智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置權(quán)利要求

1.一種智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，包括：被試驗裝置及負荷計算部分，其特征在于，還包括：模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分、切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分；所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分與被試驗裝置及負荷計算部分、切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分依次相連接；所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分包括：總命令執(zhí)行機單元、模擬量總交換機單元、多個模擬量開入開出單元、與所述模擬量開入開出單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個合并器單元、SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元；所述總命令執(zhí)行機單元與所述模擬量總交換機單元相連接，所述模擬量總交換機單元還與各模擬量開入開出單元分別相連接，每個模擬量開入開出單元與對應(yīng)的合并器單元相連接，各合并器單元均與所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元相連接，所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元還與所述被試驗裝置相連接；所述切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分包括：GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元、與所述合并器單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個智能匯總單元、與所述智能匯總單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個負荷斷路器單元；所述被試驗裝置與所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元相連接，所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元還與各智能匯總單元分別相連接；每個智能匯總單元與對應(yīng)的負荷斷路器單元相連接；所述總命令執(zhí)行機單元用于對所述模擬量總交換機單元發(fā)送控制指令，以及從所述模擬量總交換機單元接收反饋數(shù)據(jù)；所述控制指令包括：用于控制所述被試驗裝置的模擬量大小和用于控制所述被試驗裝置的時間指令；所述模擬量總交換機單元用于接收所述總命令執(zhí)行機單元輸出的控制指令，進行通道配置后將所述控制指令分發(fā)到各個模擬量開入開出單元；以及接收各個模擬量開入開出單元的反饋數(shù)據(jù)，將所述反饋數(shù)據(jù)匯總傳輸至所述總命令執(zhí)行機單元；所述各模擬量開入開出單元用于接收所述模擬量總交換機單元分發(fā)的控制指令，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后將所述控制指令模擬量傳輸至各合并器單元；所述各合并器單元用于將控制指令模擬量轉(zhuǎn)換為光信號，然后傳輸至所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元匯總；所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元用于采用SMV網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)來進行信號匯總交換，以及接收對應(yīng)的被試驗裝置的反饋數(shù)據(jù)；所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元用于將被試驗裝置切除負荷容量執(zhí)行命令進行匯總，并按照預(yù)設(shè)的地址將切除負荷容量執(zhí)行命令分配到各個智能匯總單元；所述各智能匯總單元用于接收到切除負荷容量執(zhí)行命令后進行數(shù)據(jù)交換，將接收到的切除負荷容量執(zhí)行命令轉(zhuǎn)換為電信號；所述各負荷斷路器單元用于接收到切除負荷容量執(zhí)行命令后執(zhí)行切負荷，直到P1﹥P2時被試驗裝置切除負荷容量程序才結(jié)束；所述P1為供電線路負荷，所述P2為用電線路負荷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特征在于，所述總命令執(zhí)行機單元發(fā)送的控制指令中還包括與各個所述被試驗裝置對應(yīng)的設(shè)備號及地址；所述模擬量總交換機單元讀取所述控制指令中的設(shè)備號及地址，并根據(jù)所述設(shè)備號及地址將所述控制指令分發(fā)到各所述模擬量開入開出單元。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特征在于，所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元采用GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)將切除負荷容量執(zhí)行命令進行匯總。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特征在于，所述匯總后的信號按照IEC61850協(xié)議傳輸；以及所述切除負荷容量執(zhí)行命令按照IEC61850協(xié)議進行傳輸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特征在于，所述被試驗裝置及負荷計算部分包括：被測裝置動作邏輯模塊、負荷計算模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特征在于，所述各合并器單元與所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元之間通過光纖相連接；和/或所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元與所述被試驗裝置之間通過光纖相連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特征在于，所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元與所述被試驗裝置之間通過光纖相連接；和/或所述各智能匯總單元與所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元之間通過光纖相連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特征在于，所述各智能匯總單元與各負荷斷路器單元之間通過電纜或?qū)Ｓ猛鈱咏^緣導(dǎo)線相連接 。

《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》涉及變電站技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置 。

圖1為一主一備型智能變電站的配置示意圖；

圖2為《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》一種智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為備自投動作邏輯示意圖 。

智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置專利目的

《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》提供一種智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置 。

智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置技術(shù)方案

《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》包括：被試驗裝置及負荷計算部分，還包括：模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分、切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分；所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分與被試驗裝置及負荷計算部分、切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分依次相連接；

