浅谈数字化变电站继电保护装置测试技术

潘燕琳

（广东电网茂名供电局，广东 茂名 525000）

目前，特高压、大容量、超大系统电网的逐渐形成，对电网安全、稳定、可靠、控制、信息交互等方面提出了新的、更高的要求。变电站作为电网中的重要节点，对电网的安全稳定运行具有极为重要的意义。对变电站运行管理控制而言，其技术水平的不断提高依赖变电站自动化技术的不断发展。随着数字化变电站技术逐步成熟，我国将进一步推广数字化变电站建设，数字化变电站将是今后变电站技术发展的大势所趋。

数字化变电站是由电子式互感器、智能化一次设备、网络化二次设备分层构建。建立在IEC－61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作，满足安全、稳定、可靠、经济运行要求的现代化变电站。继电保护装置作为电力系统的重要组成部分，有着极为重要的作用。继电保护装置稍有差错，即可能对电力系统的运行造成严重影响，给国民经济和人民生活带来不可估量的损失。数字化继电保护装置的正常工作。对于确保数字化变电站稳定运行具有极为重要的作用，而对继电保护装置进行测试是及时发现继电保护装置存在缺陷并解决处理的最为重要的手段。继电保护装置测试水平的高低，将直接影响到继电保护装置运行可靠性和电网安全稳定运行水平。使用准确合理的测试技术，对于保证继电保护装置测试水平的作用不言而喻。目前运用于数字化变电站的嵌入式继电保护装置与传统的继电保护装置之间的区别，造成了数字化变电站继电保护装置的测试技术也与传统的继电保护装置测试技术不尽相同。

1 以前的继电保护测试技术已无法适应数字化变电站继电保护装置测试

传统继电保护装置的保护功能测试、模拟量输入、开关量输入输出均是通过物理接线连接的。测试人员利用继电保护测试仪输出电流电压等模拟信号到继电保护装置的模拟量输入回路。同时也可以输出开关量到保护装置的开关量输入回路，保护经过故障计算后满足动作判据输出跳闸命令、驱动出口继电器。使继电器的触点闭合，测试仪的开关量输入模块可以监视保护装置的动作触点，这样构成测试系统。测试人员可以很方便地考核保护逻辑的正确性及继电保护的性能指标等是否合格。

随着IEC－61850标准的提出及电子式电压互感器（EVT）、电子式电流互感器（ECT）技术的发展。EVT和ECT可直接输出数字量信号，变电站中的开关量信号也可直接变为数字化开关量信号。保护装置通过网络采集电子互感器的数字量信号，还可采集智能操作单元的数字化开关量信号，并能对智能操作单元实现数字控制。数字化变电站继电保护装置的特点决定了传统的输出电压、电流等模拟信号量的继电保护测试装置无法完成对采集数字信号量的数字化保护装置的测试工作，需要采用数字化测试装置完成数字变电站继电保护装置的检测工作。

2 我国数字化继电保护装置测试技术的基本概况

目前，国内使用的大多数数字化继电保护测试装置均以保护测试仪为主，还停留在单装置开环测试阶段，只能够完成单套保护装置基本功能测试。而不能对电力系统设备进行整体性能和系统的闭环测试，也难以对继电保护装置进行系统测试。这种开环测试并不能反映电力系统的真实情况，只是检查了变电站二次设备硬件和软件是否正常。对于支持IEC－61850标准的继电保护装置的测试，现在主要采取保护归保护、通讯归通讯的测试方式，也就是利用支持IEC－61850标准的通讯管理机来测试保护装置的通讯功能；利用数字化继电保护测试仪来测试保护装置的动作逻辑等传统的保护功能。通讯和保护测试之间是孤立的，测试存在着接线复杂、测试效率低、测试人员工作量大等问题。

对变电站保护装置的测试，仅停留在单装置的单元测试是不够的，不考虑变电站二次设备系统测试就无法检测出装置接口是否工作正常、网络中负荷情况是否正常等等。因此，为提高变电站二次设备工作的稳定性和可靠性，必须对变电站二次设备闭环系统测试进行研究，特别是对基于IEC－61850的数字化变电站，继电保护装置的闭环系统测试更是必须完成的重要测试工作。

3 数字化变电站继电保护装置测试技术分析

数字化变电站的测试手段是数字化变电站投入应用和技术发展的重要基础，但长期以来重开发、轻测试的做法已经给电力系统行业带来了一定的负面影响。由于当前变电站自动化设备的系统测试本身存在各类设备多、型号繁、规约杂等问题，给测试技术的研究带来了相当大的难度。

随着变电站的完全数字化，基于IEC－61850通信规范的数字变电站继电保护装置测试技术发展趋势为：测试系统必须符合IEC－61850标准，支持网络通讯；测试功能强大，除了完成各种常规的继电保护装置测试功能外，还能具备其他特殊功能要求；系统的维护和升级必须方便快捷，硬件平台要通用化，测试功能的扩展能通过软件升级来实现。基于IEC－61850标准的数字化继电保护装置具备保护、对外通信、信息输入、记录、显示、打印等各项功能，在对装置进行全面测试时，考核以上功能的正确性也非常重要，应成为功能测试中重要的一项。

从数字化变电站继电保护装置测试技术的发展趋势来看，目前已有部分测试设备尚不能完全满足数字化继电保护装置的测试需求，还需进一步加强对数字化变电站继电保护装置测试技术的研究，研制出能够进行数字化闭环测试的测试装置。根据数字化变电站的特点，保护、测控等变电站二次设备只要符合IEC－61850标准。就可以直接无缝地接入变电站的局域网中，非常方便。因此电力系统的测试也必须符合以上的发展趋势，测试也将变得更加方便简单。数字化闭环测试系统进行闭环试验的原理，见图1。

图1 数字化电力系统继电保护测试原理

数字化测试系统与被测的数字化继电保护装置均接入变电站局域网中。测试系统应能够根据电力系统的故障设置模拟EVT、ECT的故障数据。按 IEC－61850的规范通过局域网向保护装置发出数字信号（故障量），数字化继电保护装置根据数字信号做出反应，并向局域网发出事件信息（跳合闸指令），测试装置接收到事件信息后再进行下一步的操作，整个闭环测试系统都由数字化元件构成。测试系统利用计算机强大的运算功能可以进行复杂的电力系统暂态仿真试验和故障再现等，继电保护装置的软件版本升级后，相应的测试项目、测试标准也可直接通过网络获得，数字化测试系统在保证信息安全的基础上，能实现测试信息的共享，同时可以支持强大的统计分析、异常处理记录等。

针对数字化变电站继电保护装置。在测试方法和技术上的研究，应紧密围绕数字化继电保护装置与传统继电保护装置性能特点的区别进行。数字化继电保护装置符合lEE－61850标准。实现了IEC－61850标准后的继电保护装置的支持功能发生变化，基本接口接法也发生了变化，因此，应基于IEC－61850标准对其测试方法进行相应研究。以形成满足数字化变电站继电保护装置测试要求的更为简单、可靠、快捷、安全的测试方法。