一种电力系统故障信号模拟装置及其选线测试方法与流程

本发明涉及电力系统中小电流接地选线测试，特别是一种电力系统故障信号模拟装置及其选线测试方法。

背景技术：

1、在我国6kv～66kv电压等级的电力系统中，一般都采用小电流接地方式；小电流接地方式主要是指中性点不接地方式、中性点经高阻接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。

2、小电流接地方式的电力系统最常见的故障是单相接地故障，在发生单相接地故障时不形成相间短路，故障电流很小，规程规定发生单相接地故障后可继续运行2小时。尽管单相接地故障不破坏系统的对称运行，但将可能导致非故障相电压升为线电压，长时间运行容易引起非故障相绝缘损坏，进一步形成相间短路，弧光接地还可能引起更高的过电压。因此，发生单相接地故障时应尽快确定故障线路并排除故障。

3、目前，最常用的方法是使用小电流接地选线装置自动监测并判断出小电流接地系统中的单相接地故障、选出故障线路或母线，并进行报警、跳合闸等动作。

4、小电流接地选线装置生产完成后，需要模拟现场运行状态对其进行功能测试；但是由于选线装置动作逻辑、母线和线路组合的复杂性，涉及多个母线电压、多条线路零序电流、多个高压开关位置的采样，以及多个高压开关的分合闸控制，目前生产厂家对选线装置的测试存在以下缺点：全方位低压模拟测试需要采用继保仪、继电器、指示灯等搭建复杂的外部测试电路，人工操作并记录、分析和统计选线和动作结果；工作量大且易出错。

5、另外，小电流接地选线装置接入系统运行过程中，还需要周期性对其进行检修，然而在对选线装置进行全真选线功能测试时，测试人员需在高压试验环境下进行测试，存在较高的人员和设备风险；并且，一旦小电流接地选线装置故障，就需要拆下设备返厂维修，不能复现高压试验环境或现场故障状态，也就无法验证选线装置对复现故障的选线能力。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种电力系统故障信号模拟装置及其选线测试方法，用以方便高效地对小电流接地选线装置进行全方位测试，进一步减轻工作量，提高工作效率，满足不同场合对小电流接地选线装置的测试需求。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

3、一种电力系统故障信号模拟装置，用于模拟电力系统运行状态对被测选线装置进行选线功能测试；包括用于模拟电力系统运行状态的模拟控制器和用于根据电力系统运行状态生成控制指令以通过模拟控制器实现对被测选线装置进行选线功能测试的上位机，所述上位机通过usb接口或网口与模拟控制器的usb接口或者网口相连接，模拟控制器与被测选线装置之间通过模拟量接口和开关量接口一一对应连接；所述电力系统包括正常运行、pt断线、铁磁谐振和单相接地四种运行状态。

4、上述一种电力系统故障信号模拟装置，所述模拟控制器包括机箱，机箱内横向安装有母板，母板上依次插接有主控模块、电源模块、电压模拟量输出模块、电流模拟量输出模块、开出量模块以及开入量模块，各模块的外端均设置有配装在机箱上的分面板，分面板上安装有与各模块电连接的接线端子；所述主控模块通过usb接口或网口与上位机进行数据通讯，电压模拟量输出模块、电流模拟量输出模块、开出量模块以及开入量模块分别通过连接线与被测选线装置进行数据传输和开关量联动；所述主控模块接收上位机发来的数据后指令各模块向被测选线装置输出相应的交流电压模拟量、交流电流模拟量、合分闸相应开出量信息，并实时监测被测选线装置反馈的开出量状态，然后发送给上位机。

5、一种电力系统故障信号模拟选线测试方法，应用权利要求1或2所述的电力系统故障信号模拟装置对被测选线装置进行选线功能测试，所述选线测试方法具体包括以下步骤：

6、a.上位机根据电力系统运行状态下的特征生成相应的模拟量数据、开出量数据，然后将数据发送给模拟控制器；

7、b.模拟控制器根据上位机发来的数据输出相应的模拟量、合分相应开出量；

8、c.被测选线装置根据实时监测到的模拟控制器输出的模拟量、开出量做出判断；

9、d.被测选线装置根据判断结果指令进行自身报警、跳闸开出量保持或动作；

10、e.模拟控制器开入量模块实时监测被测选线装置的开出量状态，并将该状态数据发给上位机；

11、f.上位机根据模拟的电力系统运行状态和模拟控制器开入量模块反馈的被测选线装置开出量状态数据对被测选线装置的判断和动作结果做出正确与否的判定；

12、g.上位机保持原来或者生成新的模拟量、开出量数据，以指令模拟控制器向被测控制器输出相应的模拟量、开出量，同时记录和统计对被测选线装置的判定结果、对被测选线装置的性能做出评价。

