《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》是深圳供電局有限公司於2012年05月09日申請的發明專利，該專利的公布號為：CN102628927A，專利公布日：2012年08月08日，該專利申請號為2012101412118，發明人是王世祥，王瑋，詹勤輝，汪楨子，劉振宗，宋華，高永強，高柳明。
《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》提供一種智慧型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換部分、切負荷執行及命令轉換部分；所述模擬量開入開出及轉換單元包括：總命令執行機單元、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目相對應的多個合併器單元、SMV網路交換機單元；所述切負荷執行及命令轉換部分包括：GOOSE網路交換機單元、與所述合併器單元的數目相對應的多個智慧型匯總單元、與所述智慧型匯總單元的數目相對應的多個負荷斷路器單元。《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的裝置採用了獨立的系統，從而有效避免了因智慧型變電站使用公共通道試驗給電網帶來的風險；而且使用簡單、方便，便於攜帶。
2020年7月14日，《智慧型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秀獎。
（概述圖為《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置
- 公布號：CN102628927A
- 地址：廣東省深圳市羅湖區深南東路4020號
- 公布日：2012年08月08日
- 發明人：王世祥，王瑋，詹勤輝，汪楨子，劉振宗，宋華，高永強，高柳明
- 申請號：2012101412118
- Int. Cl.：G01R31/40(2006.01)I
- 申請日：2012年05月09日
- 專利代理機構：廣州華進聯合專利商標代理有限公司
- 申請人：深圳供電局有限公司
- 代理人：王茹；曾旻輝
- 專利類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
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，迅速恢復失壓設備的用電，保證供電的連續性。在提高供電的可靠性方面，備自投起到了關鍵性作用。
以傳統的一主一備型智慧型變電站接線方式為例進行說明，如圖1所示：OCT為用於智慧型變電站的光電子電流互感器；OPT為用於智慧型變電站的光電子電壓互感器；DL1…..2DLn分別為對應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。在該智慧型變電站中，隨著系統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#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後#2間隔線路存在過負荷的風險，為了消除過負荷的風險，現場採取根據負荷的重要級別依次切除實現。但對該部分的邏輯功能試驗由於受現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，需要設計變電站電源備自投切負荷試驗裝置。
在現場進行變電站電源備自投切負荷試驗工作涉及的OCT、OPT迴路較多，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採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模擬量通道。
隨著計算機及網路技術的發展，各種電力設備智慧型化程度的提高，變電站從常規運行方式已經發展到智慧型化模擬，並已經在工程中得到實踐，智慧型變電站與常規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，智慧型變電站與常規變電站比較在二次迴路上信號傳輸介質發生了根本變化，由光纖代替電纜，並且所有採集的模擬及開關量等均在公共網路中採集和傳輸。因此，如何解決切負荷試驗通過公共網路實現從而給電網帶來的風險隱患，成為亟待解決的問題。
發明內容
專利目的
《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》提供一種智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置。
技術方案
《智慧型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換部分、切負荷執行及命令轉換部分；所述模擬量開入開出及轉換部分與被試驗裝置及負荷計算部分、切負荷執行及命令轉換部分依次相連線；
所述模擬量開入開出及轉換部分包括：總命令執行機單元、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目相對應的多個合併器單元、SMV網路交換機單元；所述總命令執行機單元與所述模擬量總交換機單元相連線，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線，每個模擬量開入開出單元與對應的合併器單元相連線，各合併器單元均與所述SMV網路交換機單元相連線，所述SMV網路交換機單元還與所述被試驗裝置及負荷計算部分相連線；
所述切負荷執行及命令轉換部分包括：GOOSE網路交換機單元、與所述合併器單元的數目相對應的多個智慧型匯總單元、與所述智慧型匯總單元的數目相對應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網路交換機單元相連線，所述GOOSE網路交換機單元還與各智慧型匯總單元分別相連線；每個智慧型匯總單元與對應的負荷斷路器單元相連線；
所述總命令執行機單元用於對所述模擬量總交換機單元傳送控制指令；以及從所述模擬量總交換機單元接收反饋數據；所述控制指令包括：用於控制所述被試驗裝置的模擬量大小和用於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於接收所述總命令執行機單元輸出的控制指令，進行通道配置後將所述控制指令分發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據，將所述反饋數據匯總傳輸至所述總命令執行機單元；
所述各模擬量開入開出單元用於接收所述模擬量總交換機單元分發的控制指令，進行數據轉換後將所述控制指令模擬量傳輸至各合併器單元；
