基于IEC61850的开关机械特性测试装置的校验系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于IEC61850的开关机械特性测试装置的校验系统及方法，该系统通过IEC61850网络建立与被测装置之间的通讯，并输出状态量和模拟量对开关机械特性测试装置进行测试，该校验方法包括电流精度试验、机构箱温度试验、储能介质压力试验、分合闸时间试验、对时功能试验、诊断分析功能试验、重复性试验。本发明专利技术通过模拟信号和开关信号替代开关设备的各种状态，具有重复性好、测试流程简洁、可以复现开关设备各种工况和故障状态等的优点，适合于电力行业内开关机械特性测试装置的试验、功能验证和校验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压变电设备开关机械特性状态监测
的系统及方法，具体讲涉及一种基于IEC61850的开关机械特性测试装置的校验系统及方法。
技术介绍
高压开关设备是电力系统中重要的控制和保护设备，高压开关设备中断路器的任务是根据电网运行的需要把电力设备或线路投入或退出运行，或者将发生故障的电力设备或线路从电网中快速切除，以保证电网中无故障部分正常运行。因此，一旦高压开关设备本身出现故障，就可能造成电力系统更大的各章，严重时会造成巨大损失。高压开关设备的各种类型故障缺陷中，绝缘缺陷37.3％、拒分20.6％、外力及其他10.6％、开断与关合10.0％、再留8.9％、误动7.1％、拒合5.6％。可见机械故障和绝缘故障是高压开关设备故障的主要原因。操作机构和传动系统的故障以及电气控制以及电气控制及辅助回路的故障时造成拒分、拒合和误动故障的主要原因。开关柜内环境恶劣、绝缘材料和器件选择不当是绝缘故障的主要原因。对高压开关设备开展机械状态监测能够及时发现设备内部的缺陷和隐患，及早对故障进行排查，减小不必要的停电和损失，保障电网的安全可靠运行，提高供电可靠性。传统的开关机械特性测试仪需要在停电状态下进行，通过外施低压信号，在开关分合闸过程中，获取开关设备的分合闸断点，计算出分合闸时间，并与标准时间进行对比，进而判断开关机械状态特性。随着状态监测技术的发展，目前已有开关机械状态监测装置和智能监测IED，通过对分合闸线圈电压电流监测，间接获取弹簧操作机构的机械特性。开关设备机械特性监测装置的监测对象主要包括分合闸线圈电压电流、储能机构电压电流、断路器触头行程温度、操作箱和环境温度等。开关机械特性监测装置利用多种手段，获取断路器操作过程中的状态信息，并与标准波形进行比对分析，对开关设备操作机构机械状态和故障缺陷进行诊断。电磁铁是高压断路器操作机构的重要元件之一，高压断路器一般都是以电磁铁作为第一级控制元件，当线圈中通过电流时，在电磁铁内产生磁通，铁心受电磁力作用吸合，是断路器合闸或分闸。线圈电流波形可以反映电磁铁本身以及所控制的锁闩或阀门以及联锁触头在操作过程中的工作情况。断路器触头的行程监测是可以通过在机构箱的操作壁上安装位移传感器来实现。位移传感器根据其测量方式分为直线位移传感器和角度编码器，直线位移传感器按照原理又可以分为激光位移传感器、电阻位移传感器等。通过监测断路器在分合闸过程中触头的动作行程曲线，可以判断操作机构的机械系统的状况。目前，在电力行业内部，针对开关设备的机械特性测试仪和机械特性监测装置厂家众多，各类装置的研发和制造水平良莠不齐。尤其是随着智能变电站建设，大量开关机械特性智能组件投入使用。但是基于IEC61850通信系统，针对装置的检测技术和手段尚不完备，这给开关设备机械特性的测试效果造成了很大影响，影响了对开关设备机械状态判断的准确性。针对开关机械特性测试装置的技术特点和要求，开展检测技术研究，建立符合电力行业需求的测试方法和校验系统，对于规范装置的相关技术指标，保证装置的入网质量，确保装置安全可靠运行，指导装置的检验和现场应用，提高装置的应用效果，都具有重要意义和价值。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于IEC61850的开关机械特性测试装置的校验系统及方法，开关机械特性测试装置在生产、验收、使用中缺乏行之有效的检测校验手段，本专利技术基于IEC61850通信系统，提供了一种针对开关机械特性测试装置的校验系统和测试方法，可以进行电流精度试验、机构箱温度试验、储能介质压力试验、分合闸时间试验、对时功能试验、诊断分析功能试验、重复性试验，对开关机械特性测试装置的技术参数进行考核。实现上述目的所采用的解决方案为：一种基于IEC61850的开关机械特性测试装置的校验系统，该系统包括综合测试单元、开关机械状态模拟单元、标准测量装置；综合测试单元通过IEC61850网络实现系统的测试流程控制、通信功能控制和对被测装置试验结果的综合分析；开关机械状态模拟单元实现系统的模拟量输出和开关量输出，模拟开关设备的各状态量；标准测量装置实现对所述状态量的测量，并作为被测装置的比对参考。一种基于所述校验系统的校验方法，该方法包括：电流精度试验、机构箱温度试验、储能介质压力试验、分合闸时间试验、对时功能试验、诊断分析功能试验和重复性试验。