CN115313653A - 一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，包括故障仿真平台、仿真调度主站、变压器与线杆、JP柜和加载箱，所述JP柜内置有智能融合终端、熔断器式隔离开关、3个仿真剩余电流动作保护器、塑壳断路器、国网I型集中器、智能电容器、无线测温装置、仿真低压分路监测单元、温湿度传感器、噪声传感器，所述加载箱内置有交流电源模拟模块、网络交换机、串口服务器、多个故障模拟模块和电源模块。本发明根据典型农网低压配电台区设计，受训工作人员不仅可以深入了解现场低压台区基础构造、内部接线，还可以学习多种低压智能设备的功能作用、安装维护。

Description

一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训***
技术领域
本发明涉及智能融合终端，具体涉及一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训***。
背景技术
智能融合终端是配用电的重要边缘计算节点，是构建低压配电物联网的基础智慧物联体系“云管边端”架构的边缘设备，支持多种通讯方式，实现低压智能设备的广泛接入，具备边缘物联、状态感知及数据采集功能，是国网营销、配电及新兴领域业务的支撑。目前智能融合终端已在各省市大规模投运，但作为一种新智能设备，运维人员缺乏相关实训经验，而现有仿真培训***多以单套设备为主，缺乏对以智能融合终端为核心的智能台区的全面复现、故障模拟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，真实复现以智能融合终端为关键节点的低压智能台区运行工况，满足融合终端项目建设及运维人员技能培训需求，为运维人员提供一个真实的、安全的、完善的低压台区智能设备培训学习、故障排查的应用场景。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，包括故障仿真平台、仿真调度主站、变压器与线杆、JP柜和加载箱，所述JP柜内置有智能融合终端、熔断器式隔离开关、3个仿真剩余电流动作保护器、塑壳断路器、国网I型集中器、智能电容器、无线测温装置、仿真低压分路监测单元、温湿度传感器、噪声传感器，所述加载箱内置有交流电源模拟模块、网络交换机、串口服务器、多个故障模拟模块和电源模块；
所述故障仿真平台用于向所述交流电源模拟模块发送控制指令，控制电气回路电气值，同时根据采集数据用于生成故障预置指令，并下发故障预置指令到各故障模拟模块和仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元；
所述交流电源模拟模块受故障仿真平台控制，模拟低压台区各电气回路电气值异常情况；
所述各故障模拟模块和仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元感知故障后发送告警信息至所述智能融合终端；
所述智能融合终端采集所述无线测温装置、温湿度传感器、噪声传感器、国网I型集中器、仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元、智能电容器的实时数据和告警信息，发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站，模拟低压配电台区现场运行工况。
进一步地，所述故障模拟模块为5个，通过继电器进行故障模拟，第一故障模拟模块连接在所述国网I型集中器与所述智能融合终端之间，模拟台区故障事件；第二故障模拟模块连接在所述熔断器式隔离开关两端，模拟熔断器式隔离开关故障事件；第三故障模拟模块连接在所述智能融合终端与所述仿真剩余电流动作保护器之间，用于模拟所述智能融合终端与仿真剩余电流动作保护器通信故障事件；第四故障模拟模块连接在所述智能融合终端与所述仿真低压分路监测单元之间，模拟智能融合终端与仿真低压分路监测单元通信故障事件；第五故障模拟模块连接在所述智能融合终端与所述无线测温装置、所述智能电容器之间，模拟智能融合终端与无线测温装置、智能电容器通信故障事件。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明根据典型农网低压配电台区设计，含有智能融合终端、仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元等多种智能设备，受训工作人员不仅可以深入了解现场低压台区基础构造、内部接线，还可以学习多种低压智能设备的功能作用、安装维护；
