配电自动化系统终端类型试验优化

配电终端的型式实验测试终端装置的硬件和软件设计是否满足各种强电磁环境下的工作要求，是取得电力系统入网许可证的必要条件。

3.2.1.1　型式试验基础

1.测试设备及软件

配电终端型式试验测试设备包括：计算机、通信终端各一台；交流信号源、直流信号源模拟量发生器、状态量输入模拟器各一台；遥控执行指示器一套；数字万用表一台；三相标准功率表、标准功率因数表各一块；三相交流测试电源一台。

用测试软件模拟配电自动化系统主站对终端设备进行测试，测试软件包含规约通信软件以及基本终端性能监控功能软件。

2.测试过程

计算机通过通信终端与配电终端相连，并通过需要测试的通信规约进行通信，在配电终端设备的交流模拟量输入口加上交流信号源，在直流模拟量输入口加上直流信号源，在状态量输入口加上状态量输入模拟器，在遥控量输出口加上遥控量执行指示器来显示执行结果。在交流模拟量输入口和直流模拟量输入口还分别接上数字万用表、三相标准功率表和标准功率因数表以便对输入信号与配电终端采集的信号进行对比检测。

为了测试其他性能还需要绝缘耐压装置、机械震动装置、各种高频干扰发生装置，包括：电磁波室、交流磁场线圈、兆欧表、低温箱、高温箱、工频耐压测试仪、静电放电装置、脉冲群试验仪、冲击试验发生器、交变湿热箱、浪涌信号发生器、三相精密测试电源和电能表现场校验仪。

3.测试平台

图3-1展示了一个典型的配电终端的测试平台。

图3-1　配电终端测试平台体系结构图

典型的配电终端测试平台应该具备：接线屏、配电网模型系统、测试架、三遥屏、测试设备、通信通道以及终端维护系统等配置。

配电网模型系统主要包括线路模型、开关模型、开闭所模型、主变模型、配电变压器模型、中性点接地支路模型、故障开关柜、负荷室（集中放置各种负荷）、调压器、电压互感器和电流互感器等。接线屏可以组合各种一次网络结构，并对应三遥接口屏的接口；三遥屏对应遥测遥信和遥控的端子排接线；测试架放置待测试的配电终端；通信通道构造各种通信方式下的终端通信；终端维护系统实现对终端的维护和各种信息交互与配置。

3.2.1.2　型式试验内容

以下具体阐述各种测试的方法，各种测试的技术指标和遵循的技术标准详见文献[1]。

配电终端型式试验的内容包括：结构及机械性能测试、环境影响测试、功能测试、基本性能测试、安全性能测试及电磁兼容测试。

1.结构及机械性能测试

结构及机械性能测试是为了验证配电终端的防尘、防潮、防锈、防腐蚀能力以及受到运输振动或其他振动之后不影响其正常工作的能力。

根据DL/T 721—2013《配电网自动化系统远方终端》中4.3部结构要求，安装在户外无遮蔽的装置其结构设计应紧凑、小巧，外壳密封，能防尘、防雨，防护等级不得低于GB/T 4208—2008《防水试验设备》规定的IP55的要求。安装在户内的装置，防护等级不得低于GB/T 4208—2008规定的IP20的要求。振动试验的方法为在正常试验大气条件下，对设备施加如下振动：

（1）频率f为2～9Hz时振幅为0.3mm。

（2）频率f为9～500Hz时加速度为1m/s2。

振动之后，设备不应发生损坏和零部件受振动脱落现象，各项性能均应符合基本性能要求。

2.环境影响测试

（1）相关标准。环境影响测试需参照如下标准：环境影响测试是为了验证配电终端的在不同的温度和湿度条件下正常工作的能力。

1）按GB/T 15153.2—2000《远动设备及系统　第2部分：工作条件　第2节：环境条件（气候的，机械和其他非电影响因素）》中的有关规定执行。工作场所无爆炸危险，无腐蚀性气体及导电尘埃，无严重霉菌存在，无剧烈振动冲击源。接地电阻应小于4Ω。

