一种配电线路故障指示器自动检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种配电线路故障指示器自动检测系统，包括自动测试模块、输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置；所述输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置分别通过计算机通讯线连接所述自动测试模块。本发明提供一种配电线路故障指示器自动检测系统，实现了对故障指示器动作状态的实时采集，测试的交流电压信号和交流电流信号幅值能达到10kV、2kA，能够更准确模拟线路实际信号，且自动化程度高、测试效率高、安全性好。
【专利说明】—种配电线路故障指示器自动检测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测系统，具体涉及一种配电线路故障指示器自动检测系统。
【背景技术】
[0002]虽然起配电线路中大量使用线路故障指示器，且其制造企业数目众多，但国内外还没有统一的指示器标准和技术规范，致使配网系统中使用的故障指示器所采用的故障报警依据不尽相同，产品的技术水平差异很大，在线路发生故障时，指示器动作正确率低，易发生漏报、误报等现象。
[0003]2010年，国家电网公司颁布了企业标准《Q/GDW436-2010配电线路故障指示器技术规范》，对故障指示器的功能、性能指标和测试方法进行了统一规定，规定了多种功能、性能的测试项目。尽管先进的故障指示器检测技术普遍采用程控或PLC控制发生交流电压、电流，再通过升压变压器、升流线圈产生架空线路电压、电流信号，对挂在升流线圈上的故障指示器进行检测。但上述检测系统为开环系统，需要人工记录检测结果并进行判断，其费时费力，且信号输出精度较低，时间控制精度较低，实用性差，难以实现自动化的检测，不能满足《Q/GDW436-2010配电线路故障指示器技术规范》提出的故障指示器功能、性能、效率测试的需求。
[0004]本发明人通过大量研究发现，故障指示器检测系统需要进一步改进实用性、实现自动化，需要解决以下技术问题:
[0005](I)能够自动采集和判断故障指示器动作状态，构成闭环检测系统；
[0006](2)提高交流电压、电流输出幅值和精度；
[0007](3)提高信号输出时间控制精度；
[0008](4)设计测试项目完备、人机界面友好的自动检测软件。
【发明内容】
[0009]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种配电线路故障指示器自动检测系统，实现了对故障指示器动作状态的实时采集，测试的交流电压信号和交流电流信号幅值能达到10kV、2kA，能够更准确模拟线路实际信号，且自动化程度高、测试效率高、安全性好。
[0010]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0011]本发明提供一种配电线路故障指示器自动检测系统，所述系统包括自动测试模块、输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置；所述输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置分别通过计算机通讯线与所述自动测试模块连接。
[0012]所述自动测试系统给所述输出控制装置输出交流电压信号和交流电流信号，所述输出控制装置分别给升流线圈和升压变压器输出交流电流信号和交流电压信号，交流电流信号和交流电压信号分别经放大形成模拟实际架空线路的高电压等级的交流电压信号和高电流等级的交流电流信号；所述故障指示器安装在所述升流线圈上，其开关量节点输出端连接到所述控制采集装置的开关量输入端，其无线通信信号通过控制采集装置中的无线信号接收模块接收和解析；通过控制采集装置中的PFGA采集解析得到的故障指示器动作和复归状态信息，FPGA通过光纤通讯模块将接点状态信号和无线通讯信息发送到输出控制装置；所述数据采集装置的电压测量端并联到所述输出控制装置的电压输出端，其电流测量端采用电流互感器，所述电流互感器套接在输出控制装置的电流输出线上。
[0013]所述输出控制装置包括DSP模块、DAC模块、交流电压功率放大器、交流电流功率放大器和光纤通讯模块；所述DSP模块接收上位机输出的参数和命令，通过实时计算，控制DAC模块输出模拟化的交流电压信号和交流电流信号；所述交流电压功率放大器和交流电流功率放大器分别接收DAC模块输出的交流电压信号和交流电流信号，并将接收的交流电压信号和交流电流信号经过放大后分别传输给升压变压器和升流线圈；所述光纤通讯模块接收来自数据采集装置的光纤信号，从中解析出故障指示器的动作信息和复归状态信息，故障指示器的动作信息和复归状态信息由所述DSP模块上传到上位机。
