一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台及方法
【专利摘要】本发明公开了一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台及方法，包括检测软件系统、电源模块、与电源模块分别连接的通讯模块、同步时钟、信号源、开关量检测模块和标准化检测接口组；通讯模块分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；同步时钟分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；信号源和开关量检测模块与对应的标准化检测接口组连接；信号源、开关量检测模块和标准化检测接口均可扩展，通过标准化检测接口组实现与被测自动化终端的连接；本发明可以实现多台终端的综合全自动闭环同步检测；自动分析数据生成检测报告，提高了检测的效率和精度；对不同的厂家、不同型号的配电自动化终端，提供了一个标准的检验平台。
【专利说明】—种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，属于电力系统配电自动化领域。
【背景技术】
[0002]配电自动化终端用于配电设备运行数据的采集与调节控制，是配电自动化系统的基本组成单元，其性能与可靠性直接影响到整个系统能否有效发挥作用。
[0003]目前针对配电自动化终端的检测，采用不同设备实现各种单一功能的开环检测，需要多种设备及繁杂的检测流程，同时需要人工参与，严重影响检测效率及精度。
[0004]针对不同厂家、不同型号的配电自动化终端质量和功能的参差不齐，需要有一个标准的检验平台进行出厂、入网或在网等检测。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台及方法，解决了配电自动化终端采用不同设备进行开环检测导致效率及精度低的问题。
[0006]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:包括检测软件系统、电源模块、与所述电源模块分别连接的通讯模块、同步时钟、信号源、开关量检测模块和标准化检测接口组；通讯模块分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；同步时钟分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；所述信号源和开关量检测模块与对应的标准化检测接口组连接；所述信号源、开关量检测模块和标准化检测接口均可扩展，通过标准化检测接口组实现与被测终端的连接。
[0007]前述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:使用时，所述电源模块与被测配电自动化终端连接，提供幅值为(Ti1v的可调直流电。
[0008]前述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:使用时，所述电源模块、通讯模块、同步时钟分别与被测配电自动化终端连接，所述信号源、开关量检测模块通过标准化检测接口组与被测配电自动化终端连接。
[0009]前述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:所述开关量检测模块通过同步时钟实现与被测终端同步；所述信号源通过同步时钟实现与被测终端同步；所述通讯模块通过同步时钟实现与被测终端同步。
[0010]前述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:所述信号源通过标准化检测接口组施加于被测终端，实现遥测功能检测；所述开关量检测模块接收被测终端遥控接点输出，实现对终端的遥控功能检测；所述开关量检测模块模拟输出遥信变位，通过标准化检测接口组施加于被测终端，实现对终端的遥信功能检测。
[0011]基于上述任一权利要求的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台的检测方法，其特征是:包括:
1)闭环遥测检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发命令给信号源，信号源模拟遥测值通过检测接口组给被测终端，被测终端通过通讯模块上传遥测数据给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测结果，并生成检测报告；
2)闭环遥控检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发遥控选择命令给被测终端，被测终端通过通讯模块发送遥控返校给检测软件系统，检测软件系统收到遥控返校后下发遥控执行，否则下发遥控撤销，即遥控执行正确性实验；遥控正确执行时，被测终端遥控接点输出，开关量检测模块通过检测接口组获取该遥控接点输出，并通过通讯模块反馈给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测结果，并生成检测报告；遥控执行错误时，从检测软件系统下发遥控命令等待遥控返校时间超时，检测软件系统下发遥控撤销给被测终端，被测终端无遥控接点输出，检测软件系统判断被测终端遥控执行错误；
3)闭环遥信检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发命令给开关量检测模块，开关量检测模块模拟带时标遥信变位通过检测接口组给被测终端，被测终端通过通讯模块上传遥信数据给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测数据，并可生成检测报告。
