一種新型配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)的研發(fā)

1項目背景

隨著自動化技術(shù)在配電網(wǎng)的新建和改造工程中的運用,配網(wǎng)自動化開關(guān)設(shè)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(shè)備各廠家的不同型號設(shè)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(shè)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(wǎng)自動化仿真開關(guān),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(shè)備接口兼容性問題。

2.1項目技術(shù)方案

如圖1所示,新型配網(wǎng)自動化仿真開關(guān),包括轉(zhuǎn)換模塊、MCU模塊及輸出模塊。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jīng)DC/DC或AC/DC后得到的5V電平信號轉(zhuǎn)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(jīng)DC/DC或AC/DC后得到的5V電平信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換模塊輸出的5V電源。第一電源控制電路導(dǎo)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(dǎo)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(zhuǎn)換模塊輸出的5V電源。第二電源控制電路導(dǎo)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(dǎo)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(zhuǎn)換模塊將外部輸入的分合閘信號轉(zhuǎn)換為MCU模塊可檢測的相應(yīng)電平信號,MCU模塊用于檢測分、合閘信號,并根據(jù)相應(yīng)的信號點亮相應(yīng)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(yīng)的分閘或合閘狀態(tài)。

2.2項目具體實施

通過外部設(shè)備電源給配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)供電后,配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)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(dǎo)通。

當(dāng)配電網(wǎng)自動化終端接收到遠程分閘指令時,配電網(wǎng)自動化終端輸出分閘信號,配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)接收的配網(wǎng)自動化終端發(fā)出的交、直流分閘信號,由第四AC/DC轉(zhuǎn)換模塊或第二DC/DC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為5V的電平信號,再通過分閘信號繼電器輸出模塊轉(zhuǎn)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(chǎn)生一個內(nèi)部中斷,MCU模塊的軟件在檢測到該中斷時,判定配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)接收到了分閘信號。MCU模塊將GPI03置高,第一電源控制電路導(dǎo)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(wǎng)自動化開關(guān)設(shè)備分閘狀態(tài)可以根據(jù)配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)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(wǎng)自動化終端接收到了遠程分閘指令,并給配網(wǎng)自動化開關(guān)設(shè)備發(fā)出了分閘信號,完成了配電網(wǎng)自動化終端二次功能測試中的分閘測試。

當(dāng)配電網(wǎng)自動化終端接收到遠程合閘指令時,配電網(wǎng)自動化終端輸出合閘信號,配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)接收的配網(wǎng)自動化終端發(fā)出的交、直流合閘信號,由第五AC/DC轉(zhuǎn)換模塊或第三DC/DC轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為5V的電平信號,再通過合閘信號繼電器輸出模塊轉(zhuǎn)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(chǎn)生一個內(nèi)部中斷,MCU模塊的軟件在檢測到該中斷時,判定配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)接收到了合閘信號。MCU模塊將GP1o4置高,第二電源控制電路導(dǎo)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(wǎng)自動化開關(guān)設(shè)備合閘狀態(tài)可以根據(jù)配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)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(wǎng)自動化終端接收到了遠程合閘指令,并給配網(wǎng)自動化開關(guān)設(shè)備發(fā)出了合閘信號,完成了配電網(wǎng)自動化終端二次功能測試中的合閘測試。

3項目應(yīng)用效果分析

新型配網(wǎng)自動化仿真開關(guān)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(wǎng)自動化仿真開關(guān)中,保證在現(xiàn)場不停電的情況下對配網(wǎng)自動化終端進行功能測試,并完成配電自動化設(shè)備的日常維護。本文提出的轉(zhuǎn)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(wǎng)自動化廠家設(shè)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(jié)果顯示簡單清楚,可滿足多種測試需求。

4結(jié)語

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