一种配电终端调试自验收辅助工具的制作方法

1.一种配电终端调试自验收辅助工具，属于配电调试工具技术领域。


背景技术：

2.随着国家电网公司“三型两网”战略的确定，以及实现营配调数据贯通目标的提出，对低压配电网的信息化、智能化建设水平提出了更高的要求。配电终端是配电自动化系统的重要组成部分，连接着配电主站和一次设备，是配电自动化系统得以运转的基础功能单元，其实时性、可靠性、精确性等指标直接影响到配电自动化系统的功能能否实现。随着配网智能化程度、线路智能化水平的不断提高，配网终端的安装数量及日常维护调试工作量也随之水涨船高。与此同时，配电自动化建设与运维工作的薄弱环节也随着整体要求的提高被逐步暴露出来。
3.中国专利cn202011360329.0公开了一种配电终端调试的验收方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：当检测到验收用户登录时，展示菜单页面；菜单页面中的验收单管理选项处于允许触发的状态；当检测到验收用户触发验收单管理选项时，通过验收单管理页面将各个配电终端的验收单进行展示；当检测到验收用户在验收单管理页面触发目标验收单的打开操作时，基于打开操作跳转到终端调试页面；其中，终端调试页面展示目标验收单的信息；当检测到在终端调试页面触发目标验收单的确认操作时，将目标验收单的状态修改为确认状态。该发明提供的技术方案可以对不同区域的配电终端进行调试验收，验收效率高，降低了验收压力。但是该发明主要还是对不同区域的人员手动完成的目标验收单进行收集和确认。对用户验收过程的效率并没有帮助。
4.现阶段，国内现有配电终端设备供应厂家数量众多、品类繁杂，设备性能参差不齐。在传统终端调试验收模式下，主要依赖现场和主站运维人员手工调试、验收及归档验收工单，这就造成以下几个问题突出存在：
5.1、调试工作整体效率低下，高峰时期容易造成工单的积压甚至人员误操作造成设备损伤；
6.2、人员远程电话沟通耗时较长，效率低下，且频繁的沟通过程中容易导致主站和现场之间出现信息错漏；
7.3、主站及现场运维团队构成人员较多，个体工作习惯差异较大，日常工作完成质量参差不齐，造成部分设备带病入网。
8.这些不仅导致人力资源紧张、运维调试效率低下、工单积压，也极大地影响了供电用户体验，并会造成电力企业在社会上诸多方面的形象、沟通、服务等问题。因此，如何在主站与现场之间开展快速联调，提升工作过程的自动化、智能化、透明化水平，实现配电终端调试验收的质量、效率双提升，成为现阶段影响配网规模长足发展亟待解决的问题。


技术实现要素：

9.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种灵活配置调试与验
收方式，高日常运维调试效率和质量的配电终端调试自验收辅助工具。
10.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该配电终端调试自验收辅助工具，包括主体框架，所述的主体框架包括io模块、标准功率源、直流信号源、通信模块和上位机；所述的io模块包括电压继电器、电流继电器、直流信号继电器；所述的上位机通过rs232端口分别连接标准功率源和直流信号源，所述标准功率源设有三相电压输出端和三相电流输出端；所述三相电压输出端和三相电流输出端并联接入到所述io模块的电压继电器和电流继电器中；所述直流信号源并联接入到所述io模块的直流信号继电器中；所述io模块连通配电管理终端；所述的上位机还通过以太网连接通信模块，所述通信模块通过rs485端口连接io模块；所述的上位机还通过以太网连接所述的配电管理终端。
11.该配电终端调试自验收辅助工具，包括多功能io模块、标准功率源、直流信号源、通信模块和上位机调试软件。其中的标准功率源与直流信号源可选用市场上通用产品。多功能得io模块作为转换开关，作用为对控制回路进行切换。
12.优选的，所述的主体框架采用stm32芯片作为硬件处理器，采用modbus作为通信协议。
