一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置

技术领域

本申请涉及配电网技术领域，特别是涉及一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置。

背景技术

近年来，随着“新基建”战略部署不断推进和建设能源互联网的内在需求，电网公司大力加快推进数字化配电网建设，加快推进配电网设备智能化升级，将大量的智能化设备应用于配电网中。在配电网架空线路中，弹操机构的柱上断路器应用广泛，配合配电开关监控终端(Feeder Terminal Unit，FTU，下文简称“馈线终端”)成套组合形成的数字化升级“智能开关”在大量投运后，其运维需求广泛，但是现有的运维装置难以适应数字化升级后的智能化需求。

提供一种适应该智能开关的运维装置，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置，用于实现智能开关的运维。

为解决上述技术问题，本申请提供一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置，包括：工控机，程控源，信号切换器，一次信号输出电路，二次信号输出电路；

其中，所述工控机的第一端与所述程控源的控制端连接，所述工控机的第二端与所述信号切换器的控制端连接，所述一次信号输出电路的输入端、所述二次信号输出电路的输入端分别与所述程控源的各输出端连接，所述一次信号输出电路的输出端与被测智能开关的一次断路器的控制端连接，所述二次信号输出电路的输出端与所述被测智能开关的二次馈线终端的断路器信号采集端连接；

所述信号切换器用于切换接通所述程控源的输出端与所述一次信号输出电路的输入端、或所述程控源的输出端与所述二次信号输出电路的输入端；

所述工控机用于在控制所述信号切换器将所述程控源的信号输出端与被测对象的信号输入端连接后，控制所述程控源输出与所述被测对象对应的测试信号；

所述被测对象为所述一次断路器或所述二次馈线终端。

可选的，所述一次信号输出电路具体包括：分闸控制回路、合闸控制回路和储能回路；

其中，所述分闸控制回路的输出端与所述一次断路器的弹簧操动机构的分闸控制端连接，所述合闸控制回路的输出端与所述弹簧操动机构的合闸控制端连接，所述储能回路的输出端与所述一次断路器的储能电机的驱动端连接。

可选的，还包括设于所述一次断路器的信号反馈端和所述工控机的第三端之间的开关量信号采集电路；

相应的，所述工控机还用于根据所述一次信号输出电路的输出信号和所述开关量信号采集电路采集的信号确定所述一次断路器的测试结果。

可选的，所述二次信号输出电路具体包括：遥测信号输出回路和遥信信号输出回路；

其中，所述遥测信号输出回路的输出端用于连接所述二次馈线终端的模拟量信号采集端；所述工控机还用于控制所述信号切换器连通所述程控源的输出端和所述遥信信号输出回路的输入端后，向所述程控源发送遥测指令以使所述程控源输出电压模拟量信号和/或电流模拟量信号；

所述遥信信号输出回路包括开关量发生器，所述开关量发生器的控制端与所述工控机的第四端连接，所述开关量发生器的输出端用于连接所述二次馈线终端的断路器位置信号采集端；所述工控机还用于控制所述信号切换器连通所述程控源的输出端和所述开关量发生器的输入端后，向所述开关量发生器发送遥信变位指令以使所述开关量发生器向所述二次馈线终端发送遥信信号。

可选的，还包括设于所述工控机的第五端和所述二次馈线终端的通信端之间的具有所述二次馈线终端的通信规约功能的通信连接器，以及设于所述二次馈线终端的遥控端和所述工控机的第六端之间的模拟断路器；

所述工控机还用于通过所述通信控制器在控制所述二次馈线终端向所述模拟断路器发送遥控指令后，向所述二次馈线终端回采遥信变位信号，以根据所述遥信变位信号和所述遥控指令形成所述二次馈线终端的遥控功能运维结果。

可选的，还包括设于所述遥测信号输出回路的输出端和所述工控机的第七端之间的标准表；

所述工控机还用于通过所述通信连接器获取所述二次馈线终端采集的遥测信号，根据所述标准表采集的遥测信号和所述二次馈线终端采集的遥测信号形成所述二次馈线终端的遥测功能运维结果。

可选的，所述工控机还用于在向所述开关量发生器发送遥信变位指令以使所述开关量发生器向所述二次馈线终端发送遥信信号后，通过所述通信连接器获取所述二次馈线终端的遥信信号采集结果，根据所述遥信变位指令和所述遥信信号采集结果形成所述二次馈线终端的遥信功能运维结果。

