专利名称：一种备自投综合测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统供电系统领域，特别适合变电站和重要用户双电源或多电源
互为备用供电方式的备自投装置进行综合测试的仪器。
背景技术：
在电力生产和供应过程中，为确保供电可靠性，最大限度地减少对用户停电，变 电站和重要用户一般采用双电源或多电源互为备用供电方式，备用电源自动投入装置 AAT(简称"备自投装置")是实现此功能的智能控制设备，其安全可靠运行是保证电源备投 成功的关键。 根据统计资料，因备自投装置本身拒动和误动而造成的停电事故在电力系统停电 事故中仍然占相当的比例，因为采用双电源或多电源系统供电的设备关联复杂，运行方式 多变，备自投装置的现场实际模拟试验因需要改变供电方式或停电无法进行。整组传动试 验环节多，接线复杂而费时费力，且容易出错，因此判定和验证备自投装置能否正常动作， 是一项非常繁琐和困难的工作。 按照继电保护技术监督的要求，新投产的备自投装置以及备自投装置的定期检 验，必须经带开关传动试验合格，以确保装置的可靠性和外部回路的正确性。从而确保在 工作电源或设备因故障等原因断开以后，装置能够正确动作，保证供电。同时，按照继电保 护试验的惯例，在做开关传动试验前，先要进行模拟试验，确保装置本身可靠以提高试验效 率，同时还可以减少开关动作次数，以有利于一次设备的安全运行。在变电站分期建设而一 次接线不完全和投产后开关正常运行状态下的定期检验，矛盾更为突出，根本无法进行传 动试验。在实际现场，并没有合适的模拟试验手段和设备。备自投装置的逻辑及其回路的 可靠性、正确性无法保证。 目前国内有进行备用电源自动投入装置检验的方法较为烦琐，试验接线复杂，试 验灵活性差，检验费时费力，且检验效果不够理想，无法完全模拟实际可能出现的各种状 态，使用的模拟断路器亦无法很好的模拟断路器偷跳或拒动状态，无主变故障模拟设备。使 得对被测设备的状态不能进行全面的检测。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种在满足现有技术的前提下，还能仿真出一次系 统运行状态以及主变故障状态，从而能全面、直观地对被测备自投装置实现状态检测的备 自投综合测试仪。 本发明的技术方案是与被测备自投装置相连，包括上位机、下位机，它还包括模 拟放大器、断路器模拟电路、变压器状态仿真电路，下位机与所述的模拟放大器通过数模转 换器相连；下位机与所述的断路器模拟电路、变压器状态仿真电路通过1/0相连；下位机、 断路器模拟电路设有与被测备自投装置双向交换的数据接口 ；所述的模拟放大器设有连接 被测备自投装置的电压电流输出口，以及连接断路器模拟电路的Pl、 P2输出口 ；所述的变压器状态仿真电路设有单向传输变压器状态信号给被测备自投装置的接口 ，以及连接断路 器模拟电路的B1、B2输出口。 所述的断路器模拟电路包括相互连接的LI、 L2禾P F断路器，Ll和L2断路器的进
口分别与模拟放大器的Pl、 P2输出口相连；在Ll和F之间设Ml点，Ml点连接Bl输出口 ；
在L2和F之间设M2点，M2点连接B2输出口 ；L1、L2和F断路器以及M1、M2点分别通过数
据线与被测备自投装置相连，Ll、 L2和F断路器同时分别通过I/O与下位机相连。 下位机中设记载有根据上位机指令发出各种运行状态、并接收被测备自投装置逻
辑反馈、断路器模拟电路中L1、L2和F断路器的动作反馈、将前述各信息通过上位机显示的
程序的存储器。 本发明采用上位机(PC)为参数录入、显示终端，下位机(MCU)为控制部分，通过模 拟放大器、断路器模拟电路、变压器状态仿真电路向被测AAT发出所需要的各种模拟量(电 压和电流)及多个数字量(I/O) ;MCU接收AAT的反馈信号，通过串口及时传递给PC，由它 来执行并通过图形显示，及时地反应出被测AAT所处的状态，分析被测AAT是否正常。可以 模拟多种接线方式下的数十种故障现象，基本包含了备自投应用场所可能出现的各种异常 情况，能够对被测AAT的可靠性做出全面且准确的判断和鉴别。 通过对各种型号备自投装置的工作原理、功能配置和二次接线的调研，我们认为 对备自投装置进行试验的难点在于模拟实际开关的开出接点和验证备自投装置开出的跳 合闸逻辑。核心在于开关模拟电路的设计。只要模拟出三 四只断路器，就能够实现对被 测备自投装置的传动试验。本发明的断路器模拟电路实现了上述的构想，提出了一种断路 器模拟电路，并给出了两种典型的试验接线，成功地解决了备自投装置传动试验，这一长期 困扰继电保护人员的难题。本发明解决了备自投装置的传动试验问题，保证了备自投装置 在电网发生事故时正确、可靠动作。提高了供电可靠性，提高了电能质量，增加了企业间接 的经济效益；还很好地解决了备自投装置现场校验的难题，填补了备自投装置校验仪器的 国内空白，也极大地方便了设备调试人员的现场工作。
