配電自動化新型三合一全仿真FTU調試箱研究

趙彪 郭雷 徐廣 唐志軍 趙云英 周鍵城 施洋

摘要：近年來，配網自動化開關在大面積推廣應用，配網自動化開關的核心部件FTU在投運前也要做大量的調試工作，如配置下發、通道調試、邏輯校核、保護校核、遙控試驗等，每次調試要對斷路器進行多次反復分合閘，電源側和負荷側電壓要核對圖紙后從接線端子接入，容易出錯，還要手動模擬有壓無壓，存在一定延遲，無法全仿真斷路器分合閘時的電壓狀態，全部校核做完幾十次的斷路器分合閘也縮短了斷路器使用壽命，特別是在運行中的FTU檢查試驗時，每次分合閘就會引起線路停送電，各種異常設置都有可能引起無法遠程分合閘，延長了停電時間，反復停送電還容易引起用戶投訴等。本文將介紹一種新型三合一全仿真FTU調試箱。

關鍵詞：配網自動化;FTU;調試箱

1.三合一全仿真FTU調試箱技術方案

新型三合一全仿真FTU調試箱能夠解決FTU現場調試時的停電影響、工作量大、容易出錯、反復登桿高墜風險等問題，快速高效的實現FTU功能調試。

本實用新型采用的技術方案為：

一種三合一全仿真FTU調試箱，該三合一全仿真FTU調試箱包括箱體，所述箱體內部設有鋰電池工作電源、負荷側電壓發生器、電源側電壓發生器和繼電器KM;所述鋰電池工作電源的負極分別與負荷側電壓發生器、繼電器KM和電源側電壓發生器電性連接，其正極通過電源總開關SB分別與負荷側電壓發生器和電源側電壓發生器電性連接，且電源總開關SB與負荷側電壓發生器的連接線路上設有負荷側來電模擬開關SB2，與電源側電壓發生器的連接線路上設有電源側來電模擬開關SB1;所述繼電器KM的常開觸點Ⅰ與電源總開關SB和負荷側電壓發生器電性連接，繼電器KM的常開觸點Ⅱ與電源總開關SB和電源側電壓發生器電性連接;所述負荷側電壓發生器和電源側電壓發生器分別通過三芯線及航空插頭與FTU電性連接;繼電器KM通過二十六芯線及航空插頭與FTU電性連接。

2.技術實施方式

下面將結合本實用新型實施例的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。本文將描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施案例。

圖1—3所示，一種三合一全仿真FTU調試箱，該三合一全仿真FTU調試箱包括箱體1。

具體的，所述箱體1內部設有鋰電池工作電源2、負荷側電壓發生器3、電源側電壓發生器4和繼電器KM;所述鋰電池工作電源2的負極分別與負荷側電壓發生器3、繼電器KM和電源側電壓發生器4電性連接，鋰電池工作電源2的正極通過電源總開關SB分別與負荷側電壓發生器3和電源側電壓發生器4電性連接，且電源總開關SB與負荷側電壓發生器3的連接線路上設有負荷側來電模擬開關SB2，與電源側電壓發生器4的連接線路上設有電源側來電模擬開關SB1。

所述繼電器KM的常開觸點Ⅰ與電源總開關SB和負荷側電壓發生器3電性連接，繼電器KM的常開觸點Ⅱ與電源總開關SB和電源側電壓發生器4電性連接;所述負荷側電壓發生器3和電源側電壓發生器4分別通過三芯線5及航空插頭6與FTU電性連接;繼電器KM通過二十六芯線7及航空插頭6與FTU電性連接。

通過該三合一全仿真FTU調試箱對FTU進行以下仿真：

a、電源側來電，FTU下達合閘指令，負荷側來電回傳至FTU;