2.本发明可以多次反复模拟多种台区故障，加强运维人员现场故障处理的逻辑思维及动手能力；
3.本发明以台区智能融合终端为关键节点，下接多种智能设备，采集台区各线路实时数据、状态信息，发送至仿真调度主站；运维人员可以通过仿真调度主站及时知晓台区当前运行状态及实时告警信息，同时了解现场智能低压台区的工作方式；
4、本发明真实复现以智能融合终端为关键节点的低压智能台区运行工况，并配有仿真调度主站，故障仿真平台、仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元等多种智能设备，可反复模拟现场多种低压台区故障，多种低压智能设备运行故障。
附图说明
图1为***整体架构图。
图2为故障仿真平台功能结构图。
图3为故障模拟总架构图。
图4为智能融合终端故障模拟架构图。
图5为融合终端进线电压切换执行单元的结构示意图。
图6为仿真剩余电流动作保护器故障模拟架构图。
图7为仿真低压分路监测单元故障模拟架构图。
具体实施方式
实施例1
本实施方式提出的一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训***包括故障仿真平台、仿真调度主站、变压器与线杆、JP柜、加载箱，所述JP柜参照江苏200kVA低压综合配电箱招标规范定制，一进三出，柜内主要设备包括：智能融合终端、熔断器式隔离开关、仿真剩余电流动作保护器(3个)、塑壳断路器、国网I型集中器、智能电容器、无线测温装置、仿真低压分路监测单元、温湿度传感器、噪声传感器，所述加载箱箱内主要设备包括：交流电源模拟模块、网络交换机、串口服务器、多个故障模拟模块、电源模块。
所述智能电容器包括内置的控制器、2组共补电容器和1组分补电容器；
如图1所示，本发明由所述故障仿真平台下发故障预置指令到各故障模拟模块和仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元。各故障模拟模块和仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元感知故障后发送至所述智能融合终端，同时所述智能融合终端自身也可感知故障信息，而后所述智能融合终端将实时告警信息发送至故障仿真平台及仿真调度主站。受训工作人员可通过仿真调度主站查看具体告警信息，开展故障排查。
如图2、图3所示，所述故障仿真平台包括采集单元、故障模拟单元和显示单元，所述采集单元用于电气量采集和状态量采集，所述故障模拟单元包括交流电源模块控制单元、仿真剩余电流动作保护器控制单元、故障模拟模块控制单元和仿真低压分路监测单元控制单元，所述故障仿真平台，通过网络交换机/串口服务器向所述交流电源模拟模块发送控制指令，控制台区电气回路电气值；通过交换机/串口服务器向所述故障模拟模块、所述各故障模拟模块和仿真剩余电流动作保护器、所述仿真低压分路监测单元发送用于生成预设故障的指令；通过网络交换机/串口服务器与所述智能融合终端数据交互，进行台区电气量、状态量采集；在所述故障仿真平台显示界面也可以查看台区主接线图及实时告警。
所述交流电源模拟模块，通过网络交换机/串口服务器受所述故障仿真平台控制，模拟低压台区各电气回路电气值异常情况；交流电源模拟模块改变模块输出量，可以模拟台区停电、进线或各出线支路断相、失压、电压越上限、电压越下限、重载、过载、三相电压不平衡、三相电流不平衡等故障，所有故障告警信息都可通过所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
所述故障模拟模块1连接在所述国网I型集中器与所述智能融合终端之间，通过交换机/串口服务器接受所述故障仿真平台控制指令，通过内部继电器动作执行故障指令，模拟台区故障事件，告警信息由所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
所述智能融合终端可以采集所述无线测温装置、温湿度传感器、噪声传感器、国网I型集中器、仿真剩余电流动作保护器、低压分路监测单元、智能电容器实时数据、告警信息，通过交换机/串口服务器发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站，完全模拟典型低压配电台区现场运行工况。
