智能变电站继电保护装置自动测试系统研究和应用

栾茜

摘 要：近年来，我国电力产业发展迅速，为推动我国国民经济的发展做出了较大的贡献。作为电力系统的关键组成部分，智能变电站一方面关系着电网系统的工作效率，另一方面，对于人们的用电需求能否得到满足和电力产业的发展也具有重要影响。因此，文章以智能变电站继电保护装置作为主要研究对象，进而对其继电保护装置自动测试系统展开了深入研究，以期为提高智能变电站运作的安全性和效率性奠定良好基础。

关键词：智能变电站；继电保护装置；自动测试系统

前言

作为智能变电站的二次核心，继电保护装置自身的可靠性和稳定性直接影响着电力系统的运行效率与运行安全，随着智能电网建设力度的不断加大，继电保护装置也得以在智能变电站中广泛应用。然而，以人工检验和操作为主的传统的继电保护测试已难以满足电网全面安全运行的要求，因此，加强对智能变电站继电保护装置自动测试系统的研究，并将其逐步投入到实际应用中，已成为电力领域的重点工作。

1 关键技术研究

1.1 配置信息的导入

当前，智能变电站的信息导入配置功能是能够自动实现的。对智能变电站进行分析可知，其所配置的多数信息均集中在其配置描述文件和相对应的计算机系统中，因此，对于继电保护装置而言，其自动测试方法便能够通过将被测智能变电站全站的配置系统扫描文件和变电站继电保护装置的CID文件导入予以实现，而检测人员则可获得被测继电保护装置在运行过程中的各类参数。值得注意的是，变电站的信息自动配置大都是根据串流媒体传送协议网络，即MMS网络予以实现的，充分利用MMS网络获取被测变电站继电保护装置的定制信息，而后，再对面向对象的变电站时间信息，即Goose信息进行接收与传送，使得继电保护检测时应用的软压板能够实现自动投退，以此来实现变电站配置信息的自动导入功能[1]。

1.2 故障模拟系统

故障模拟系统是促使智能变电站继电保护装置自动测试系统的测试功能得以实现的关键。对于故障模拟系统而言，其除了要满足对继电保护装置各类故障的模拟外，还应满足机电装置外部的接口需求，即要求引入故障模拟系统后，模拟量能够以较小的信号输出方式以及SV报文的输出方式实现输出，而开关量也能够对Goose报文以及物理硬节点同时兼容。还需说明的是，就现阶段而言，SV报文采样的方式大都以直接采样为主，因此，其所对应的采样值报文发送间隔离散值应不超出10us，而现有的智能变电站继电保护测试仪能够较好地满足SV报文采样的上述要求，故可利用其作为自动测试系统中故障模拟子系统的核心部分。本次研究在对故障模拟系统进行构建时，选取的是PNF801智能继电保护测试仪（北京博电公司），其在物理接口方面的性能参数为：8个光口和物理开入以及8个物理开出节点；在处理能力方面的性能参数为：6组SV（离散度r<80ns）；12路能够进行独立配置的小型信号模拟量[2]。

2 智能变电站继电保护装置自动测试系统设计

2.1 系统总体框架

文章对智能变电站继电保护装置自动测试系统的设计是以既有的智能继电保护测试仪为基础的，系统主要由软件与硬件共同构成，测试硬件以前文所述的PNF801智能继电保护测试仪为主；在软件方面：自动测试系统软件同智能继电保护测试仪的客户端软件间以套接字，即Socket来实现彼此程序的交互通信，以确保测试仪自身的控制命令的下发与测试结果能够及时反馈给检测人员。同时，自动测试软件依据IEC61850标准同被测的智能变电站继电保护装置间经由MMS网络来实现单播通信，从而为继电保护装置控制下发控制命令以及对录波、动作报告和遥信变位的下发和装置功能的实现提供可靠保障，最终，实现调度控制、结果判定和全自动闭环测试[3]。

