用于模拟变电站一次设备动作行为的智能装置

摘要

一种电力系统技术领域的用于模拟变电站一次设备动作行为的智能装置包括：信息处理模块、功能切换模块、一次设备接口模块、仿真模拟模块和测试控制开关。本发明能够对一次设备的状态进行模拟，可支持在二次系统集成商工厂内，完成断路器跳合闸、隔离开关（及接地刀闸）操作、变压器有载调压的模拟控制和一次设备状态正确性测试。解决了传统智能装置的控制回路需要现场测试问题，从而为实现二次系统工厂预置模式的测试创造了必要的条件。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统技术领域的模拟系统，具体是一种用于模拟一次设备（断 路器、隔离开关、接地刀闸、变压器分接头调节）操作行为的智能装置。

背景技术

变电站对电气一次设备（如变压器、断路器、隔离开关、接地刀闸，以下简称一次设备） 进行操作控制的回路是变电站控制的一个重要组成部分。在变电站建设要求采取工厂预置模式 的形势下，现阶段普遍应用的智能装置（如继电保护、操作箱、智能终端、智能组件，以下简 称智能装置）作为一次设备的控制装置，因不具备模拟一次设备动作行为的功能，显然已不能 满足工厂预置模式的要求。

目前常规的智能装置控制回路与一次设备构成的操作控制回路，所有测试需要与一次设 备在变电站现场联动完成控制和状态测试。现阶段国内变电站工程实施尚没有采用通过智能装 置控制回路内置模拟一次设备动作行为的功能，实现一次设备动作行为和状态的模拟测试，只 能通过变电站现场智能装置与一次设备联动测试。需要人工在现场操作，测试周期比较长，工 作量大。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101782774，公开日2010-07-21，公开 了一种直流现场层模拟系统、数字实时仿真系统和闭环试验系统，该技术的直流现场层模拟系 统包括现场设备模型：用于模拟现场交直流开关场、交直流滤波器、换流变压器、SER顺序事 件和辅助信号；测控装置模型：能够分发操作命令、返回现场设备状态和采集模拟量；通讯模 型：设有数据采集卡和现场总线通讯卡；总线通讯卡和采集卡的读、写模块；但该技术是模拟 系统，旨在试验环境下模拟各种试验，并不能解决实际一次设备与二次设备的模拟联动试验。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于模拟变电站一次设备动作行为的智 能装置，针对变电站每个间隔，模拟一次设备与二次设备动作关联特征，将原本需要在现场完 成的联动试验在试验环境下完成，减少现场工程实施的工作量。本发明可支持在二次系统集成 商工厂内，完成断路器跳合闸、隔离开关（及接地刀闸）操作、变压器有载调压的模拟控制和 一次设备状态正确性测试。解决了传统智能装置的控制回路需要现场测试问题，从而为实现二 次系统工厂预置模式的测试创造了必要的条件。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：信息处理模块、功能切换模块、一次 设备接口模块、仿真模拟模块和测试控制开关，其中：信息处理模块与功能切换模块相连接并 以GOOSE机制接收和传输控制命令和状态信息，功能切换模块分别与一次设备接口模块和仿 真模拟模块相连接，进行运行、试验和传动的功能切换；一次设备接口模块采集一次设备的状 态量或通过继电器控制一次设备动作；仿真模拟模块完成模拟断路器、隔离开关、接地刀闸以 及变压器有载调压的动作行为或状态；测试控制开关与功能切换模块相连接，通过人工控制完 成实际一次设备联接状态或仿真一次设备状态的切换。

所述的信息处理模块包括：逻辑功能单元和GOOSE网络接口单元，其中：GOOSE网 络接口单元分别接收来自外部系统的GOOSE报文服务以实现测试启动，逻辑功能单元分别接 收GOOSE网络接口单元输出的测试命令，控制经功能切换模块连接的仿真模拟模块的被仿真 一次设备，同时接收经功能切换模块引入的仿真模拟模块被仿真设备的状态。

所述的功能切换模块包括：功能切换单元和测试控制单元，其中：功能切换单元根据测 试控制单元的状态完成信息处理模块与一次设备接口模块或者仿真模拟模块的连接；当测试控 制开关投入时，信息处理模块与仿真模拟模块连接；当测试控制开关退出时，信息处理模块与 一次设备接口模块连接。

所述的一次设备接口模块包括：状态采集单元和继电器出口单元，其中：状态采集单元 通过光耦开入方式采集一次设备的工作状态信息，并输出至功能切换模块；继电器出口单元接 收功能切换模块传输的控制命令，同时通过继电器接点方式驱动一次设备。