可选的，所述遥测信号输出回路具体包括：小信号模拟量信号输出回路和电磁式二次信号输出回路；

其中，所述电磁式二次信号输出回路包括用于将所述程控源输出的小信号模拟量信号转换为电磁式二次信号的信号转换电路。

可选的，还包括：设于所述一次信号输出电路的输出端的航空电缆连接器和设于所述二次信号输出电路的输出端的航空电缆连接器。

可选的，还包括用于承载各所述航空电缆连接器的端子排。

本申请所提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置，提供了分别对应被测智能开关的一次断路器和二次馈线终端的一次信号输出电路和二次信号输出电路此二者共用一个程控源，由工控机通过控制信号切换器实现程控源的输出通道，在连接了被测智能开关的一次断路器和/或二次馈线终端后，可以给其提供相应的测试信号，实现了对被测智能开关的集约化、便携式的运维。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置的结构示意图；

其中，101为工控机，102为程控源，103为信号切换器，104为开关量发生器，105为开关量信号采集电路，106为标准表，107为模拟断路器，108为通信连接器。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置，能够兼容智能开关的一次断路器和二次馈线终端的便携式运维，实现了智能开关运维集约化和闭环工程，提高了运维效率。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置包括：工控机101，程控源102，信号切换器103，一次信号输出电路，二次信号输出电路；

其中，工控机101的第一端与程控源102的控制端连接，工控机101的第二端与信号切换器103的控制端连接，一次信号输出电路的输入端、二次信号输出电路的输入端分别与程控源102的各输出端连接，一次信号输出电路的输出端与被测智能开关的一次断路器的控制端连接，二次信号输出电路的输出端与被测智能开关的二次馈线终端的断路器信号采集端连接；

信号切换器103用于切换接通程控源102的输出端与一次信号输出电路的输入端、或程控源102的输出端与二次信号输出电路的输入端；

工控机101用于在控制信号切换器103将程控源102的信号输出端与被测对象的信号输入端连接后，控制程控源102输出与被测对象对应的测试信号；

被测对象为一次断路器或二次馈线终端。

本申请实施例的运维对象——智能开关的一次断路器和二次馈线终端是通过航空电缆连接的，智能开关通过航空电缆将电压电流的遥测信号和开关位置是否储能等遥信信号发送给二次馈线终端，二次馈线终端通过航空电缆发送遥控命令并驱动一次断路器分合闸动作。应用传统的运维方式，技术人员需要采用不同的设备分别对一次断路器和二次馈线终端进行运维，非常不便。

对此，本申请提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置通过集成工控机101、程控源102、信号切换器103、一次信号输出电路和二次信号输出电路，一次信号输出电路面向一次断路器，二次信号输出电路面向二次馈线终端，一次信号输出电路和二次信号输出电路共用一个程控源102，由工控机101控制信号切换器103切换程控源102向不同的信号输出回路输出测试信号，从而实现对被测智能开关一次断路器和二次馈线终端的集约化运维。

其中，工控机101的第一端与程控源102的控制端之间、工控机101的第二端与信号切换器103的控制端之间均可以采用RS485总线通信连接，以基于RS485通信，工控机101向程控源102和信号切换器103发送控制命令。

为便于测试，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置还可以包括：设于一次信号输出电路的输出端的航空电缆连接器和设于二次信号输出电路的输出端的航空电缆连接器，以通过航空电缆连接器直接连接被测智能开关的相应接口。

智能开关的一次断路器的运维内容通常包括分/合闸和储能电机运维，故在上述实施例的基础上，在本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置中，一次信号输出电路具体包括：分闸控制回路、合闸控制回路和储能回路；

其中，分闸控制回路的输出端与一次断路器的弹簧操动机构的分闸控制端连接，合闸控制回路的输出端与弹簧操动机构的合闸控制端连接，储能回路的输出端与一次断路器的储能电机的驱动端连接。

在进行被测智能开关的一次断路器的遥控功能的运维时，将一次断路器的弹簧操动机构的分闸控制端连接在分闸控制回路的输出端，工控机101向信号切换器103发出遥控指令以使信号切换器103连通程控源102的输出端和一次断路器弹簧操动机构的分闸控制端，工控机101控制程控源102输出一次断路器弹簧操动机构的额定控制信号，通过获取一次断路器弹簧操动机构的分闸遥信状态，根据一次断路器弹簧操动机构成功执行分闸命令与否形成运维结果。同理，工控机101分别向信号切换器103发出遥控指令以使信号切换器103连通程控源102的输出端和一次断路器弹簧操动机构的合闸控制端，工控机101控制程控源102输出一次断路器弹簧操动机构的额定控制信号，通过获取一次断路器弹簧操动机构的合闸遥信状态，根据一次断路器弹簧操动机构成功执行合闸命令与否形成运维结果。

在进行被测智能开关的一次断路器的储能功能的运维时，将一次断路器的储能电机的驱动端与储能回路的输出端连接，工控机101向信号切换器103发出遥控指令以使信号切换器103连通程控源102的输出端和一次断路器储能电机的驱动端，工控机101控制程控源102输出一次断路器储能电机的额定驱动信号，通过获取一次断路器储能电机的储能遥信状态以形成运维结果。