图1是本发明的线路构造框图 图中ATT为被测备自投装置，PC为上位机，MCU为下位机，箭头为信号、电流、电压 传输方向， 图2是本发明中断路器模拟电路的工作原理图
具体实施例方式
本发明如图l所示，与被测备自投装置相连，包括上位机、下位机，它还包括模拟 放大器、断路器模拟电路、变压器状态仿真电路，下位机与所述的模拟放大器通过数模转换 器相连；下位机与所述的断路器模拟电路、变压器状态仿真电路通过1/0相连；下位机、断 路器模拟电路设有与被测备自投装置双向交换的数据接口 ；所述的模拟放大器设有连接被 测备自投装置的电压电流输出口，以及连接断路器模拟电路的Pl、 P2输出口 ；所述的变压 器状态仿真电路设有单向传输变压器状态信号给被测备自投装置的接口，以及连接断路器 模拟电路的B1、B2输出口 。所述的断路器模拟电路包括相互连接的L1、L2和F断路器，Ll和L2断路器的进口分别与模拟放大器的P1、P2输出口相连；在Ll和F之间设M1点，M1点 连接Bl输出口 ；在L2和F之间设M2点，M2点连接B2输出口 ；L1、 L2和F断路器以及Ml、 M2点分别通过数据线与被测备自投装置相连，Ll、 L2和F断路器同时分别通过I/O与下位 机相连。下位机中设记载有根据上位机指令发出各种运行状态、并接收被测备自投装置逻 辑反馈、断路器模拟电路中L1、L2和F断路器的动作反馈、将前述各信息通过上位机显示的 程序的存储器。 本发明工作原理如图2所示，PC根据预设的调试模块及各自参数，通过通讯接口 传递给下位机；下位机根据接受的指令，将各自的参数分别传输给模拟放大器、断路器模拟 电路、变压器状态仿真电路和被测备自投装置，下位机中设记载有根据PC指令发出各种运 行状态、并接收AAT逻辑反馈、2中相关执行器件动作反馈、将上述各信息通过PC显示的程 序的存储器。 现在结合图2说明本发明的工作过程
—、单内桥接线形式下的AAT 由模拟放大器输出给AAT装置的模拟量线路电流(两组)，线路电压(单相两 组)，母线电压(三相两组)， 有压输出U > Uset*l. 03 有流输出1 > Iset*l. 03
无压输出U < Uset*0. 97 无流输出1 < lset*0. 97 由断路器模拟电路、变压器状态仿真电路、MCU输出给AAT装置的开关量有主变 故障状态(2个)，开关位置(3个开点或闭点)，由断路器模拟电路提供的模拟断路器为3 只。 —、L1备用(P1、P2、M1、M2均有压，L2有流，L1分位，L2、F合位) 1. l.O初始状态P1、P2、M1、M2均有压，L2有流，Ll分位，L2、F1合位，AAT逻辑
充电； 1. 1. 1模拟L2无流，AAT逻辑无变化； 1. 1. 2模拟Pl失压，AAT逻辑浩警，延时放电并发信； 1. 1. 3模拟Ml失压，AAT逻辑只告警; 1. 1. 4模拟M2失压，AAT逻辑只告警； 1.1.5模拟Ml、 M2失压，AAT逻辑只告警； 1. 1. 6模拟Ml失压，L2无流，AAT逻辑只告警； 1. 1. 7模拟M2失压，L2无流AAT逻辑只告警； 1. 1. 8模拟M1、M2失压，L2无流，AAT逻辑跳L2合Ll，再充电(正常逻辑)； 此时模拟L2拒分，AAT逻辑跳F合Ll，不再充电并发信； 此时模拟Ll拒合，AAT逻辑跳L2后合Ll不成功，放电并发信； 1. 2. 1模拟Bl故障，F跳开(AAT有输入信号)，AAT逻辑放电并发信； 1. 2. 2模拟B2故障，F、 L2跳开，AAT逻辑合Ll后放电并发信； 此时F跳开、L2拒分，AAT逻辑合Ll后放电并发信； 此时F拒分、L2跳开，AAT逻辑放电并发信； 二、L2备用(P1、P2、M1、M2均有压，L1有流，L2分位，L1、F合位) 1. 1. O初始状态:P1、P2、M1、M2均有压，L1有流，L2分位，L1、F合位，AAT逻辑充