所述国网I型集中器可以采集下接电表数据，数据通过485线发送至所述融合终端，由所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
所述温湿度传感器、噪声传感器可以采集台区温湿度、噪声数据，数据通过485线发送至所述融合终端，由所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
所述故障模拟模块2连接在所述熔断器式隔离开关两端，通过交换机/串口服务器接受所述故障仿真平台控制指令，通过内部继电器动作执行故障指令，模拟熔断器式隔离开关故障事件。
所述故障模拟模块3连接在所述智能融合终端与所述仿真剩余电流动作保护器之间，通过交换机/串口服务器接受所述故障仿真平台控制指令，通过内部继电器动作执行故障指令，模拟所述智能融合终端与所述仿真剩余电流动作保护器通信故障事件。
所述仿真剩余电流动作保护器安装在所述JP柜出线各支路，可以采集台区出线支路电气数据，数据通过485线发送至所述融合终端，由所述融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站；通过交换机/串口服务器接受所述故障仿真平台控制指令，模拟台区出线支路故障情况。
所述故障模拟模块4连接在所述智能融合终端与所述仿真低压分路监测单元之间，通过交换机/串口服务器接受所述故障仿真平台控制指令，通过内部继电器动作执行故障指令，模拟所述智能融合终端与所述仿真低压分路监测单元通信故障事件。
所述仿真低压分路监测单元安装在所述JP柜出线各支路，可以采集台区出线支路电气数据，数据通过485线发送至所述智能融合终端，由所述融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站；通过交换机/串口服务器接受所述故障仿真平台控制指令，模拟台区出线支路故障情况。
所述故障模拟模块5连接在所述智能融合终端与所述无线测温装置、所述智能电容器之间，通过交换机/串口服务器接受所述故障仿真平台控制指令，通过内部继电器动作执行故障指令，模拟所述智能融合终端与所述无线测温装置、所述智能电容器通信故障事件。
所述无线测温装置可以采集台区铜排温度，数据通过485线发送至所述融合终端，由所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
所述智能电容器安装在所述JP柜的出线上，用于对电能传送过程进行无功补偿，数据通过485线发送至所述智能融合终端，由所述融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
实施例2
基于实施例1，本实施例给出一种所述智能融合终端故障模拟具体实施方式。
如图4所示，所述故障模拟模块1连接在所述智能融合终端与所述国网I型集中器之间，通过交换机/串口服务器接收所述故障仿真平台故障生成的故障预置指令，控制交流模拟模块输出和继电器动作，模拟融合终端回路电源线任意相开路、错极性、错相序故障，所述电源开路故障时会根据具体情况不同生成失压/断相/停电告警信息，所述错极性、错相序故障时会根据具体情况不同生成电压不平衡越限/电流不平衡越限告警信息，所有故障告警信息通过所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
如图5所示，为所述智能融合终端电压回路故障模拟的具体实施方法，A、B、C三相支路均设有3个继电器，以A相电压开路为例，正常上电情况下，A相电压回路中继电器常闭触点闭合，即继电器1中触点1M与1H、继电器2中触点2M与2H、继电器3中触点3M与3H连接，所述智能融合终端A相正常上电。通过所述故障仿真平台下发A相电压回路断开故障预置指令，继电器1动作，常闭触点断开，常开触点闭合，即继电器1中触点1M与1H断开，触点1M与1F连接，所述融合终端A相电压进线开路，上送A相失压告警。
实施例3
基于实施例1，本实施例给出一种所述熔断器式隔离开关故障模拟具体实施方式。
熔断器式隔离开关是根据电流超过规定值一定时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。但熔体熔化具有一次性，不满足本发明多次故障模拟的需求。本发明所述故障模拟模块2，可以模拟熔断器式隔离开关内部熔体熔化造成的开路，同时具备多次可重复操作性。所述故障模拟模块2通过交换机/串口服务器接收所述故障仿真平台故障预置指令，控制继电器动作，常闭触点转常开触点，可模拟开关任意相熔体熔化造成的开路，故障模拟结束后，常开触点转回常闭触点，模拟电气回路正常工况。