[0012]前述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测方法，其特征在于:所述闭环遥测检测包括基本误差检测、影响检测、故障电流承受能力检测、遥测响应时间检测和遥测越限告警功能检测。
[0013]前述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测方法，其特征在于:所述闭环遥控检测包括遥控执行正确性实验和遥控保持时间设置功能检测。
[0014]前述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测方法，其特征在于:所述闭环遥信检测包括遥信状态正确性检测、SOE分辨率检测、开关防抖动检测和遥信响应时间检测。
[0015]本发明所达到的有益效果:检测平台可扩展多组开关量检测模块、多组检测接口组和多组信号源，实现多台终端同时检测；检测软件系统通过同步时钟实现与信号源、开关量检测模块和被测终端的同步；通过调用通讯模块实现对IEC 60870-5-104或IEC60870-5-101远动规约通讯，检测主站与终端之间链路通信是否正常，应用功能是否符合规约要求，包括规约帧格式和传输规则检验、控制方向和监视方向的系统命令检验以及远动数据正确性检验等规约检测；本发明可以实现多台智能配电终端的综合全自动闭环同步检测；自动分析数据并生成检测报告，提高了检测的效率和精度；对于不同的厂家、不同型号的配电自动化终端，提供了一个标准的检验平台。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台示意图；
图2为配电自动化终端检测的连接示意图；
图3为遥测检测流程图；
图4为遥控检测流程图； 图5为遥信检测流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0018]如图1所示，一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，包括检测软件系统、电源模块、与所述电源模块分别连接的通讯模块、同步时钟、信号源、开关量检测模块和标准化检测接口组；通讯模块分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；同步时钟分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；所述信号源和开关量检测模块与对应的标准化检测接口组连接；所述信号源、开关量检测模块和标准化检测接口均可扩展，通过标准化检测接口组实现与被测终端的连接。
[0019]检测软件系统采用被测配电自动化终端的各项功能检测的方法，与平台各模块以及被测终端的进行同步、规约解析和通信控制等，从而实现了被测配电自动化终端闭环同步检测。
[0020]检测软件系统通过同步时钟实现与信号源、开关量检测模块和被测终端的同步；检测软件系统通过通讯模块实现与多台被测终端的数据交互和通讯规约检测。检测软件系统通过通讯模块调用信号源模拟遥测值输出给被测终端，并通过通讯模块将遥测数据反馈给检测软件系统；检测软件系统通过通讯模块下发遥控命令给被测终端，被测终端通过检测接口检测获取遥控接点输出，通过开关量检测模块反馈给检测软件系统；检测软件系统通过通讯模块调用开关量检测模块模拟遥信变位给被测终端，通过通讯模块将遥信数据反馈给检测软件系统；
检测软件系统负责各个模块的协调及各个功能检测过程中的控制和信息传递，实现遥测、遥控、遥信等检测。检测软件系统实现从检测方案的建立、下发到获取反馈数据，比对分析得出检测结果，并生成检测报表，实现各个功能模块的闭环同步检测系统。
[0021]电源模块也为被测多台终端提供所需的直流电源，幅值(TllOV可调，并可作为遥信检测时所需的直流电源。
[0022]通讯模块实现与终端的通讯，通过通讯模块实现对IEC 60870-5-104或IEC60870-5-101远动规约通讯，可以同时实现104/101的多台终端的同时检测。
[0023]同步时钟通过同步网络(GPS/北斗双模同步、IRIG-B码、PPS秒脉冲)进行时钟同步，为整个检测系统提供同步。
[0024]信号源采用16位高精度数模转换芯片以及高保真功率放大器并结合DSP+FPGA+MPU (DSP:数字信号处理器；FPGA:现场可编程门阵列；MPU:微型处理器)的综合控制，对基波产生每周波50000点的高密度拟合正弦波，产生可调幅值、频率、相位的交流电压电流信号，即可叠加谐波，并可模拟产生[21η、持续输出]、[10In、10秒输出]、[201η、I秒输出]等故障电流，其中In表示配电自动化终端的交流电流额定值。基于高精度时钟同步下，产生带时标的遥测突变信号，供遥测响应时间检测使用。
[0025]开关量检测模块构造一个基于高精度同步时钟下的状态量、操作与控制信号发生平台；可以模拟输出遥信变位，实现对终端的遥信功能检测；可以接收终端的遥控接点输出信号，实现对控制及操作的功能检测。
[0026]如图2所示，电源模块与终端的电源接口连接，为其提供工作电源；通讯模块通过通讯网络线与终端的通讯接口连接，同步时钟模块通过同步信号线与终端的同步信号接口连接，信号源通过检测接口组与终端的遥测端口连接，模拟输出遥测量传送给终端；开关量检测模块通过检测接口组与终端的遥信端口连接，模拟状态量信号给终端；开关量检测模块通过检测接口组与终端的遥控端口连接，接收终端的遥控信号。
[0027]根据上述可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台的检测方法，包括以下三种:
I)闭环遥测检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过量测量、故障电流信号线通讯模块下发命令给信号源，信号源模拟各种高精度遥测值通过检测接口组给被测终端，被测终端通过通讯模块上传遥测数据给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测结果，并可生成检测报告。
[0028]2)闭环遥控检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发遥控选择给被测终端，被测终端通过通讯模块发送遥控返校给检测软件系统，检测软件系统收到遥控返校后下发遥控执行，否则下发遥控撤销，即遥控执行正确性实验；遥控正确执行时，被测终端遥控接点输出，开关量检测模块通过检测接口组获取该遥控接点输出，并通过通讯模块反馈给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测结果，并可生成检测报告；遥控执行错误时，从检测软件系统下发遥控命令等待遥控返校时间超时，检测软件系统下发遥控撤销给被测终端，被测终端无遥控接点输出，检测软件系统判断被测终端遥控执行错误。
[0029]3)闭环遥信检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发命令给开关量检测模块，开关量检测模块模拟带时标遥信变位通过检测接口组给被测终端，被测终端通过通讯模块上传遥信数据给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测数据，并可生成检测报告。
[0030]以下分别介绍基于本发明的检测平台闭环遥测、遥控、遥信的具体检测方法:
1.闭环遥测检测流程:
遥测功能检测是指包含基本误差、影响量、故障电流承受能力、遥测响应时间、越限告警功能等的遥测量检测，闭环遥测检测流程如图3所示，检测步骤包括:
1)检测软件系统通过同步时钟实现与信号源、被测终端的同步；
2)检测软件系统调用检测方案或者专家方案库通过通讯模块发送模拟量/故障电流+保持时间/越限值+保持时间给信号源；
3)信号源通过检测接口组施加各种遥测量给被测终端；
4)被测终端通过通讯模块上传遥测数据给检测软件系统；
5)检测软件系统对接收到的数据进行比对分析，得出检测结果。
[0031]检测平台的信号源产生可调幅值、频率、相位的交流电压电流信号(可叠加谐波)提供给终端，实现电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素等基本误差检测。
[0032]实现终端的交流遥测输入频率变化、交流遥测输入不平衡、交流遥测输入波形畸变等的影响量检测。
[0033]模拟产生[21η、持续输出]、[10In、10秒输出]、[201η、I秒输出]等故障电流，检测终端的故障电流承受能力，即实现故障电流承受能力检测。
[0034]检测平台在设定的某个时刻向终端输出幅值可变的电压或者电流信号，模拟终端在电网收到干扰时的交流量采集，以检测终端从现场发生电压幅值突变，到检测到这个突变所需的时间，即实现遥测响应时间检测。
[0035]通过改变输出幅值及持续时间，同时获取终端的越限告警遥信信号，即实现遥测越限告警功能检测。
[0036]2.闭环遥控检测流程:
遥控功能检测是指包含遥控执行正确性、遥控保持时间设置功能等检测，闭环遥控检测流程如图4所示，检测步骤包括:
2.1遥控执行正确性实验:
检测平台进行选择、返校、执行(或撤销)，判断遥控是否执行，即实现遥控执行正确性实验，检测步骤如下:
1)检测软件系统通过时钟同步实现与开关量检测模块、被测终端的同步；
2)检测软件系统通过通讯模块下发遥控选择命令给被测终端，等待遥控返校，如图4中流程①所示；
3)被测终端通过通讯模块发送返校给检测软件系统，如图4中流程②所示；
4)检测软件系统收到遥控返校后，通过通讯模块下发遥控执行命令给被测终端，如图4中流程③所示；
5)被测终端收到遥控执行命令后，返回执行确认帧，并启动遥控接点输出，以上步骤表示遥控执行正确；
6)若步骤3)中，被测终端未发送返校给检测软件系统，则检测软件系统发送遥控撤销命令给被测终端，被测终端无遥控接点输出，检测软件系统判断被测终端遥控执行错误；
7)检测软件系统根据检测结果，生成检测报告。
[0037]2.2遥控保持时间设置功能检测:
设置终端的遥控保持时间，检测平台捕获终端遥控接点输出信号的上升沿和下降沿信号，计算出终端的遥控保持时间并作比较，即实现遥控保持时间设置功能检测，检测步骤如下:
1)步骤按照上述2.1中的1)、2)、3)、4)、5)执行后，遥控执行正确时，启动遥控接点输出；
2)开关量检测模块通过检测接口组获取该遥控接点输出，并通过通讯模块反馈给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测结果；
3)检测软件系统得出检测结果后，生成检测报告。
[0038]3.闭环遥信检测流程:
遥信功能检测是指包含遥信状态正确性、遥信响应时间、SOE分辨率(事件顺序记录)、开关量防抖动等检测；闭环遥信检测流程如图5所示，步骤包括:
1)检测软件系统通过时钟同步实现与开关量检测模块、被测终端的同步；
2)检测软件系统调用检测方案或者专家方案库，通过通讯模块发送遥信变位给开关量检测模块；
3)开关量检测模块通过检测接口组施加遥信变位给被测终端；
4)被测终端通过通讯模块上传遥信数据给检测软件系统； 5)检测软件系统比对分析，得出检测结果。
[0039]检测平台发出开关量信号，模拟现场设备动作事件，以检验终端是否能正确识别，即实现遥信状态正确性检测。
[0040]检测平台经GPS/北斗标准时间或者IRIG-B码时间同步对时后，在设定的某个时刻向终端输出一个开关量，模拟现场设备动作事件，以检测从终端现场发生设备动作事件，至检测到这个动作所需的时间，即实现遥信响应时间检测。
