配网试验设备试验数据采集与监测装置研究

随着我国配网发展水平越来越高，对于各类配网自动化设备的要求也越来越严格，配网自动化产品需要经过严格的出厂试验、交接试验以及预防性试验等一系列有相关规程规范明确要求的质量检测后才应用于电网建设中，针对配网自动化设备试验数据管理不完善的客观现象，设计了一种试验数据采集与监测装置，可大大提高试验效率，减少数据出错概率，本文以回路电阻测试仪为例说明该装置实际意义。

1  试验数据采集与监测装置的研究背景

随着我国电力系统的快速发展，以及用户对供电可靠性要求的逐步提高，配网设备的试验工作成为生产管理工作中的重要组成部分，实际上，由于配网项目大量投运，配网设备试验工作存在客观阻碍因素，因此出现许多试验现场监督不到位、试验数据管理不完善、试验报告不规范的现象，对提高配网设备健康水平，保证电网安全可靠运行带来阻碍。目前设备试验数据的采集主要以人工收集的方式为主，耗费了大量的人力物力资源，不利于电网建设的长期发展，针对这一情况，本项目对现有配网试验仪器进行升级改造，研究了一种试验数据采集与监测装置，在配网试验仪器输出回路增加数据采集和监测集成模块，通过采集试验设备输出的电气参数，如输出电压、输出电流、回路电阻，自行判断测试结果值是否满足要求，同时规范试验记录数据，对试验数据进行保存，自动监测判别试验结果，自动生成试验报告，大大提高了试验效率，减少试验数据出错概率，进而提高试验设备运行管理水平，加强电网自动化建设。

2  回路电阻测试仪简介

10kV环网柜是配网重要的电气设备之一，回路电阻测试是检测环网柜质量和运行状态的一个重要手段，根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2016）规定，隔离开关、负荷开关及高压熔断器的试验项目，应包括下列内容：（1）测量绝缘电阻；（2）测量高压限流熔管司的直流电阻；（3）测量负荷开关导电回路的电阻；（4）交流耐压试验；（5）检查操动机构线圈的最低动作电压；（6）操动机构的试验。在高压断路器的型式试验、交接试验和预防性试验项目中，要求使用直流压降法进行测试回路电阻，目的在于通过实际测量来确定开关柜断口的到底回路电阻值是否在规定的范围内，同时可以反映高压断路器承受长期截流和短路电流的性能。

本项目中使用的电阻回路测试仪为宁夏银川中试电力设备有限公司生产的ZSHL-I型100A回路电阻测试仪，该设备输出电压高，测量量程宽，可达100mΩ，测试电流来自高精度的100A开关式恒流电源，不需要人工调节，即可迅速精确地完成测试。

图1是回路电阻测试仪测试接线图，通常用红色线连接回路电阻测试仪的I+、V+端，用黑色线连接回路电阻测试仪的I-、V-端，两根线的另一端分别接到待测回路的两端，开启回路电阻测试仪后，测试仪将产生100A的大电流，根据欧姆定律可得出待测电阻阻值大小。

图1  回路电阻测试仪测试接线图

3  试验数据采集与监测装置组成

试验数据采集与监测装置由监测单元及上位机组成，图2是试验数据采集与检测系统的工作流程框图。试验数据采集与监测装置的监测单元由高性能嵌入式处理器（CPU）、多路数据采集卡、高速存储器(RAM)以及网络数据传输芯片组成，可与回路电阻测试仪的输出端直接相连，采集回路电路测试仪的回路电阻输出值，并通过无线数据传输技术（Wi-Fi）将数据上传至上位机，此处上位机为装有专用监测app的智能移动终端。

图2  试验数据采集与检测系统的工作流程框图

试验数据采集与监测装置可与回路电阻测试仪直接相连，通过数据接口，将回路电阻测试仪的测试数据上传至监测单元核心处理器进行处理，根据已编写好的算法，将采集到的实时数据与标准校验数据进行对比，自动得出判别结果，对于同一设备的不同类型试验，试验数据采集与监测装置可根据不同的试验任务种类进行判别，对于高压断路器回路电阻测试，试验类型分为预防性试验和交接试验，其测试标准有一定偏差，通过在试验数据采集与监测装置中设定不同的限值，可实现根据需要输出判别结果的功能，得出判别结果后，试验数据采集与监测装置可根据研究分析自动生成不同格式的试验报告。采集到的试验数据，在上传至上位机的同时，会保存在内部存储器中，建立庞大的数据库，并允许用户对数据库内数据进行调用，输出历史曲线，观察设备历史运行状态曲线，对发现故障特征、有针对性预防事故有重大意义。

试验数据采集与监测装置内部装有Wi-Fi模块，可生成供智能移动终端连接的网络热点，在智能移动终端打开专用监测app，即可建立与试验数据采集与监测装置的数据连接通道，通过智能移动终端，用户可以查看实时回路电阻测试数据，以及历史测试数据，同时app具有任务选择功能，选择不同的试验标准，设定不同的限值，得出判别结果。利用Wi-Fi技术上传数据，传输效率高，抗干扰性强，同时减少了许多现场测试不必要的被动调整工作量，可广泛应用于测控现场。

应用于回路电阻测试仪上时，分别将回路电阻测试仪V+、V-端接入试验设备试验数据采集与监测装置，并在其中一段电流输入端放置一个电流互感器，即可将回路电阻的测试数据上传至监测装置，完成实时采集与显示。

3.1  核心处理器

试验设备试验数据采集与监测装置采用高性能嵌入式处理器LPC1768作为核心处理器，LPC1768微控制器是基于Cortex-M3的用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用，其操作频率可达100MHz，外设组件包含高达512KB的Flash存储器、64KB的数据存储器、以太网MAC/USB主机/从机/OTG接口、8通道的通用DMA控制器、4个UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、3个I2C接口、8通道的12位ADC、10位DAC、电机控制PWM、正交编码器接口、4个通用定时器、带独立电池供电的超低功耗RTC和多达70个的通用I/O口，满足嵌入式测控系统开发需求。

3.2  多路数据采集卡

为满足装置对多路数据采集的功能需求，选用AD7705作为外扩数/模转换器，完成对多路数据的采集转换。AD7705是应用于低频测量的2/3通道模拟前段，该器件可以直接接受来自传感器的低电平输入信号，并产生串行的数字输出，芯片采用3.3V电源供电，功耗低，稳定性高，是用于智能系统、微控制器系统和基于DSP系统的理想产品，在AD7606的输入端前加一个同相放大电路，将输入信号放大约48倍，以满足AD7705后续采样需求。

3.3  Wi-Fi模块

无线保真技术（Wi-Fi）是常用于短距离、高速数据传输，在环境因素复杂的测控现场，为了简化装置连线，提高装置抗干扰能力，Wi-Fi通信技术开始广泛应用于监测系统中，本装置采用USR-C322 Wi-Fi模块，为智能移动终端提供Wi-Fi网络热点，实现监测装置与智能移动终端的通信，实现数据的实时显示。

4  结语

本文介绍了一种试验数据采集与监测装置，对获得试验设备试验结果实时监测提供了可行方案，本装置可广泛应用于电力设备试验仪器现场监测。由于工业现场的应用环境 ,试验数据采集与监测装置在精度和稳定性方面有待提高，在后续生产研发过程中，增加不同的产品硬件配置以及软件界面功能设计，实现试验数据采集与监测装置的多元化应用，将对配网自动化建设带来可观收益。

本文来源：《企业科技与发展》：http://www.zzqklm.com/w/qk/21223.html