便携式配电产品传动校验仪及其实现的检验方法与流程

本发明涉及配电设备的测试技术领域，具体涉及便携式配电产品传动校验仪及其实现的检验方法。

背景技术：

近几年来，随着配电网试点建设，配电终端作为配电自动化系统的关键组成部分，应用数量越来越多，在生产过程中和投入使用前后需对配电终端进行遥信、遥测、遥控、通信以及保护功能测试，往往需要多种设备多种软件实现相结合才能满足测试要求。现有测试手段还停留在一个比较低的水平，没有可靠的、高效的、专业的测试方法。尤其是对配电网一、二次成套设备，没有一个行之有效的仪器，来进行传动校验、故障判别、故障诊断。

由于配电终端产品种类繁多，硬件接口的多样、功能各不相同，现有状况主要采用以下测试方法。

采用市电作为供电电源，接入电流采用电流发生器，接入模拟开关进行测试。

采用继电保护测试仪供给电流电压，接入模拟开关进行测试。

对于配电设备校验，只是单独对配电终端进行测试校验、单独对配电开关进行测试校验。

没有一个专业的校验设备对配电终端、配电开关和主站之间进行传动校验。

较差的配电设备校验方法采用市电作为供电电源，接入电流采用电流发生器，接入模拟开关进行测试；这种测试技术方案输出电压、电流无法达到精确控制。

效果较好的一般采用继电保护测试仪供给电流电压，接入模拟开关进行测试。可以进行电压电流精确控制加量，但继电保护测试仪价格昂贵，进行配电终端保护功能性测试时，另外需配备模拟开关装置，接线及测试操作繁琐，没有终端功能测试项记录保存功能，没有进行模拟故障录波功能。

现有校验设备只是单独针对配电终端进行测试校验、单独对配电开关进行测试校验、没有对配电终端或者配电开关的动作电压电流进行模拟故障录波功能。

现有没有对配电终端和开关之间的成套设备传动校验，也没有配电终端、配电开关和主站之间的传动进行校验测试。

现测试使用多类设备相结合进行现场调试，如继保测试仪、笔记本电脑、模拟开关以及模拟断路器装置，设备繁多，重量过重，体积过大等不利携带因素，另外根据不同测试要求，需要使用多类不同软件一起才能进行相关的检测。给工作人员带来极大的不便。

技术实现要素：

基于现有技术的不足，本发明一方面提供了便携式配电产品传动校验仪，可自动选择性的对配电终端、配电开关、成套设备之一及与主站之间的传动进行校验，协助运维人员完成配电终端设备验收、传动以及日常运维工作。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

便携式配电产品传动校验仪，包括上层功能模块和连接外部被检设备的底层功能模块；

所述上层功能模块包括上位机核心控制模块及分别与所述上位机核心控制模块连接的外部输入与输出设备、显示装置和对外接口模块；

所述底层功能模块包括可与外部被检测设备连接的对外测试接口、与所述对外测试接口连接的功能切换模块、分别与所述功能切换模块连接的动作电压电流信号采集模块、位置信号采集模块和功能切换模块，所述动作电压电流信号采集模块、位置信号采集模块和功能切换模块还连接有底层核心控制模块，所述底层核心控制模块还连接有电压电流输出模块，所述电压电流输出模块连接对外测试接口，所述底层核心控制模块连接上位机核心控制模块。

所述对外接口模块包括对外串口、对外网口和对外USB口中的一个或多个。

所述功能切换模块包括主站校验模块、终端校验模块、本体逻辑校验模块和成套设备校验模块中的一个或多个。

所述的电压电流输出模块包括电压电流采集模块、DDS模块和与所述DDS模块连接的电压电流放大模块，所述DDS模块的输入端连接所述的底层核心控制模块，所述电压电流放大模块的输出端连接对外测试接口；所述电压电流采集模块的输入端连接对外测试接口，输出端连接底层核心控制模块。

