基于5G的区域备自投测试装置及方法与流程

基于5g的区域备自投测试装置及方法
技术领域
1.本发明涉及电网二次装置测试领域，具体涉及基于5g的区域备自投测试装置，还涉及基于5g的区域备自投测试方法。


背景技术：

2.配置备自投是保证变电站供电可靠性的有效方法。目前，在110kv及以下电压等级的电网中，多为2回电源进线，采用链式串供、开环运行的方式，链式串供的变电站多在2站、3站及以上。区域备自投根据当地主接线特点和运行方式，在站内常规备自投的基础上，增加部分逻辑。通过获取电网全景信息，区域备自投判断系统运行方式，当系统发生故障时，完成故障定位、故障隔离和供电恢复，可以恢复下级串供变电站的供电。然而目前区域备自投变电站现场测试因需要改变运行方式或停电而无法进行，整组传动试验环节多，接线复杂，且需要区域内多厂站协同配合测试，耗费大量时间和人力，因此判定和验证区域备自投能否正确动作，是一项非常繁琐和困难的工作。而目前并没有相关测试装置和方法来测试区域备自投的动作逻辑是否正确。


技术实现要素：

3.针对目前现有技术中存在的上述不足，本发明提供了基于5g的区域备自投测试装置，还提供了基于5g的区域备自投测试方法。本发明通过同步连接所有区域备自投测试装置（下面简称测试装置），由控制主机统一控制所有测试装置，可实现在多个变电站区域备自投同时加量、并采集汇总各备自投反馈信号的测试方法，对区域备自投的测试工作具有重要意义。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于5g的区域备自投测试装置，包括处理单元，还包括分别与处理单元连接的人机交互模块、数据收发模块和5g通信模块，所述处理单元用于根据人机交互模块输入的对应区域的区域备自投主接线图参数、断路器图元关联关系和母线图元的关联关系，生成区域备自投主接线图，建立区域备自投仿真模型，并在人机交互模块上可视化展示区域备自投主接线图、区域备自投仿真模型、断路器图元状态和母线图元状态，在人机交互模块展示区域备自投主接线图上的断路器图元和母线图元与实际断路器和实际母线的映射关系。
5.如上所述处理单元还用于在区域备自投主接线图中，通过改变断路器图元和母线图元状态，将与断路器图元和母线图元关联的开关量信号和模拟量通过数据收发模块输出到区域备自投设备。
6.如上所述处理单元还用于通过数据收发模块接收区域备自投设备的反馈信号，并更新区域备自投仿真模型状态。
7.如上所述处理单元还用于生成测试项目和测试项目对应的测试逻辑，作为控制主机的测试装置的处理单元根据测试逻辑生成断路器状态信息，作为控制主机的测试装置的处理单元将断路器状态信息通过5g通信模块输出到作为控制从机的测试装置的处理单元，
处理单元根据断路器状态信息筛选本区域断路器状态信息并输出到对应的断路器图元，处理单元通过数据收发模块输出本区域断路器状态信息相应的电压信号、电流信号、开关量信号到对应的区域备自投设备，控制从机的处理单元将区域备自投设备的反馈信号、断路器图元的状态数据、以及关联变化的电压信号、电流信号、开关量信号通过5g通信模块传输到控制主机的处理单元。
8.如上所述人机交互模块用于输入对应区域的区域备自投主接线图参数、断路器图元关联关系和母线图元的关联关系，可视化展示区域备自投主接线图、区域备自投仿真模型、断路器图元状态和母线图元状态，还用于展示区域备自投主接线图上建立断路器图元和母线图元与实际断路器和实际母线的映射关系。
9.如上所述数据收发模块用于输出断路器状态对应的电压信号、电流信号、开关量信号到区域备自投设备，还用于接收区域备自投设备的反馈信息。
10.如上所述5g通信模块用于多个测试装置的处理单元之间的连接通讯和对时。