2）按GB/T 13729—2002《远动终端设备》中4.3、4.4和4.5规定的试验方法进行测试。按照表3-1所示的温度等级，并按4.3和4.4规定的试验方法进行交流工频电量、状态输入量、摇控、直流输入模拟量和SOE站分辨率的测试。

表3-1　工作场所环境温度和湿度分级

注　CX级别根据需要由用户和厂家协商确定。

（2）交流工频电量的误差改变量应不大于准确等级指数的100%，其他各项指标满足GB/T 13729—2002中的4.5的要求。

3.功能测试

功能测试是对配电终端的基本功能进行验证测试，根据图3-1构建一个测试系统分别对配电终端进行以下10种基本功能测试。

（1）信息采集和处理功能。在状态量输入模拟器上拨动任何一路试验开关，在终端显示屏或维护笔记本上观察对应遥信位的变化是否与拨动的开关状态一致，重复上述试验10次以上。采集开关正常电流和故障电流，进行电流量的测量和越限监测。采集交流输入电压，监视开关两侧馈线的供电状况。

（2）遥控功能。在维护笔记本上进行遥控操作，遥控执行指示器应有正确指示，采用自动工装的试验重复100次以上，人工试验重复2次。之后模拟开关动作和遥控返校失败，检查遥控执行的正确性。

（3）设置功能。在维护笔记本上进行各种参数的设置操作，包括：保护动作时限、保护闭锁、故障电流定值、当地及远方动作闭锁，各种线路拓扑参数的设置等。

（4）保护功能。配电终端应具有的保护功能可作为可选功能来测试，通过继电保护测试仪测试配电终端的过流及速断保护功能。

（5）闭锁功能。配电终端具有继电保护及功率方向等闭锁功能，维护笔记本上进行闭锁参数的设置后，测试闭锁的效果。

（6）时间记录及上报功能。将脉冲信号模拟器的两路输出信号接至配电终端的任意两路遥信输入端（具有SOE功能），对两路脉冲信号设置一定的时间延迟，该值不大于10ms（可调）。启动脉冲模拟器工作，这时在显示屏上显示出遥信名称、状态及动作时间，其中开关动作的正确性和时间应符合SOE站内分辨率的要求。重复上述试验5次以上。

（7）电源失电保护。配电终端应有后备电源，DL/T 721—2013中规定后备电源为蓄电池的可维持8h，为超级电容的可维持15min。将配电终端主电源断开，验证主电源失电后8h配电终端是否能正常工作。

（8）通信功能。被测配电终端与模拟配电自动化系统主站连接好通电后，在配电自动化系统主站屏幕上校对遥测数据及遥信状态等。

（9）故障区段自动隔离和故障后网络重组功能。控制开关的终端检测到故障信息立即上报，控制开关的终端根据命令或自身设定程序完成故障区段自动隔离和故障后网络重组功能。(www.xing528.com)

（10）自诊断、自恢复功能。监控终端应有自测试、自诊断功能，发现终端的内存、时钟、I/O等工作异常应记录。应有上电软件自恢复功能。

4.基本性能测试

基本性能测试是测试配电终端的各种技术指标，在其他各种电磁兼容测试及环境测试中都要被反复地进行。基本性能测试内容如下：

（1）基本误差极限。利用图3-1所示的配电终端测试方法对测量误差范围进行测试，在常温下要求：电压、电流在0.5%以内；有功功率、无功功率在2%以内。

（2）影响量产生的测量偏差。改变被测量频率及谐波变化量，测量频率及谐波，要求：频率允许偏差小于0.5%；谐波允许偏差不大于2%。

（3）电源、电压影响。改变被试配电终端的电源电压在额定电压的-20%～20%范围波动，测试交流工频电量的输出值，测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率；要求电压、电流误差不大于1%，功率误差不大于2%。状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率正常。