所述外部输入设备包括鼠标和键盘；所述外部输出设备包括LCD显示屏。

本发明另一方面还提供由所述的便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法，所述方法包含：

配电终端校验步骤：通过本体逻辑校验模块对开关本体执行分闸、合闸、储能动作信号，通过动作电压电流信号采集模块记录开关执行遥控动作电压数据、电流数据，同时通过位置信号采集模块采集的开关位置遥信状态是否正确来校验开关本体的遥信状态切换是否正确；

配电开关校验步骤：通过本体逻辑校验模块对开关本体执行分闸、合闸、储能动作信号，通过动作电压电流信号采集模块记录开关执行遥控动作电压数据、电流数据，同时通过位置信号采集模块采集的开关位置遥信状态是否正确来校验开关本体的遥信状态切换是否正确；

成套设备传动校验步骤：将配电终端设备分闸、合闸、储能动作信号经过成套设备校验模块连接到被测配电开关，被测配电开关的位置储能信号反馈到配电终端，同时动作电压电流信号采集模块和位置信号采集模块分别采集动作信号电压电流和开关的位置信号，上层功能模块通过采集的遥测、遥信状态信息，和底层核心控制模块采集的位置信号和电压电流输出的值对比，检验成套设备的遥测和遥信传动是否正常。

当校验项目的核心检测标准不合格时，所述方法还包括以下诊断步骤：建立专家库，对装置中所有可能出现问题的点进行收集、配置； 梳理所有可能导致测试项目校验不合格的原因，系统对所有原因进行下一步分析，直到最后一层后得出诊断结果；设定各故障对应的判据与规则，对已配置的问题点进行校验标准设定；综合分析各项已采集的信息数据，给出评判结果。

进一步，所述检验方法，还包括：当主站发生报警信息时，通过与主站的网络通信获取报警信息，通过上报时间将信息与本地存储的上传的信息进行比较，从而诊断出正常的终端上报还是主站的误报；将所有测试项均作为独立的测试任务，使多个测试任务可以自由组合形成一个新的测试模板，该测试模板支持保存固化到本地文件中。

进一步，所述的检验方法，还包括：在开关以及成套设备的自动化测试中，使用包含分合闸电压电流录波、断口信号录波的图形方法呈现本体开关的机械特性的相关属性。

本发明的有益效果为：

通过标准化测试接口，简单的接线操作，实现对配电终端设备功能、性能的验证，以及一次开关功能、功耗的自动测试。同时，设备提供丰富的通信接口测试功能，支持对终端设备的通信回路和通信信息接口测试，实现对配电终端、一次开关、通信故障分界。

实现了对配电终端、配电开关、成套设备之一及其与主站之间的传动进行校验，能够有效的协助运维人员完成配电终端设备验收、传动以及日常运维工作，产品便于携带和移动。

本发明将模拟开关功能模块集成到一个测试装置上，接线简单，便携易带。可配置多组配电终端测试项，部分可以实现自动测试。对外接口统一，可以实现对多种型号的配电终端产品进行测试。自动生产测试报告，方便查询。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构框图；

图2为本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法的一个优选实施例的流程图；

图3为根据本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法的一个实施例实现配电终端校验的示意图；

图4为根据本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法的一个实施例实现配电开关校验的示意图；

图5为根据本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法的一个实施例实现成套设备传动校验的示意图；

图6为根据本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法对成套产品的故障进行智能诊断的一个实施例；

图7为本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法的另一优选实施例的流程图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1所示为本发明便携式配电产品传动校验仪的一个优选实施例，其包括上层功能模块和连接外部被检设备的底层功能模块。

上层功能模块包括上位机核心控制模块及分别与上位机核心控制模块连接的外部输入和输出设备、显示装置和对外接口模块。本实施例的上位机核心控制模块主要是一块工控主板，主要是实现人机交互、对外通信、生成测试报告、存储测试数据等功能。