所述的仿真模拟模块包括：模拟断路器单元、模拟隔离开关单元、模拟接地刀闸单元和 模拟变压器有载调压档位单元，其中：模拟断路器单元与功能切换模块相连并接收操作断路器 跳合闸命令并使得RS触发器反转，同时通过功能切换模块输出RS触发器当前状态；模拟隔离 开关单元与功能切换模块相连并接收隔离开关操作命令并使得RS触发器反转，同时通过功能 切换模块输出RS触发器当前状态；模拟接地刀闸单元与功能切换模块相连并接收接地刀闸操 作命令并使得RS触发器反转，同时通过功能切换模块输出RS触发器当前状态；模拟变压器有 载调压档位单元与功能切换模块相连并接收变压器调档操作命令并使得软件计数器变化，并且 通过功能切换模块输出软件计数器当前数值。

技术效果

与现有技术相比，本发明通过对智能装置的断路器操作及跳合闸回路、隔离开关（及接 地刀闸）操作回路、变压器有载调压控制回路等进行模拟仿真，实现与实际一次设备解耦的功 能测试，测试步骤合理有效，完全满足变电站自动化系统测试的要求。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施， 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不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：信息处理模块、功能切换模块、一次设备接口模块、仿真 模拟模块和测试控制开关，其中：信息处理模块与功能切换模块相连接并以GOOSE机制接收 和传输控制命令和状态信息；功能切换模块分别与一次设备接口模块和仿真模拟模块相连接并 进行运行、试验和传动的功能切换；一次设备接口模块采集一次设备的状态量或通过继电器控 制一次设备动作；仿真模拟模块完成模拟断路器、隔离开关、接地刀闸以及变压器有载调压的 动作行为或状态；测试控制开关与功能切换模块相连接并通过人工控制完成实际一次设备联接 状态或仿真一次设备状态的切换。

所述的信息处理模块包括：逻辑功能单元和GOOSE网络接口单元，其中：GOOSE网 络接口单元分别接收来自外部系统的GOOSE报文服务以实现测试启动，逻辑功能单元分别接 收GOOSE网络接口单元输出的测试命令，控制经功能切换模块连接的仿真模拟模块的被仿真 一次设备，同时接收经功能切换模块引入的仿真模拟模块被仿真设备的状态。

所述的功能切换模块包括：功能切换单元和测试控制单元，其中：功能切换单元根据测 试控制单元的状态完成信息处理模块与一次设备接口模块或者仿真模拟模块的连接；当测试控 制开关投入时，信息处理模块与仿真模拟模块连接；当测试控制开关退出时，信息处理模块与 一次设备接口模块连接。

所述的一次设备接口模块包括：状态采集单元和继电器出口单元，其中：状态采集单元 通过光耦开入方式采集一次设备的工作状态信息，并输出至功能切换模块，继电器出口单元接 收功能切换模块传输的控制命令，同时通过继电器接点方式驱动一次设备。

所述的仿真模拟模块包括：模拟断路器单元、模拟隔离开关单元、模拟接地刀闸单元和 模拟变压器有载调压档位单元，其中：模拟断路器单元与功能切换模块相连并接收操作断路器 跳合闸命令并使得RS触发器反转，同时通过功能切换模块输出RS触发器当前状态，模拟隔离 开关单元与功能切换模块相连并接收隔离开关操作命令并使得RS触发器反转，同时通过功能 切换模块输出RS触发器当前状态，模拟接地刀闸单元与功能切换模块相连并接收接地刀闸操 作命令并使得RS触发器反转，同时通过功能切换模块输出RS触发器当前状态，模拟变压器有 载调压档位单元与功能切换模块相连并接收调档操作命令并使得软件计数器变化，并且通过功 能切换模块输出软件计数器当前数值。

本实施例具体工作过程如下：

1）智能装置控制回路测试的前提条件判别：根据测试需要，必须投入测试投入开关。

2）智能装置信息处理模块能够接收以GOOSE报文送来的断路器跳合闸、隔离开关（或 接地刀闸）、及变压器有载调压操作信号，同时支持手跳接点输入。如果在测试时收到信号， 信号输出给功能切换模块。

3）此时，测试开关在投入状态，功能切换模块内部接口通过功能切换到状态2，智能装 置信息处理模块与仿真模拟模块通过功能切换模块切换后连接。

a)测试断路器控制回路：接收操作断路器跳合闸命令后并使得RS触发器反转，同时通 过功能切换模块输出RS触发器当前状态。

b)测试隔离开关（或接地刀闸）控制回路：接收隔离开关（接地刀闸）操作命令后并使 得RS触发器反转，同时通过功能切换模块输出RS触发器当前状态。

c)测试变压器调档控制回路：接收变压器调档操作命令后并使得软件计数器变化，并且 通过功能切换模块输出软件计数器当前数值。

4)测试完毕后，退出测试开关。功能切换模块内部接口通过功能切换到状态1；智能装 置信息处理模块与一次设备接口模块通过功能切换模块切换后相连。

至此，完成智能装置的控制回路测试全部步骤。

本实施例与现有技术相比，在实际一次设备不与智能装置连接时，可在二次系统集成商 工厂内通过模拟一次设备操作行为的智能装置与变电站控制系统的连接进行系统测试，使得全 站变电站自动化系统的配置正确性都能在工厂得到验证。缩短变电站现场调试时间，提高调试 质量和效率。