一种备自投装置离线校验设备及方法与流程

本发明涉及备自投装置的检验领域，具体涉及一种备自投装置的离线校验设备及相应的校验方法。

背景技术：

牵引供电系统为一级负荷，在变压器故障和进线电源失压时均需通过备自投装置实现快速供电恢复，满足铁路运输的要求。备自投装置作为牵引供电系统可靠供电的重要设备，在运行过程中由于接口多，需要停电测试且测试复杂，在繁忙干线很难提供充足的测试时间，同时由于缺乏专门的测试仪器，目前的测试手段也很落后。

变电所进线失压、主变重瓦斯、压力释放、温度ii段等24种故障可引起备自投装置启动，系统倒切。因动作逻辑不同，目前试验中需要模拟24种故障才能完整校验所有备用电源自投程序，且备自投装置只能在全所停电时才能进行试验。由于普速铁路天窗点很少，高速铁路夜间增开动车天窗点减少，变电设备的检修和试验不能保证周期，而在占用大量天窗点的情况下即使勉强完成了备自投装置的校验任务，也会因此影响了其他设备的检修和试验。大部分变电所在一个检修周期内只能利用主变倒切时间完成一、两个备自投功能校验，大部分备自投功能处于失修状态。

目前针对铁路牵引供电备自投装置的自动化测试设备尚属空白，因此，针对牵引供电需求，研制满足牵引变电所、开闭所、at所备自投装置自动测试设备，可大大提高现场自动化测试水平，同时也会大大提高现场测试的工作效率。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种备自投装置离线校验设备及方法，解决现场备自投装置的运行检修问题，实现能够在天窗点允许时间内快速完成各种备自投逻辑的校验工作，并且不影响现场一次设备，从而提高铁路供电系统安全性，可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种备自投装置离线校验设备，包括有上位机和测试装置；

所述测试装置包括主控制模块、信号采集模块、出口回路；

所述主控制模块包括cpu模块与通讯模块，所述cpu模块连接于所述信号采集模块和出口回路，并通过通讯模块与所述上位机通讯连接；所述cpu模块采用spi通讯方式与dac模块连接，所述dac模块与高压运放模块连接，所述高压运放模块与待测备自投装置的信号输入口连接；

所述信号采集模块用于采集待测备自投装置给出的直流控制信号，通过去抖、降压，提供给cpu模块采集开关量输入；

所述出口回路主要由无源继电器组成，cpu模块控制无源继电器的吸合，从而对外给出开关的变位状态；

所述上位机安装有校验软件，所述校验软件包括如下模块：

变电所初始供电模式设置模块：用于根据实际的校验需要设定校验所基于的变电所初始供电方式；

待模拟故障选择模块：用于根据实际的校验选择待模拟的故障类型，并输出对应的控制信号；

校验结果记录模块：用于存储测试装置反馈的校验结果。

进一步地，所述测试装置还包括交流电压输出回路，主要由电源模块和交流电压输出模块组成，其中，所述电源模块将外部输入的ac220v电源转换为测试装置的各个部件需要的多等级交流电压或者直流电压，交流电压输出模块连接于所述cpu模块，输出0～100v交流电压。

进一步地，所述信号采集模块包括信号输入接口、光耦和信号输出接口，所述信号输入接口连接待测备自投装置的信号输出口，所述光耦将待测备自投装置的信号输出口输出的高压220vdc信号转换为低压信号，并通过信号输出接口输出，所述信号输出接口连接于所述cpu模块。

利用上述备自投装置离线校验设备进行备自投装置进线失压校验的方法，包括如下步骤：

s1根据需要校验的进线，在上位机处通过变电所初始供电模式设置模块设置变电所初始供电方式，包括所要使用的进线和供电主变；

s2在所述待模拟故障选择模块选择对应的进线失压故障模拟，上位机输出对应的控制信号至测试装置；

s3测试装置的cpu模块通过通讯模块接收到控制信号后，根据控制信号生成该进线失压的信号并输出至待测备自投装置；待测备自投装置接收到该信号后：

如果待测备自投装置成功启动，则会生成断开现有进线开关并切换另一个进线开关的控分信号和控合信号传输至信号采集模块，所述信号采集模块采集得到所述控分信号和控合信号并将其转换为低压信号传输至所述主控制模块，所述主控制模块控制出口回路的无源断路器发生动作并发送至上位机，所述校验结果存储模块记录待测装置的动作信息；

