智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究和應(yīng)用

欒茜

摘 要：近年來，我國電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，為推動(dòng)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了較大的貢獻(xiàn)。作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，智能變電站一方面關(guān)系著電網(wǎng)系統(tǒng)的工作效率，另一方面，對(duì)于人們的用電需求能否得到滿足和電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也具有重要影響。因此，文章以智能變電站繼電保護(hù)裝置作為主要研究對(duì)象，進(jìn)而對(duì)其繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)展開了深入研究，以期為提高智能變電站運(yùn)作的安全性和效率性奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；繼電保護(hù)裝置；自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

前言

作為智能變電站的二次核心，繼電保護(hù)裝置自身的可靠性和穩(wěn)定性直接影響著電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率與運(yùn)行安全，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)力度的不斷加大，繼電保護(hù)裝置也得以在智能變電站中廣泛應(yīng)用。然而，以人工檢驗(yàn)和操作為主的傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)試已難以滿足電網(wǎng)全面安全運(yùn)行的要求，因此，加強(qiáng)對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究，并將其逐步投入到實(shí)際應(yīng)用中，已成為電力領(lǐng)域的重點(diǎn)工作。

1 關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1 配置信息的導(dǎo)入

當(dāng)前，智能變電站的信息導(dǎo)入配置功能是能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)智能變電站進(jìn)行分析可知，其所配置的多數(shù)信息均集中在其配置描述文件和相對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，因此，對(duì)于繼電保護(hù)裝置而言，其自動(dòng)測(cè)試方法便能夠通過將被測(cè)智能變電站全站的配置系統(tǒng)掃描文件和變電站繼電保護(hù)裝置的CID文件導(dǎo)入予以實(shí)現(xiàn)，而檢測(cè)人員則可獲得被測(cè)繼電保護(hù)裝置在運(yùn)行過程中的各類參數(shù)。值得注意的是，變電站的信息自動(dòng)配置大都是根據(jù)串流媒體傳送協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，即MMS網(wǎng)絡(luò)予以實(shí)現(xiàn)的，充分利用MMS網(wǎng)絡(luò)獲取被測(cè)變電站繼電保護(hù)裝置的定制信息，而后，再對(duì)面向?qū)ο蟮淖冸娬緯r(shí)間信息，即Goose信息進(jìn)行接收與傳送，使得繼電保護(hù)檢測(cè)時(shí)應(yīng)用的軟壓板能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)投退，以此來實(shí)現(xiàn)變電站配置信息的自動(dòng)導(dǎo)入功能[1]。

1.2 故障模擬系統(tǒng)

故障模擬系統(tǒng)是促使智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試功能得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。對(duì)于故障模擬系統(tǒng)而言，其除了要滿足對(duì)繼電保護(hù)裝置各類故障的模擬外，還應(yīng)滿足機(jī)電裝置外部的接口需求，即要求引入故障模擬系統(tǒng)后，模擬量能夠以較小的信號(hào)輸出方式以及SV報(bào)文的輸出方式實(shí)現(xiàn)輸出，而開關(guān)量也能夠?qū)oose報(bào)文以及物理硬節(jié)點(diǎn)同時(shí)兼容。還需說明的是，就現(xiàn)階段而言，SV報(bào)文采樣的方式大都以直接采樣為主，因此，其所對(duì)應(yīng)的采樣值報(bào)文發(fā)送間隔離散值應(yīng)不超出10us，而現(xiàn)有的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試儀能夠較好地滿足SV報(bào)文采樣的上述要求，故可利用其作為自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中故障模擬子系統(tǒng)的核心部分。本次研究在對(duì)故障模擬系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建時(shí)，選取的是PNF801智能繼電保護(hù)測(cè)試儀（北京博電公司），其在物理接口方面的性能參數(shù)為：8個(gè)光口和物理開入以及8個(gè)物理開出節(jié)點(diǎn)；在處理能力方面的性能參數(shù)為：6組SV（離散度r<80ns）；12路能夠進(jìn)行獨(dú)立配置的小型信號(hào)模擬量[2]。

2 智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體框架

文章對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以既有的智能繼電保護(hù)測(cè)試儀為基礎(chǔ)的，系統(tǒng)主要由軟件與硬件共同構(gòu)成，測(cè)試硬件以前文所述的PNF801智能繼電保護(hù)測(cè)試儀為主；在軟件方面：自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件同智能繼電保護(hù)測(cè)試儀的客戶端軟件間以套接字，即Socket來實(shí)現(xiàn)彼此程序的交互通信，以確保測(cè)試儀自身的控制命令的下發(fā)與測(cè)試結(jié)果能夠及時(shí)反饋給檢測(cè)人員。同時(shí)，自動(dòng)測(cè)試軟件依據(jù)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)同被測(cè)的智能變電站繼電保護(hù)裝置間經(jīng)由MMS網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)單播通信，從而為繼電保護(hù)裝置控制下發(fā)控制命令以及對(duì)錄波、動(dòng)作報(bào)告和遙信變位的下發(fā)和裝置功能的實(shí)現(xiàn)提供可靠保障，最終，實(shí)現(xiàn)調(diào)度控制、結(jié)果判定和全自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試[3]。