所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分包括：總命令執(zhí)行機單元、模擬量總交換機單元、多個模擬量開入開出單元、與所述模擬量開入開出單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個合并器單元、SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元；所述總命令執(zhí)行機單元與所述模擬量總交換機單元相連接，所述模擬量總交換機單元還與各模擬量開入開出單元分別相連接，每個模擬量開入開出單元與對應(yīng)的合并器單元相連接，各合并器單元均與所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元相連接，所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元還與所述被試驗裝置及負荷計算部分相連接；

所述切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分包括：GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元、與所述合并器單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個智能匯總單元、與所述智能匯總單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個負荷斷路器單元；所述被試驗裝置及負荷計算部分與所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元相連接，所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元還與各智能匯總單元分別相連接；每個智能匯總單元與對應(yīng)的負荷斷路器單元相連接；

所述總命令執(zhí)行機單元用于對所述模擬量總交換機單元發(fā)送控制指令；以及從所述模擬量總交換機單元接收反饋數(shù)據(jù)；所述控制指令包括：用于控制所述被試驗裝置的模擬量大小和用于控制所述被試驗裝置的時間指令；

所述模擬量總交換機單元用于接收所述總命令執(zhí)行機單元輸出的控制指令，進行通道配置后將所述控制指令分發(fā)到各個模擬量開入開出單元；以及接收各個模擬量開入開出單元的反饋數(shù)據(jù)，將所述反饋數(shù)據(jù)匯總傳輸至所述總命令執(zhí)行機單元；

所述各模擬量開入開出單元用于接收所述模擬量總交換機單元分發(fā)的控制指令，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后將所述控制指令模擬量傳輸至各合并器單元；

所述各合并器單元用于將控制指令模擬量轉(zhuǎn)換為光信號，然后傳輸至所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元匯總；

所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元用于采用SMV網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)來進行信號匯總交換；以及接收對應(yīng)的被試驗裝置的反饋數(shù)據(jù)；

所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元用于將被試驗裝置切除負荷容量執(zhí)行命令進行匯總，并按照預(yù)設(shè)的地址將切除負荷容量執(zhí)行命令分配到各個智能匯總單元；

所述各智能匯總單元用于接收到切除負荷容量執(zhí)行命令后進行數(shù)據(jù)交換，將接收到的切除負荷容量執(zhí)行命令轉(zhuǎn)換為電信號；

所述各負荷斷路器單元用于接收到切除負荷容量執(zhí)行命令后執(zhí)行切負荷，直到P1﹥P2時被試驗裝置切除負荷容量程序才結(jié)束；所述P1為供電線路負荷，所述P2為用電線路負荷 。

智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置改善效果

由以上方案可以看出，《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，該裝置的設(shè)計采用了獨立的系統(tǒng)，從而有效避免了因智能變電站使用公共通道試驗給電網(wǎng)帶來的風(fēng)險；而且由于采用獨立的程序模擬化形式，使得測試裝置能夠適宜變電站接線的各類接線方式。另外《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的測試裝置使用時簡單、方便，便于攜帶 。

備自投是備用電源自動投入使用裝置的簡稱。電源的備自投系統(tǒng)的作用為：在工作電源突然失去的情況下，自動投入備用電源，迅速恢復(fù)失壓設(shè)備的用電，保證供電的連續(xù)性。在提高供電的可靠性方面，備自投起到了關(guān)鍵性作用。

以傳統(tǒng)的一主一備型智能變電站接線方式為例進行說明，如圖1所示：OCT為用于智能變電站的光電子電流互感器；OPT為用于智能變電站的光電子電壓互感器；DL1…..2DLn分別為對應(yīng)的供電線路和負荷用電線路的斷路器；DLF為分段斷路器；1M、2M、3M、4M為母線；#1間隔線路、#2間隔線路為供電電路；1F1………2Fn為負荷用電線路；d1為故障點。在該智能變電站中，隨著系統(tǒng)的變化可自動形成備投方式，如其中的一種方式：DL1斷路器運行（在合位）；DLF分段斷路器備投（在分位）；DL2斷路器運行（在合位）。3M和4M母線上的負荷分別通過#1主變和#2主變靠#1間隔線路和#2間隔線路供給。當(dāng)#1間隔線路d1點故障，具備備投條件下，DLF分段斷路器投入，這就意味3M和4M母線上的負荷均由#2間隔線路供給，若3M和4M母線上的所有負荷投入后#2間隔線路存在過負荷的風(fēng)險，為了消除過負荷的風(fēng)險，現(xiàn)場采取根據(jù)負荷的重要級別依次切除實現(xiàn)。但對該部分的邏輯功能試驗由于受現(xiàn)場條件的限制不可能如實得到驗證，可能存在邏輯功能不正確的安全隱患，因此，為解決此問題，需要設(shè)計變電站電源備自投切負荷試驗裝置。