本实施例外部输入设备包括但不限于鼠标和键盘；外部输出设备包括但不限于LCD显示屏。

对外接口模块包括对外串口、对外网口和对外USB口中的一个或多个，通过外部接口模块与外部输入输出设备实现通信。

本实施例的底层功能模块包括可与外部被检测设备连接的对外测试接口、与对外测试接口连接的功能切换模块、分别与功能切换模块连接的动作电压电流信号采集模块、位置信号采集模块和功能切换模块，动作电压电流信号采集模块、位置信号采集模块和功能切换模块还连接有底层核心控制模块，底层核心控制模块还连接有电压电流输出模块，电压电流输出模块连接对外测试接口，底层核心控制模块连接上位机核心控制模块。

本实施例底层核心控制模块为运行嵌入式控制程序的32位双核CPU线路板，主要用于与上位机核心控制模块进行信息交互，控制下位模块中的功能切换模块、DDS模块等协调工作；并接收动作电压电流信号采集模块、电压电流信号采集模块和位置信号采集模块等的信息，实现系统的最优工作。解析预先设定的测试项目参数，控制各下位模块的输出，采集各种状态值和返回量，对测试结果进行分析、整理、运算、判断，完成测试。

开关本体进行自动分合闸操作时，需要一定的电压、电流才能实现，本实施例的动作电压电流信号采集模块就是采样本体进行自动分合闸操作时所消耗的电压、电流的实时数值，采样结果是特定间隔的有规律分步的离散点，这些离散点连接起来的包络线会是一个曲线，经过特定算法处理、分析后的结果，可以用于定性判断、也可以用于定量分析。

位置信号采集模块用于对采集到的电信号，判断被测试产品的实际位置，硬件构成为开关量采集电路，将位置信号转换成高电位或者低电位，采用光耦或者磁性材料等隔离后，由处理器完成采样。

电压电流输出模块通过直接数字合成技术，生成多种校验用小信号，然后通过功率放大，输出多种幅值、频率、相位可控的电压电流波形，以实现配电设备在多种情景下，例如稳态、暂态、浪涌、谐波和失真等的校验。主要硬件构成包括嵌入式处理器、与嵌入式处理器连接的DA转换器和电压电流输出逻辑控制电路，与DA转换器通过隔离、滤波后连接功率放大电路。

电压电流输出模块包括电压电流采集模块、DDS模块和与DDS模块连接的电压电流放大模块，DDS模块的输入端连接底层核心控制模块，电压电流放大模块的输出端连接对外测试接口；电压电流采集模块的输入端连接对外测试接口，输出端连接底层核心控制模块。

功能切换模块主要用于实现不同工作模式的接线操作，例如配电终端校验、配电开关校验、成套设备传动校验、配电主站与配电终端和配电开关三者之间的传动校验这四种模式的切换工作，主要硬件构成包括嵌入式处理器、隔离电路、中间继电器和电磁阀等。功能切换模块包括主站校验模块、终端校验模块、本体逻辑校验模块和成套设备校验模块中的一个或多个。

主站校验模块用于与主站之间的信息交互、配电线路动态模拟校验，包括通信规约校验、通信内容校验和线路系统校验。

终端校验模块的硬件包括模拟开关和相关公共电路，主要对被测试终端进行三遥校验。

遥信校验：遥信信息主要包括位置信息，如开关本体的分闸、合闸、储能等，状态信息，如告警状态、运行状态等的采集校验。校验方式主要包括遥信正确性、SOE正确性、遥信突变、遥信雪崩、遥信消抖、遥信持续时间等。