进一步的，为提高运维的自动化水平，如图1所示，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置还可以包括设于一次断路器的信号反馈端和工控机101的第三端之间的开关量信号采集电路105；

相应的，工控机101还用于根据一次信号输出电路的输出信号和开关量信号采集电路105采集的信号确定一次断路器的测试结果。

例如，在进行被测智能开关的一次断路器的遥控功能的运维时，预先利用开关量信号采集电路105连接一次断路器的分合闸位置信号反馈端和工控机101的第三端，在工控机101控制程控源102输出一次断路器弹簧操动机构的额定控制信号后，工控机101通过开关量信号采集电路105读取一次断路器弹簧操动机构的分/合闸状态。在进行被测智能开关的一次断路器的储能功能的运维时，预先利用开关量信号采集电路105连接一次断路器的储能遥信状态信号反馈端和工控机101的第三端，在工控机101控制程控源102输出一次断路器储能电机的额定驱动信号后，工控机101通过开关量信号采集电路105读取一次断路器储能电机的储能遥信状态。

智能开关的二次馈线终端的运维内容通常可以包括遥测功能运维、遥信功能运维和遥控功能运维。其中，遥测是指采集并传送运行参数，包括各种电气量(线路上的电压、电流、功率等量值)和负荷潮流等。遥信是指采集并传送各种保护和开关量信息。遥控是指接受并执行遥控命令，主要是分合闸，对远程的一些开关控制设备进行远程控制。

对于二次馈线终端的遥测功能和遥信功能，在本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置中，二次信号输出电路具体可以包括：遥测信号输出回路和遥信信号输出回路；

其中，遥测信号输出回路的输出端用于连接二次馈线终端的模拟量信号采集端；工控机101还用于控制信号切换器103连通程控源102的输出端和遥信信号输出回路的输入端后，向程控源102发送遥测指令以使程控源102输出电压模拟量信号和/或电流模拟量信号；

遥信信号输出回路包括开关量发生器104，开关量发生器104的控制端与工控机101的第四端连接，开关量发生器104的输出端用于连接二次馈线终端的断路器位置信号采集端；工控机101还用于控制信号切换器103连通程控源102的输出端和开关量发生器104的输入端后，向开关量发生器104发送遥信变位指令以使开关量发生器104向二次馈线终端发送遥信信号。

工控机101的第四端与开关量发生器104的控制端之间也可以通过RS485总线通信连接。

在进行被测智能开关二次馈线终端的遥测功能运维时，将二次馈线终端的模拟量信号采集端与遥测信号输出回路的输出端连接，工控机101向信号切换器103发出遥测指令以使信号切换器103连通程控源102的输出端和二次馈线终端的模拟量信号采集端，工控机101控制程控源102输出预设的模拟量信号，可以为电压模拟量信号或电流模拟量信号。通过读取二次馈线终端采集到的遥测信号与输出的模拟量信号进行对比，可以得到二次馈线终端的遥测功能运维结果，如二者的误差与输出的模拟量信号的比值大于第一阈值则认为二次馈线终端的遥测功能不合格，否则为合格。

具体地，二次馈线终端具有电磁式二次馈线终端和电子式二次馈线终端两种形式，其遥测信号分别为电磁式二次信号和小信号模拟量信号。通常情况下，程控源102输出的信号为小信号模拟量信号。故在本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置中，遥测信号输出回路具体包括：小信号模拟量信号输出回路和电磁式二次信号输出回路；其中，电磁式二次信号输出回路包括用于将程控源102输出的小信号模拟量信号转换为电磁式二次信号的信号转换电路。则对于电子式二次馈线终端，信号切换器103可以直接将程控源102输出额定的小信号模拟量信号通过小信号模拟量信号输出回路输出。对于电磁式二次馈线终端，信号切换器103将程控源102输出额定的小信号模拟量信号切换至信号转换电路，将小信号模拟量信号经功放转换为电磁式二次信号，再通过电磁式二次信号输出回路输出。

在进行被测智能开关二次馈线终端的遥信功能运维时，将二次馈线终端的断路器位置信号采集端与遥信信号输出回路的输出端(即开关量发生器104的输出端)连接，工控机101发出遥信指令以使信号切换器103连通程控源102的输出端和二次馈线终端的断路器位置信号采集端，工控机101控制开关量发生器104执行遥信变位命令，以使开关量发生器104向二次馈线终端的断路器位置信号采集端输出开关量信号。通过对比遥信变位命令和二次馈线终端采集到的遥信信号，得到二次馈线终端的遥信功能运维结果，如二者的误差与遥信变位命令的标准值的比值大于第二阈值则认为二次馈线终端的遥信功能不合格，否则为合格。

