一种低压智能开关测试系统及方法

技术领域

本发明涉及低压配电设备技术领域，尤其涉及一种低压智能开关测试系统及方法。

背景技术

随着双碳目标的逐步落地，新型配电系统将接入海量分布式新能源，分布式光伏等新能源发电总容量逐年增大，其带来的电网安全问题已不容忽视。低压智能开关是光伏并网发电系统的重要电气设备之一，是在传统智能塑壳断路器或自动重合闸塑壳漏电断路器的基础上发展而来的，在传统低压断路器关合、承载和开断电流功能的基础上，增加了电压、电流等电气量测量功能、保护与控制功能、通信功能等，其功能性能的好坏决定着系统能否正常并网运行以及供电质量的好坏，因此加强低压智能开关的检测，严把低压智能开关的入网质量显得尤为重要。

针对传统断路器的检测，主要是对单个断路器的功能性能进行测试，主要包含脱扣特性、介电性能、机械操作性能、过载性能、短路性能、温升性能、剩余电流性能、电磁兼容等，而针对新能源接入下的电气测量功能、低压物联功能、保护与控制功能等功能，缺乏高效的自动检测手段。

因此针对低压智能开关的检测，有必要研究一套低压智能开关测试系统，既要包括剩余电流保护、过载保护的测试，还要包括在传统断路器基础上新增的电气测量功能、低压物联功能、保护与控制功能的测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压智能开关测试系统及方法，其通过不同功能模块的集成设计，采用基于通讯的自动闭环技术，实现低压智能开关的全面高效检测。

本发明提供了一种低压智能开关测试系统，包括：测试管理模块、控制模块和接口模块，所述测试管理模块、控制模块与接口模块连接，且集成化设置；

所述测试管理模块，用于发送测试指令给所述控制模块，并通过所述控制模块接收反馈信号，自动获取待测样品的数据，根据所述测试指令和所述反馈信号自动判断所述待测样品的功能和性能；

所述控制模块，用于接收所述测试管理模块发出的测试指令，输出电气量至所述接口模块，并将获取到的所述待测样品的测试数据上传至所述测试管理模块；

所述接口模块，用于转换处理所述控制模块输出的电气量，并传递给待测样品。

作为优选地，所述控制模块包括通讯单元、电压电流输出单元、剩余电流输出单元和标准计量采集单元，

所述通讯单元，用于将所述测试管理模块与电压电流输出单元、剩余电流输出单元、标准计量采集单元及所述待测样品之间的数据进行交互；

所述电压电流输出单元，用于执行所述测试管理模块下发的电压电流输出指令，并传输至所述接口模块；

所述剩余电流输出单元，用于执行所述测试管理模块下发的剩余电流输出指令，并传输至所述接口模块；

所述标准计量采集单元，用于采集所述电压电流输出单元和所述剩余电流输出单元实际输出的电气量，作为误差计算的基准，分别反馈至所述电压电流输出单元和所述剩余电流输出单元，对输出进行反馈修正。

作为优选地，所述电压电流输出单元包括程控直流电源、电压程控功率信号源、A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源、第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源，所述程控直流电源与所述电压程控功率信号源连接，用于驱动所述电压程控功率信号源，提升所述电压程控功率信号源的输出带载能力；所述第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源分别与所述A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源及C相电流程控功率信号源对应连接，用于提供驱动电源，提升不同电流程控功率信号源的输出带载能力。

作为优选地，所述电压程控功率信号源与所述A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源，通过同步触发方式确保输出电压电流在同一时刻启动；

所述电压程控功率信号源通过统一触发信号使电压电流在同一时刻启动，基于统一时钟信号的频率控制确保输出过程中各通道的同步；

所述A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源采用抗干扰差分总线技术对高速信号进行转差分，确保电压电流的同步输出。