所述各合併器單元用於將控制指令模擬量轉換為光信號，然後傳輸至所述SMV網路交換機單元匯總；
所述SMV網路交換機單元用於採用SMV網路交換技術來進行信號匯總交換；以及接收對應的被試驗裝置的反饋數據；
所述GOOSE網路交換機單元用於將被試驗裝置切除負荷容量執行命令進行匯總，並按照預設的地址將切除負荷容量執行命令分配到各個智慧型匯總單元；
所述各智慧型匯總單元用於接收到切除負荷容量執行命令後進行數據交換，將接收到的切除負荷容量執行命令轉換為電信號；
所述各負荷斷路器單元用於接收到切除負荷容量執行命令後執行切負荷，直到P1﹥P2時被試驗裝置切除負荷容量程式才結束；所述P1為供電線路負荷，所述P2為用電線路負荷。
改善效果
由以上方案可以看出，《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，該裝置的設計採用了獨立的系統，從而有效避免了因智慧型變電站使用公共通道試驗給電網帶來的風險；而且由於採用獨立的程式模擬化形式，使得測試裝置能夠適宜變電站接線的各類接線方式。另外《智慧型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，便於攜帶。
附圖說明
圖1為一主一備型智慧型變電站的配置示意圖；
圖2為《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》一種智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置的結構示意圖；
圖3為備自投動作邏輯示意圖。
技術領域
《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》涉及變電站技術領域，特別是涉及一種智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置。
權利要求
1.一種智慧型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，其特徵在於，還包括：模擬量開入開出及轉換部分、切負荷執行及命令轉換部分；所述模擬量開入開出及轉換部分與被試驗裝置及負荷計算部分、切負荷執行及命令轉換部分依次相連線；所述模擬量開入開出及轉換部分包括：總命令執行機單元、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目相對應的多個合併器單元、SMV網路交換機單元；所述總命令執行機單元與所述模擬量總交換機單元相連線，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線，每個模擬量開入開出單元與對應的合併器單元相連線，各合併器單元均與所述SMV網路交換機單元相連線，所述SMV網路交換機單元還與所述被試驗裝置相連線；所述切負荷執行及命令轉換部分包括：GOOSE網路交換機單元、與所述合併器單元的數目相對應的多個智慧型匯總單元、與所述智慧型匯總單元的數目相對應的多個負荷斷路器單元；所述被試驗裝置與所述GOOSE網路交換機單元相連線，所述GOOSE網路交換機單元還與各智慧型匯總單元分別相連線；每個智慧型匯總單元與對應的負荷斷路器單元相連線；所述總命令執行機單元用於對所述模擬量總交換機單元傳送控制指令，以及從所述模擬量總交換機單元接收反饋數據；所述控制指令包括：用於控制所述被試驗裝置的模擬量大小和用於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於接收所述總命令執行機單元輸出的控制指令，進行通道配置後將所述控制指令分發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據，將所述反饋數據匯總傳輸至所述總命令執行機單元；所述各模擬量開入開出單元用於接收所述模擬量總交換機單元分發的控制指令，進行數據轉換後將所述控制指令模擬量傳輸至各合併器單元；所述各合併器單元用於將控制指令模擬量轉換為光信號，然後傳輸至所述SMV網路交換機單元匯總；所述SMV網路交換機單元用於採用SMV網路交換技術來進行信號匯總交換，以及接收對應的被試驗裝置的反饋數據；所述GOOSE網路交換機單元用於將被試驗裝置切除負荷容量執行命令進行匯總，並按照預設的地址將切除負荷容量執行命令分配到各個智慧型匯總單元；所述各智慧型匯總單元用於接收到切除負荷容量執行命令後進行數據交換，將接收到的切除負荷容量執行命令轉換為電信號；所述各負荷斷路器單元用於接收到切除負荷容量執行命令後執行切負荷，直到P1﹥P2時被試驗裝置切除負荷容量程式才結束；所述P1為供電線路負荷，所述P2為用電線路負荷。
2.根據權利要求1所述的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特徵在於，所述總命令執行機單元傳送的控制指令中還包括與各個所述被試驗裝置對應的設備號及地址；所述模擬量總交換機單元讀取所述控制指令中的設備號及地址，並根據所述設備號及地址將所述控制指令分發到各所述模擬量開入開出單元。
3.根據權利要求1所述的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特徵在於，所述GOOSE網路交換機單元採用GOOSE網路交換技術將切除負荷容量執行命令進行匯總。
4.根據權利要求3所述的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特徵在於，所述匯總後的信號按照IEC61850協定傳輸；以及所述切除負荷容量執行命令按照IEC61850協定進行傳輸。
5.根據權利要求1或2所述的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特徵在於，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組、負荷計算模組。
6.根據權利要求1或2所述的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特徵在於，所述各合併器單元與所述SMV網路交換機單元之間通過光纖相連線；和/或所述SMV網路交換機單元與所述被試驗裝置之間通過光纖相連線。
7.根據權利要求1或2所述的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特徵在於，所述GOOSE網路交換機單元與所述被試驗裝置之間通過光纖相連線；和/或所述各智慧型匯總單元與所述GOOSE網路交換機單元之間通過光纖相連線。8.根據權利要求1或2所述的智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置，其特徵在於，所述各智慧型匯總單元與各負荷斷路器單元之間通過電纜或專用外層絕緣導線相連線。