具體的，首先閉合電源總開關SB，然后再閉合電源側來電模擬開關SB1，此時鋰電池工作電源2能夠對電源側電壓發生器4進行供電，電源側電壓發生器4工作后能夠產生電壓，并通過三芯線5及航空插頭6傳輸至FTU，該過程相當于實際供電線路中電源側來電，FTU接收到電源側電壓發生器4產生的電壓值后，根據其內部邏輯向實際供電線路中斷路器下發合閘信號。該合閘信號通過二十六芯線7及航空插頭6傳輸至繼電器KM，繼電器KM收到合閘信號后其線圈帶電，繼電器KM的常開觸點Ⅰ和常開觸點Ⅱ閉合;由于繼電器KM的常開觸點Ⅱ閉合使得負荷側電壓發生器3帶電，進而產生電壓并通過三芯線5及航空插頭6傳輸至FTU，該過程相當于實際供電線路中負荷側來電傳輸至FTU。

b、符合側來電，FTU下達合閘指令，電源側來電回傳至FTU;

具體的，首先復位電源總開關SB，并再次閉合電源總開關SB，然后再閉合負荷側來電模擬開關SB2，此時鋰電池工作電源2能夠對負荷側電壓發生器3進行供電，負荷側電壓發生器3工作后能夠產生電壓，并通過三芯線5及航空插頭6傳輸至FTU，該過程相當于實際供電線路中負荷側來電，FTU接收到負荷側電壓發生器3產生的電壓值后，根據其內部邏輯向實際供電線路中斷路器下發合閘信號。該合閘信號通過二十六芯線7及航空插頭6傳輸至繼電器KM，繼電器KM收到合閘信號后其線圈帶電，繼電器KM的常開觸點Ⅰ和常開觸點Ⅱ閉合;由于繼電器KM的常開觸點Ⅰ閉合使得電源側電壓發生器4帶電，進而產生電壓并通過三芯線5及航空插頭6傳輸至FTU，該過程相當于實際供電線路中電源側來電。

進一步，所述負荷側電壓發生器3與鋰電池工作電源2的連接線路上還設有負荷側有電指示燈8，負荷側有電指示燈8一端與鋰電池工作電源2的負極電性連接，其另一點接入負荷側電壓發生器3與負荷側來電模擬開關SB2和繼電器KM的常開觸點Ⅰ的連接線路上;所述電源側電壓發生器4與鋰電池工作電源2的連接線路上還設有電源側有電指示燈9;電源側有電指示燈9一端與鋰電池工作電源2的負極電性連接，其另一點接入電源側電壓發生器4與電源側來電模擬開關SB1和繼電器KM的常開觸點Ⅱ的連接線路上;所述負荷側有電指示燈8和電源側有電指示燈9露于箱體1外部。

通過增設負荷側有電指示燈8和電源側有電指示燈9，使得負荷側電壓發生器3和電源側電壓發生器4帶電時，負荷側有電指示燈8和電源側有電指示燈9能夠相應的亮起，便于仿真過程中了解負荷側電壓發生器3和電源側電壓發生器4是否正常工作。

在本實用新型的另一實施例中，所述電源側電壓發生器4還連接有電源側接地模擬開關SB0，且電源側電壓發生器4通過五芯線10及航空插頭6與FTU電性連接。在a和b的仿真過程基礎上，還可對FTU進行以下仿真：

c、產生零序電壓信號，模擬接地狀態下的各種參數;

具體的，FTU向實際供電線路中斷路器下發合閘信號后，繼電器KM的常開觸點Ⅰ和常開觸點Ⅱ均處于閉合狀態;此時閉合電源側接地模擬開關SB0，電源側電壓發生器4產生零序電壓信號，并通過五芯線10及航空插頭6傳輸至FTU;該過程相當于實際供電線路出現接地故障，FTU接收到電源側電壓發生器4產生的零序電壓信號，根據其內部邏輯向實際供電線路中斷路器下發分閘信號。該分閘信號通過二十六芯線7及航空插頭6傳輸至繼電器KM，繼電器KM收到合閘信號后其線圈失電，繼電器KM的常開觸點Ⅰ和常開觸點Ⅱ斷開，電源側電壓發生器4和負荷側電壓發生器3均失壓，FTU上的電源側和負荷側電壓信號均消失，完成分閘動作。