13.该辅助工具还包括连通io模块的调试验收工具，所述的调试验收工具由工作任务列表模块及人机交互机组成。基于本工具的整体实现方案，进一步完成了硬件与调试验收工具的细部设计。其中调试验收工具基于java，采用多任务机制，包括工作任务列表模块以及人机交互机，工作任务采用xml标记语言进行描述，实现标准化的存储、读取。人机交互机的界面采用java swing开发包在netbeans环境下搭建，实现调试验收全过程的监测与管控。
14.优选的，所述的io模块通过以太网与rs485端口以modbus_rtu、ies-104协议与调试验收工具进行通信。
15.优选的，所述的采用arm芯片作为核心处理器，包括rs485、电源模块电路、e2prom拓展电路、继电器输出电路、开关量输入电路。
16.更优选的，所述的arm芯片为stm32f103vbt6，所述的继电器输出电路和开关量输入电路均各自集成有16路。
17.能够对不同类型的配电终端进行调试与验收，本工具具备安全性、可靠性、实用性，对各类功能故障的识别率应达到98％以上，并能够符合配网专业对配电终端调试及验收的各项精度要求，能够在实际工作场景中发挥作用，降低工单平均处理时长30％以上。
18.优选的，所述的io模块还包括相连接的开关量继电器和开关量采集模块；所述的开关量采集模块设有光电耦合器件，所述光电耦合器件的前端设置滤波电路；所述的开关量采集模块以八线双向收发器74hc245为驱动。开关量输入电路采用光电耦合器件以提高系统的抗干扰能力，通过在光耦的前端设置滤波电路实现硬件去抖，同时利用软件延时实现软件去抖，通过八线双向收发器74hc245增加驱动。而继电器输出电路主要控制电流、电压以及遥信采集回路的切换。
19.更优选的，所述的开关量继电器的控制触点间设有反向并联的二极管。在继电器控制触点间反向并联二极管，能够防止继电器误动作。
20.优选的，所述的io模块设有5块。5块io模块可达到测试一控八回路的dtu的要求
21.优选的，所述的通信模块以cortex-a8架构的am335为处理器，所述的通信模块外
设有rs485接口、rs232接口、rj45以太网口、can接口以及db9头的rs232调试通信口。
22.本专利提供了一种配电终端调试自验收辅助工具，能够根据不同的终端类型(包括ftu、dtu、ttu)灵活配置调试与验收方式，实现配电终端日常运维调试效率和质量的“双丰收”。
23.本工具首先实现的就是囊括了“数据校验”和“功能测试”这两个最主要的系统功能。能做的功能测试主要覆盖对配网终端各项模拟量数据的采集、出口继电器动作正确性、开关量采集等功能。尽可能实现整个测试过程都通过后台软件自动化控制，降低人为操作因素。
24.本工具使用时的的整个调试验收过程中应严格执行既定逻辑顺序；一旦出现异常情况时本工具能发出报警引起主站运维人员的注意，支持随时暂停流程进行人工干预。能在验收结束后自动生成一份测试报告，并从专家库中给出相应参考处理意见。
25.为了本发明工具的功能实现，本发明对配套的通信系统的工作过程也同时公开：
26.系统通过modbus_rtu模式与上位机进行数据交换，由于继电器输出和开关量采集回路数众多，每路继电器输出寄存器和每路开关量采集输入寄存器被modbus协议根据不同功能码设置地址点表。因此arm处理器可以根据功能码和地址来控制不同回路的继电器输出状态以及读取不同回路的开关量模块采集回路的输入量。通过双方建立tcp连接轮询循环查看以太网控制器和串口模块：当以太网侧收到数据，先提取数据帧的协议数据单元，根据数据单元的命令判定执行参数配置或者执行以太网转modbus的命令；当rs485侧收到数据帧时，执行modbus转以太网命令，然后对应答数据帧的协议数据单元进行校验，若校验正确，表明数据正常接收，则封装成modbus-tcp数据帧格式发送上位机，反之则丢弃。其中，modbus-tcp数据帧是把modbus rtu帧中的地址域替换成mbap报文头(modbus应用报文头)，包括mbap报文头、功能码、数据域。功能码可以直接映射，对于剩余数据按照完全透明传输机制，将rtu帧的数据域和校验码全部转发。
27.为了方便操作和调试，本工具采用多任务机制开发了上位机控制系统，通过java语言编写调试功能与步骤，以及基于可拓展标记语言(xml)通用测试接口创建调试模型库，能够满足不同的功能测试，且易拓展，保证系统具有一定的通用性和广泛的适用范围。
