一种消弧线圈数字化模拟系统和模拟方法与流程

本发明涉及电力系统中电网设备测试，特别是一种消弧线圈数字化模拟方法和装置。

背景技术：

1、近年来，中性点消弧线圈补偿成套装置已在市场中广泛应用，而消弧控制器作为消弧线圈补偿成套装置的核心控制设备，其功能和性能对于消弧线圈的运行稳定性和可靠性有着重要的影响，因此对于消弧控制器的周期性检修显得非常必要。

2、消弧控制器应用在消弧线圈系统中，用来根据系统运行状态控制消弧线圈在电网中发生接地故障时进行投切和调节控制，其所要实现的主要功能为：系统正常运行时采集系统的模拟量及状态量等信息，计算系统的电容电流，并控制消弧线圈运行到合理补偿档位；在系统接地故障发生时，消弧控制器闭锁消弧线圈调档，稳定输出补偿感流，减小接地点电流；系统接地故障消失后，重新计算系统电容电流并运行到合理补偿档位。

3、目前，由于消弧控制器整体功能的测试需要在实验室中，依赖笨重和复杂的消弧线圈本体或工装、有载开关本体或工装、以及微机继电保护测试系统等其他辅助装置的配合才能完成，测试环境搭建复杂，测试效率低下，且不方便携带。

4、而对于已在变电站安装的消弧控制器的功能验收，则只能用微机继电保护测试系统来测试消弧控制器的基本功能，而消弧控制器的自动跟踪和容流计算等功能目前没有有效的现场测试方法；并且对于消弧控制器在现场运行时出现的异常情况，也没有有效的故障复现手段。因此，对于安装在现场的消弧控制器来说，只能将其拆下带回厂家实验室进行测试，难以实现现场的周期性检修和故障复原等需求。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种消弧线圈数字化模拟方法和装置，能够模拟目标消弧线圈系统，方便高效地对消弧控制器的自动跟踪功能进行全面测试，解决消弧控制器厂家在生产过程中消弧控制器的检验难题，解决消弧控制器变电站现场安装时功能验收难以及工作异常情况难以复现的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

3、一种消弧线圈数字化模拟系统，用于模拟目标消弧线圈系统对被测消弧控制器进行功能检测；包括用于模拟目标消弧线圈系统的消弧线圈数字化模拟装置和用于根据目标消弧线圈系统运行状态生成控制指令以实现对被测消弧控制器进行功能检测的上位机，所述消弧线圈数字化模拟装置与上位机之间通过usb接口进行数据通信，被测消弧控制器与消弧线圈数字化模拟装置之间通过串口进行数据通信。

4、上述一种消弧线圈数字化模拟系统，所述消弧线圈数字化模拟装置包括机箱以及插接在机箱内的母板、电源板、主控板、主控子板、电压模拟量输出板、电流模拟量输出板、开出量板、开入量板；电源板、主控板、主控子板、电压模拟量输出板、电流模拟量输出板、开出量板、开入量板分别插接到母板对应的端口上，上位机usb接口与消弧线圈数字化模拟装置的主板连接，消弧线圈数字化装置的电源板、主控板、主控子板、电压模拟量输出板、电流模拟量输出板、开出量板、开入量板分别与被测消弧控制器连接。

5、一种消弧线圈数字化模拟方法，应用权利要求1或2所述的消弧线圈数字化模拟系统对被测消弧控制器进行自动跟踪功能的检测；所述模拟方法具体包括以下步骤：

6、a.在上位机中选择消弧线圈数字化模拟方法；

7、b.上位机根据目标消弧线圈系统的运行状态，向消弧线圈数字化模拟装置发出控制指令；消弧线圈数字化模拟装置根据控制指令向被测消弧控制器输出开入开出量和模拟量信息；被测消弧控制器根据接收的信息顺序进行各项功能的检测，并将检测结果回传至上位机；