實施方式
參見圖2所示，一種智慧型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換部分、切負荷執行及命令轉換部分；所述模擬量開入開出及轉換部分與被試驗裝置及負荷計算部分、切負荷執行及命令轉換部分依次相連線；
所述模擬量開入開出及轉換部分包括：總命令執行機單元、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目相對應的多個合併器單元、SMV網路交換機單元；所述總命令執行機單元與所述模擬量總交換機單元相連線，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線，每個模擬量開入開出單元與一個合併器單元相連線，各合併器單元均與所述SMV網路交換機單元相連線，所述SMV網路交換機單元還與所述被試驗裝置相連線；
所述切負荷執行及命令轉換部分包括：GOOSE網路交換機單元、與所述合併器單元的數目相對應的多個智慧型匯總單元、與所述智慧型匯總單元的數目相對應的多個負荷斷路器單元；所述被試驗裝置與所述GOOSE網路交換機單元相連線，所述GOOSE網路交換機單元還與各智慧型匯總單元分別相連線；每個智慧型匯總單元與一個負荷斷路器單元相連線。
作為一個較好的實施例，《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的智慧型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《智慧型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換部分。在該部分中：
所述總命令執行機單元用於對所述模擬量總交換機單元傳送控制指令；以及從所述模擬量總交換機單元接收反饋數據；
上述控制指令主要包括：用於控制所述被試驗裝置的模擬量大小和用於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定模擬量大小，又或者同步回響操作，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於接收所述總命令執行機單元輸出的控制指令，進行通道配置後將所述控制指令分發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據，將所述反饋數據匯總傳輸至所述總命令執行機單元；
所述各模擬量開入開出單元用於接收所述模擬量總交換機單元分發的控制指令，進行數據轉換後將所述控制指令模擬量傳輸至各合併器單元；
所述各合併器單元用於將控制指令模擬量轉換為光信號，然後傳輸至所述SMV網路交換機單元匯總。作為一個較好的實施例，所述各合併器單元與所述SMV網路交換機單元之間可以通過光纖相連線，這樣一來光信號就可以通過光纖傳輸至所述SMV網路交換機單元匯總；
所述SMV網路交換機單元用於採用SMV網路交換技術來進行信號匯總交換（所述匯總後的信號按照IEC61850協定傳輸）；以及接收對應的被試驗裝置的反饋數據。《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的測試裝置的設計採用SMV網路交換，可以使得模擬採集地址靈活配置。另外在所述SMV網路交換機單元與所述被試驗裝置之間可以通過光纖相連線，然後將匯總後的信號通過光纖、按照下級的地址進行分配傳輸到被試驗裝置中對應間隔。
作為一個較好的實施例，所述總命令執行機單元傳送的控制指令中還可以包括與各個所述被試驗裝置對應的設備號及地址。所述模擬量總交換機單元讀取所述控制指令中的設備號及地址，並根據所述設備號及地址將所述控制指令分發到與所述模擬量開入開出單元。通過在所述控制指令中設定所述設備號及地址，所述模擬量開入開出單元可以方便地查找到對應的被試驗裝置中對應測試間隔的地址，從而可快速地完成所述控制指令的傳遞，提高效率，降低誤傳指令的風險。
所述模擬量開入開出及轉換部分中涉及多個（假設為N個）模擬量開入開出單元；此單元收到上級傳指令後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組和負荷計算模組。此部分為在被試驗裝置內部已經有的，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組的充電條件如下：
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；
以上條件同時滿足後經延時時間後充電完成。
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斷路器跳開後，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組在動作投分段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式結束；若P1﹤P2，則被試驗裝置按照規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式才結束。
最後，在所述切負荷執行及命令轉換部分中：
所述GOOSE網路交換機單元用於將試驗裝置切除負荷容量執行命令（簡稱切負荷命令，該切負荷命令按照IEC61850協定進行傳輸）進行匯總、並按照預設的地址將切負荷命令分配到各個智慧型匯總單元。作為一個較好的實施例，《智慧型變電站電源備自投切負荷試驗裝置》的GOOSE網路交換機單元採用GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent，面向通用對象的變電站事件）網路交換技術來將切負荷命令進行匯總，採用GOOSE技術可以使得負荷命令傳輸速度更快，更容易實現命令的一對一傳輸；
所述各智慧型匯總單元用於接收到切負荷命令後進行數據交換（此命令按照IEC61850協定傳輸），將接收到的切負荷命令轉換為電信號。作為一個較好的實施例，各智慧型匯總單元的下級可以通過電纜或專用外層絕緣導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於接收到切負荷命令後執行切負荷，至到P1﹥P2時被試驗裝置切除負荷容量程式才結束。
優選的，所述GOOSE網路交換機單元與所述被試驗裝置之間可以通過光纖相連線。
優選的，所述各智慧型匯總單元（假設為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線到所述GOOSE網路交換機單元上。
榮譽表彰
2020年7月14日，《智慧型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秀獎。