28.上位机从数据库读取被测装置的调试任务列表后，按顺序执行这些调试任务，从而实现全自动校准及调试。每个调试任务由组装模拟调试电路、施加调试源、验证或写入调试结果三个主要部分组成。同时，调试任务采用xml标记语言描述，实现调试任务标准化存储及读取。xml标记语言就是利用被括号《》括起来的字符串进行描述，定义数据的属性。
29.与现有技术相比，本发明的一种配电终端调试自验收辅助工具所具有的有益效果是：本辅助工具基于配网常用一控八回路的配电终端设计。效率高、可靠性强，具有较高的实用性。该工具与传统模式相比较：
30.1)调试精度由97.2％提高至99.6％，保证了配电终端投网运行前调试的可靠性；
31.2)减少了人工操作的次数，调试工作平均耗时由26min/条次下降至12min/条次，大幅降低了人力资源成本。
32.本工具可以带来良好的社会效益。自动调试验收工具完全符合电网智能化发展方向，为配电终端在配电自动化专业领域的广泛应用打下坚实基础，为稳步提升供电可靠性提供了强有力的技术保障。本工具不仅仅局限于配电终端的调试，对智能仪表和继电保护
装置的调试也具有实际参考价值。
附图说明
33.以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
34.图l为本发明的一种配电终端调试自验收辅助工具的拓扑结构图。
35.图2为本发明的一种配电终端调试自验收辅助工具中人机界面的主测试界面。
36.图3为本发明的一种配电终端调试自验收辅助工具中人机界面的电源控制界面。
37.图4为本发明的一种配电终端调试自验收辅助工具中人机界面的遥控界面。
38.图5为本发明的一种配电终端调试自验收辅助工具使用时的自动调试流程图。
39.图6为本发明的一种配电终端调试自验收辅助工具使用时反馈的调试信息图。
具体实施方式
40.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.参照附图1：该配电终端调试自验收辅助工具，包括多功能io模块、标准功率源、直流信号源、通信模块和上位机调试软件。采用stm32芯片作为硬件处理器，modbus作为通信协议，整体拓扑结构如附图1中所示。其中的标准功率源与直流信号源选用市场上通用产品。多功能io模块作为转换开关，作用为对控制回路进行切换，主要由电压继电器、电流继电器、直流信号继电器、开关量继电器以及开关量采集模块几部分共同组成。标准功率原的三相电压和三相电流输出端并联，接入到io模块的电压(b1至b2)和电流继电器(a1至a8)中；直流信号源并联接入到直流信号继电器c中。
43.参照附图2～4的人机界面：上位机系统上开发了图形用户界面(graphical user interface，简称gui)。gui通过利用java swing开发包在netbeans的开发环境下构建，主要由自动调试界面、电源输出界面、遥测遥信界面、遥控调试界面几部分构成。主调试界面可以设置各种电参数的采集精度，控制调试的开启/停止，并通过调试信息的窗口监视调试进展状况；电源控制界面主要配置标准功率源以及直流信号源的输出；遥控界面可以控制io模块各组继电器的状态。
44.参照附图5的自动调试流程：在系统进行功能调试之前，会进行装置校准，因为当输入端无信号时，由于环境温度变化以及电源电压不稳定等，造成dtu输出端的电压偏离初始值而上下波动。执行遥控功能调试，通过io模块设定10ms的去抖延时，多次采集状态信息，再进行变位判断；遥测功能调试开始后，按照回路顺序控制io模块的模拟量继电器输
出，记录dtu每路模拟量采集通道采集的电压和电流值，根据这些电压和电流值，dtu会自动计算出有功功率、无功功率、功率因数以及频率参数，对比标准信号源输出是否一致；通过判断dtu实际所采集的电参数和标准的误差是否在精度范围内，进行电压、电流以及相位的校准或者异常处理；模拟量采集功能调试完后，整个调试过程结束，会通过语音自动提示调试完成。
