继电保护状态检修的自动测试方案研究

雷 兴，竺清涛，徐 楠，董志赟，石旭刚，潘会亮

(1.国网上海市电力公司检修公司，上海 201204；2. 武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司，武汉 430074)

继电保护状态检修的自动测试方案研究

雷 兴1，竺清涛1，徐 楠1，董志赟1，石旭刚2，潘会亮2

(1.国网上海市电力公司检修公司，上海 201204；2. 武汉市豪迈电力自动化技术有限责任公司，武汉 430074)

针对继电保护测试仪人工检测的不足，提出了对传统继电保护测试仪的改进方案。设计了一种多端保护全通道接线盒，开发了保护测试数据的自动生成程序，根据典型保护的曲线自动生成测试点数据；基于状态序列接口设计了测试项目的选择界面，实现测试内容的定制和顺序控制；按照规定模板，自动生成保护测试报告。方案除了少数选择工作需要人工参与外，其余均为自动生成和自动控制，提升了工作效率和工作的安全性，降低了工作强度。

继电保护测试仪；多端保护全通道；顺序控制；测试点数据；测试文件

OMICRON公司、北京博电、武汉豪迈、广州昂立、成都天进等主流厂家的继电保护测试仪，从功能上来说，都能满足继电保护的试验要求[1-2]。进口的继电保护测试仪功能丰富、使用年限长，但价格昂贵，仅适合在科研单位少量使用。国产测试仪经过多年的不断更新换代，大电流功率放大电路[3]和高电压功率放大电路[4]的成功研制，其带载能力、精度[5-6]、自我保护、工作稳定性[7]及可靠性等方面都大幅提升，大大提高了继电保护装置的测试水平。

测试仪软件采用了模块化设计思路，提供了常用测试的专用测试模块，例如电流、频率、距离等测试模块。丰富的测试模块满足了各种试验内容对测试界面的所有要求，但不同试验工作之间需要手动频繁切换测试窗口，缺乏试验人员定制特定测试方案的功能[8]，例如线路保护、主变保护等。试验报告或是自动生成固定格式，或是将试验原始数据导入EXCEL等编辑软件[9]，都需要试验人员再做后期处理。

文献[10]提出了一种对光数字继电保护测试仪自动检测的设计方案，但由于部分厂家测试仪通信接口不开放，通用性存在一定问题。本文根据继电保护状态检修的生产实际需求，研制了适应状态检修的常规继电保护自动测试系统。

1 系统架构

自动测试方案采用分布式体系和模块化[11]设计思路，实现各模块之间的电气联系或无线网络通信，可完成装置全闭环的自动测试。方案采用开放式结构，方便与不同测试仪的接口连接，自动测试系统连接图如图1所示。图1中，实线为试验线，虚线为信息流，箭头代表方向。

图1 系统连接图

自动测试方案由3个模块组成：接线盒、测试仪和手持终端。相对原有系统，主要增加了手持式操作平台(平板或手机等)、6通道转9通道的接线盒。通过软硬件的配合，实现测试项目的自由定制、试验数据的自动生成、试验过程的顺序控制、测试文件的重复利用、试验报告的自动生成、测试结果的评估分析六个功能。自动测试程序的流程图如图2所示。

手持终端分别与接线盒、测试仪进行无线通信，三者之间的信息内容及流向如图3所示。

图2 自动测试流程图

图3 无线通信内容及流向

2 自动输入

2.1 试验数据自动生成

保护校验时用的测试数据可以根据整定书和被校验保护的原理通过移动终端APP自动计算出，或从已有测试文件导入。

遥测量的计算、带负荷计算和交错试验等数据可通过移动终端APP自动计算，并通过相量图更形象化地展示出来，便于直接判断。

2.2 多端保护全通道接线

在测试过程中，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，不仅耗时而且现场容易误接线，例如测试仪的电压回路短路或电流回路开路。尽管测试仪的自我保护动作会终止输出并报警，也不会立即损坏测试仪，但还是会对测试仪造成较大的冲击，多次冲击后可能会影响测试仪的输出精度(特别是暂态过程)。

常规测试仪仅有6通道的电流或电压输出通道，对于主变或母差等多端保护时，若采用全通道接线，则需要设计一个6通道转9通道的接线盒。该接线盒可根据测试内容自动切换输出通道，接线盒外部连接机理图见图4。图4中详细描述了转接盒与保护装置之间电流的连接，两者的电压连接、转接盒与测试仪的电流电压连接都用虚线示意表示。