如果没有发生控分信号和控合信号，即待测备自投装置启动失败，则上位机作出提示，管理人员找出失败的原因。

利用上述备自投装置离线校验设备进行备自投装置变电故障校验的方法，包括如下步骤：

s1根据需要校验的主变，在上位机处通过变电所初始供电模式设置模块设置变电所初始供电方式，其中包括所要使用的进线和供电主变；

s2在所述待模拟故障选择模块选择对应的主变故障模拟，上位机输出对应的控制信号至测试装置；

s3测试装置的主控制模块通过通讯模块接收到控制信号后，根据控制信号生成主变故障信号并输出至待测备自投装置，待测备自投装置接收到主变故障信号后：

如果备自投装置成功启动，则会生成断开现有主变开关并闭合另一个主变开关的控分信号和控合信号，并传输至信号采集模块，所述信号采集模块采集得到所述控分信号和控合信号并将其转换为低压信号传输至所述主控制模块，所述主控制模块控制出口回路的无源断路器发生动作并发送至上位机，所述校验结果存储模块记录待测装置的动作信息；

如果没有发生控分信号和控合信号，即备自投装置启动失败，则上位机作出提示，管理人员找出失败的原因。

本发明的有益效果在于：解决现场备自投装置的运行检修问题，实现能够在天窗点允许时间内快速完成各种备自投逻辑的校验工作，并且不影响现场一次设备，从而提高铁路供电系统安全性，可靠性。

附图说明

图1为本发明的上位机软件架构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明适用的典型铁路变电所主接线示意图。

图4为本发明进行进线失压校验的流程图；

图5为本发明进行主变故障校验的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

一种备自投装置离线校验设备，包括有上位机和测试装置；

所述测试装置包括主控制模块、信号采集模块、出口回路；

所述主控制模块包括cpu模块与通讯模块，所述cpu模块连接于所述信号采集模块和出口回路，并通过通讯模块与所述上位机通讯连接；所述cpu模块采用spi通讯方式与dac模块连接，所述dac模块与高压运放模块连接，所述高压运放模块与待测备自投装置的信号输入口连接；

所述信号采集模块用于采集待测备自投装置给出的直流控制信号，通过去抖、降压，提供给cpu模块采集开关量输入；

所述出口回路主要由无源继电器组成，cpu模块控制无源继电器的吸合，从而对外给出开关的变位状态；

如图1所示，所述上位机安装有校验软件，所述校验软件包括如下模块：

变电所初始供电模式设置模块：用于根据实际的校验需要设定校验所基于的变电所初始供电方式；

待模拟故障选择模块：用于根据实际的校验选择待模拟的故障类型，并输出对应的控制信号；

校验结果记录模块：用于存储测试装置反馈的校验结果。

具体地，在上位机中可以编辑出需要测试的备自投装置所对应的主变接线图(如图3所示)，并据此配置开关参数和生成开关动作逻辑并发送至测试装置中。

如图3所示为典型铁路主变接线图，由两路进线保证铁路供电线路的可靠供电。正常情况下，一路进线所有隔离开关、断路器闭合，该路主变运行，该路进线为供电模式；另一路进线所有隔离开关、断路器均打开，该路主变不运行，该路为备用模式。一旦运行进线发生故障，备自投装置会自动断开故障进线的所有隔离开关、断路器，并按程序逻辑闭合备用线路的所有隔离开关、断路器，达到切除故障进线元件，保障铁路不间断供电的目的，并为故障电气设备的维护创造了更加安全、宽松的条件。