作为优选地，所述标准计量采集单元采用多通道电量计量表，所述多通道电量计量表包括第一组通道和第二组通道，所述第一组通道，用于采集所述电压电流输出单元输出的电气量，作为低压智能开关电压电流精度误差计算的基准，并反馈给所述电压电流输出单元用以反馈修正；所述第二组通道用于采集所述剩余电流输出单元输出的剩余电流，作为低压智能开关剩余电流误差计算的基准，并反馈给所述剩余电流输出单元用以反馈修正。

作为优选地，所述接口模块包括电压电流处理单元和接口单元，所述电压电流处理单元与所述接口单元相连接，用于将电压电流输出的电气量转换为所述待测样品的目标电气量，同时将剩余电流输出的电气量与所述电压电流单元输出的电气量进行电气隔离，并通过接口单元传输至所述待测样品。

作为优选地，所述接口单元采用快速压接结构，所述快速压接结构与所述待测样品连接，同时，所述待测样品上安装有转接件，根据所述转接件的间距大小调节快压结构的间距，兼容不同电流规格的低压智能开关。

作为优选地，所述测试管理模块通过所述控制模块内部的通讯单元与电压电流输出单元、剩余电流输出单元、标准计量采集单元内部通讯连接，用于对所述电压电流输出单元中的程控直流电源、电压程控功率信号源、A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源的输出控制，对所述剩余电流输出单元中的剩余电流源的输出控制，并读取所述标准计量采集单元中的多通道标准表的数据。

作为优选地所述电压电流处理单元与电压电流输出单元中的电压程控功率信号源经航插接口连接，与所述电压电流输出单元中的A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源经快速对插接口连接，经升流器、电压电流隔离模块处理为低电压、大电流。

本发明提供了一种低压智能开关测试方法，包括：

发送测试指令给控制模块，并通过所述控制模块接收反馈信号，自动获取待测样品的数据，根据所述测试指令和所述反馈信号自动判断所述待测样品的功能和性能；

接收测试管理模块发出的测试指令，输出电气量至接口模块，并将获取到的所述待测样品的测试数据上传至所述测试管理模块；

转换处理所述控制模块输出的电气量，并传递给待测样品。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明中的低压智能开关测试系统通过不同功能模块的集成设计，采用基于通讯的自动闭环技术，实现低压智能开关的全面高效检测。

附图说明

图1是本发明实施例中低压智能开关测试系统的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中低压智能开关测试系统的电压电流输出单元组成示意图；

图3是本发明实施例中低压智能开关测试方法步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

如图1所示，本发明提供了一种低压智能开关测试系统，包括：测试管理模块1、控制模块和接口模块，所述测试管理模块1、控制模块2与接口模块3连接，且集成化设置；

所述测试管理模块1，用于发送测试指令给所述控制模块2，并通过所述控制模块2接收反馈信号，自动获取待测样品的数据，根据所述测试指令和所述反馈信号自动判断所述待测样品的功能和性能；

所述控制模块2，用于接收所述测试管理模块1发出的测试指令，输出电气量至所述接口模块3，并将获取到的所述待测样品的测试数据上传至所述测试管理模块1；

所述接口模块3，用于转换处理所述控制模块2输出的电气量，并传递给待测样品。

本发明实施例中低压智能开关测试系统，通过不同功能模块的集成设计，包括测试管理模块1、控制模块2、接口模块3，采用基于通讯的自动闭环技术，包括内部通讯与外部通讯，实现低压智能开关的全面高效检测。

系统包括测试管理模块1、控制模块2、接口模块3，各个模块之间通过内部协议以及电气线路连接，多种设备高度集成，并提供测试接口连接待测样品。

测试管理模块1用于通过内部协议发送测试指令至控制模块2，并通过控制模块2收集待测样品产生的数据，自动计算误差并判断待测样品的功能性能是否满足要求；测试管理模块1，上述控制模块2中的通信单元连接，包括服务器及控制软件。在本实施例中，内部协议采用自定义报文格式，测试管理模块1中的上位机软件与控制模块2中集成电路嵌入式系统通过自定义报文格式交互，通过自定义报文读取、复位、启动、清除、读取SOE、读取时间、设置时间、读取模块信息、发送SOE、设置输出等；