实施例4
基于实施例1，本实施例给出一种所述仿真剩余电流动作保护器故障模拟具体实施方式。因各出线支路架构相同，本实施例只给出一条支路的仿真剩余电流动作保护器故障模拟的具体实施方法。
如图6所示，所述故障模拟模块3可以模拟所述仿真剩余电流动作保护器通讯故障，包括通讯线断开故障及通讯线错极性故障。所述故障模拟模块3通过交换机/串口服务器接收所述故障仿真平台控制指令，控制继电器动作，常闭触点转常开触点，可以模拟485通讯线断开或极性错误故障，模拟结束后，通过故障仿真平台，控制继电器常开触点转回常闭触点，通讯恢复正常。
同时所述仿真剩余电流动作保护器可以通过交换机/串口服务器接收所述故障仿真平台控制指令。所述故障仿真平台可以设置所述仿真剩余电流动作保护器各相电气量值，模拟所述仿真剩余电流动作保护器剩余电流保护动作/告警、缺零保护动作/告警、过载保护动作/告警、欠压保护动作/告警、断相保护动作/告警等电气回路故障。如给定所述仿真剩余电流动作保护器三相电流不同值，使产生的剩余电流值超过剩余电流保护告警限值，即可产生剩余电流保护告警。所述故障仿真平台可以控制所述仿真剩余电流动作保护器内部任意相继电器断开，模拟设备自身故障。
所有故障告警信息通过所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
实施例5
基于实施例1，本实施例给出一种所述仿真低压分路监测单元故障模拟具体实施方式。
如图7所示，所述台区三个出线支路各相回路都安装有所述仿真低压分路监测单元，所述故障模拟模块4可以模拟所述仿真剩余电流动作保护器通讯故障，包括通讯线断开故障及通讯线错极性故障。所述故障模拟模块4通过交换机/串口服务器接收所述故障仿真平台控制指令，控制继电器动作，常闭触点转常开触点，可以模拟485通讯线断开或极性错误故障，模拟结束后，通过故障仿真平台，控制继电器常开触点转回常闭触点，通讯恢复正常。
同时所述仿真低压分路监测单元可以通过交换机/串口服务器接收所述故障仿真平台控制指令。所述仿真低压分路监测单元无液晶显示屏，只能通过指示灯显示当前设备状态。正常状态下，所述仿真低压分路监测单元显示灯绿色常亮；所述故障仿真平台可下发指令控制所述仿真低压分路监测单元为故障状态或在配置状态，故障状态显示灯熄灭，在配置状态显示灯绿色闪烁，两种状态下所述仿真低压分路监测单元都不能正常工作；所述故障仿真平台可下发指令控制所述仿真低压分路监测单元为过流故障状态，显示灯红色常亮。
所有故障告警信息通过所述智能融合终端发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站。
本发明真实复现以智能融合终端为关键节点的低压智能台区运行工况，并配有仿真调度主站，故障仿真平台、仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元等多种智能设备，可反复模拟现场多种低压台区故障，多种低压智能设备运行故障。

Claims (11)

1.一种以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，包括故障仿真平台、仿真调度主站、变压器与线杆、JP柜和加载箱，所述JP柜内置有智能融合终端、熔断器式隔离开关、3个仿真剩余电流动作保护器、塑壳断路器、国网I型集中器、智能电容器、无线测温装置、仿真低压分路监测单元、温湿度传感器、噪声传感器，所述加载箱内置有交流电源模拟模块、网络交换机、串口服务器、多个故障模拟模块和电源模块；
所述故障仿真平台用于向所述交流电源模拟模块发送控制指令，控制电气回路电气值，同时根据采集数据用于生成故障预置指令，并下发故障预置指令到各故障模拟模块和仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元；
所述交流电源模拟模块受故障仿真平台控制，模拟低压台区各电气回路电气值异常情况；
所述各故障模拟模块和仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元感知故障后发送告警信息至所述智能融合终端；
所述智能融合终端采集所述无线测温装置、温湿度传感器、噪声传感器、国网I型集中器、仿真剩余电流动作保护器、仿真低压分路监测单元、智能电容器的实时数据和告警信息，发送至所述故障仿真平台及仿真调度主站，模拟低压配电台区现场运行工况。