[0014]所述DSP模块同时进行3相交流电压和3相交流电流的实时计算，并在实时计算上叠加直流分量、谐波分量或高频脉冲串分量，以产生短路故障和接地故障条件下的故障电压信号和故障电流信号；
[0015]所述DSP模块的输出方式分为手动输出和状态序列输出；
[0016]手动输出的模式下，可随时改变输出信号的幅值、相位和频率，以及叠加信号的幅值、相位和频率；
[0017]状态序列输出的模式下，用户在输出前预先设置参数，包括输出信号参数及状态输出时间，状态序列输出完成后所述输出控制装置停止输出。
[0018]所述数据采集装置包括测量模块、数 采集模块、微处理器模块和录波存储器模块；所述测量模块将采集的交流信号传输给所述数据采集模块；所述数据采集模块将采集的交流信号输入给录波存储器模块，同时对交流信号进行转换和计算后，将计算结果输入给微处理器模块，并将采集的原始交流数据输入给录波存储器模块；所述微处理器模块将计算结果和采集的原始交流信号输入给上位机。
[0019]所述测量模块包括交流电压测量模块和交流电流测量模块，分别对交流电压信号和交流电流信号进行测量。
[0020]所述录波存储器模块包括大容量非易失性存储器，用于短时存储交流电压信号、交流电流/[目号、故障指不器状态/[目息和时间?目息。
[0021]所述控制采集装置包括开入量状态检测模块、无线信号接收模块、FPGA和光纤通讯模块；所述开入量状态检测模块检测开入量信号，得到的相应接点状态信号；所述无线信号接收模块接收故障指示器无线信号，并对接收的无线信号进行解析，得到故障指示器动作和复归状态信息；所述FPGA采集接点状态信号和无线通讯信息，通过光纤通讯模块将接点状态信号和无线通讯信息发送到输出控制装置，并接收输出控制装置发来的采集配置命令。
[0022]所述开入量信号包括空接点开入量信号和电平接点开入量信号；所述接点状态信号包括空接点状态信号和电平接点状态信号。
[0023]所述自动测试模块控制交流信号输出，通过数据采集装置和控制采集装置采集到测试信号，以及故障指示器返回的状态信息，构成包括输出、反馈和监测的自动检测系统。
[0024]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:[0025]1.实现了对故障指示器动作状态的实时采集；
[0026]2.测试电压、电流信号幅值能达到10kV、2kA，能够更准确模拟线路实际信号；
[0027]3.输出信号时间控制精度高，误差小于100微秒，能够实现准确的输出状态切换、相角控制、时间控制；
[0028]4.测试信号幅值变化响应速度快、能够任意叠加直流分量、谐波分量和高频分量;
[0029]5.自动检测系统自动化程度高、测试效率高、安全性好。
[0030]6.自动检测系统能够全面模拟线路各类短路故障、接地故障和防误报警状态，测试项目涵盖了《Q/GDW436-2010配电线路故障指示器技术规范》提出的全部故障指示器功能、性能指标测试项目，并且实现了项目的自动化测试，能够大大减少测试时间和测试人员的工作强度，提高工作效率和测试管理水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是配电线路故障指示器自动检测系统结构框图；
[0032]图2是输出控制装置结构框图；
[0033]图3是数据采集装置结构框图；
[0034]图4是控制采集装置结构框图；
[0035]图5是自动测试模块功能示意图；
[0036]图6是配电线路故障指示器自动检测系统工作流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0038]如图1，本发明提供一种配电线路故障指示器自动检测系统，本发明提供一种配电线路故障指示器自动检测系统，所述系统包括自动测试模块、输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置；所述输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置分别通过计算机通讯线与所述自动测试模块连接。
[0039]所述自动测试系统给所述输出控制装置输出交流电压信号和交流电流信号，所述输出控制装置分别给升流线圈和升压变压器输出交流电流信号和交流电压信号，交流电流信号和交流电压信号分别经放大形成模拟实际架空线路的高电压等级的交流电压信号和高电流等级的交流电流信号；所述故障指示器安装在所述升流线圈上，其开关量节点输出端连接到所述控制采集装置的开关量输入端，其无线通信信号通过控制采集装置中的无线信号接收模块接收和解析；通过控制采集装置中的PFGA采集解析得到的故障指示器动作和复归状态信息，FPGA通过光纤通讯模块将接点状态信号和无线通讯信息发送到输出控制装置；所述数据采集装置的电压测量端并联到所述输出控制装置的电压输出端，其电流测量端采用电流互感器，所述电流互感器套接在输出控制装置的电流输出线上。