11.基于5g的区域备自投测试方法，包括以下步骤：步骤1、在各变电站内放置区域备自投测试装置，以下简称测试装置，并将测试装置的数据收发模块与需要测试的区域备自投设备相连；步骤2、测试装置的处理单元通过人机交互模块输入的对应区域的区域备自投主接线图参数、断路器图元关联关系和母线图元的关联关系，生成区域备自投主接线图，建立区域备自投仿真模型，并在人机交互模块上可视化展示区域备自投主接线图和区域备自投仿真模型，在人机交互模块上生成并展示区域备自投主接线图上的断路器图元和母线图元与实际断路器和实际母线的映射关系；步骤3、选择其中一个测试装置作为控制主机，其他的测试装置作为控制从机，在控制主机输入其余各个控制从机的通讯参数，完成控制主机与各个控制从机的同步互联；步骤4、控制主机的处理单元生成测试项目和测试项目对应的测试逻辑，控制主机的处理单元根据测试逻辑输出断路器状态信息，控制主机的处理单元根据断路器状态信息筛选本区域断路器状态信息并输出到对应的断路器图元，进行断路器图元的状态模拟，控制主机的处理单元还通过控制主机的5g通信模块将断路器状态信息输出其他区域的控制从机的处理单元，控制从机的处理单元通过5g通信模块收到断路器状态信息后筛选本区域断路器状态信息，并根据本区域断路器状态信息设置对应的断路器图元的状态，进行断路器图元的状态模拟；步骤5、控制主机和控制从机的处理单元通过数据收发模块接收对应的区域备自投设备的反馈信号，控制主机和控制从机的处理单元根据接收到的反馈信号，对各自区域内的断路器图元状态进行控制，触发断路器图元的状态变化和断路器图元对应关联的电压信号、电流信号、开关量信号的变化，控制主机和控制从机的处理单元根据本区域断路器状态信息通过数据收发模块输出关联的电压信号、电流信号、开关量信号到对应的区域备自投设备，控制从机的处理单元将区域备自投设备的反馈信号、断路器图元的状态数据、以及关联变化的电压信号、电流信号、开关量信号通过5g通信模块传输到控制主机的处理单元。
12.控制主机和控制从机的处理单元根据本区域断路器状态信息通过数据收发模块输出相应的电压信号、电流信号、开关量信号到对应的区域备自投设备；步骤6、控制主机的处理单元解析所有区域备自投设备的反馈信号、断路器图元的
状态数据、以及关联变化的电压信号、电流信号、开关量信号，对所有区域备自投设备的逻辑进行判断，根据逻辑判断结果输出测试结果。
13.本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：1、本发明可实现在各变电站区域备自投同时加量、并采集汇总各备自投反馈信号的测试方法，不受距离和通道的限制。
14.2、本发明可以实现区域备自投多站协同测试，同时可视化控制测试过程，提高区域备自投测试效率和准确性。
附图说明
15.图1为本发明的测试装置内部模块结构示意图；图2为本发明的多站协同测试应用场景示意图；图3为本发明的方法步骤示意图。
具体实施方式
16.为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实例对本发明作进一步的详细描述，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并非是对本发明的限制。
17.如图1所示，基于5g的区域备自投测试装置（下面简称测试装置），包括人机交互模块、处理单元、数据收发模块和5g通信模块，处理单元分别与人机交互模块、数据收发模块和5g通信模块连接。
18.（一）、人机交互模块，用于界面显示和操作，用于从处理单元获取需要显示的数据和交互接口显示在屏幕上，完成数据显示和实现人机交互；需要显示和交互的信息包括：区域备自投仿真模型和区域备自投主接线图，每个断路器图元及其位置信号和分合闸指令的建立关联关系，每个母线图元和对应的母线电压信号的关联关系，试验过程的人工控制和试验结果展示。
