一种便携式柱上开关控制器现场试验装置及方法

发表时间：2020-12-30T05:57:15.984Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第22期 作者： 叶俊鸿 谢政威

[导读] 在电力系统中，配网自动化设备作为馈线上的核心设备，安装在配电网馈线的各个区段，他们对配网自动化运行起到关键作用，所以需要对设备的功能性能定期检测，保证其运行的可靠性。广东电网有限责任公司东莞城区供电局 523000

摘要：在电力系统中，配网自动化设备作为馈线上的核心设备，安装在配电网馈线的各个区段，他们对配网自动化运行起到关键作用，所以需要对设备的功能性能定期检测，保证其运行的可靠性。本文针对配网自动化设备检测中没有专门的模拟断路器配合、现场航空接头接线不方便、柱上开关自动化控制终端试验效率等问题，研发了一种便携式柱上开关控制器现场试验装置。首先分析了装置原理，进而重点分析了装置各部分设计。实际的测试结果表明，所设计的便携式柱上开关控制器现场试验装置能够在快速完成配网自动化设备功能性能测试。

关键词：配网自动化设备；功能性能测试；设计

在电力系统中，配网自动化设备作为馈线上的核心设备，安装在配电网馈线的各个区段，他们对配网自动化运行起到关键作用。由于设备处于户外环境中，需要定期对设备进行测试，但是现有技术中的存在以下问题：如现有柱上开关自动化控制终端试验没有专门的模拟断路器配合、现场航空接头接线不方便、柱上开关自动化控制终端试验效率等问题；而且对于柱上开关的检验、调试需要将高压侧挺短或拆下进行测试，不能及时检查出问题，对于测试工作难以开展。 1 便携式柱上开关控制器现场试验装置原理

便携式柱上开关控制器现场试验装置能够通过有线或无线对于现场数据进行采集，通过仿真终端仿真现场情况，当对柱上开关进行调试、检查的时候，先根据仿真终端的仿真情况进行调试、检查，再对现场进行操作，大大提高试验效率。其中无线采集数据，更加便携，只需携带主控制器与仿真终端便能实现整个试验过程，无需操作人员在爬上电杆，并且主控制器对参数信号进行处理，试验效率也大大提高；本装置能够实现对于柱上开关控制的在线检测，整个系统方便快捷。 2 便携式柱上开关控制器现场试验装置分析及设计 2.1 工作方式分析

图2 便携式柱上开关控制器现场试验装置整体设计

如图1所示，无线发送模块与柱上开关控制器的输出端连接；无线接收模块与接线端子排的输入侧连接；无线发送模块与无线接收模块进行信息交互。

工作人员对柱上开关进行控制时，无需再爬上电线杆，通过人机界面模块就可以了解和处理各种开关信息。如果遭遇线路故障，还可以通过人机界面模块、参数设置模块进行简单的故障分析，因此，工作效率、安全性能方面可以明显地提升。 2.2 便携式柱上开关控制器现场试验装置整体设计

本装置采用模拟断路器与仿真终端相结合，模拟现场运行环境，测试配网自动化设备的功能与性能。本装置统计目前国内大部分厂家的配网自动化设备航空插头定义，并制作配网自动化设备接入单元，接入单元可以支持目前市场占有率比较大的厂商的配网自动化设备航空插头直接接入，通过内部接线转换，配网自动化设备接入单元引出两条标准统一的航空插头电缆，方便于模拟断路器和仿真终端连接。配网自动化设备采集仿真终端输出的电压、电流标准信号，输出分闸、合闸等控制信号给模拟断路器，模拟断路器根据设置参数、配网自动化设备输出的分闸、合闸控制信号，依据实际的断路器逻辑执行分闸、合闸操作，产生分、合闸状态信号，这些状态信号输入到仿真终端，触发仿真终端的状态序列，从而控制交流电压、电流的输出，从而模拟真实的断路器分合闸时，电压电流的跳变。 3 便携式柱上开关控制器现场试验装置功能模块设计详析 3.1 器件选择

器件对于工作环境的要求较高,在设计中,应选取能够满足环境要求和性能要求的电子元器件。对元器件的使用温度、湿度等限制条件要格外注意,对器件的耐压、电流等电气参数要做降额处理,留出足够的余量。 3.2 互通性能设计

（1）电压回路互通性测试

通过仿真终端在任意一个航插入口依次施加三相电压242V、220V、110V、11V，控制器遥测采集面板能够准确显示对应的线电压值。证明电压回路的互通性正常。 （2）控制遥信回路互通性测试

将电缆航插入口与模拟断路器相连，在控制终端操作分合闸和储能，模拟断路器能够正常动作，控制终端能够正常显示分合位置和储能位置，证明这几个关键回路的互通性正常。 （3）保护逻辑综合测试

在控制终端设置好过流定值和重合闸时间，在电流入口施加过电流，控制终端能够接收过流信号，并输出跳闸和重合闸电压至模拟断路器，模拟断路器的动作情况符合保护逻辑，证明一系列的逻辑动作命令也能互通。 3.3 老化测试

委托有资质的单位，对箱体进行耐腐蚀试验和老化试验，验证箱体在户外恶劣环境下能否保护内部构件，特别是验证密封胶条、锁紧机构的耐锈蚀、耐高温性能，验证箱体防护等级。 3.4 主控制器芯片选型

采用ST公司基于Cortex-M4内核的高性能数字信号控制器STM32F407，主控制器提供网口和串口两种通信接口形式，便于和各种类型的通信，网口采用RJ45接口，10/100M自适应；串口支持RS232/RS485。主控制器具有丰富的内部资源，在不外扩资源的情况下可实现本项目所需要的存储、通信、控制、接口功能。 3.5 通用性设计

采用嵌入式系统设计，采用可复用的多个电压采样通道，将电流采样通道分为测量通道和保护通道，从而实现在测量电流过大时能够自动切换，并设计多种通信功能电路，得到的控制器能够满足不同的开关本体（包含断路器和负荷开关）对控制器硬件的要求，能够满足不同的控制功能（继电保护、重合闸、配电自动化）对控制器硬件的要求，也能满足不同的应用条件（不同的电流互感器配置条件、不同的电压互感器配置条件）对控制器硬件的要求，具有较高的通用性。 结论

智能配电网的发展对配网自动化设备提出了更高的要求，为了提高配电网自动化的可靠性，本文研究了一种适合于配电网且具有宽输入电压特性的便携式柱上开关控制器现场试验装置。分析了装置的原理，介绍了装置各部分设计，测试了装置的多种工作方式。测试结果表明，所设计的便携式柱上开关控制器现场试验装置满足自动化开关控制终端试验时快速接线的要求，无需线路停电即可进行检测，且耗时仅为以前50%，解决了开关自动化控制终端快速测试流程复杂，耗时严重的问题进而重点分析了装置各部分设计。实际的测试结果表明，所设计的便携式柱上开关控制器现场试验装置能够在快速完成配网自动化设备功能性能测试。 参考文献

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项目名称

便携式柱上开关控制器现场试验装置制作与试用，项目编号：031900KK52190227。