测试管理模块1与所述控制模块2中的通讯单元通过内部通讯协议相连，并通过外部通讯协议与待测样品相连，所述外部通讯协议包括104规约或101规约或698规约或645规约。

本领域技术人员可以理解，测试管理模块1通过控制模块2收集待测样品产生的数据，收集的数据通过外部协议实现，包括104规约、101规约、698规约、645规约等，数据内容包括电压电流测量数据、故障数据、告警数据、动作数据、状态数据、累计数据等。

基于此，测试管理模块1自动获取待测样品的数据，并与下发的指令数据进行比较，自动计算误差，自动判别待测样品的电气性能、逻辑功能是否正常。

为了实现对所述电压电流输出中数据的输出控制，对所述剩余电流输出单元中的剩余电流源的输出控制，所述测试管理模块1通过所述控制模块2内部的通讯单元与电压电流输出单元、剩余电流输出单元、标准计量采集单元内部通讯连接，用于对所述电压电流输出单元中的程控直流电源、电压程控功率信号源、A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源的输出控制，对所述剩余电流输出单元中的剩余电流源的输出控制，并读取所述标准计量采集单元中的多通道标准表的数据。

一种实施例中，所述控制模块2包括通讯单元、电压电流输出单元、剩余电流输出单元和标准计量采集单元，

所述通讯单元，用于将所述测试管理模块1与电压电流输出单元、剩余电流输出单元、标准计量采集单元及所述待测样品之间的数据进行交互；

所述电压电流输出单元，用于执行所述测试管理模块1下发的电压电流输出指令，并传输至所述接口模块3；

所述剩余电流输出单元，用于执行所述测试管理模块1下发的剩余电流输出指令，并传输至所述接口模块3；

所述标准计量采集单元，用于采集所述电压电流输出单元和所述剩余电流输出单元实际输出的电气量，作为误差计算的基准，分别反馈至所述电压电流输出单元和所述剩余电流输出单元，对输出进行反馈修正。

在上述实施例的基础上：

控制模块2用于执行测试管理模块1下发的指令数据，并将实际的电气输出传递给接口模块3，其中控制模块2包括电压电流输出单元、剩余电流输出单元、标准计量采集单元；所述接口模块3与控制模块2相连。

请参照图2，电压电流输出单元主要执行测试管理模块1下发的电压电流输出指令，包括电压电流的幅值、相位、谐波等，包括程控直流电源、电压程控功率信号源、A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源、第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源，所述程控直流电源与所述电压程控功率信号源连接，用于驱动所述电压程控功率信号源，提升所述电压程控功率信号源的输出带载能力；所述第一开关电源、第二开关电源和第三开关电源分别与所述A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源及C相电流程控功率信号源对应连接，用于提供驱动电源，提升不同电流程控功率信号源的输出带载能力。

其中程控直流电源为电压程控功率信号源提供驱动电源，根据负载能力需求不同，可以配置不同功率的程控直流电源，本发明提供的一种低压智能开关测试系统中的程控直流电源输出功率为1500VA；

其中电压程控功率信号源，输出三相0～440V电压，输出功率800VA，输出精度≤0.05％，用以低压智能开关电压采集精度测试、电压相关的保护功能测试，包括过压、欠压、高频、低频、断相、失复电、三相不平衡、防孤岛保护、发电侧并网管理等；

其中开关电源为电流程控功率信号源提供驱动电源，根据负载能力需求不同，可以配置不同功率的开关电源，本发明提供的一种低压智能开关测试系统中的开关电源输出功率为3000VA；

其中A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源，用以输出三相电流，每相均可输出0～200A电流，输出功率≥3000VA，输出精度≤0.1％，用以低压智能开关电流采集精度测试、电流相关的保护功能测试。

一种实施例中，所述电压程控功率信号源与所述A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源，通过同步触发方式确保输出电压电流在同一时刻启动；

所述电压程控功率信号源通过统一触发信号使电压电流在同一时刻启动，基于统一时钟信号的频率控制确保输出过程中各通道的同步；

所述A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源采用抗干扰差分总线技术对高速信号进行转差分，确保电压电流的同步输出。