5电； 1. 1. 1模拟LI无流，AAT逻辑无变化； 1. 1. 2模拟P2失压，AAT逻辑浩警，延时放电并发信； 1. 1. 3模拟Ml失压，AAT逻辑:只告警; 1. 1. 4模拟M2失压，AAT逻辑只告警； 1.1.5模拟Ml 、 M2失压，AAT逻辑只告警； 1. 1. 6模拟Ml失压，LI无流，AAT逻辑只告警； 1. 1. 7模拟M2失压，LI无流AAT逻辑只告警； 1. 1. 8模拟M1、M2失压，LI无流，AAT逻辑跳L2合Ll，再充电(正常逻辑)； 此时模拟LI拒分，AAT逻辑跳F合L2，不再充电并发信； 此时模拟L2拒合，AAT逻辑跳LI后合L2不成功，放电并发信； 1. 2. 1模拟B2故障，F跳开(AAT有开入)，AAT逻辑放电并发信； 1. 2. 2模拟Bl故障，F、 LI跳开，AAT逻辑合L2后放电并发信； 此时F跳开、LI拒分，AAT逻辑合L2后放电并发信； 此时F拒分、LI跳开，AAT逻辑放电并发信； 三、F备用(P1、P2、M1、M2均有压，L1、L2均有流，F分位，L1、L2合位) 1. 1. 0初始状态:P1、P2、M1、M2均有压，L1、L2均有流，F分位，L1、L2合位，AAT逻
辑充电； 1. 1. 1模拟Ll无流，AAT逻辑无变化； 模拟L2无流，AAT逻辑无变化； 1. 1.2模拟P1、M1同时失压，AAT逻辑告警，延时放电并发信； 模拟P2、M2同时失压，AAT逻辑告警，延时放电并发信； 1. 1. 3模拟Ml失压，AAT逻辑只告警; 1. 1. 4模拟M2失压，AAT逻辑只告警； 1.1.5模拟Ml、 M2失压，AAT逻辑只告警； 1. 1. 6模拟Ml失压，Ll无流，AAT逻辑跳Ll合F，再充电(正常逻辑)； 此时模拟Ll拒分，AAT逻辑放电并发信； 此时模拟F拒合，AAT逻辑跳Ll后合F不成，放电并发信； 1. 1. 7模拟M2失压，L2无流AAT逻辑跳L2合F，再充电(正常逻辑)； 此时模拟L2拒分，AAT逻辑放电并发信； 此时模拟F拒合，AAT逻辑跳L2后合F不成，放电并发信； 1. 2. 1模拟Bl故障，Ll跳开(AAT有开入)，AAT逻辑放电并发信； 1. 2. 2模拟B2故障，L2跳开(AAT有开入)，AAT逻辑放电并发信； 综上所述，本发明能够仿真变电站和供电系统各种运行方式下的一次接线，能直
观显示和向备自投装置提供各种方式下的线路和开关的电气和位置信号，模拟在各种运行
方式下的异常情况，如线路失电、母线失压、主变故障、开关偷跳、拒动等等，同时自动监测
和记录备自投装置的动作过程和相关数据，自动处理实验数据，得出试验结论，以验证备自
投装置动作是否正确，并形成实验报告，为装置长期运行维护管理提供实据。 本发明能模拟六台以上开关及三台变压器的状态和相互之间的各种逻辑关系，如
6用户电网一次接线超出本装置所列举的方式和项目，如扩大内桥，单母线分段等特殊方式， 可根据用户要求对软件进行修改即可满足。设备投入使用后，使备自投装置的调试更为方 便，结果显示直观，可减少调试人员2/3的调试工作量；同时无需再进行一次设备停电模 拟，无需一次系统运方调整，提高供电可靠性，避免终端用户停电。 机内已自带三相试验电源，方便现场调试。该装置已通过国家级检测中心检测。产 品符合《继电保护微机型试验装置技术条件》(DL/T624-1997)标准。 在无需一次设备全停的条件下完成备用电源自动投入装置的所有检验，并保证试 验方式与运行需要一致；装置可模拟电力系统各种运行方式，不仅适用于单内桥接线，同时 适用于扩大内桥接线，可模拟任意主运方下任意断路器偷跳、拒分、拒合及任意主变故障情 况，以检验备用电源自动投入装置的各种性能。可以模拟多种接线方式下的数十种故障现 象，基本包含了备自投应用场所可能出现的各种异常情况，能够对备自投装置的可靠性做 出全面且准确的判断和鉴别. 本发明的测试仪，操作方便表现直观菜单和图形一体化显示，操作简单，动作过 程直观透明。输入输出方式灵活输入输出接点具有空接点和电位两种形式。多种逻辑方 式具有反逻辑功能，有些备自投装置的逻辑是反的，即当接点闭合时，内部逻辑为O，而当 接点分开时，内部逻辑为1。