遥测校验：主要是电压、电流、功率、功率因数、频率、能耗等多种模拟量进行校验。

遥控校验：主要是对开出控制功能、开出控制功率、开出动作寿命、开出变化间隔、开出持续时间等进行校验。

本体逻辑校验模块硬件包括模拟终端和各相关公共电路，主要对被测试开关本体进行三遥校验。

遥信校验：位置信息和状态信息等的指示正确性、同步性、稳定性、接口容量等进行校验。

遥测校验：主要是电压传感器和电流传感器等的线性度、响应速度、能耗等多种模拟量进行校验。

遥控/手动控制校验：主要是对动作正确性、同步性、合分闸时间等进行校验。

成套设备测试主要包括电压电流输出模块、动作电压电流信号采集模块和各相关公共电路。主要用于校验自动化接口部分的功能、性能。

功能校验：主要是三遥的正确性。

性能校验：主要是通过采集自动化接口，主要是合闸、分闸、储能等的过程电压、电流、持续时间等，并录制波形，对过程中的各个要素进行定量分析，以达到诊断目的。

如图2所示为本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法的一个优选实施例，包括如下步骤：

终端校验步骤，所述终端校验主要对被测试终端进行三遥校验，其中三遥校验是指：（1）遥信校验，其中遥信信息主要包括位置信息（如开关本体的分闸、合闸、储能等）、状态信息（如告警状态、运行状态等）的采集校验，其中校验方式主要包括遥信正确性、SOE正确性、遥信突变、遥信雪崩、遥信消抖、遥信持续时间等；（2）遥测校验，所述遥测校验主要是对电压、电流、功率、功率因数、频率、能耗等多种模拟量进行校验；（3）遥控校验，所述遥控校验主要是对开出控制功能、开出控制功率、开出动作寿命、开出变化间隔、开出持续时间等进行校验。图3所示为根据本实施例实现配电终端校验的示意图，被测配电终端的分闸、合闸、储能动作信号输入到终端校验模块，终端校验模块进行对应的开关量变位，变位的开关量信号反馈到被测配电终端，上层功能模块通过串口或者网口通信对终端进行总召，校验终端设备采集的遥信状态是否正确。校验仪输入指定的电压、电流到被测配电终端，校验终端设备的电压、电流采集精度值。

配电开关校验步骤，所述配电开关校验主要对被测试开关本体进行三遥校验，其中三遥校验是指：（1）遥信校验，其中遥信信息包括位置信息和状态信息等，并对遥信信息的指示正确性、同步性、稳定性、接口容量等进行校验；（2）遥测校验，所述遥测校验主要是电压传感器和电流传感器等的线性度、响应速度、能耗等多种模拟量进行校验；（3）遥控/手动控制校验，所述遥控/手动控制校验主要是对动作正确性、同步性、合分闸时间等进行校验。图4所示为根据本实施例实现配电开关本体逻辑校验的示意图，本体逻辑校验模块对开关本体执行分闸、合闸、储能动作信号，通过动作电压电流信号采集模块记录开关执行遥控动作电压数据、电流数据，同时通过位置信号采集模块采集的开关位置遥信状态是否正确来校验开关本体的遥信状态切换是否正确。

成套设备传动校验步骤，所述成套设备传动校验自动化接口部分的功能、性能，其中功能、性能校验包括：（1）功能校验，所述功能校验主要是校验三遥的正确性；（2）性能校验，所述性能校验主要是通过采集自动化接口（主要是合闸、分闸、储能等）的过程电压、电流、持续时间等，并录制波形，对过程中的各个要素进行定量分析，以达到诊断目的。图5所示为根据本实施例实现配电成套设备校验的示意图，被测配电终端和被测配电开关通过成套设备校验模块连接，电压电流输出模块输出的电压电流到被测配电终端，配电终端设备分闸、合闸、储能动作信号经过成套设备校验模块连接到被测配电开关，被测配电开关的位置储能信号反馈到配电终端。同时动作电压电流信号采集模块和位置信号采集模块分别采集动作信号电压电流和开关的位置信号。上层功能模块通过测试软件配电终端设备采集的遥测、遥信状态信息，和底层核心控制模块采集的位置信号和电压电流输出的值对比，检验成套设备的遥测和遥信传动是否正常。