13、上述一种电力系统故障信号模拟选线测试方法，步骤a中所述电力系统运行状态包括正常运行、pt断线、铁磁谐振和单相接地四种运行状态。

14、由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

15、本发明的应用极大地减少了测试人员的工作量，降低了出错率，提高了工作效率，在对选线装置进行测试时，可最大程度减少所使用测试设备的种类和数量，无需搭建复杂的外围测试电路，无需人工实现测试逻辑，电力系统故障信号模拟装置能够自动实现对电力系统运行状态的模拟、对被测选线装置的判断和动作结果做出正确与否的判定。

16、由于电力系统故障信号模拟装置为低压设备，测试人员无需在高压试验环境对选线装置进行测试，从而提高了安全性，降低了测试风险。

17、应用本发明可以实现故障复现，通过上位机和模拟控制器回放高压试验环境或故障现场的故障波形，并辅以上位机软件设计的开关量动作逻辑，即可复现高压试验环境下或故障现场的电力系统故障及其开关量动作逻辑，从而复现现场或高压试验故障，解决了小电流选线装置现场或高压试验环境下选线错误后无法复原错误从而无法对选线装置进行复测的问题。

18、综上，使用本发明可以方便地解决选线装置生产厂家的出厂测试复杂的问题，可以解决变电站现场选线装置的调试、测试、验收难度大的问题，极大地提高了效率。

技术特征：

1.一种电力系统故障信号模拟装置，用于模拟电力系统运行状态对被测选线装置进行选线功能测试；其特征在于：包括用于模拟电力系统运行状态的模拟控制器和用于根据电力系统运行状态生成控制指令以通过模拟控制器实现对被测选线装置进行选线功能测试的上位机，所述上位机通过usb接口或网口与模拟控制器的usb接口或者网口相连接，模拟控制器与被测选线装置之间通过模拟量接口和开关量接口一一对应连接；所述电力系统包括正常运行、pt断线、铁磁谐振和单相接地四种运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统故障信号模拟装置，其特征在于：所述模拟控制器包括机箱，机箱内横向安装有母板，母板上依次插接有主控模块、电源模块、电压模拟量输出模块、电流模拟量输出模块、开出量模块以及开入量模块，各模块的外端均设置有配装在机箱上的分面板，分面板上安装有与各模块电连接的接线端子；所述主控模块通过usb接口或网口与上位机进行数据通讯，电压模拟量输出模块、电流模拟量输出模块、开出量模块以及开入量模块分别通过连接线与被测选线装置进行数据传输和开关量联动；所述主控模块接收上位机发来的数据后指令各模块向被测选线装置输出相应的交流电压模拟量、交流电流模拟量、合分闸相应开出量信息，并实时监测被测选线装置反馈的开出量状态，然后发送给上位机。

3.一种电力系统故障信号模拟选线测试方法，其特征在于，应用权利要求1或2所述的电力系统故障信号模拟装置对被测选线装置进行选线功能测试，所述选线测试方法具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种电力系统故障信号模拟选线测试方法，其特征在于，步骤a中所述电力系统运行状态包括正常运行、pt断线、铁磁谐振和单相接地四种运行状态。

技术总结
本发明公开了一种电力系统故障信号模拟装置及其选线测试方法，模拟装置用于模拟电力系统运行状态对被测选线装置进行选线功能测试；包括用于模拟电力系统运行状态的模拟控制器和用于根据电力系统运行状态生成控制指令以通过模拟控制器实现对被测选线装置进行选线功能测试的上位机。本发明能够方便高效地对小电流接地选线装置进行全方位测试，进一步减轻工作量，提高工作效率，满足不同场合对小电流接地选线装置的测试需求。

技术研发人员：朱东涛,董锁英,董会然,秦欣朋,甄云鹤
受保护的技术使用者：河北旭辉电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15