45.遥测功能测试：上位机根据预设的参数发送命令，控制标准功率源和直流信号源输出不同幅值的三相电压、三相电流以及直流电压信号，通过分别控制不同回路的电压继电器、电流继电器以及直流信号继电器的断开或闭合，控制dtu采集电压和电流，并根据采集的电压电流信号，计算出相对应的有功、无功以及功率因数等电参量，存储在dtu的数据单元中，从而测试dtu的遥测功能。
46.开关量采集功能测试：io模块开关量继电器分别接至dtu的遥信端子上，通过上位继电器的闭合或断开，将dtu的遥信端子所采集到的继电器状态上传给上位机，验证dtu采集功能。
47.遥控功能测试：io模块的开关量采集模块接至dtu控制回路的遥控继电器上，通过控制dtu继电器的闭合或者开断形成状态信号，供测试系统采集并转发给上位机dtu遥控功能。
48.模拟量的校准：上位机读取存储在终端dtu数单元的数据，并进行分析比较，计算得出的校准值写入终端校准寄存器中，从而实现配电终端输入量的自动校准。
49.运行与调试：为了验证本调试工具的通用性以及整体性能，通过对2台idt800 plus一控六回路配电终端进行调试，其中一台dtu各项性能良好，另外一台dtu的第2回路io输入功能和第5回路合分闸继电器输出不合格，且这两个回路采集的电流超出精度范围。将调试结果与已知量进行比对，判定调试结果是否符合要求。根据整体方案搭建具体的各个功能模块，依次进行io模块功能调试、电流调试、交流线电压调试、直流电压调试、有功功率调试、无功功率调试、功率因数调试、频率调试，调试信息如图6中所示。以下的调试结果和分析都是基于完成调试后自动生成的调试报告。下面以io模块功能调试、电压电流调试为例进行分析。
50.1)io模块功能调试：io模块功能调试是柑橘系统对dtu调试情况，会在生成的excel报告中自动标记每路输入和输出回路合格或者不合格。通过对性能已知的两台dtu进行调试后，一至六路输入输出检测检验结果如表1所示。其中，性能良好的一控六回路的dtu所测6个回路的输入和继电器的输出均为合格，与已知良好的终端的io模块功能检测结果相符合；经过对功能不合格的dtu进行检测，检测出此dtu的第2回路的io模块输入不合格及第5回路的继电器输出不合格，其余各路的io模块功能正常，与已知不合格的终端的io模块功能检测结果相符合。
51.表1io模块功能检验结果
[0052][0053]
2)模拟量采集功能调试结果：通过上位机设定标准功率源3组不同的三相的电流输出，分别对这两台dtu的6个开关回路三相电流采集回路进行调试，将dtu采集到的三相电流值和标准功率输出的三相电流值进行对比，如果偏差不超过0.025a，即判定dtu的电流采集功能合格。以第2回路和第5回路为例，电流采集功能调试结果如表2所示。其中，合格终端的6个回路的电流采集值与标准值的偏差均不超过0.025a，判定此dtu的六路电流采集回路合格，符合已知状况；经过对不合格dtu的电流采集功能进行调试，可以看出回路2和回路5的三相电流采集值均不在误差范围内，判定这两路的电流采集功能不合格，符合此dtu已知情况。
[0054]
表2电流采集功能测验结果
[0055][0056]
电压调试分为交流线电压和直流电压采集功能调试，如果dtu采集的三相电压和标准功率源输出的三相电压误差不超过0.5v，则判定所测dtu的交流线电压采集功能合格；如果dtu采集的直流电压和直流信号源所输出的直流电压误差不超过0.3v，则判定dtu的直流电压采集功能合格。由于这两台dtu的电压功能已知合格，通过对两台dtu的电压检测功能进行调试，调试结果如表3所示，可见所测结果均在误差范围内，从而判定这两台的电压采集功能合格。因此，调试所得结果与已知一致。
[0057]
表3电压采集功能测验结果
[0058][0059]
综上，通过对两台功能已知的配电终端进行调试，调试结果符合已知情况。相对于人工调试，采用自动富足工具对dtu进行自动调试，不需要频繁启停功率源以及动作接线端
子，调试完成后不需人工填写调试报告，直接自动生成可靠、客观的电子版调试报告，同时还减少了调试时间，提高了调试效率和调试精度。
[0060]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。