还可以将主变接线图和测试程序关联起来，当上位机获得测试装置的反馈结果时，也直接在主变接线图上直接显示出结果，如各开关bi、bo状态。

如图2所示，所述测试装置的内部模块采用前插拔结构。其中，b1,b2,b3,b4,b5,b6为内部印制板板件，采用前插拔的方式，固定在母线板上。其中，bi为主控制板件，配备cpu模块与通讯模块。cpu运行装置嵌入式程序，控制各个模块的正常运行；通讯模块提供与上位机软件的实时信息交互。b2、b3板件为信号采集模块，能够采集待测备自投装置给出的直流控制信号，通过去抖、降压，提供给cpu模块采集开关量输入。b4、b5为出口回路，主要器件为无源继电器，由cpu模块控制无源继电器的吸合，从而对外给出开关的变位状态。b6为交流电压输出回路，配置电源模块、交流电压输出模块。其中，电源模块将外部输入的ac220v电源转换为内部板件需要的多等级交流、直流电压。交流电压输出模块由cpu模块控制，能够快速响应输出0～100v交流电压。

进一步地，所述信号采集模块包括信号输入接口、光耦和信号输出接口，所述信号输入接口连接待测备自投装置的信号输出口，所述光耦将待测备自投装置的信号输出口输出的高压220vdc信号转换为低压信号，并通过信号输出接口输出，所述信号输出接口连接于所述cpu模块。

更进一步地，所述交流电压输出模块包括4路电压输出。

如图4所示(图中从左往右由虚线分隔的分别表示备自投装置、测试装置和上位机的动作)，利用上述备自投装置离线校验设备进行备自投装置进线失压校验的方法，包括如下步骤：

s1根据需要校验的进线(在本实施例中为1#进线)，在上位机处通过变电所初始供电模式设置模块设置变电所初始供电方式，其中包括进线和供电主变；在本实施例中设置为1#进线和1#主变供电；

s2在所述待模拟故障选择模块选择1#进线失压故障模拟，上位机输出对应的控制信号至测试装置；

s3测试装置的cpu模块接收到控制信号后，根据控制信号生成并输出1#进线失压信号(即代表1#进线电压输出为0v的信号)至待测备自投装置，待测备自投装置接收到进线失压信号后发生：

如果待测备自投装置成功启动，则会生成断开现有进线开关并切换另一个进线(即2#进线)开关的控分信号和控合信号传输至信号采集模块，所述信号采集模块采集得到所述控分信号和控合信号并将其转换为低压信号传输至所述主控制模块，所述主控制模块控制出口回路对应的无源断路器发生动作并发送至上位机，所述校验结果存储模块记录待测装置的动作信息；

如果没有发生控分信号和控合信号，即待测备自投装置启动失败，则上位机作出提示，管理人员找出失败的原因。

如图5所示(图中从左往右由虚线分隔的分别表示备自投装置、测试装置和上位机的动作)，利用上述备自投装置离线校验设备进行备自投装置变电故障校验的方法，包括如下步骤：

s1根据需要校验的主变(在本实施例中为1#主变)，在上位机处通过变电所初始供电模式设置模块设置变电所初始供电方式，其中包括进线和供电主变，在本实施例中，设置1#主变供电和1#进线；

s2在所述待模拟故障选择模块选择1#主变故障模拟，上位机输出对应的控制信号至测试装置；

s3测试装置的cpu模块接收到控制信号后，根据控制信号生成并输出代表1#主变故障节点闭合的1#主变故障信号至待测备自投装置，备自投装置接收到1#主变故障信号后发生动作：

如果备自投装置成功启动，则会生成断开现有主变开关并闭合另一个主变(即2#主变)开关的控分信号和控合信号，并传输至信号采集模块，所述信号采集模块采集得到所述控分信号和控合信号并将其转换为低压信号传输至所述主控制模块，所述主控制模块控制出口回路对应的无源断路器发生动作并发送至上位机，所述校验结果存储模块记录待测装置的动作信息；

如果没有发生控分信号和控合信号，即备自投装置启动失败，则上位机作出提示，管理人员找出失败的原因。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。