0，若所有相电流通道的遥测采样值为0，则确定各相电流回路通道出现接地短路故障和虚接混合故障；

若存在某目标相电流通道的遥测采样值不为0，则判断该目标相电流通道的遥测值是否为in，若为in，则判断其他相电流通道的遥测值是否为0，若为0，则确定该目标相电流通道正常，若不为0，则判断其他相电流通道的遥测值是否为in，若为in，则确定其他相电流通道与公共端发生换相故障，若不为in，则确定其他相电流通道发生接地短路故障；

若目标相电流通道的遥测值不为in，则判断该目标相电流通道的遥测值是否为0，若为0，则确定该目标相电流通道出现换相故障，若不为0，则判断其他相电流通道的遥测值是否为非0，若不为非0，则确定该目标相电流通道出现接地短路故障，若为非0，则判断该目标相电流通道与其他相电流通道的遥测值的和是否为in，若为in，则确定该目标相电流通道与其他相电流通道出现短路故障，若不为in，则确定该目标相电流通道与其他相电流通道出现接地短路故障。

实施例三

本申请还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、随机访问存储器(ram)、静态随机访问存储器(sram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、app应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现方法实施例中的智能配网终端二次电流回路故障诊断定位方法。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。