在現(xiàn)場進行變電站電源備自投切負荷試驗工作涉及的OCT、OPT回路較多，有運行線路、備投線路、N條負荷線路、各段母線電壓等。如圖1所示，至少有4條線路、4段母線，切負荷邏輯功能試驗需要采集試驗電流進行計算，所以必須有專用提供負荷電流的外設(shè)模擬量通道。

隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各種電力設(shè)備智能化程度的提高，變電站從常規(guī)運行方式已經(jīng)發(fā)展到智能化模擬，并已經(jīng)在工程中得到實踐，智能變電站與常規(guī)變電站一樣為提高供電的可靠性也安裝備自投裝置來實現(xiàn)，智能變電站與常規(guī)變電站比較在二次回路上信號傳輸介質(zhì)發(fā)生了根本變化，由光纖代替電纜，并且所有采集的模擬及開關(guān)量等均在公共網(wǎng)絡(luò)中采集和傳輸。因此，如何解決切負荷試驗通過公共網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)從而給電網(wǎng)帶來的風(fēng)險隱患，成為亟待解決的問題 。

參見圖2所示，一種智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置，包括：被試驗裝置及負荷計算部分，還包括：模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分、切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分；所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分與被試驗裝置及負荷計算部分、切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分依次相連接；

所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分包括：總命令執(zhí)行機單元、模擬量總交換機單元、多個模擬量開入開出單元、與所述模擬量開入開出單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個合并器單元、SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元；所述總命令執(zhí)行機單元與所述模擬量總交換機單元相連接，所述模擬量總交換機單元還與各模擬量開入開出單元分別相連接，每個模擬量開入開出單元與一個合并器單元相連接，各合并器單元均與所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元相連接，所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元還與所述被試驗裝置相連接；

所述切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分包括：GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元、與所述合并器單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個智能匯總單元、與所述智能匯總單元的數(shù)目相對應(yīng)的多個負荷斷路器單元；所述被試驗裝置與所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元相連接，所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元還與各智能匯總單元分別相連接；每個智能匯總單元與一個負荷斷路器單元相連接。

作為一個較好的實施例，《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置可以包括至少四個模擬量開入開出單元。下面描述《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》中各單元的具體工作過程：

首先描述所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分。在該部分中：

所述總命令執(zhí)行機單元用于對所述模擬量總交換機單元發(fā)送控制指令；以及從所述模擬量總交換機單元接收反饋數(shù)據(jù)；

上述控制指令主要包括：用于控制所述被試驗裝置的模擬量大小和用于控制所述被試驗裝置的時間指令。通過所述模擬量大小和所述時間指令，可以控制各個所述被試驗裝置在精確的時刻進行預(yù)定模擬量大小，又或者同步響應(yīng)操作，因此能夠精確模擬各種負荷切除情況，提高模擬測試的準確度；

所述模擬量總交換機單元用于接收所述總命令執(zhí)行機單元輸出的控制指令，進行通道配置后將所述控制指令分發(fā)到各個模擬量開入開出單元；以及接收各個模擬量開入開出單元的反饋數(shù)據(jù)，將所述反饋數(shù)據(jù)匯總傳輸至所述總命令執(zhí)行機單元；

所述各模擬量開入開出單元用于接收所述模擬量總交換機單元分發(fā)的控制指令，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后將所述控制指令模擬量傳輸至各合并器單元；

所述各合并器單元用于將控制指令模擬量轉(zhuǎn)換為光信號，然后傳輸至所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元匯總。作為一個較好的實施例，所述各合并器單元與所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元之間可以通過光纖相連接，這樣一來光信號就可以通過光纖傳輸至所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元匯總；

所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元用于采用SMV網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)來進行信號匯總交換（所述匯總后的信號按照IEC61850協(xié)議傳輸）；以及接收對應(yīng)的被試驗裝置的反饋數(shù)據(jù)?！吨悄茏冸娬倦娫磦渥酝肚胸摵稍囼炑b置》的測試裝置的設(shè)計采用SMV網(wǎng)絡(luò)交換，可以使得模擬采集地址靈活配置。另外在所述SMV網(wǎng)絡(luò)交換機單元與所述被試驗裝置之間可以通過光纖相連接，然后將匯總后的信號通過光纖、按照下級的地址進行分配傳輸?shù)奖辉囼炑b置中對應(yīng)間隔。