[0040]如图2，所述输出控制装置包括DSP模块、DAC模块、交流电压功率放大器、交流电流功率放大器和光纤通讯模块；所述DSP模块接收上位机输出的参数和命令，通过实时计算，控制DAC模块输出模拟化的交流电压信号和交流电流信号；所述交流电压功率放大器和交流电流功率放大器分别接收DAC模块输出的交流电压信号和交流电流信号，并将接收的交流电压信号和交流电流信号经过放大后分别传输给升压变压器和升流线圈；所述光纤通讯模块接收来自数据采集装置的光纤信号，从中解析出故障指示器的动作信息和复归状态信息，故障指示器的动作信息和复归状态信息由所述DSP模块上传到上位机。
[0041]所述DSP模块同时进行3相交流电压和3相交流电流的实时计算，并在实时计算上叠加直流分量、谐波分量或高频脉冲串分量，以产生短路故障和接地故障条件下的故障电压信号和故障电流信号；
[0042]所述DSP模块的输出方式分为手动输出和状态序列输出；
[0043]手动输出的模式下，可随时改变输出信号的幅值、相位和频率，以及叠加信号的幅值、相位和频率；
[0044]状态序列输出的模式下，用户在输出前预先设置参数，包括输出信号参数及状态输出时间，状态序列输出完成后所述输出控制装置停止输出。
[0045]如图3，所述数据采集装置包括测量模块、数据采集模块、微处理器模块和录波存储器模块；所述测量模块将采集的交流信号传输给所述数据采集模块；所述数据采集模块将采集的交流信号输入给录波存储器模块，同时对交流信号进行转换和计算后，将计算结果输入给微处理器模块，并将采集的原始交流数据输入给录波存储器模块；所述微处理器模块将计算结果和采集的原始交流信号输入给上位机。
[0046]所述测量模块包括交流电压测量模块和交流电流测量模块，分别对交流电压信号和交流电流信号进行测量。
[0047]所述录波存储器模块包括大容量非易失性存储器，用于短时存储交流电压信号、交流电流/[目号、故障指不 器状态/[目息和时间?目息。
[0048]如图4，所述控制采集装置包括开入量状态检测模块、无线信号接收模块、FPGA和光纤通讯模块；所述开入量状态检测模块检测开入量信号，得到的相应接点状态信号；所述无线信号接收模块接收故障指示器无线信号，并对接收的无线信号进行解析，得到故障指示器动作和复归状态信息；所述FPGA采集接点状态信号和无线通讯信息，通过光纤通讯模块将接点状态信号和无线通讯信息发送到输出控制装置，并接收输出控制装置发来的采集配置命令。
[0049]所述开入量信号包括空接点开入量信号和电平接点开入量信号；所述接点状态信号包括空接点状态信号和电平接点状态信号。
[0050]如图5，所述自动测试模块控制交流信号输出，通过数据采集装置和控制采集装置采集到测试信号，以及故障指示器返回的状态信息，构成包括输出、反馈和监测的自动检测系统。
[0051]图6为配电线路故障指示器自动检测系统工作流程图。
[0052]本发明提供的自动检测系统解决了自动化检测的若干技术问题:
[0053]1.采用直接采集故障指示器输出开关量接点，或无线通信信号的方式，实现了对故障指示器动作状态的采集。以上采集信号实时传输给控制装置，时间误差小于100微秒；
[0054]2.采用高精度的交流电压和电流功率放大器。交流电流放大器最大输出60Α，输出精度0.5%，最大输出功率1100VA。交流电流输出接到升流线圈输入端，输出60Α电流时升流线圈能够产生不小于2000安匝的磁通量。交流电压放大器最大输出250V，输出精度
0.5%，最大输出功率75VA。交流电压输出接到升压PT 二次侧，升压PT —次侧产生最大IOkV电压；
[0055]3.采用高速DSP和FPGA控制交流输出，输出信号时间控制误差小于100微秒。配合良好频率响应的功率放大器，控制装置能够实现准确的输出状态切换、相角控制、时间控制，并能实现交流电流任意叠加直流分量、谐波分量、高频分量等；
[0056]4.自动测试软件的测试项目涵盖了《Q/GDW436-2010配电线路故障指示器技术规范》提出的全部故障指示器功能、性能指标测试项目，并且实现了项目的自动化测试，能够大大减少测试时间和测试人员的工作强度，提高工作效率和测试管理水平。
[0057]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述系统包括自动测试模块、输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置；所述输出控制装置、数据采集装置和控制采集装置分别通过计算机通讯线与所述自动测试模块连接。
