配电自动化新型三合一全仿真FTU调试箱研究

赵彪 郭雷 徐广 唐志军 赵云英 周键城 施洋

摘要：近年来，配网自动化开关在大面积推广应用，配网自动化开关的核心部件FTU在投运前也要做大量的调试工作，如配置下发、通道调试、逻辑校核、保护校核、遥控试验等，每次调试要对断路器进行多次反复分合闸，电源侧和负荷侧电压要核对图纸后从接线端子接入，容易出错，还要手动模拟有压无压，存在一定延迟，无法全仿真断路器分合闸时的电压状态，全部校核做完几十次的断路器分合闸也缩短了断路器使用寿命，特别是在运行中的FTU检查试验时，每次分合闸就会引起线路停送电，各种异常设置都有可能引起无法远程分合闸，延长了停电时间，反复停送电还容易引起用户投诉等。本文将介绍一种新型三合一全仿真FTU调试箱。

关键词：配网自动化;FTU;调试箱

1.三合一全仿真FTU调试箱技术方案

新型三合一全仿真FTU调试箱能够解决FTU现场调试时的停电影响、工作量大、容易出错、反复登杆高坠风险等问题，快速高效的实现FTU功能调试。

本实用新型采用的技术方案为：

一种三合一全仿真FTU调试箱，该三合一全仿真FTU调试箱包括箱体，所述箱体内部设有锂电池工作电源、负荷侧电压发生器、电源侧电压发生器和继电器KM;所述锂电池工作电源的负极分别与负荷侧电压发生器、继电器KM和电源侧电压发生器电性连接，其正极通过电源总开关SB分别与负荷侧电压发生器和电源侧电压发生器电性连接，且电源总开关SB与负荷侧电压发生器的连接线路上设有负荷侧来电模拟开关SB2，与电源侧电压发生器的连接线路上设有电源侧来电模拟开关SB1;所述继电器KM的常开触点Ⅰ与电源总开关SB和负荷侧电压发生器电性连接，继电器KM的常开触点Ⅱ与电源总开关SB和电源侧电压发生器电性连接;所述负荷侧电压发生器和电源侧电压发生器分别通过三芯线及航空插头与FTU电性连接;继电器KM通过二十六芯线及航空插头与FTU电性连接。

2.技术实施方式

下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本文将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施案例。

图1—3所示，一种三合一全仿真FTU调试箱，该三合一全仿真FTU调试箱包括箱体1。

具体的，所述箱体1内部设有锂电池工作电源2、负荷侧电压发生器3、电源侧电压发生器4和继电器KM;所述锂电池工作电源2的负极分别与负荷侧电压发生器3、继电器KM和电源侧电压发生器4电性连接，锂电池工作电源2的正极通过电源总开关SB分别与负荷侧电压发生器3和电源侧电压发生器4电性连接，且电源总开关SB与负荷侧电压发生器3的连接线路上设有负荷侧来电模拟开关SB2，与电源侧电压发生器4的连接线路上设有电源侧来电模拟开关SB1。

所述继电器KM的常开触点Ⅰ与电源总开关SB和负荷侧电压发生器3电性连接，继电器KM的常开触点Ⅱ与电源总开关SB和电源侧电压发生器4电性连接;所述负荷侧电压发生器3和电源侧电压发生器4分别通过三芯线5及航空插头6与FTU电性连接;继电器KM通过二十六芯线7及航空插头6与FTU电性连接。

通过该三合一全仿真FTU调试箱对FTU进行以下仿真：

a、电源侧来电，FTU下达合闸指令，负荷侧来电回传至FTU;