（4）过量输入。对于交流工频电量，在以下过量输入情况下应能满足其等级指数的要求。

1）连续过量输入：对被测电流、电压施加标称值的120%；施加时间为24h，所有影响量都应保持其参比条件。在连续通电24h后，交流工频电量测量的基本误差应满足其等级指数要求。

2）短期过量输入：在参比条件下，按表3-2的规定进行试验。

表3-2　短时过量输入

在短时过量输入后，交流工频电量测量的基本误差应满足其等级指数要求。

（5）功耗。对于装置电源取自电压互感器的配电终端（FTU），要用伏安法测试其整机的功耗，交流工频电量每一电流输入回路的功率消耗应不大于0.75VA，每一电压输入回路的功率消耗应不大于0.5VA。

（6）连续通电稳定性试验。在常温下，电源电压为额定值，连续通电72h，而且在72h期间每8h抽测一次，检查遥测的准确度、SOE站内分辨率、脉冲输入计数的正确性。

5.安全性能试验

（1）绝缘电阻。利用兆欧表测定配电终端的绝缘电阻，要求：

1）在额定电压不大于60V时，正常条件下为不小于5MΩ，湿热条件下为不小于1MΩ（250V兆欧表）。

2）在额定电压大于60V时，正常条件下为不小于5MΩ，湿热条件下为不小于1.0MΩ（500V兆欧表）。

（2）工频耐压。按DL/T 721—2013中的5.3.3的规定进行，即用工频耐压测试仪进行绝缘强度试验，试验电压从0开始，在5s内逐渐升到规定值并保持1min，随后迅速安全放电，其测试结果应满足4.6.2中规定的绝缘强度要求。

配电终端电源、输入、输出回路应能承受额定频率为50Hz、2kV持续时间1min的试验，其基本功能及性能应符合要求。

6.电磁兼容测试

电磁兼容测试是测试配电终端在不损失有用信号所包含的信息条件下，信号与干扰共存的能力，也就是测试配电终端在各种电磁干扰情况下正常工作的能力。

为了更有效地通过电磁兼容试验，在硬件软件设计时要采取主动型预防措施，对于传导干扰的抑制通常使用滤波器、非线性器件及光电耦合器件，对于辐射干扰的抑制通常通过封堵电磁波可通过的缝隙、孔洞，减弱长导线的天线效应来进行。印制板布线要注意布线的间距与边距，要注意电源回路和信号输入回路的信号调理设计，在软件设计时要注意各种防跑飞措施等，同时还要注意到机械性能的加强以及防潮措施。

电磁兼容试验的具体内容如下：

（1）电压突降和短时中断试验。电压跌落和短时中断试验是测试配电终端在电源电压波动的情况下正常工作的能力。被试配电终端的电源电压为突降ΔV为100%，电压中断0.5s并重复试验3次（每次间隔时间为10s），终端设备应能正常工作。测试交流工频电量的输出值并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率，计算电源电压突降和电压中断干扰引起的交流工频电量的改变量，应不大于准确等级指数的200%，其他各项指标满足基本性能测试（1）～（6）的要求，同时要求不发生误动作或损坏。

（2）静电放电抗扰性试验。静电放电抗扰性试验测试配电终端抗静电的能力。

1）等级规定。静电放电试验2级（接触放电试验值4kV）应用于安装在具有防静电设施的专用房间内控制中心或被控站的设备和系统，3级（接触放电试验值6kV）应用于安装在具有湿度控制系统的专用房间内的控制中心或被控站及配电终端的设备和系统，4级（接触放电试验值8kV）应用于安装在不加控制环境中的控制站和配电终端的设备。

2）试验内容。按静电放电试验的主要参数规定，操作人员在通常可接触到的被测试配电终端装置的点上和表面上加相应等级的接触放电试验值进行静电放电试验。在施加静电放电干扰的情况下，测试交流工频电量引起的交流工频电量的改变量，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率满足5个基本性能测试的要求，同时不发生误动作或损坏。