2.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述自动测试系统给所述输出控制装置输出交流电压信号和交流电流信号，所述输出控制装置分别给升流线圈和升压变压器输出交流电流信号和交流电压信号，交流电流信号和交流电压信号分别经放大形成模拟实际架空线路的高电压等级的交流电压信号和高电流等级的交流电流信号；所述故障指示器安装在所述升流线圈上，其开关量节点输出端连接到所述控制采集装置的开关量输入端，其无线通信信号通过控制采集装置中的无线信号接收模块接收和解析；通过控制采集装置中的PFGA采集解析得到的故障指示器动作和复归状态信息，FPGA通过光纤通讯模块将接点状态信号和无线通讯信息发送到输出控制装置；所述数据采集装置的电压测量端并联到所述输出控制装置的电压输出端，其电流测量端采用电流互感器，所述电流互感器套接在输出控制装置的电流输出线上。
3.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述输出控制装置包括DSP模块、DAC模块、交流电压功率放大器、交流电流功率放大器和光纤通讯模块；所述DSP模块接收上位机输出的参数和命令，通过实时计算，控制DAC模块输出模拟化的交流电压信号和交流电流信号；所述交流电压功率放大器和交流电流功率放大器分别接收DAC模块输出的交流电压信号和交流电流信号，并将接收的交流电压信号和交流电流信号经过放大后分别传输给升压变压器和升流线圈；所述光纤通讯模块接收来自数据采集装置的光纤信号，从中解析出故障指示器的动作信息和复归状态信息，故障指示器的动作信息和复归状态信息由所述DSP模块上传到上位机。
4.根据权利要求3所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述DSP模块同时进行3相交流电压和3相交流电流的实时计算，并在实时计算上叠加直流分量、谐波分量或高频脉冲串分量 ，以产生短路故障和接地故障条件下的故障电压信号和故障电流信号; 所述DSP模块的输出方式分为手动输出和状态序列输出； 手动输出的模式下，可随时改变输出信号的幅值、相位和频率，以及叠加信号的幅值、相位和频率； 状态序列输出的模式下，用户在输出前预先设置参数，包括输出信号参数及状态输出时间，状态序列输出完成后所述输出控制装置停止输出。
5.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述数据采集装置包括测量模块、数据采集模块、微处理器模块和录波存储器模块；所述测量模块将采集的交流信号传输给所述数据采集模块；所述数据采集模块将采集的交流信号输入给录波存储器模块，同时对交流信号进行转换和计算后，将计算结果输入给微处理器模块，并将采集的原始交流数据输入给录波存储器模块；所述微处理器模块将计算结果和采集的原始交流信号输入给上位机。
6.根据权利要求5所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述测量模块包括交流电压测量模块和交流电流测量模块，分别对交流电压信号和交流电流信号进行测量。
7.根据权利要求5所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述录波存储器模块包括大容量非易失性存储器，用于短时存储交流电压信号、交流电流信号、故障指示器状态信息和时间信息。
8.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述控制采集装置包括开入量状态检测模块、无线信号接收模块、FPGA和光纤通讯模块；所述开入量状态检测模块检测开入量信号，得到的相应接点状态信号；所述无线信号接收模块接收故障指示器无线信号，并对接收的无线信号进行解析，得到故障指示器动作和复归状态信息；所述FPGA采集接点状态信号和无线通讯信息，通过光纤通讯模块将接点状态信号和无线通讯信息发送到输出控制装置，并接收输出控制装置发来的采集配置命令。
9.根据权利要求8所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述开入量信号包括空接点开入量信号和电平接点开入量信号；所述接点状态信号包括空接点状态信号和电平接点状态信号。
10.根据权利要求1所述的配电线路故障指示器自动检测系统，其特征在于:所述自动测试模块控制交流信号输出，通过数据采集装置和控制采集装置采集到测试信号，以及故障指示器返回的状态信息，·构成包括输出、反馈和监测的自动检测系统。
【文档编号】G01R35/00GK103529417SQ201310478541
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】李柏奎, 梁英, 邓宏芬 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院