具体的，首先闭合电源总开关SB，然后再闭合电源侧来电模拟开关SB1，此时锂电池工作电源2能够對电源侧电压发生器4进行供电，电源侧电压发生器4工作后能够产生电压，并通过三芯线5及航空插头6传输至FTU，该过程相当于实际供电线路中电源侧来电，FTU接收到电源侧电压发生器4产生的电压值后，根据其内部逻辑向实际供电线路中断路器下发合闸信号。该合闸信号通过二十六芯线7及航空插头6传输至继电器KM，继电器KM收到合闸信号后其线圈带电，继电器KM的常开触点Ⅰ和常开触点Ⅱ闭合;由于继电器KM的常开触点Ⅱ闭合使得负荷侧电压发生器3带电，进而产生电压并通过三芯线5及航空插头6传输至FTU，该过程相当于实际供电线路中负荷侧来电传输至FTU。

b、符合侧来电，FTU下达合闸指令，电源侧来电回传至FTU;

具体的，首先复位电源总开关SB，并再次闭合电源总开关SB，然后再闭合负荷侧来电模拟开关SB2，此时锂电池工作电源2能够对负荷侧电压发生器3进行供电，负荷侧电压发生器3工作后能够产生电压，并通过三芯线5及航空插头6传输至FTU，该过程相当于实际供电线路中负荷侧来电，FTU接收到负荷侧电压发生器3产生的电压值后，根据其内部逻辑向实际供电线路中断路器下发合闸信号。该合闸信号通过二十六芯线7及航空插头6传输至继电器KM，继电器KM收到合闸信号后其线圈带电，继电器KM的常开触点Ⅰ和常开触点Ⅱ闭合;由于继电器KM的常开触点Ⅰ闭合使得电源侧电压发生器4带电，进而产生电压并通过三芯线5及航空插头6传输至FTU，该过程相当于实际供电线路中电源侧来电。

进一步，所述负荷侧电压发生器3与锂电池工作电源2的连接线路上还设有负荷侧有电指示灯8，负荷侧有电指示灯8一端与锂电池工作电源2的负极电性连接，其另一点接入负荷侧电压发生器3与负荷侧来电模拟开关SB2和继电器KM的常开触点Ⅰ的连接线路上;所述电源侧电压发生器4与锂电池工作电源2的连接线路上还设有电源侧有电指示灯9;电源侧有电指示灯9一端与锂电池工作电源2的负极电性连接，其另一点接入电源侧电压发生器4与电源侧来电模拟开关SB1和继电器KM的常开触点Ⅱ的连接线路上;所述负荷侧有电指示灯8和电源侧有电指示灯9露于箱体1外部。

通过增设负荷侧有电指示灯8和电源侧有电指示灯9，使得负荷侧电压发生器3和电源侧电压发生器4带电时，负荷侧有电指示灯8和电源侧有电指示灯9能够相应的亮起，便于仿真过程中了解负荷侧电压发生器3和电源侧电压发生器4是否正常工作。

在本实用新型的另一实施例中，所述电源侧电压发生器4还连接有电源侧接地模拟开关SB0，且电源侧电压发生器4通过五芯线10及航空插头6与FTU电性连接。在a和b的仿真过程基础上，还可对FTU进行以下仿真：

c、产生零序电压信号，模拟接地状态下的各种参数;

具体的，FTU向实际供电线路中断路器下发合闸信号后，继电器KM的常开触点Ⅰ和常开触点Ⅱ均处于闭合状态;此时闭合电源侧接地模拟开关SB0，电源侧电压发生器4产生零序电压信号，并通过五芯线10及航空插头6传输至FTU;该过程相当于实际供电线路出现接地故障，FTU接收到电源侧电压发生器4产生的零序电压信号，根据其内部逻辑向实际供电线路中断路器下发分闸信号。该分闸信号通过二十六芯线7及航空插头6传输至继电器KM，继电器KM收到合闸信号后其线圈失电，继电器KM的常开触点Ⅰ和常开触点Ⅱ断开，电源侧电压发生器4和负荷侧电压发生器3均失压，FTU上的电源侧和负荷侧电压信号均消失，完成分闸动作。