8、c.上位机根据接收的反馈信息与理论值进行比较，对被测消弧控制器的性能进行判断，并生成分析报告。

9、上述一种消弧线圈数字化模拟方法，步骤a中所述的消弧线圈数字化模拟方法为仿真模型法或波形回放法。

10、上述一种消弧线圈数字化模拟方法，所述方法具体包括以下步骤：

11、a1.在上位机中选择仿真模型消弧线圈数字化模拟方法；

12、b11.根据目标消弧线圈系统的运行状态在上位机中设置目标消弧线圈系统运行的关键参数，构建与目标消弧线圈系统对应的目标测试模型；

13、b12.计算当前档位下的电压、电流有效值及相位关系；并通过目标测试模型向消弧线圈数字化模拟装置发出控制指令；

14、b13.消弧线圈数字化模拟装置根据控制指令执行开入开出量和模拟量信息的输出，并执行相应动作指令；

15、b14.被测消弧控制器根据接收的信息进行各项功能的检测，并将检测结果回传至上位机；

16、c1.上位机根据接收的反馈信息与理论值进行比较，对被测消弧控制器的性能进行判断，并生成分析报告。

17、上述一种消弧线圈数字化模拟方法，步骤b1中所述的关键参数包括各档位电抗、系统电容、当前档位、消弧尾端电阻、系统不平衡电压和母线电压。

18、上述一种消弧线圈数字化模拟方法，所述方法具体包括以下步骤：

19、a2.在上位机中选择波形回放消弧线圈数字化模拟方法，上位机中存储有对应目标消弧线圈系统中各个档位的波形图；

20、b21.上位机获取目标消弧线圈系统实际运行时的录波波形，打开并编辑系统实际运行时的录波波形，调整通道顺序以及采样率配置信息，保存到计算机内；

21、b22.消弧线圈数字化模拟装置识别到被测消弧控制器发出的调档信号后，将调档开入信号通过usb接口传递给上位机；

22、b23.上位机接收到调档开入信号后，根据当前模拟的档位状态，进行模拟档位状态的更新；

23、b24.上位机根据更新后的模拟档位状态，将调档开出指令发送给消弧线圈数字化模拟装置，消弧线圈数字化模拟装置根据调档开出指令进行调档作业；

24、b25.上位机根据更新后的模拟档位状态，自动查找保存到计算机内的对应该状态的波形，打开波形，将波形中各个通道对应的数字量通过usb接口传递给消弧线圈数字化模拟装置；

25、b26.消弧线圈数字化模拟装置将上位机发送的数字量转换为模拟量；分别由消弧线圈数字化模拟装置的电压模拟量输出板和电流模拟量输出板向被测消弧控制器输出对应的模拟量信息；

26、b27.消弧线圈数字化模拟装置再次识别被测消弧控制器发出的调档信号，重复步骤b21-b27；

27、b28.被测消弧控制器完成步骤b21-27的自动跟踪及容流计算功能检测完成后，根据接收的信息顺序进行其他各项功能的检测，并将检测结果回传至上位机；

28、c.上位机根据接收的反馈信息与理论值进行比较，对被测消弧控制器的性能进行判断，并生成分析报告。

29、由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

30、本发明通过一套消弧线圈数字化模拟系统模拟目标消弧线圈测试系统，可方便地对被测消弧控制器进行随时随地检测，该模拟装置轻巧、便携，接线方便、简单，且为低压设备，提高了测试的安全性，省略了复杂笨重的消弧线圈本体或工装，为消弧线圈生产厂家检验消弧控制器的各项功能提供了方便、安全的测试方法，解决了消弧控制器厂家在生产过程中消弧控制器的检验难题，解决了消弧控制器变电站现场安装时功能验收难以及工作异常情况难以复现的问题。

31、本发明的消弧线圈模拟系统与被测消弧控制器连接后，无需再连接其他任何与消弧线圈相关的物理器件，即可将消弧线圈的复杂模拟信息转变为可量化的数据，再以这些数据建立起适当的数学模型，通过上位机软件统一处理，由消弧线圈数字化模拟装置检测输入信号并输出相关信号，实现目标消弧线圈的数字化模拟；进一步自动顺序完成消弧控制器所有功能的检测，并自动生成分析报告，大大提高了消弧控制器功能测试的效率。