电流精度试验将被测装置接连到开关机械特性测试装置校验系统相应的电流输出端口；开关机械特性测试装置校验系统发出一组电流信号，分别模拟主分闸回路电流、副分闸回路电流、合闸回路电流、储能回路电流、主回路电流；通过IEC61850通信端口读取被测装置的电流测试结果，并将该结果与标准测量装置的标准结果进行比较分析，按式(1)计算被测装置的电流精度:电流精度＝(被测装置结果-标准结果)/标准结果  (1)机构箱温度试验将被测装置接连到开关机械特性测试装置校验系统相应的PT100模拟信号输出端口；开关机械特性测试装置校验系统发出一组PT100模拟信号，用以模拟机构箱温度传感器的输出；通过IEC61850通信端口读取被测装置的温度测试结果，并将该结果与PT100的电阻模拟值进行比较分析，按式(2)计算被测装置的温度试验结果：温度试验结果＝(被测装置结果-电阻模拟值)/电阻模拟值   (2)储能介质压力试验将被测装置接连到开关机械特性测试装置校验系统相应的4-20mA压力模拟信号输出端口；开关机械特性测试装置校验系统发出一组4-20mA电流模拟信号，用以模拟储能介质压力传感器的输出；通过IEC61850通信端口读取被测装置的压力测试结果，并将该结果与标准测量装置的标准结果进行比较分析，按式(3)计算被测装置的压力试验结果：压力试验结果＝(被测装置结果-标准结果)/标准结果(3)分合闸时间试验将被测装置所需的监测和测量端口接连到开关机械特性测试装置校验系统相应的模拟输出端口；开关机械特性测试装置校验系统设置好开关正常分合过程中各状态量的信号输出波形，由校验系统模拟产生1组开关分合过程；通过IEC61850通信端口读取被测装置的分闸时间、合闸时间、开断时间、关合时间测试结果，并将该结果与分合闸时间的模拟输出值进行比较分析，按式(4)计算被测装置的压力试验结果：试验结果＝(被测装置结果-模拟值)/模拟值   (4)对时功能试验将被测装置通过IRGB(RS485)网络接连到开关机械特性测试装置校验系统的相应通信端口；开关机械特性测试装置校验系统设置好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IEC61850的开关机械特性测试装置的校验系统，其特征在于，开关机械特性测试装置的校验系统(1)通过IEC61850网络建立与被测装置(5)之间的通讯，并输出状态量和模拟量对开关机械特性测试装置进行测试。

【技术特征摘要】
1.一种基于IEC61850的开关机械特性测试装置的校验系统，其特征在于，开关机械特
性测试装置的校验系统(1)通过IEC61850网络建立与被测装置(5)之间的通讯，并输出状
态量和模拟量对开关机械特性测试装置进行测试。
2.如权利要求1所述的校验系统，其特征在于，所述开关机械特性测试装置的校验系统
(1)包括综合测试单元(2)、开关机械状态模拟单元(3)、标准测量装置(4)；
所述综合测试单元(2)通过IEC61850网络实现所述校验系统的测试流程控制、通信功
能控制和对被测装置(5)试验结果的综合分析；
所述开关机械状态模拟单元(3)实现所述校验系统的模拟量输出和开关量输出，模拟开
关设备的各状态量；
所述标准测量装置(4)实现对所述状态量的测量，并作为所述被测装置(5)的比对参
考。
3.一种如权利要求1所述校验系统的校验方法，其特征在于，所述校验方法包括：电流
精度试验、机构箱温度试验、储能介质压力试验、分合闸时间试验、对时功能试验、诊断分
析功能试验和重复性试验。
4.如权利要求3所述的校验方法，其特征在于，所述电流精度试验需要开关机械特性测
试装置校验系统(1)、标准测量装置(4)和被测装置(5)；
所述电流精度试验包括：
S1，将被测装置(5)接连到开关机械特性测试装置校验系统(1)相应的电流输出端口；
S2，开关机械特性测试装置校验系统(1)发出一组电流信号，分别模拟主分闸回路电流、
副分闸回路电流、合闸回路电流、储能回路电流、主回路电流；
S3，通过IEC61850通信端口读取被测装置(5)的电流测试结果，并将该结果与标准测
量装置(4)的标准结果进行比较分析，按式(1)计算被测装置(5)的电流精度：
电流精度＝(被测装置结果-标准结果)/标准结果   (1)。
5.如权利要求3所述的校验方法，其特征在于，所述机构箱温度试验需要开关机械特性
测试装置校验系统(1)和被测装置(5)；
所述机构箱温度试验包括：
S1，将所述被测装置(5)接连到所述开关机械特性测试装置校验系统(1)相应的PT100
模拟信号输出端口；
S2，所述开关机械特性测试装置校验系统(1)发出一组PT100模拟信号，用以模拟机
构箱温度传感器的输出；
S3，通过IEC61850通信端口读取被测装置(5)的温度测试结果，并将该结果与PT100
的电阻模拟值进行比较分析，按式(2)计算被测装置(5)的温度试验结果：
温度试验结果＝(被测装置结果-电阻模拟值)/电阻模拟值   (2)。
6.如权利要求3所述的校验方法，其特征在于，所述储能介质压力试验需要开关机械特
性测试装置校验系统(1)和被测装置(5)；
所述储能介质压力试验包括：
S1，将所述被测装置(5)接连到所述开关机械特性测试装置校验系统(1)相应的4-20mA
压力模拟信号输出端口；
S2，所述开关机械特性测试装置校验系统(1)发出一组4-20mA电流模拟信号，用以模
拟储能介质压力传感器的输出；
S3，通过IEC61850通信端口读取所述被测装置(5)的压力测试结果，并将该结果与标
准测量装置的标准结果进行比较分析，按式(3)计算所述被测装置(5)的压力试验结果：
压力试验结果＝(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁，弓艳朋，阎春雨，毕建刚，是艳杰，宋玉刚，袁帅，杨圆，吴立远，邓彦国，孟楠，常文治，张博文，高彬，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11