[0041]检测平台采用高速CMOS开关发出两路间隔时间可调的脉冲上升沿，模拟现场的两个动作事件，以检测终端是否能正确识别两个事件，即实现SOE分辨率检测。
[0042]检测平台采用高速CMOS开关发出一路间隔时间可调的脉冲上升沿，模拟现场的不同脉宽的动作事件，以检测终端的防抖动功能是否满足要求，即实现开关量防抖动检测。
[0043]本发明的检测平台可扩展多组开关量检测模块、多组检测接口组和多组信号源，实现多台终端同时检测；检测平台通过通讯模块实现对IEC 60870-5-104或IEC60870-5-101远动规约通讯，检测主站系统与终端之间链路通信是否正常，应用功能是否符合规约要求。本发明对不同厂家、不同型号的配电自动化终端进行系统全面的检测，包括通讯规约、遥信、遥测、遥控功能及性能检测，检测平台的可扩展性为终端出厂验收、运行和入网等检测实现批量检测，形成一个标准的出厂、入网或在网等的检测标准。
[0044]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:包括检测软件系统、电源模块、与所述电源模块分别连接的通讯模块、同步时钟、信号源、开关量检测模块和标准化检测接口组；通讯模块分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；同步时钟分别与检测软件系统、信号源和开关量检测模块连接；所述信号源和开关量检测模块与对应的标准化检测接口组连接；所述信号源、开关量检测模块和标准化检测接口均可扩展，通过标准化检测接口组实现与被测终端的连接。
2.根据权利要求1所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:使用时，所述电源模块与被测配电自动化终端连接，提供幅值为(T110V的可调直流电。
3.根据权利要求1所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:使用时，所述电源模块、通讯模块、同步时钟分别与被测配电自动化终端连接，所述信号源、开关量检测模块通过标准化检测接口组与被测配电自动化终端连接。
4.根据权利要求1所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:所述开关量检测模块通过同步时钟实现与被测终端同步；所述信号源通过同步时钟实现与被测终端同步；所述通讯模块通过同步时钟实现与被测终端同步。
5.根据权利要求1所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台，其特征在于:所述信号源通过标准化检测接口组施加于被测终端，实现遥测功能检测；所述开关量检测模块接收被测终端遥控接点输出，实现对终端的遥控功能检测；所述开关量检测模块模拟输出遥信变位，通过标准化检测接口组施加于被测终端，实现对终端的遥信功能检测。
6.根据上述任一权利要求所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测平台的检测方法，其特征是:包括: 1)闭环遥测检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发命令给信号源，信号源模拟遥测值通过检测接口组给被测终端，被测终端通过通讯模块上传遥测数据给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测结果，并生成检测报告； 2)闭环遥控检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发遥控选择命令给被测终端，被测终端通过通讯模块发送遥控返校给检测软件系统，检测软件系统收到遥控返校后下发遥控执行，否则下发遥控撤销，即遥控执行正确性实验；遥控正确执行时，被测终端遥控接点输出，开关量检测模块通过检测接口组获取该遥控接点输出，并通过通讯模块反馈给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测结果，并生成检测报告；遥控执行错误时，从检测软件系统下发遥控命令等待遥控返校时间超时，检测软件系统下发遥控撤销给被测终端，被测终端无遥控接点输出，检测软件系统判断被测终端遥控执行错误； 3)闭环遥信检测:检测软件系统根据用户编辑的检测方案或者调用专家方案库通过通讯模块下发命令给开关量检测模块，开关量检测模块模拟带时标遥信变位通过检测接口组给被测终端，被测终端通过通讯模块上传遥信数据给检测软件系统，检测软件系统分析比对得出检测数据，并可生成检测报告。
7.根据权利要求7所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测方法，其特征在于:所述闭环遥测检测包括基本误差检测、影响检测、故障电流承受能力检测、遥测响应时间检测和遥测越限告警功能检测。
8.根据权利要求7所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测方法，其特征在于:所述闭环遥控检测包括遥控执行正确性实验和遥控保持时间设置功能检测。
9.根据权利要求7所述的一种可扩展的闭环同步配电自动化终端检测方法，其特征在于:所述闭环遥信检测包括遥信状态正确性检测、SOE分辨率检测、开关防抖动检测和遥信响应时间检测。
【文档编号】G01R31/00GK104375038SQ201410670985
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】孙健, 袁晓冬, 朱卫平, 戴强晟, 叶文良, 戴太文, 倪时龙 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 福建亿榕信息技术有限公司