进一步的，所述继电器KM与锂电池工作电源2的连接线路上设有合闸指示灯11和分闸指示灯12;合闸指示灯11和分闸指示灯12露于箱体1外部。

通过增设合闸指示灯11和分闸指示灯12，使得继电器KM接收到合闸信号或分闸信号时能够进行相应的显示，便于仿真过程中了解继电器KM是否能够正常接收FTU的合闸信号或分闸信号。

在本实用新型的另一实施例中，所述箱体1内部还设有电流发生器13，电流发生器13通过继电器KM与FTU电性连接的二十六芯线7接入FTU;所述电流发生器13的一端与锂电池工作电源2负极电性连接，其另一端依次通过遥测电流模拟开关SB3、KM的常开触点Ⅲ和电源总开关SB与锂电池工作电源2正极电性连接。在a和b的仿真过程基础上，还可对FTU进行以下仿真：

d、断路器合闸后模拟负荷情况产生负荷电流;

具体的，FTU向实际供电线路中断路器下发合闸信号后，继电器KM的常开触点Ⅰ、常开触点Ⅱ和常开触点Ⅲ均处于闭合状态;此时闭合遥测电流模拟开关SB3，使电流发生器13产生一个电流，该电流为0.5A或1A电流，该电流通过二十六芯线7及航空插头6传输给FTU，该过程相当于实际线路中Ia、Ib、Ic、Io负荷情况下产生负荷电流，若FTU接收到该负荷电流，在FTU上能够进行显示，且电流數值一致。

进一步，所述电流发生器13与FTU电性连接的二十六芯线7上还设有电流试验端子14，电流试验端子14露于箱体1外部，且通过电流试验端子14能够外接其它电流发生器13。通过外接其它电流发生器13能够产生大于1A以上的负荷电流，从而对FTU进行定值校核;校核过程以上述过程一致。

更进一步的，为了能够适应仓库调试和现场调试，所述锂电池工作电源2还能够通过充电插座15及充电线穿过箱体1接入市电进行充电。当锂电池工作电源2有电时，能够在一次设备不带电情况下进行调试;当锂电池工作电源2无电时，可接入市电或有现场直插线路PT取电进行调试。为了进一步保护锂电池工作电源2，所述充电线上还设有过冲过敏保护器16。

3.结论

该三合一全仿真FTU调试箱内设有锂电池工作电源、负荷侧电压发生器、电源侧电压发生器和继电器KM，外部通过芯线及航空插头与FTU连接;对FTU而言，插在该三合一全仿真FTU调试箱与插在三台真实设备上一样。该三合一全仿真FTU调试箱能完全模拟真实设备接收和发送各种三遥信息，可通过现场直插线路PT取电，也可通过锂电池工作电源供电;该三合一全仿真FTU调试箱通过负荷侧来电模拟开关和电源侧来电模拟开关配合继电器KM及其触点模拟真实环境中的信息交换，实现FTU安全快捷高效的调试。

通过该三合一全仿真FTU调试箱简单将FTU航插线直接插到箱体上，无需额外二次接线，就能实现FUT的逻辑校核、保护校核、遥控试验，整体传动试验等全仿真试验;现场无需一次设备多次反复停电，仿真调试成功后，现场只需一次真实传动试验即可完成，大大缩短了停电时间、提高了供电可靠性、提升了工作效率;特别是在仓库调试时，优势更为明显，无需搬运笨重的一次设备、对一次设备也无反复操作的损伤。

该三合一全仿真FTU调试箱融合了三个笨重设备于一体，全仿真的与FTU进行各种信号交互，小型化的构造决定了便携的优点，一次设备的小型化仿真解决了安全性、可靠性问题，为FTU调试工作提供了完美的解决方案。该三合一全仿真FTU调试箱原理简单，体积小、成本低、携带方便，能适应仓库调试和现场调试，在配网自动化开关大量运维工作中优势较为明显，应用前景十分广阔，能够极大的减少调试工作量，提升工作效率、减少停电时间，社会效益和经济效益前景较好。