1項目背景

隨著自動化技術在配電網的新建和改造工程中的運用,配網自動化開關設備越來越多。但目前在對配電線路自動化終端的功能進行測試時,均須申請現(xiàn)場停電,耗費時間長,且需投入大量人力和物力。同時,配電自動化設備各廠家的不同型號設備接口存在不兼容的弊端,對供電可靠性以及配電自動化設備的日常運行維護帶來了巨大挑戰(zhàn)。

2項目方案與實施

基于上述問題,本文提出了研發(fā)一種新型的配電網自動化仿真開關,可實現(xiàn)在配電線路不停電的狀態(tài)下完成終端功能的測試,并解決不同型號設備接口兼容性問題。

2.1項目技術方案

如圖1所示,新型配網自動化仿真開關,包括轉換模塊、MCU模塊及輸出模塊。轉換模塊包括DC/DC模塊及AC/DC模塊:輸出模塊包括分閘及合閘狀態(tài)指示燈及分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊:MCU模塊的輸出端分別電連接各輸出模塊,各轉換模塊輸出端分別電連接MCU模塊的輸入端。

2.1.1合閘信號繼電器輸出模塊

將合閘信號經DC/DC或AC/DC后得到的5V電平信號轉換為MCU模塊可識別的GPI0高電平,同時將合閘信號與MCU模塊隔離開,起到保護作用。

2.1.2分閘信號繼電器輸出模塊

將分閘信號經DC/DC或AC/DC后得到的5V電平信號轉換為MCU模塊可識別的GPI0高電平,同時將分閘信號與MCU模塊隔離開,起到保護作用。

2.1.3第一電源控制電路

電源通斷控制,受控于MCU模塊的GPI03口,輸入第一DC/DC轉換模塊輸出的5V電源。第一電源控制電路導通時,輸出電壓等于輸入電壓,仍為5V,用于點亮分閘狀態(tài)指示燈。GPI03置高時,第一電源控制電路導通,輸出電壓等于輸入電壓,分閘狀態(tài)指示燈亮:GPI03置低時,第一電源控制電路斷開,輸出電壓為0V,分閘狀態(tài)指示燈滅。

2.1.4第二電源控制電路

電源通斷控制,受控于MCU模塊的GPI04口,輸入第一DC/DC轉換模塊輸出的5V電源。第二電源控制電路導通時,輸出電壓等于輸入電壓,仍為5V,用于點亮合閘狀態(tài)指示燈,并給第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊及第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊供電。GPI04置高時,第二電源控制電路導通,輸出電壓等于輸入電壓,合閘狀態(tài)指示燈亮,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開觸點閉合、常閉觸點斷開:GPI04置低時,第二電源控制電路斷開,輸出電壓為0V,合閘狀態(tài)指示燈滅,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開觸點斷開、常閉觸點閉合。

轉換模塊將外部輸入的分合閘信號轉換為MCU模塊可檢測的相應電平信號,MCU模塊用于檢測分、合閘信號,并根據(jù)相應的信號點亮相應的分合閘信號指示燈,并使分合閘狀態(tài)繼電器模塊輸出相應的分閘或合閘狀態(tài)。

2.2項目具體實施

通過外部設備電源給配網自動化仿真開關供電后,配網自動化仿真開關處于缺省狀態(tài),分閘狀態(tài)指示燈亮,合閘狀態(tài)指示燈滅,分閘狀態(tài)點與繼電器公共端導通。

當配電網自動化終端接收到遠程分閘指令時,配電網自動化終端輸出分閘信號,配網自動化仿真開關接收的配網自動化終端發(fā)出的交、直流分閘信號,由第四AC/DC轉換模塊或第二DC/DC轉換模塊轉換為5V的電平信號,再通過分閘信號繼電器輸出模塊轉換為MCU模塊可識別的GPI0高電平,MCU模塊的GPI02口檢測到該高電平時,產生一個內部中斷,MCU模塊的軟件在檢測到該中斷時,判定配網自動化仿真開關接收到了分閘信號。MCU模塊將GPI03置高,第一電源控制電路導通,分閘狀態(tài)指示燈亮,同時將GPI04置低,第二電源控制電路斷開,合閘狀態(tài)指示燈滅,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開觸點斷開、常閉觸點閉合。

因此,原有的配網自動化開關設備分閘狀態(tài)可以根據(jù)配網自動化仿真開關的分閘狀態(tài)指示燈亮及第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常閉觸點閉合來表示:配電網自動化終端接收到了遠程分閘指令,并給配網自動化開關設備發(fā)出了分閘信號,完成了配電網自動化終端二次功能測試中的分閘測試。

當配電網自動化終端接收到遠程合閘指令時,配電網自動化終端輸出合閘信號,配網自動化仿真開關接收的配網自動化終端發(fā)出的交、直流合閘信號,由第五AC/DC轉換模塊或第三DC/DC轉換模塊轉換為5V的電平信號,再通過合閘信號繼電器輸出模塊轉換為MCU模塊可識別的GP1o高電平,MCU模塊的GP1o1口檢測到該高電平時,產生一個內部中斷,MCU模塊的軟件在檢測到該中斷時,判定配網自動化仿真開關接收到了合閘信號。MCU模塊將GP1o4置高,第二電源控制電路導通,合閘狀態(tài)指示燈亮,第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開觸點閉合、常閉觸點斷開,同時將GP1o3置低,第一電源控制電路斷開,分閘狀態(tài)指示燈滅。

因此,原有的配網自動化開關設備合閘狀態(tài)可以根據(jù)配網自動化仿真開關的分閘狀態(tài)指示燈滅及第一分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊和第二分合閘狀態(tài)繼電器輸出模塊的常開觸點閉合來表示:配電網自動化終端接收到了遠程合閘指令,并給配網自動化開關設備發(fā)出了合閘信號,完成了配電網自動化終端二次功能測試中的合閘測試。

3項目應用效果分析

新型配網自動化仿真開關實現(xiàn)了在不停電的狀態(tài)下,將交、直流分合閘信號輸入至配網自動化仿真開關中,保證在現(xiàn)場不停電的情況下對配網自動化終端進行功能測試,并完成配電自動化設備的日常維護。本文提出的轉換模塊,提供了直流12~48V、交流220V的分合閘信號輸入接口,滿足了所有配網自動化廠家設備的兼容性要求,輸出模塊采用指示燈和繼電器輸出兩種方式,測試結果顯示簡單清楚,可滿足多種測試需求。

4結語

本文提出的新型配網自動化仿真開關在實踐中取得了良好的應用效果,為未來智能電網的發(fā)展提供了可靠的技術支持,有著一定的推廣價值。