当上述实施例中校验项目的核心检测标准不合格时，上述实施例还包括以下诊断步骤：建立专家库，对装置中所有可能出现问题的点进行收集、配置，如电压输出、接口处接触不良、通信中断等； 梳理所有可能导致测试项目校验不合格的原因，系统对所有原因进行下一步分析，直到最后一层后得出诊断结果；设定各故障对应的判据与规则，对已配置的问题点进行校验标准设定，如模拟量电压标准不合格，可设定为采样输出端口电压、电压输出波形、校验仪反馈报文分析，借此众多参数采样对比分析可以得出是仪器输出电压不准确或是输出端口接触不良所导致问题的产生；综合分析各项已采集的信息数据，给出评判结果。为了能更准确的进行问题诊断，就要求对相关的参数，测试量需求越详细越好。各类参数是长久工作中通过总结分析得出，这就要求上位机软件能够更加灵活可配；可配的优点在于其扩展性高，随着经验以及技术的提升可以逐步完善此配置，让诊断步骤更加准确。

进一步，所述检验方法，还包括：当主站发生报警信息时，通过与主站的网络通信获取报警信息，通过上报时间将信息与本地存储的上传的信息进行比较，从而诊断出正常的终端上报还是主站的误报；将所有测试项均作为独立的测试任务，使多个测试任务可以自由组合形成一个新的测试模板，该测试模板支持保存固化到本地文件中。

进一步，所述的检验方法，还包括：在开关以及成套设备的自动化测试中，使用包含分合闸电压电流录波、断口信号录波的图形方法呈现本体开关的机械特性的相关属性。

进一步，所述配电终端、所述配电开关和所述主站之间的传动校验可通过下述方式实现：如图6所示，被测配电终端和被测配电开关通过主站校验模块连接，电压电流输出模块输出的电压电流到被测配电终端，配电终端设备分闸、合闸、储能动作信号经过成套设备校验模块连接到被测配电开关，被测配电开关的位置储能信号反馈到配电终端。

同时动作电压电流信号采集模块和位置信号采集模块分别采集动作信号电压电流和开关的位置信号。

主站系统通过通信平台与配电终端设备进行通信，和底层核心控制模块采集的位置信号和电压电流输出的值对比，检验配电终端、配电开关和主站之间的传动是否正常。

所有模块集成到机箱里面，总体积不大于W500mm×H400mm×D500mm，总重量不超过35Kg，提高测试效率，方便携带。

如图7所示为本发明便携式配电产品传动校验仪实现的检验方法的另一个优选实施例，包括如下步骤：

自动追踪、诊断主站报警信息，针对局方对配电网主站报警信息进行排查故障时的耗时耗力现象，通过校验仪可以自动读取主站报警信息并自动得出故障产生处，当主站发生报警信息时，校验仪通过与主站的网络通信获取报警信息，通过上报时间将信息与本地存储的上传的信息进行比较，可以有效的诊断出是正常的终端上报还是主站的误报；

利用校验仪进行与主站之间的信息交互、配电线路动态模拟校验；

配置测试项目，系统将所有测试项均作为独立的测试任务，多个测试任务可以自由组合形成一个新的测试模板，该测试模板支持保存固化到本地文件中，使用时可以方便的直接调取相关模板文件；

定制化测试参数，将测试标准参数作为一个默认模板保存，用户可以手动编辑修改参数，并保存固化为新的测试标准模板文件到本机，后续使用时可以方便的直接调取相关模板文件；

使测试报告信息化，报告文件按照测试年月份自动建立文件夹存放，自动建立索引数据存入本地数据库，支持用户按照产品类型、时间段、测试人员信息等进行检索；

显示测试结果图形，即将偏差可视化，一次开关以及成套设备的自动化测试方法中，使用分合闸电压电流录波、断口信号录波等方法可以更加准确和直观的看出一次本体开关的机械特性相关属性。

进一步，上述实施例中利用校验仪进行与主站之间的信息交互、配电线路动态模拟校验，其中的校验包括：

通信规约校验，所述通信规约校验主要是校验主站、终端之间的通信规是否符合标准，例如：是101规约、还是104规约，链路地址是几个字节等等；

通信内容校验，所述通信内容校验主要是校验主站获得的信息、成套设备本地信息的一致性、及时性；

线路系统校验，所述线路系统校验是在多套配电设备组成一条配电线路后，整体功能的校验，即，是否能够实现故障区间的准确定位、快速隔离、转供电等，在这种情况下，需要多台校验仪协同工作。

需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。