19.具体为，用于输入对应区域的区域备自投主接线图参数、断路器图元关联关系和母线图元的关联关系，可视化展示区域备自投主接线图、区域备自投仿真模型、断路器图元状态和母线图元状态，还用于展示区域备自投主接线图上建立断路器图元和母线图元与实际断路器和实际母线的映射关系。
20.区域备自投仿真模型属性包括各变电站母线类型、母线段数、每段母线上的进线数、分段或母联数，以及区域内各变电站母线及断路器拓扑连接关系，可以对生成的区域备自投模型进行人工修正。
21.在区域备自投主接线图中通过改变断路器图元和母线图元状态时，与断路器图元和母线图元关联的开关量信号和模拟量通过测试装置的数据收发模块输出到区域备自投设备，数据收发模块还用于根据区域备自投设备的输出并反馈到处理单元，进行区域备自投仿真模型状态更新，数据收发模块还用于切换接收不同的控制信号。
22.（二）、处理单元用于根据人机交互模块输入的对应区域的区域备自投主接线图参数、断路器图元关联关系和母线图元的关联关系，生成区域备自投主接线图，建立区域备自投仿真模型，并在人机交互模块上可视化展示区域备自投主接线图、区域备自投仿真模型、断路器图元状
态和母线图元状态，在人机交互模块展示区域备自投主接线图上的断路器图元和母线图元与实际断路器和实际母线的映射关系，还用于在区域备自投主接线图中通过改变断路器图元和母线图元状态时，将与断路器图元和母线图元关联的开关量信号和模拟量通过数据收发模块输出到区域备自投设备，还用于通过数据收发模块接收区域备自投设备的反馈信号，并更新区域备自投仿真模型状态，还用于根据实际需求生成测试项目和测试项目对应的测试逻辑，作为控制主机的测试装置的处理单元根据测试逻辑生成断路器状态信息，作为控制主机的测试装置的处理单元将断路器状态信息通过5g通信模块输出到作为控制从机的测试装置的处理单元，处理单元根据断路器状态信息筛选本区域断路器状态信息并输出到对应的断路器图元，处理单元通过数据收发模块输出本区域断路器状态信息相应的电压信号、电流信号、开关量信号到对应的区域备自投设备，控制从机的处理单元将区域备自投设备的反馈信号、断路器图元的状态数据、以及关联变化的电压信号、电流信号、开关量信号通过5g通信模块传输到控制主机的处理单元。
23.控制主机的处理单元解析所有区域备自投设备的反馈信号、断路器图元的状态数据、以及关联变化的电压信号、电流信号、开关量信号，并进行逻辑判断，输出测试结果。
24.（三）、数据收发模块用于完成数据收发功能，包括：交流电流模拟量输出接口、交流电压模拟量输出接口、goose/sv数据收发接口、mms数据收发接口、常规开入开出接口和对时信号接口，实现收发数据与具体接口的映射。提供多种启动方式，包括：手动触发、时序触发以及开入量触发。
25.用于输出断路器状态对应的电压信号、电流信号、开关量信号到区域备自投设备，还用于接收区域备自投设备的反馈信息。
26.（四）5g通信模块用于连接5g网络实现各个测试装置的精确对时，用于多个测试装置的处理单元之间的连接通讯；处理单元通过5g通信模块连接5g sa（独立组网）网络，凭借5g sa（独立组网）网络基站的高精度授时功能，实现测试装置的精确对时，对时精度为纳秒级。利用5g sa（独立组网）网络的urllc网络切片（超高可靠超低时延通信），建立作为控制从机的测试装置与作为控制主机的测试装置之间的连接通讯，端对端延迟为毫秒级。
27.如图2所示，基于5g的区域备自投测试方法的应用场景，包括如下内容：在多个变电站内分别部署区域备自投测试装置，通过5g网络实现测试装置同步互联，多台测试装置由其中一台作为控制主机，同时控制所有测试装置，所有测试装置基于区域备自投仿真模型，协同控制测试装置同步输出信号，并接收汇总所有测试装置的反馈信号与各变电站状态数据，在测试主机中完成动作逻辑判断和测试结果分析。
28.如图3所示，基于5g的区域备自投测试方法，包括以下步骤：步骤1、在各变电站内放置区域备自投测试装置（下面简称测试装置），并将测试装置的数据收发模块与需要测试的区域备自投设备相连。