具体地，在二次馈线终端的遥信功能运维时，程控源102输出的额定信号为直流信号，信号切换器103将程控源102输出信号切换至遥信信号输出回路后，程控源102根据工控机101的遥信指令将输出切换至二次馈线终端要求的遥信电源信号给到开关量发生器104的输入端。

为实现二次馈线终端的遥控功能的测试，如图1所示，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置还可以包括设于工控机101的第五端和二次馈线终端的通信端之间的具有二次馈线终端的通信规约功能的通信连接器108，以及设于二次馈线终端的遥控端和工控机101的第六端之间的模拟断路器107；

工控机101还用于通过通信控制器在控制二次馈线终端向模拟断路器107发送遥控指令后，向二次馈线终端回采遥信变位信号，以根据遥信变位信号和遥控指令形成二次馈线终端的遥控功能运维结果。

其中，通信连接器108可以通过网口与工控机101的第五端连接。基于通信连接器108，工控机101可以通过二次馈线终端的标准规约读取二次馈线终端的相关信息以及向二次馈线终端下发测试命令。

在对被测智能开关二次馈线终端的遥控功能运维时，将二次馈线终端的遥控端与模拟断路器107的输入端连接，将模拟断路器107的位置信号反馈端与二次馈线终端的断路器位置信号采集端连接，将二次馈线终端的通信端与通信连接器108连接。工控机101通过通信连接器108以通信规约形式向二次馈线终端发出遥控指令，以使二次馈线终端向模拟断路器107发出遥控命令，模拟断路器107根据二次馈线终端的遥控命令的类型(控合、控分)将对应的开关量信号(合位、分位)反馈给工控机101，同时模拟断路器107向二次馈线终端的断路器位置信号采集端返回遥信变位信号。工控机101可以通过通信连接器108以通信规约形式向二次馈线终端回采遥信变位，并与下发的遥控指令对比，根据对比结果确定二次馈线终端的遥控功能运维结果。

而基于通信连接器108，可以进一步提高二次馈线终端的遥测功能运维和遥信功能运维的自动化水平，工控机101可以基于通信连接器108与二次馈线终端实现命令下发和信息回采，进而实现被测智能开关运维的闭环工程。具体地，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置还可以包括设于遥测信号输出回路的输出端和工控机101的第七端之间的标准表106；

工控机101还用于通过通信连接器108获取二次馈线终端采集的遥测信号，根据标准表106采集的遥测信号和二次馈线终端采集的遥测信号形成二次馈线终端的遥测功能运维结果。

其中，标准表106可以通过网口与工控机101的第七端连接。

则在进行被测智能开关二次馈线终端的遥测功能运维时，工控机101在控制程控源102输出预设的模拟量信号后，通过通信连接器108获取二次馈线终端采集的遥测信号，以根据标准表106采集的遥测信号和二次馈线终端采集的遥测信号形成二次馈线终端的遥测功能运维结果。

工控机101还可以用于在向开关量发生器104发送遥信变位指令以使开关量发生器104向二次馈线终端发送遥信信号后，通过通信连接器108获取二次馈线终端的遥信信号采集结果，根据遥信变位指令和遥信信号采集结果形成二次馈线终端的遥信功能运维结果。

为便于测试，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置还可以包括：设于开关量信号采集电路105的输入端的航空电缆连接器、设于模拟断路器107的输入端的航空电缆连接器以及设于模拟断路器107的位置信号反馈端的航空电缆连接器。

为进一步方便实施，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置还可以包括用于承载各航空电缆连接器的端子排，以将航空电缆连接器的插针全部接到独立的插孔上。

如图1所示，本申请实施例提供的用于配电网弹操机构智能开关的运维装置的一个较优的实施方案可包括上述各实施例所公开的工控机101，程控源102，信号切换器103，一次信号输出电路(包括分闸控制回路、合闸控制回路、储能回路)，二次信号输出电路(包括遥测信号输出回路和遥信信号输出回路)，通信连接器108，模拟断路器107，标准表106，航空电缆连接器，端子排及各部分的连接关系。

在此基础上，可以通过预先在工控机101中部署运维脚本，以使工控机101在接收到输入的运维命令时，识别运维命令得到被测智能开关的运维项目，自动控制信号切换器103的切换以及程控源102、开关量发生器104的输出，以及自动通过通信连接器108与被测智能开关的二次馈线终端建立通信连接以进行信息采集或命令下达，并根据各运维项目对应的测试结果分析方式得到运维结果。

其中，运维项目可以包括一次断路器的合/分闸功能运维、一次断路器的储能功能运维、二次馈线终端的遥测功能运维、二次馈线终端的遥信功能运维和二次馈线终端的遥控功能运维。运维结果形成方式可以参照上述实施例，在此不再赘述。

以上对本申请所提供的一种用于配电网弹操机构智能开关的运维装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

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。