文章所设计的智能变电站继电保护装置自动测试系统所采用的自动测试软件是微软公司以VS2010为平台开发的基于网络Socket的测试软件，软件模块主要由以下几部分构成：（1）执行控制模块，主要负责对测试任务的调度和执行工作，同时，对测试结果进行判别；（2）通信模块，同智能继电保护测试仪的客户端程序和继电保护装置本身进行通信，从而对控制模块所下达的控制命令和测试结果进行接收与解析；（3）用例编辑模块，此模块主要负责实现测试用例的灵活编辑。对继电保护装置的自动测试进行分析可知，测试工作的开展需要以较为丰富的测试用例库作为基本前提，因此，在进行用例编辑模块的设计时，应充分遵循易用性设计的原则；（4）用例管理模块，该模块主要任务是实现用例的备份以及加载；（5）日志模块，通过对自动测试系统在继电保护测试过程中的全部信息进行记录，进而为测试人员对问题的详细分析奠定良好基础；（6）报告生成模块，在测试工作结束后，根据具体需求，对特定格式的测试报告予以生成[4]。

2.2 测试流程

文章所设计的智能继电保护自动测试系统的测试流程可分成两个阶段，分别为测试前准备与测试执行。在测试前准备阶段：根据装置中的ICD（国际代码标示符）文件制作出SCD文件，同时，完成系统虚端子间的连线，而后，同时进行下述两项工作以做好测试准备：（1）利用IED配置工具从SDC文件中将过程层接口的信息配置文件以及CID文件予以导出，并将其传至被测继电保护装置内；（2）借助智能继电测试仪的客户端软件从已经生成的SCD文件当中将IEC61850测试用例的配置文件予以导出，从而为用例的重用提供良好保障。在测试执行阶段，测试开始时，判断是否存在待测用例，若否，则直接生成测试报告，测试结束；若存在待测用例，则进行用例规范性检查，若未通过检查，则直接生成测试报告，测试结束；若通过用例规范性检查，则对修改定制、投退压板等测试条件进行准备，并开启职能继电测试仪驱动输出，而后，对测试仪所反馈的结果和保护的测试信息进行综合判断，并生成测试报告，以供测试人员分析。

2.3 典型应用

以智能变电站继电保护的电气量获取方式为依据，将继电保护进一步分为单端和双端电气量纵联保护两类，其中，单端电气量纵联保护主要包括了变压器、母线以及线路和断路器等各部分保护；而双端电气量的纵联保护则以高压线保护为主，例如，高频方向与距离保护和纵联差动保护等。以单端测试为例，自动测试软件将被测装置的保护动作情况予以上传，经过测试准备和测试仪执行，从而对被测继电保护装置施加开关量与模拟量，而后，被测继电保护装置再将保护出口的情况反馈至测试仪，使测试结果进一步反馈至自动测试软件上，供测试人员分析和参考。

3 结束语

文章通过对智能变电站继电保护装置自动测试的配置信息导入、故障模拟系统建立等关键技术进行分析，进而从系统总体框架以及测试准备和测试执行等方面对智能变电站继电保护装置自动测试系统展开了详细的设计和分析。研究结果表明，自动测试系统在智能变电站继电保护装置测试中的应用能够较好地帮助变电站检测和维护人员开展继电保护装置的检测与维修工作，对于确保提高智能变电站的安全性和可靠性具有重要的现实意义。

参考文献

[1]胡再超，姚亮，张尧.智能继电保护装置的自动测试方法[J].江苏电机工程，2013，1（12）：53-55.

[2]陈水耀，刘宏君，陈川.智能变电站继电保护在线测试方案研究[J].电网与清洁能源，2014，9（5）：58-61.

[3]宋杰，靳希，鲍伟，等.基于IEC61850的智能继电保护装置协同测试系统的研究[J].电力系统保护与控制，2012，5（12）：59-63.

[4]龚挺文.智能变电站继电保护运行测试技术分析[J].通讯世界，2015，10（23）：101-102.