29.数据收发模块，完成数据收发功能，包括：交流电流模拟量输出接口、交流电压模
拟量输出接口、goose/sv数据收发接口、mms数据收发接口、常规开入开出接口和对时信号接口，实现收发数据与具体接口的映射。提供多种启动方式，包括：手动触发、时序触发以及开入量触发。
30.步骤2、测试装置的处理单元通过人机交互模块输入的对应区域的区域备自投主接线图参数、断路器图元关联关系和母线图元的关联关系，生成区域备自投主接线图，建立区域备自投仿真模型，并在人机交互模块上可视化展示区域备自投主接线图和区域备自投仿真模型，在人机交互模块上生成并展示区域备自投主接线图上的断路器图元和母线图元与实际断路器和实际母线的映射关系；人机交互模块用于界面显示和操作，完成数据显示和实现人机交互；区域备自投仿真模型属性包括各变电站母线类型、母线段数、每段母线上的进线数、分段或母联数，以及区域内各变电站母线及断路器拓扑连接关系，可以对生成的区域备自投模型进行人工修正。
31.在区域备自投主接线图中通过改变断路器图元和母线图元状态时，测试装置的处理单元将与断路器图元和母线图元关联的开关量信号和模拟量通过测试装置的数据收发模块输出到区域备自投设备，数据收发模块还用于根据区域备自投设备的反馈信号更新区域备自投仿真模型状态，数据收发模块还用于切换接收不同的控制信号。
32.步骤3、选择其中一个测试装置作为控制主机，其他的测试装置作为控制从机，在控制主机输入其余各个控制从机的通讯参数，完成控制主机与各个控制从机的同步互联；将所有控制主机和所有控制从机视为一个整体，检查各变电站内测试装置与区域备自投设备之间输出和反馈信号接线及配置工作，根据测试需要确认所有控制主机和所有控制从机接线及配置工作正确无误。
33.步骤4、开始测试，控制主机的处理单元根据实际需求生成测试项目和测试项目对应的测试逻辑，控制主机的处理单元根据测试逻辑输出断路器状态信息，控制主机的处理单元根据断路器状态信息筛选本区域断路器状态信息并输出到对应的断路器图元，进行断路器图元的状态模拟，控制主机的处理单元还通过控制主机的5g通信模块将断路器状态信息输出到其他区域的控制从机的处理单元，控制从机的处理单元通过5g通信模块收到断路器状态信息后筛选本区域断路器状态信息，并根据本区域断路器状态信息设置对应的断路器图元的状态，进行断路器图元的状态模拟。
34.控制主机和控制从机的处理单元根据本区域断路器状态信息通过数据收发模块输出相应的电压信号、电流信号、开关量信号到对应的区域备自投设备。
35.步骤5、测试过程中，控制主机和控制从机的处理单元通过数据收发模块接收对应的区域备自投设备的反馈信号，控制主机和控制从机的处理单元根据接收到的反馈信号，对各自区域内的断路器图元状态进行控制，触发断路器图元的状态变化和断路器图元对应关联的电压信号、电流信号、开关量信号的变化，控制主机和控制从机的处理单元根据本区域断路器状态信息通过数据收发模块输出关联的电压信号、电流信号、开关量信号到对应的区域备自投设备，控制从机的处理单元将区域备自投设备的反馈信号、断路器图元的状态数据、以及关联变化的电压信号、电流信号、开关量信号通过5g通信模块传输到控制主机的处理单元；步骤6、控制主机的处理单元解析所有区域备自投设备的反馈信号、断路器图元的
状态数据、以及关联变化的电压信号、电流信号、开关量信号，并结合各变电站状态数据，实现对所有区域备自投设备的逻辑判断工作，上述逻辑判断为现有技术，在此不详细描述，根据逻辑判断结果控制测试流程，根据逻辑判断结果输出测试结果。
36.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或替代，但不会偏离本发明的精髓或者超越所附权利要求书外定义的范围。