配电自动化终端设备一体化检测平台的构建与应用.docx

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doi:

10.3969/j.issn.1008-6218.2014.03.003

配电自动化终端设备一体化检测平台的构建与应用

刘海涛1，陈学全2，云

峰1

（1.内蒙古电力科学研究院，呼和浩特010020；2.天津天大求实电力新技术股份有限公司，天津300384）

摘要：

根据配电自动化系统的构成与功能特点，构建了包含物理模拟、数字模拟的多电源

配电自动化终端一体化检测平台；设计了任意配电网模拟网络和故障情况下形成的动态模拟

试验环境，实现了对配电终端（DTU、FTU）的蓄电池、电源模块、基本功能与性能、通信规约、

故障运行以及配电终端保护逻辑功能等项目的测试。

认为检测平台检测功能完善，设备配置合理，测试方法简单、实用，具有操作灵活、精确度高等特点。

关键词：

配电自动化终端；动态模拟试验；检测平台；通信规约；故障模拟

文献标志码：

B

中图分类号：

TM732

文章编号：

1008－6218（2014）03－0033－07

ConstructionandApplicationofDistributionAutomationTerminal

EquipmentIntegrationTestingPlatform

LiuHaitao1,ChenXuequan2,YunFeng1

（1.InnerMongoliaPowerResearchInstitute,Hohhot010020;2.TianjinTiandaQiushiElectricPowerHigh

TechnologyCo.,Ltd.,Tianjin300384）

Abstract：

Accordingtothestructureandfunctioncharacteristicsondistribution

automationsystems,aintegrativedetectionplatformincludingphysicalmodelinganddigitalanalogybasedondistributionautomationterminalwasbuiltup,createddynamicmodelexperimentenvironment,realizedthedetectionaboutdistributionterminal′sstoragebattery,powermodule,basicfunction,performance,communicationrules,faultoperationandlogicfunctionprotectionofdistributionterminal.Theplatformhadperfectfunction,reasonablearrangementofequipment,simpleandpracticaltestingmethods,theadvantagesofflexibleoperationandhighaccuracy.

Keywords：

distributionautomationterminal;dynamicsimulationtest;testplatform;

communicationprotocol;faultsimulation

0 引言

而配电自动化系统的可靠运行则是配电网健康发

展的重要基础。

为了保证配电终端设备具备较高的运行质量及良好的互联互通性，在智能电网建设或改造过程中对配电终端设备在入网前进行功能检测是非常必要的。

本文依据电力行业相关标准

随着国民经济的发展，电力的需求越来越旺

盛，同时对电能质量与供电可靠性的要求也越来越高。

配电自动化是未来配电网发展的必然方向[1-2]，

[收稿日期]2013-10-22；[修改日期]2014-04-22

[作者简介]刘海涛（1977—），男，内蒙古人，硕士，工程师，从事分布式发电及配电自动化相关技术研究工作。

内蒙古电力技术

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2014年第32卷第3期

和技术规范，结合现有配电自动化终端功能检测的

技术条件，对配电自动化终端设备一体化检测平台的搭建过程及配电终端设备功能检测方法与流程进行说明。

2 检测原则和依据

针对配电终端的基本功能，实验室应能对典型

配电网网络结构、接地故障、断路器的状态等进行准确模拟，实现对配电终端接入开关位置和信号注入位置的任意调整，以及实现终端与主站的通信连接功能，保证电气连接和通信连接的正确性和可靠性。

根据电力行业相关标准，利用检测平台对配电自动化终端进行检测。

检测依据主要包括：

（1）配电自动化终端子站功能规范[7]，配电自动化重点检测规程[10]，配电网规划设计技术导则[11]；

（2）低压开关成套设备技术标准[12]；

（3）远动设备及系统标准传输协议[13]，远程终端设备技术规范[14]等。

上述依据分别对配电自动化终端的性能、功能指标提出了要求，只有符合各项规定才能保证电网运行的安全可靠性。

1 配电自动化系统的构成与特点

1.1 系统构成

配电自动化系统大致可划分为3个子系统：

配电自动化主站系统、配电自动化子站系统和配电自动化终端[2]。

其中配电自动化终端作为配电自动化系统数据采集和监控的起始点，对配电网的故障分析与处理，以及网络优化与重构起着非常重要的作用[3-4]。

在现有配电网改造过程中，同一配电线路或输电区域可能涉及多种配电终端，而不同厂家、不同型号配电终端接入同一配电网络时，彼此间的通信及设备自身的运行状况等容易出现问题，如文献[5]中提到了各个终端设备在运行时发生的彼此间的通信问题，文献[6]对配电系统在运行过程中存在的各种问题做了详细的阐述。