進一步的，所述繼電器KM與鋰電池工作電源2的連接線路上設有合閘指示燈11和分閘指示燈12;合閘指示燈11和分閘指示燈12露于箱體1外部。

通過增設合閘指示燈11和分閘指示燈12，使得繼電器KM接收到合閘信號或分閘信號時能夠進行相應的顯示，便于仿真過程中了解繼電器KM是否能夠正常接收FTU的合閘信號或分閘信號。

在本實用新型的另一實施例中，所述箱體1內部還設有電流發生器13，電流發生器13通過繼電器KM與FTU電性連接的二十六芯線7接入FTU;所述電流發生器13的一端與鋰電池工作電源2負極電性連接，其另一端依次通過遙測電流模擬開關SB3、KM的常開觸點Ⅲ和電源總開關SB與鋰電池工作電源2正極電性連接。在a和b的仿真過程基礎上，還可對FTU進行以下仿真：

d、斷路器合閘后模擬負荷情況產生負荷電流;

具體的，FTU向實際供電線路中斷路器下發合閘信號后，繼電器KM的常開觸點Ⅰ、常開觸點Ⅱ和常開觸點Ⅲ均處于閉合狀態;此時閉合遙測電流模擬開關SB3，使電流發生器13產生一個電流，該電流為0.5A或1A電流，該電流通過二十六芯線7及航空插頭6傳輸給FTU，該過程相當于實際線路中Ia、Ib、Ic、Io負荷情況下產生負荷電流，若FTU接收到該負荷電流，在FTU上能夠進行顯示，且電流數值一致。

進一步，所述電流發生器13與FTU電性連接的二十六芯線7上還設有電流試驗端子14，電流試驗端子14露于箱體1外部，且通過電流試驗端子14能夠外接其它電流發生器13。通過外接其它電流發生器13能夠產生大于1A以上的負荷電流，從而對FTU進行定值校核;校核過程以上述過程一致。

更進一步的，為了能夠適應倉庫調試和現場調試，所述鋰電池工作電源2還能夠通過充電插座15及充電線穿過箱體1接入市電進行充電。當鋰電池工作電源2有電時，能夠在一次設備不帶電情況下進行調試;當鋰電池工作電源2無電時，可接入市電或有現場直插線路PT取電進行調試。為了進一步保護鋰電池工作電源2，所述充電線上還設有過沖過敏保護器16。

3.結論

該三合一全仿真FTU調試箱內設有鋰電池工作電源、負荷側電壓發生器、電源側電壓發生器和繼電器KM，外部通過芯線及航空插頭與FTU連接;對FTU而言，插在該三合一全仿真FTU調試箱與插在三臺真實設備上一樣。該三合一全仿真FTU調試箱能完全模擬真實設備接收和發送各種三遙信息，可通過現場直插線路PT取電，也可通過鋰電池工作電源供電;該三合一全仿真FTU調試箱通過負荷側來電模擬開關和電源側來電模擬開關配合繼電器KM及其觸點模擬真實環境中的信息交換，實現FTU安全快捷高效的調試。

通過該三合一全仿真FTU調試箱簡單將FTU航插線直接插到箱體上，無需額外二次接線，就能實現FUT的邏輯校核、保護校核、遙控試驗，整體傳動試驗等全仿真試驗;現場無需一次設備多次反復停電，仿真調試成功后，現場只需一次真實傳動試驗即可完成，大大縮短了停電時間、提高了供電可靠性、提升了工作效率;特別是在倉庫調試時，優勢更為明顯，無需搬運笨重的一次設備、對一次設備也無反復操作的損傷。

該三合一全仿真FTU調試箱融合了三個笨重設備于一體，全仿真的與FTU進行各種信號交互，小型化的構造決定了便攜的優點，一次設備的小型化仿真解決了安全性、可靠性問題，為FTU調試工作提供了完美的解決方案。該三合一全仿真FTU調試箱原理簡單，體積小、成本低、攜帶方便，能適應倉庫調試和現場調試，在配網自動化開關大量運維工作中優勢較為明顯，應用前景十分廣闊，能夠極大的減少調試工作量，提升工作效率、減少停電時間，社會效益和經濟效益前景較好。