（3）辐射电磁场抗扰性试验。辐射电磁场抗扰性试验测试配电终端对空间电磁场的敏感程度。辐射电磁场产生的主要危害是对弱信号电路和放大电路，对模拟电路影响大而对数字电路影响不大。

1）等级规定。按DL/T 721—2013中表18，按GB/T 15153.1中表15规定，3级的试验场强为10V/m，4级的试验场强为30V/m。

2）试验内容。在施加相应等级的辐射电磁场场强，频率为80～1000MHz的情况下进行试验，测试配电终端交流工频电量的输出值，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率。在施加高频干扰的情况下，测试交流工频电量引起的交流工频电量的改变量，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率满足5个基本性能测试的要求，同时不发生误动作或损坏。

（4）电快速瞬变脉冲群抗扰性试验。电快速瞬变脉冲群抗扰性试验主要用于检验配电终端抗高频脉冲和各种开关引起的脉冲的能力。快速瞬变脉冲群产生的主要危害不止对模拟信号而且对数字信号都会产生很大的影响，往往会造成控制系统死机、复位、数据错误等。

1）等级规定。快速瞬变脉冲试验的等级规定，按DL/T 721—2013中表14规定，3级共模试验值，信号输入、输出、控制回路为1.0kVP，电源回路为2.0kVP；4级共模试验值，信号输入、输出、控制回路为2.0kVP，电源回路为4.0kVP。各个等级中，差模试验电压值为共模试验值的1/2。

2）试验内容。按对快速瞬变脉冲群干扰试验参数的规定，对配电终端的信号回路和电源回路施加快速瞬变脉冲群干扰脉冲群耦合到电压互感器、电流互感器输入和设备的输入电源线和保护地上，脉冲施加时间为60s，测试快速瞬变脉冲群干扰引起的交流工频电量的改变量，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率；各项指标满足5个基本性能测试的要求，并不发生误动作或损坏。

（5）工频磁场影响试验。工频磁场影响试验主要用于检验配电终端抗工频磁场和阻尼振荡磁场能力。

1）等级规定。工频磁场和阻尼振荡磁场试验等级按DL/T 721—2013中表16规定如下：

a.工频磁场3级：电压/电流波形为连续正弦波的试验值30A/m；工频磁场4级：电压/电流波形为连续正弦波的试验值100A/m。

b.阻尼振荡磁场3级：电压/电流波形为衰减振荡波的试验值30A/m；阻尼振荡磁场4级：电压/电流波形为衰减振荡波的试验值100A/m。

2）试验内容。在施加相应等级的工频磁场和阻尼振荡磁场情况下进行试验，测试配电终端交流工频电量的输出值，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率；测试交流工频电量引起的交流工频电量的改变量，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率满足5个基本性能测试的要求，同时不发生误动作或损坏。

（6）浪涌抗扰性试验。浪涌抗扰性试验是验证配电终端抗雷击和抗外界设备引起的浪涌的能力。浪涌产生的主要危害是破坏，它是电磁干扰中能量最大的一种脉冲，它的危害首先是烧毁元器件，破坏绝缘，其次才是影响各种电路工作。

1）等级规定。浪涌试验的等级按DL/T 721—2013中表14规定，3级工模试验值，信号、控制回路为1.0kVP，电源回路为2.0kVP；4级共模试验值，信号、控制回路为2.0kVP，电源回路为4.0kVP。各个等级中，差模试验电压值为共模试验值的1/2。

2）试验内容。在施加相应等级的浪涌情况下进行试验，测试配电终端交流工频电量的输出值，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率。测试交流工频电量引起的交流工频电量的改变量，并测试状态输入量、遥控、直流输入模拟量和SOE站内分辨率满足5个基本性能测试的要求，同时不发生误动作或损坏。