1.2 特点

配电自动化系统是1个设备多、分工明确、配合紧密、综合性高的复杂系统[7-9]。

根据配电自动化终端承担的任务及现场环境、使用条件等要求，配电自动化终端应具有以下功能特点。

1.2.1 可靠性高

配电自动化终端设备、所采集数据和通信网络都要有很高的可靠性，必须确保故障的快速反馈、定位和隔离；设备应具有较好的电磁特性、数据采集精度和通信的稳定性。

1.2.2 实时性高

对数据传输的实时性要求很高，重要数据（如开关变位信息）要优先传送，确保第一时间送至主站。

1.2.3 安全性高

对设备的安全性和数据的安全性都要求很高。

如失电的情况下，备用电源应能可靠工作；在通信通道故障时，备用通道必须迅速切换，保证通信正常。

1.2.4 操作性和维护性好

系统的操作方法要简单，维护和调试方式灵活，可实现就地或远方操作、数据维护、参数设置等调试或维护工作。

3 检测对象与内容

3.1 常规检测

配电终端检测内容涵盖范围较广，包括功能测试、通信协议测试、可靠性测试等。

为了配合配电网自动化试点工作，各地相继开展了配电网自动化终端相关试验或检验工作，检测对象、内容一般包括：

（1）结构及配置；

（2）软、硬件平台；

（3）电源性能；

（4）设备基本功能；

（5）数据处理及传输能力；

（6）本地及远程维护；

（7）通信功能；

（8）绝缘电阻、绝缘强度、振动状况，高低温、湿热环境下性能；

（9）电磁兼容性等。

3.2 配电终端检测平台

本配电终端检测平台从智能配电网角度出发，侧重于对配电终端基本通信规约的测试，以及故障检测、定位与恢复（馈线自动化）等功能的检测。

这些测试工作比其他常规检测所需的条件、要求更高，常规实验室往往不具备这些试验条件，本文构建了更贴近于实际状态的配电自动化运行模拟环境。

配电终端检测平台主要是针对设备功能进行

2014年第32卷第3期

刘海涛，等：

配电自动化终端设备一体化检测平台的构建与应用

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测试，测试项目主要包括以下几个方面。

3.2.1 终端通信规约测试

通过进行配电网主站和配电终端之间的规约测试，验证主站、终端之间是否能够符合标准规约。

具体测试内容包括：

（1）配电终端通信规约测试，检验终端是否满足相关通信接口及规约配置功能。

（2）配电终端与主站的信息交互测试，检测配电终端与主站系统之间的信息交互功能。

（3）数据转发测试，检验配电终端对网络表、PLC、无功投切控制器（综测仪）等设备数据的采集与转发功能。

（4）根据104规约[13]进行终端对主站通信规约测试，包括检验配置、APCI帧格式检验，APCI传输规则检验，APCI和TCP应用功能检验，监视方向上过程信息、控制方向过程信息、监视方向系统命令、控制方向系统命令、控制方向参数命令的ASDU（应用服务数据单元）检验及其他基本应用功能检验。

（5）数据转发测试，包括网络表数据接收与转发、PLC数据接收与转发、无功投切控制器（综测仪）数据接收与转发。

3.2.2 备用电源（蓄电池）指标测试

测试电源装置各项指标是否满足标准[15]要求，具体包括：

（1）装置电源应能同时接纳交、直流供电方式。

（2）交流电源全部中断时，装置应在无扰动情况下自动切换至蓄电池直流供电方式；当交流电源恢复供电时，装置应自动切回交流供电方式。

（3）外部电源失电后，蓄电池为终端与通信设备供电的时间是否满足要求。

（4）电源模块所提供的操作电源及通信电源的电能质量是否满足要求。

（5）装置应具备电池活化管理功能，能够自动实现对蓄电池的定期充、放电，且充、放电时间可进行设置。

（6）装置应能实现对供电电源的状态监视，电源模块具有明显的指示灯并能将电源供电状况以遥信方式上传至上级系统。

3.2.3 基本功能检测

（1）测试终端的数字量输入单元防抖能力及SOE分辨率是否符合规范；测试终端的数字量输出单元的输出能力是否符合规范。

（2）测试终端的模拟输入单元实际输入电压、

电流精度是否符合规范。

（3）测试终端的系统自诊断、掉电数据保存、故障指示、故障信号复归等是否符合规范。

（4）测试配电网终端系统性能，如故障模拟、遥信雪崩、遥信突变、遥测量变化等测试，具体包括以下内容。

3.2.3.1 数字量输入、输出单元测试测试内容包括遥信逻辑状态测试，遥信取反、

屏蔽测试，SOE/COS测试，消抖时间测试，遥信合并测试，控制输出测试，遥控明确断开点测试，遥控来源测试，上电、复位、断电的安全测试，遥控预置撤销/自动撤销功能测试。

3.2.3.2模拟量采集单元测试

测试内容包括电流量、电压量的测量精度等级，交流遥测输入频率变化、波形畸变、线路间相互作用、短期超量限、连续超量限的影响测试，故障电流整定范围测试，故障延时时间整定范围测试。

3.2.3.3 系统自诊断测试测试自诊断、自恢复能力和板级诊断功能；电

源失电保护功能（SOE失电保存测试，时钟保持功能测试），故障指示、故障信号恢复（故障指示测试，故障信号复归测试）等。

3.2.3.4 配电网络模拟平台构建构建任意典型配电网络模拟平台，模拟实际电

网的运行需求。

4 检测平台建设方案

4.