作為一個較好的實施例，所述總命令執(zhí)行機單元發(fā)送的控制指令中還可以包括與各個所述被試驗裝置對應(yīng)的設(shè)備號及地址。所述模擬量總交換機單元讀取所述控制指令中的設(shè)備號及地址，并根據(jù)所述設(shè)備號及地址將所述控制指令分發(fā)到與所述模擬量開入開出單元。通過在所述控制指令中設(shè)置所述設(shè)備號及地址，所述模擬量開入開出單元可以方便地查找到對應(yīng)的被試驗裝置中對應(yīng)測試間隔的地址，從而可快速地完成所述控制指令的傳遞，提高效率，降低誤傳指令的風(fēng)險。

所述模擬量開入開出及轉(zhuǎn)換部分中涉及多個（假設(shè)為N個）模擬量開入開出單元；此單元收到上級傳指令后輸出大功率的模擬量（含電流、電壓量），所述N個模擬量開入開出單元是獨立的可以分配給不同運行線路、備用線路、負荷線路作為模擬通道用，參見圖1、圖2所示：可以將圖2所示模擬量開入開出單元1分配給如圖1的1號間隔線路；將圖2所示模擬量開入開出單元2分配給如圖1的2號間隔線路；將圖2所示模擬量開入開出單元3分配給如圖1的負荷線路1F1；將圖2所示模擬量開入開出單元4分配給如圖1的負荷線路2F1……如此類推。

下面描述被試驗裝置及負荷計算部分：

所述被試驗裝置及負荷計算部分包括了：被測裝置動作邏輯模塊和負荷計算模塊。此部分為在被試驗裝置內(nèi)部已經(jīng)有的，因此該申請中僅略作描述：

在圖1中的d1點故障，所述裝置動作邏輯模塊的充電條件如下：

①1M母線、2M母線均三相有壓；

②DL1、DL2在合位，DLF在分位；

C被測試的備自投裝置功能壓板投入；

以上條件同時滿足后經(jīng)延時時間后充電完成。

下面描述動作過程：

檢測到1M母線失壓，#1間隔線路無電流，2M母線有壓，延時跳開#1間隔線路DL1斷路器，確認DL1斷路器跳開后，延時自投分段DLF斷路器。動作邏輯參見圖3所示。

所述裝置動作邏輯模塊在動作投分段DLF斷路器，#2間隔線路檢測到供電線路負荷，稱為P1；同時裝置也檢測到負荷用電線路負荷，稱為P2；此時P1和P2進行比較，若P1﹥P2，則被試驗裝置切除負荷容量程序結(jié)束；若P1﹤P2，則被試驗裝置按照規(guī)定輪次切除負荷容量，依次第一、二….N輪次，至到P1﹥P2則被試驗裝置切除負荷容量程序才結(jié)束。

最后，在所述切負荷執(zhí)行及命令轉(zhuǎn)換部分中：

所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元用于將試驗裝置切除負荷容量執(zhí)行命令（簡稱切負荷命令，該切負荷命令按照IEC61850協(xié)議進行傳輸）進行匯總、并按照預(yù)設(shè)的地址將切負荷命令分配到各個智能匯總單元。作為一個較好的實施例，《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元采用GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent，面向通用對象的變電站事件）網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)來將切負荷命令進行匯總，采用GOOSE技術(shù)可以使得負荷命令傳輸速度更快，更容易實現(xiàn)命令的一對一傳輸；

所述各智能匯總單元用于接收到切負荷命令后進行數(shù)據(jù)交換（此命令按照IEC61850協(xié)議傳輸），將接收到的切負荷命令轉(zhuǎn)換為電信號。作為一個較好的實施例，各智能匯總單元的下級可以通過電纜或?qū)Ｓ猛鈱咏^緣導(dǎo)線來傳輸所述電信號至各負荷斷路器單元；

所述各負荷斷路器單元用于接收到切負荷命令后執(zhí)行切負荷，至到P1﹥P2時被試驗裝置切除負荷容量程序才結(jié)束。

優(yōu)選的，所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元與所述被試驗裝置之間可以通過光纖相連接。

優(yōu)選的，所述各智能匯總單元（假設(shè)為N個）包括1-N個分單元，各分單元的上級也可以分別通過光纖連接到所述GOOSE網(wǎng)絡(luò)交換機單元上 。

2020年7月14日，《智能變電站電源備自投切負荷試驗裝置》獲得第二十一屆中國專利優(yōu)秀獎 。