进一步地，剩余电流输出单元，主要包含剩余电流源，可以输出0～15A的剩余电流，频率50Hz，角度任意可设，并且可以叠加脉动直流、平滑直流波形，输出精度≤0.2％，主要用于剩余电流测量精度、剩余电流保护功能测试。

进一步地，所述标准计量采集单元采用多通道电量计量表，多通道电量计量表为多通道标准表，所述多通道电量计量表包括第一组通道和第二组通道，所述第一组通道，采集3相电压、3相电流，用于采集所述电压电流输出单元输出的电气量，作为低压智能开关电压电流精度误差计算的基准，并反馈给所述电压电流输出单元用以反馈修正；所述第二组通道用于采集所述剩余电流即剩余电流实际输出值，输出单元输出的剩余电流，作为低压智能开关剩余电流误差计算的基准，并反馈给所述剩余电流输出单元用以反馈修正。

进一步地，标准计量采集单元直接采集所述低电压信号、经升流器处理后的大电流信号，作为电压、电流输出的基准，并用于所述电压电流输出单元中的电压程控功率信号源、A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源的输出反馈校正。

一种实施例中，所述接口模块3包括电压电流处理单元和接口单元，所述电压电流处理单元与所述接口单元相连接，用于将电压电流输出的电气量转换为所述待测样品的目标电气量，同时将剩余电流输出的电气量与所述电压电流单元输出的电气量进行电气隔离，并通过接口单元传输至所述待测样品。接口模块3将控制模块2输出的电压电流值进行转换处理，通过隔离型电流变换设备，将控制模块2输出的0～200A电流升为0～1260A电流，并与电压进行电气隔离，实现待测低压智能开关低压与大电流的同时施加；

一种实施例中，所述接口单元采用快速压接结构，所述快速压接结构与所述待测样品连接，同时，所述待测样品上安装有转接件，根据所述转接件的间距大小调节快压结构的间距，兼容不同电流规格的低压智能开关。接口模块3中的接口单元采用快速压接式设计，针对不同尺寸规格的低压智能开关，首先在低压智能开关上安装转接铜排，根据相间距大小调节快压结构的左右间距，然后将安装好铜排的低压智能开关置于快压结构上，实现低压智能开关的快速压接。

进一步地，所述电压电流处理单元与电压电流输出单元中的电压程控功率信号源经航插接口连接，与所述电压电流输出单元中的A相电流程控功率信号源、B相电流程控功率信号源、C相电流程控功率信号源经快速对插接口连接，经升流器、电压电流隔离模块处理为低电压、大电流。

本发明实施例采用的低压智能开关主要为三相和单相，其中三相接入为380V，单相接入为20V，低压智能开关的额定电流从63A～630A不等，因此，针对低压智能开关的检测，电压输出为0～440V，考虑低压智能开关供采一体，且内部存在充电电容，因此电压输出容量设计为800VA；电流输出为0～1260A，考虑低压智能开关阻抗大约1mΩ，要想实现过载保护功能测试，需要电流长时间输出，因此电流输出容量设计为1600VA。

实施例二

如图3所示，基于相同的构思，本发明提供了一种低压智能开关测试方法，应用于上述系统，包括：

步骤S1，发送测试指令给所述控制模块2，并通过所述控制模块2接收反馈信号，自动获取待测样品的数据，根据所述测试指令和所述反馈信号自动判断所述待测样品的功能和性能；

步骤S2，接收所述测试管理模块1发出的测试指令，输出电气量至所述接口模块3，并将获取到的所述待测样品的测试数据上传至所述测试管理模块1；

步骤S3，转换处理所述控制模块2输出的电气量，并传递给待测样品。

其他对于本发明提供的一种低压智能开关测试方法步骤请参照上述系统实施例，本发明在此不再赘述。

基于相同的构思，本发明还提供了一种低压智能开关测试装置，包括本发明实施例提供的低压智能开关测试方法。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。