继电保护测试仪智能检测系统

杨蕾

(云南电网公司电力研究院,昆明 650217)

继电保护测试仪智能检测系统

杨蕾

(云南电网公司电力研究院,昆明 650217)

分析了继电保护测试仪人工检测的现状,针对测试仪的检测特点和需求,提出一种继电保护测试仪智能检测系统。该系统采用分布式体系和模块化设计思想,实现装置全闭环的自动测试,采用开放式结构,方便测试系统的扩展。实际应用表明,该系统提高了继电保护测试仪检测工作的效率,保证了检验结果的准确性。

继电保护测试仪；智能化；检测；准确性

1 前言

微机型继电保护测试仪是保证电力系统安全可靠运行的一种重要测试工具,广泛应用于继电保护、励磁、监控等二次系统的装置测试。微机型继电保护测试仪在硬件或软件上存在任何问题,都会造成对二次装置的不可靠评价,甚至危及被测装置的安全,微机型继电保护测试仪的准确性和可靠性是开展各项试验和测试的基础[1-5]。因此,必须对其输出精度、测试准确度、负载能力、持续工作能力、可靠性、暂态输出性能等指标提出明确的要求,严格检测。

随着电网装机容量的增加,微机继电保护测试仪的测试工作量也将成倍增加。现有的微机继电保护测试仪的检测方法和设备已无法满足电力系统的发展要求,研究和开发继电保护测试仪自动检测平台迫在眉睫[6-9]。

近年来,国内外学者提出了多种继电保护测试仪的检测方法和装置[10-14]。文献 [10] 研制开发了采用DSP+AVR+嵌入式工控机架构的继电保护测试仪检测装置,以解决继电保护测试仪检测要求准确度高、宽频及多功能等难题。文献[11]提出采用模拟键盘控制和仿真打印机方案,解决继电保护测试仪的软件控制与数据通信问题。文献 [12]提出一种基于 PCI总线硬件和 Lab-VIEW软件的继电保护测试仪检验分析装置。文献 [13]应用LabVIEW提供的免费LabSQL工具包建立与 Access数据库的连接技术,实现 Lab-VIEW与数据库连接,开发了独立的继电保护测试仪检验分析装置数据管理系统。文献 [14]介绍了现有数字式继电保护测试仪的现有检测技术和检测需求。

现有文献主要趋向于采用相关技术来改进继电保护测试仪的部分检测项目,缺乏对继电保护测试仪检测智能化、系统性的描述。文中提出一种继电保护测试仪的智能检测系统。该系统采用接口规范技术,能自动控制被检设备,全自动或半自动检测网口和USB的继电保护测试仪,生成检测报告,智能评估被检设备性能,检测方案可由用户自主生成。该系统的提出对提升继电保护测试仪的检测质量和速度具有重要的意义。

2 智能检测系统基本要求

2.1 继电保护测试仪的检测现状

1)随着电网规模的扩大,电厂装机容量的增多,继电保护测试仪的检测工作巨大。目前使用的继电保护测试仪检测由人工操作完成,没有专门的继电保护测试仪检测装置,大量的检测数据计算、原始记录和检测证书的出具工作也都需要人工处理。

2)人工检测存在不规范、检测项目有限等问题。不同的检测人员数据处理的方法不一致,检测设备的人工选择为检测结果会带来标准不一致性误差。

3)测试过程中,被检设备与标准表之间需要通过硬接线进行连接组成回路,不同的检测项目之间需要更改接线方式,不仅耗时而且容易出错,导致设备损坏。

4)伴随着计算机技术、通信技术、信息技术的飞速发展,许多新技术在微机保护设备中得到了应用和尝试,传统的检测方法、计量设备和单一的检测项目已无法满足电力系统信息化日新月异的发展。检测系统的标准化、系统化、自动化是电网智能化的分支之一。一次设备的智能化,二次设备的网络化必将促进相应的测试系统和工具不断完善,做好类型日趋丰富的继电保护测试仪的检测工作是保障电力系统安全稳定运行的第一关,急需建立适用性强、功能齐备的继电保护测试仪智能检测平台。

2.2 智能检测系统的优势

为保证检测过程安全,杜绝由于人工操作和数据处理带来的错误,提高继电保护测试仪检测的准确性,检测项目的可拓展性,提升检测效率和质量,文中提出的智能检测系统具有如下优势：

1)检测标准化。各个项目的测试流程由系统开发人员进行制定,检测执行人员不能修改,以防人工读取数据误差。

2)可自主生成检测方案。由于继电保护测试仪的用途不同,对检测项目的要求不同,除国标和行标要求以外的检测项目,可以自主选择,并进行相关标准的制定。不同的检测项目和标准组合成不同的检测方案。

3)全自动控制被测设备。制定了统一的通讯规约,系统能全自动控制不同厂家不同接口的继电保护测试仪。

4)全自动或半自动完成检测。在特定的检测方案下,系统能够实现检测过程全自动化,在完成初始接线后,系统能根据不同的检测项目自动调整通道,继电保护测试仪和标注表相互匹配。对于需要单独或重新检测的项目,可采用单点测试。

5)智能评估被检设备性能,一键式生成检测报告。可自主设置检测报告模式,并可调用和保存报告模式。在所有检测项目完成后,可一键生成检测报告。

3 检测系统的软硬件组成

图1 智能检测系统接线图

智能检测系统硬件部分由标准表计、程控电子负载、交换机、接口转换器和主控PC机组成,现可完成最大六路电压源和六路电流源同时输出的检定。其接线如图1所示。

系统采用DSP+ARM+CPLD的组合方式,16位250 K高速A/D,最优化的电路,高精度、低温漂的精密采样电阻,用以保证测量数据的准确性；采用以太网口通讯保证数据的实时性；采用接口规范的方式以适应不同型号的继电保护测试仪检测；系统内置1G高速采样录波模块,以保证响应速度、电流电压的同步性、电流电压的合闸角、开关量的一致性。