用户只需要通过菜单设置即可实现。应用面广能测式多种运 行方式下的数十种异常状态的备自投系统工作情况。友好的后台界面具有微机接口，所 有操作可以在微机上进行，并对测试结果进行存储和打印输出。接线方便所有输入输出都 采用面板插孔输出，按变电站和供电系统主接线图进行排列，一目了然，极大的方便了接线 操作，避免接线错误。适应能力强适应多种进口及国产保护和备自投装置。图形化操作界 面，MCU处理器控制，模拟多种一次系统主接线，并可扩充主接线类型；模拟电力系统一次 接线不同运方下可能出现的各种失电和主变故障，测试备自投装置对应的动作行为和工作 状态，以便调试人员对备自投做出全面、准确地评估；大屏幕彩色LCD，可直观显示系统主 接线图、一次系统潮流及各开关接点状态的变化；全中文显示操作界面和试验结果，清晰明 了直观完整地测试、记录和显示整个备自投装置的动作过程、结果，支持多种操作模式，方 便快捷；各项参数、实验结果自动保存，掉电不丢失。 PC机它负责功能界面、算法、分析的具体工作，并向MCU传递各种参数。MCU接收 到相应的数据后，进行处理，将各自的数据送到对应的端口上，同时接收被测设备的反馈信 号，将这些信号送到PC机，由PC机最后负责处理对应的信号，并及时的在界面上反应出来。 PC机采用WINDOWS系统，具有很好的人机对话的操作软件，简洁明了 。 MCU板采用快速的信 号处理器构成简洁高效的数据采集和处理系统，独特的设计和先进的表明贴安装工艺大大 提高了系统的可靠性和抗干扰能力；硬件具有看门狗保证系统在异常时能及时复位；完善 的软硬件自检还能使系统在运行时保证各种参数完好无损；数模转换采用带8个通道的串 行D/A，转换精度为12位，转换时间约10i! s，l个通道用于对外部输入量的模数转换；MCU 通过RS232 口与上位机交换数据。
权利要求
一种备自投综合测试仪，与被测备自投装置相连，包括上位机、下位机，其特征在于，它还包括模拟放大器、断路器模拟电路、变压器状态仿真电路，下位机与所述的模拟放大器通过数模转换器相连；下位机与所述的断路器模拟电路、变压器状态仿真电路通过I/O相连；下位机、断路器模拟电路设有与被测备自投装置双向交换的数据接口；所述的模拟放大器设有连接被测备自投装置的电压电流输出口，以及连接断路器模拟电路的P1、P2输出口；所述的变压器状态仿真电路设有单向传输变压器状态信号给被测备自投装置的接口，以及连接断路器模拟电路的B1、B2输出口。
2. 根据权利要求1所述的一种备自投综合测试仪，其特征在于，所述的断路器模拟电 路包括相互连接的Ll、 L2和F断路器，Ll和L2断路器的进口分别与模拟放大器的Pl、 P2 输出口相连；在Ll和F之间设Ml点，Ml点连接Bl输出口 ；在L2和F之间设M2点，M2点 连接B2输出口 ；L1、 L2和F断路器以及Ml、 M2点分别通过数据线与被测备自投装置相连， Ll、 L2和F断路器同时分别通过I/O与下位机相连。
3. 根据权利要求1所述的一种备自投综合测试仪，其特征在于，下位机中设记载有根 据上位机指令发出各种运行状态、并接收被测备自投装置逻辑反馈、断路器模拟电路中L1、 L2和F断路器的动作反馈、将前述各信息通过上位机显示的程序的存储器。
全文摘要
一种备自投综合测试仪。涉及电力系统供电系统领域备自投装置的综合测试仪器。在满足现有技术的前提下，还能仿真出一次系统运行状态以及主变故障状态，能全面、直观地对被测备自投装置实现状态检测。包括上位机、下位机、模拟放大器、断路器模拟电路、变压器状态仿真电路，下位机与模拟放大器通过数模转换器相连；下位机与断路器模拟电路、变压器状态仿真电路相连；下位机、断路器模拟电路设有与被测备自投装置双向交换的数据接口；模拟放大器设有连接被测备自投装置的电压电流输出口，以及连接断路器模拟电路的P1、P2输出口；变压器状态仿真电路设有单向传输变压器状态信号给被测备自投装置的接口，以及连接断路器模拟电路的B1、B2输出口。
文档编号G01R31/00GK101750555SQ20081024369
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者王友 申请人:江苏省电力公司扬州供电公司