文章所設(shè)計(jì)的智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)所采用的自動(dòng)測(cè)試軟件是微軟公司以VS2010為平臺(tái)開發(fā)的基于網(wǎng)絡(luò)Socket的測(cè)試軟件，軟件模塊主要由以下幾部分構(gòu)成：（1）執(zhí)行控制模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)測(cè)試任務(wù)的調(diào)度和執(zhí)行工作，同時(shí)，對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行判別；（2）通信模塊，同智能繼電保護(hù)測(cè)試儀的客戶端程序和繼電保護(hù)裝置本身進(jìn)行通信，從而對(duì)控制模塊所下達(dá)的控制命令和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行接收與解析；（3）用例編輯模塊，此模塊主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例的靈活編輯。對(duì)繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)測(cè)試進(jìn)行分析可知，測(cè)試工作的開展需要以較為豐富的測(cè)試用例庫作為基本前提，因此，在進(jìn)行用例編輯模塊的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分遵循易用性設(shè)計(jì)的原則；（4）用例管理模塊，該模塊主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)用例的備份以及加載；（5）日志模塊，通過對(duì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在繼電保護(hù)測(cè)試過程中的全部信息進(jìn)行記錄，進(jìn)而為測(cè)試人員對(duì)問題的詳細(xì)分析奠定良好基礎(chǔ)；（6）報(bào)告生成模塊，在測(cè)試工作結(jié)束后，根據(jù)具體需求，對(duì)特定格式的測(cè)試報(bào)告予以生成[4]。

2.2 測(cè)試流程

文章所設(shè)計(jì)的智能繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試流程可分成兩個(gè)階段，分別為測(cè)試前準(zhǔn)備與測(cè)試執(zhí)行。在測(cè)試前準(zhǔn)備階段：根據(jù)裝置中的ICD（國際代碼標(biāo)示符）文件制作出SCD文件，同時(shí)，完成系統(tǒng)虛端子間的連線，而后，同時(shí)進(jìn)行下述兩項(xiàng)工作以做好測(cè)試準(zhǔn)備：（1）利用IED配置工具從SDC文件中將過程層接口的信息配置文件以及CID文件予以導(dǎo)出，并將其傳至被測(cè)繼電保護(hù)裝置內(nèi)；（2）借助智能繼電測(cè)試儀的客戶端軟件從已經(jīng)生成的SCD文件當(dāng)中將IEC61850測(cè)試用例的配置文件予以導(dǎo)出，從而為用例的重用提供良好保障。在測(cè)試執(zhí)行階段，測(cè)試開始時(shí)，判斷是否存在待測(cè)用例，若否，則直接生成測(cè)試報(bào)告，測(cè)試結(jié)束；若存在待測(cè)用例，則進(jìn)行用例規(guī)范性檢查，若未通過檢查，則直接生成測(cè)試報(bào)告，測(cè)試結(jié)束；若通過用例規(guī)范性檢查，則對(duì)修改定制、投退壓板等測(cè)試條件進(jìn)行準(zhǔn)備，并開啟職能繼電測(cè)試儀驅(qū)動(dòng)輸出，而后，對(duì)測(cè)試儀所反饋的結(jié)果和保護(hù)的測(cè)試信息進(jìn)行綜合判斷，并生成測(cè)試報(bào)告，以供測(cè)試人員分析。

2.3 典型應(yīng)用

以智能變電站繼電保護(hù)的電氣量獲取方式為依據(jù)，將繼電保護(hù)進(jìn)一步分為單端和雙端電氣量縱聯(lián)保護(hù)兩類，其中，單端電氣量縱聯(lián)保護(hù)主要包括了變壓器、母線以及線路和斷路器等各部分保護(hù)；而雙端電氣量的縱聯(lián)保護(hù)則以高壓線保護(hù)為主，例如，高頻方向與距離保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)等。以單端測(cè)試為例，自動(dòng)測(cè)試軟件將被測(cè)裝置的保護(hù)動(dòng)作情況予以上傳，經(jīng)過測(cè)試準(zhǔn)備和測(cè)試儀執(zhí)行，從而對(duì)被測(cè)繼電保護(hù)裝置施加開關(guān)量與模擬量，而后，被測(cè)繼電保護(hù)裝置再將保護(hù)出口的情況反饋至測(cè)試儀，使測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步反饋至自動(dòng)測(cè)試軟件上，供測(cè)試人員分析和參考。

3 結(jié)束語

文章通過對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試的配置信息導(dǎo)入、故障模擬系統(tǒng)建立等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而從系統(tǒng)總體框架以及測(cè)試準(zhǔn)備和測(cè)試執(zhí)行等方面對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)展開了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析。研究結(jié)果表明，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試中的應(yīng)用能夠較好地幫助變電站檢測(cè)和維護(hù)人員開展繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)與維修工作，對(duì)于確保提高智能變電站的安全性和可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]胡再超，姚亮，張堯.智能繼電保護(hù)裝置的自動(dòng)測(cè)試方法[J].江蘇電機(jī)工程，2013，1（12）：53-55.

[2]陳水耀，劉宏君，陳川.智能變電站繼電保護(hù)在線測(cè)試方案研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2014，9（5）：58-61.

[3]宋杰，靳希，鮑偉，等.基于IEC61850的智能繼電保護(hù)裝置協(xié)同測(cè)試系統(tǒng)的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，5（12）：59-63.

[4]龔?fù)ξ?智能變電站繼電保護(hù)運(yùn)行測(cè)試技術(shù)分析[J].通訊世界，2015，10（23）：101-102.