一种新型配网自动化仿真开关的研发

1项目背景

随着自动化技术在配电网的新建和改造工程中的运用,配网自动化开关设备越来越多。但目前在对配电线路自动化终端的功能进行测试时,均须申请现场停电,耗费时间长,且需投入大量人力和物力。同时,配电自动化设备各厂家的不同型号设备接口存在不兼容的弊端,对供电可靠性以及配电自动化设备的日常运行维护带来了巨大挑战。

2项目方案与实施

基于上述问题,本文提出了研发一种新型的配电网自动化仿真开关,可实现在配电线路不停电的状态下完成终端功能的测试,并解决不同型号设备接口兼容性问题。

2.1项目技术方案

如图1所示,新型配网自动化仿真开关,包括转换模块、MCU模块及输出模块。转换模块包括DC/DC模块及AC/DC模块:输出模块包括分闸及合闸状态指示灯及分合闸状态继电器输出模块:MCU模块的输出端分别电连接各输出模块,各转换模块输出端分别电连接MCU模块的输入端。

2.1.1合闸信号继电器输出模块

将合闸信号经DC/DC或AC/DC后得到的5V电平信号转换为MCU模块可识别的GPI0高电平,同时将合闸信号与MCU模块隔离开,起到保护作用。

2.1.2分闸信号继电器输出模块

将分闸信号经DC/DC或AC/DC后得到的5V电平信号转换为MCU模块可识别的GPI0高电平,同时将分闸信号与MCU模块隔离开,起到保护作用。

2.1.3第一电源控制电路

电源通断控制,受控于MCU模块的GPI03口,输入第一DC/DC转换模块输出的5V电源。第一电源控制电路导通时,输出电压等于输入电压,仍为5V,用于点亮分闸状态指示灯。GPI03置高时,第一电源控制电路导通,输出电压等于输入电压,分闸状态指示灯亮:GPI03置低时,第一电源控制电路断开,输出电压为0V,分闸状态指示灯灭。

2.1.4第二电源控制电路

电源通断控制,受控于MCU模块的GPI04口,输入第一DC/DC转换模块输出的5V电源。第二电源控制电路导通时,输出电压等于输入电压,仍为5V,用于点亮合闸状态指示灯,并给第一分合闸状态继电器输出模块及第二分合闸状态继电器输出模块供电。GPI04置高时,第二电源控制电路导通,输出电压等于输入电压,合闸状态指示灯亮,第一分合闸状态继电器输出模块和第二分合闸状态继电器输出模块的常开触点闭合、常闭触点断开:GPI04置低时,第二电源控制电路断开,输出电压为0V,合闸状态指示灯灭,第一分合闸状态继电器输出模块和第二分合闸状态继电器输出模块的常开触点断开、常闭触点闭合。

转换模块将外部输入的分合闸信号转换为MCU模块可检测的相应电平信号,MCU模块用于检测分、合闸信号,并根据相应的信号点亮相应的分合闸信号指示灯,并使分合闸状态继电器模块输出相应的分闸或合闸状态。

2.2项目具体实施

通过外部设备电源给配网自动化仿真开关供电后,配网自动化仿真开关处于缺省状态,分闸状态指示灯亮,合闸状态指示灯灭,分闸状态点与继电器公共端导通。

当配电网自动化终端接收到远程分闸指令时,配电网自动化终端输出分闸信号,配网自动化仿真开关接收的配网自动化终端发出的交、直流分闸信号,由第四AC/DC转换模块或第二DC/DC转换模块转换为5V的电平信号,再通过分闸信号继电器输出模块转换为MCU模块可识别的GPI0高电平,MCU模块的GPI02口检测到该高电平时,产生一个内部中断,MCU模块的软件在检测到该中断时,判定配网自动化仿真开关接收到了分闸信号。MCU模块将GPI03置高,第一电源控制电路导通,分闸状态指示灯亮,同时将GPI04置低,第二电源控制电路断开,合闸状态指示灯灭,第一分合闸状态继电器输出模块和第二分合闸状态继电器输出模块的常开触点断开、常闭触点闭合。

因此,原有的配网自动化开关设备分闸状态可以根据配网自动化仿真开关的分闸状态指示灯亮及第一分合闸状态继电器输出模块和第二分合闸状态继电器输出模块的常闭触点闭合来表示:配电网自动化终端接收到了远程分闸指令,并给配网自动化开关设备发出了分闸信号,完成了配电网自动化终端二次功能测试中的分闸测试。

当配电网自动化终端接收到远程合闸指令时,配电网自动化终端输出合闸信号,配网自动化仿真开关接收的配网自动化终端发出的交、直流合闸信号,由第五AC/DC转换模块或第三DC/DC转换模块转换为5V的电平信号,再通过合闸信号继电器输出模块转换为MCU模块可识别的GP1o高电平,MCU模块的GP1o1口检测到该高电平时,产生一个内部中断,MCU模块的软件在检测到该中断时,判定配网自动化仿真开关接收到了合闸信号。MCU模块将GP1o4置高,第二电源控制电路导通,合闸状态指示灯亮,第一分合闸状态继电器输出模块和第二分合闸状态继电器输出模块的常开触点闭合、常闭触点断开,同时将GP1o3置低,第一电源控制电路断开,分闸状态指示灯灭。

因此,原有的配网自动化开关设备合闸状态可以根据配网自动化仿真开关的分闸状态指示灯灭及第一分合闸状态继电器输出模块和第二分合闸状态继电器输出模块的常开触点闭合来表示:配电网自动化终端接收到了远程合闸指令,并给配网自动化开关设备发出了合闸信号,完成了配电网自动化终端二次功能测试中的合闸测试。

3项目应用效果分析

新型配网自动化仿真开关实现了在不停电的状态下,将交、直流分合闸信号输入至配网自动化仿真开关中,保证在现场不停电的情况下对配网自动化终端进行功能测试,并完成配电自动化设备的日常维护。本文提出的转换模块,提供了直流12~48V、交流220V的分合闸信号输入接口,满足了所有配网自动化厂家设备的兼容性要求,输出模块采用指示灯和继电器输出两种方式,测试结果显示简单清楚,可满足多种测试需求。

4结语

本文提出的新型配网自动化仿真开关在实践中取得了良好的应用效果,为未来智能电网的发展提供了可靠的技术支持,有着一定的推广价值。