2.根据权利要求1所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述故障模拟模块为5个，通过继电器进行故障模拟，第一故障模拟模块连接在所述国网I型集中器与所述智能融合终端之间，模拟台区故障事件；第二故障模拟模块连接在所述熔断器式隔离开关两端，模拟熔断器式隔离开关故障事件；第三故障模拟模块连接在所述智能融合终端与所述仿真剩余电流动作保护器之间，用于模拟所述智能融合终端与仿真剩余电流动作保护器通信故障事件；第四故障模拟模块连接在所述智能融合终端与所述仿真低压分路监测单元之间，模拟智能融合终端与仿真低压分路监测单元通信故障事件；第五故障模拟模块连接在所述智能融合终端与所述无线测温装置、所述智能电容器之间，模拟智能融合终端与无线测温装置、智能电容器通信故障事件。
3.根据权利要求2所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述第一故障模拟模块模拟台区故障事件具体包括：接收所述故障仿真平台故障生成的故障预置指令，通过控制继电器动作，模拟智能融合终端回路电源线任意相开路、错极性和错相序故障，电源开路故障时会生成失压/断相/停电告警信息，错极性和错相序故障时会生成电压不平衡越限/电流不平衡越限告警信息。
4.根据权利要求3所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述第一故障模拟模块包括9个继电器，在三相每个支路均设有3个继电器，正常上电情况下，继电器中常闭触点均闭合，对于电压回路断开故障预置指令，支路中第一个继电器的常闭触点断开，常开触点闭合。
5.根据权利要求2所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述第二故障模拟模块通过控制继电器动作，常闭触点转常开触点，模拟熔断式隔离开关任意相熔体熔化造成的开路，故障模拟结束后，常开触点转回常闭触点，模拟电气回路正常工况。
6.根据权利要求2所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述第三故障模拟模块通过控制继电器动作，常闭触点转常开触点，模拟485通讯线断开或极性错误故障，模拟结束后，通过故障仿真平台，控制继电器常开触点转回常闭触点，通讯恢复正常；所述故障仿真平台设置所述仿真剩余电流动作保护器各相电气量值，第三故障模拟模块模拟所述仿真剩余电流动作保护器剩余电流保护动作/告警、缺零保护动作/告警、过载保护动作/告警、欠压保护动作/告警和断相保护动作/告警电气回路故障。
7.根据权利要求1所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述国网I型集中器采集的下接电表数据、所述温湿度传感器采集的台区温湿度数据、噪声传感器采集的噪声数据、无线测温装置采集的台区铜排温度均通过485线发送至所述智能融合终端。
8.根据权利要求1所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述仿真剩余电流动作保护器和仿真低压分路监测单元均安装在JP柜出线支路，采集台区出线支路电气数据，数据通过485线发送至所述智能融合终端，模拟台区出线支路故障情况。
9.根据权利要求1所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述智能电容器安装在所述JP柜的出线上，对电能传送过程进行无功补偿，数据通过485线发送至所述智能融合终端。
10.根据权利要求1所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述交流电源模拟模块模拟的低压台区各电气回路电气值异常情况包括台区停电、进线或各出线支路断相、失压、电压越上限、电压越下限、重载、过载、三相电压不平衡和三相电流不平衡。
11.根据权利要求1～10任一所述的以智能融合终端为核心的仿真台区实训***，其特征在于，所述仿真低压分路监测单元包括显示灯，正常状态下显示灯绿色常亮；故障状态显示灯熄灭，配置状态显示灯绿色闪烁，过流故障状态，显示灯红色常亮。
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