智能检测系统软件部分采用分布式体系结构和模块化的设计思想,便于日后检测项目向逻辑功能和数字化的拓展,采用统一接口规范,实现全自动控制被检设备,一键式生成检测报告,智能分析和评估被检设备性能。系统软件部分主要分为自动检测系统、辅助系统两个部分。自动检测系统包括：主控平台、被检设备智能评估、一键生成报告模块、接口通讯模块、继电保护测试仪控制模块。辅助系统有：检测项目库、检测方案生成模块、标准表计自检模块、检测报告模式库。

现有检测项目囊括交直流输出精度、幅频特性、纹波测试、总畸变率、谐波测试、相位测试、带载能力等,基本完成继电保护测试仪的模拟和数字量输出测试。可根据需求进行单项或多项检测,每个检测项目独立,模块化的设计便于今后逻辑功能检测项的拓展。每个检测项目内部包含检定子项、检测参数、标准要求、检测结果标识等。

系统可自主进行检定方案的制定,检定方案的制定包括：通道映射、检定项目选择、标准要求等。用户可根据不同的继电保护测试仪型号进行通道选择,现有系统包含三组通道,每组包含6路交流电压、6路交流电流通道,6路直流电压、6路直流电流通道。针对继电保护测试仪不同的用途,可自主选择检测项目,并对检测项目中子项目进行选择,设置检测参数和标准要求。检定方案设置完成后,可进行方案的保存和调用。

系统上电后,会自动进行标准表计自检,根据周围温湿度环境设定零漂等。

系统设置检测报告模式库,用户可在报表维护中根据自身需求设定报告模式。可对报告封面、说明、大纲、外观及通电检查、检定项等进行编辑和保存。

系统自动记录、修约数据、计算误差,自动判别数据是否合格,并做出标识,对被检设备进行性能评估。

在完成全部测试后,报告模式选定的情况下,系统将自动生成报告,也可临时设置或修改报告模式,手动生成并输出。智能检测结果与传统结果一致,但检测时间由原来的40分钟缩减为10分钟,有效提升了检测速度,避免了人工接线错误和读数误差,保证了设备安全。相对于传统检测,系统新增了录波功能。录波效果如图2所示。

图2 录波效果图

4 结束语

综上所述,提出了一种继电保护测试仪智能检定系统,该系统采用DSP+ARM+CPLD组合方式保证了测量数据的准确性,能全自动完成USB口和网口继电保护测试仪的检测工作,提高了云继电保护测试仪检测效率,有效保证检测过程安全,为可靠评估继电保护测试仪的整体性能,保障电网安全稳定运行带来直接或间接的经济效益。

[1]徐志恒,刘继武,向前.微机保护测试仪需考虑的若干关键问题 [J].继电器,2004(17).

[2]唐兵,周建中,邹拖武,等.基于PCI的微机继电保护测试仪通信控制卡的设计及其WDM驱动程序的实现 [J].继电器,2006(15).

[3]何智平,周玲,张方军,等.国内市场微机型继电保护测试仪的现状和发展 [J].继电器,2005(08).

[4]姚致清.继电保护测试发展方向的思考 [J].继电器,2008 (11).

[5]唐兵,周建中,邹拖武,等.基于PCI的微机继电保护测试仪通信控制卡的设计及其WDM驱动程序的实现 [J].继电器,2006(15).

[6]陈铸华.多功能微机保护实验系统的新型继电保护测试装置研究 [D].湖南大学,2008.

[7]吕永乐,袁瑞铭,丁恒春.基于GPIB的微机型继电保护测试仪自动检定系统 [J].仪表技术与传感器,2008(01).

[8]袁瑞铭,赵景京,丁恒春,等.微机型继电保护测试仪检测技术研究 [J].华北电力技术,2007(06).

[9]吕永乐,秦红磊,郭春琪,等.继电保护测试设备自动检定系统设计与实现 [J].自动化仪表,2007(05).

[10]周勤,胡海梅,陈克绪.继电保护测试仪检测装置的研发[J].自动化仪表,2012(04).

[11]刘英华.微机型继电保护测试仪自动检定系统 [J].电测与仪表,2009(S1).

[12]尹寿林.继电保护测试仪检验分析装置数据管理系统的开发 [D].兰州理工大学,2011.

[13]王磊.继电保护测试仪检定装置的研究与实现 [D].南昌航空大学,2010.

[14]冯硕,黄梅,李晓朋.基于IEC61850的光数字继电保护测试仪的研制 [J].继电器,2008(08).

[15]应站煌,胡建斌,赵瑞东,等.继电保护装置自动测试系统研究和设计 [J].电力系统保护与控制,2010(17).

An Intelligent Detection System of Relay Tester

YANG Lei (Yunnan Electric Power Research Institute,Kunming 650217)

Analyzing the situation of relay tester detection manually,an intelligent detection system is proposed for its characteristics and needs.This system achieves closed-loop detection automatically for its distributed construction and modular design,and can be expanded conveniently for its open architecture.The applications show that this system improves the detection efficiency of relay tester and ensures the accuracy of the test results.

relay tester；intelligent；detection；accuracy

TM76

B

1006-7345(2014)02-0072-03

2014-02-07

杨蕾 (1986),女,硕士,工程师,云南电力研究院,从事继电保护与电力系统稳定性方面研究工作 (e-mail)hnu_yan glei@126.com。