图4 接线盒外部连接机理图

接线盒内部继电器切换原理简图见图5。

图5 内部继电器切换原理简图

当测试高对低的差动保护时，需要采用同时接通高压侧和低压侧电流回路，即接通X-1，Y-4，Z-5，如图6(a)所示；当测试中对低的差动保护时，需要采用同时接通中压侧和低压侧电流回路，即接通X-2，Y-4，Z-5，如图6(b)所示；当测试高对中的差动保护时，需要采用同时接通高压侧和中压侧电流回路，即接通X-1，Y-3，Z-6，见图6(c)。

图6 2路模拟量在高中低任意切换

3 自动测试

3.1 测试项目的自由定制

软件开发和使用的工作量随着模块数量的增加而降低，到达一定程度后则会随着模块数量的增加而增加。采用高内聚低耦合的划分原则，使模块数在最低开发或使用成本的附近。相对于以前采用的13个模块，通过需求和功能的关联度分析，合并为7个模块。

通过使用State模式、Strategy模式和Singleton模式联合优化设计策略[12]在架构层面实现高内聚、松耦合，保证了软件的灵活性、可扩展性、可维护性。测试项目根据继电保护状态检修检验规程[13]进行定制，必选项目默认，可选项目参考以往检验报告的评估结果进行设置。

3.2 测试项目顺序控制

继电保护的顺序控制包含了各项目之间的顺序执行、某一项目内多个测试点的顺序执行，如图7所示。

图7 顺序控制流程图

图8 继电保护顺序校验

一键式顺序校验如图8所示。开始一键自动校验后，各测试项目之间顺序执行，项目内部按照不动作、动作分别进行测试。激励量缓慢施加和突然施加、单激励量测试和多激励量测试均按最新试验方法[14]进行选择。不合格项目在全部测试完成，可单独再次进行测试。

3.3 生成测试文件

按照现有规程A类检修新装检测后，1年后还有首检工作及后期的不定期检验。对于测试内容生成试验文件，保存后重复使用，以后试验时只需调入文件或简单修改文件，执行测试即可完成相应试验。

B类检修或C类检修均可在A类检修测试文件上简单修改即可完成。

4 自动输出

4.1 测试报告自动生成

根据不同的要求(A类检修、B类检修、C类检修)对试验报告格式模板进行选择，按照选定的模板来生成规定格式的试验报告，可省去记录试验结果和编写电子报告等工作。报告内容不允许修改，对于特殊情况不满足测试要求的，可手动修改，但必须经管理人员签字核实后才生效，保证了测试数据的完全真实性，为继电保护状态检修提供客观的数据采集。

4.2 评估分析

手动测试存在操作不规范、数据处理的方法不一致等问题，检测结果会存在一定误差，影响了继电保护的状态评估分析。而采用自动测试得出的结果，不受测试人员技能、理论水平等人为因素的影响，能为继电保护的状态评价提供了客观真实的数据。

状态评估不仅要分析单台保护的测试结果，更要综合分析同类型、同批次保护的测试结果。基于大数据分析技术和数理统计分析方法(例如过程能力分析)，辨析出影响继电保护的不安全因素，可提前采取措施解决。

5 结语

本方案实现了试验功能的自定义，根据基本的测试模块来组成需要的测试功能，产生典型的自动测试案例，完成了测试工作的顺序控制。在双重化保护测试工作中，可实行并行测试来减少测试时间。

测试仪是现场调试工具，需要经常搬动，因此需要携带方便，测试仪的轻量化和小型化是今后需要重点解决的问题，需要开发新的发生器芯片和开关电源技术。由于不同调度下发的整定书格式不同，难以自动读取整定书自动生成测试数据，后期需要进一步和上级沟通，就整定书格式进行统一，便于测试仪自动读取。

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AutomaticTestSchemeforRelayProtectionConditionMaintenance

LEI Xing1, ZU Qingtao1, XU Nan1, DONG Zhiyun1, SHI Xugang2, PAN Huiliang2

(1. Maintenance Company of Shanghai Municipal Electric Power Company, Shanghai 201204, China; 2. Wuhan Haomai Electric Power Automation Co., Ltd., Wuhan 430074, China)

Considering the defects of the manual detection of relay protection tester, this paper proposes the improvement scheme of the traditional relay protection tester. A multi-ended all-channel junction box was designed; the automatic generation program for test data protection was developed; the test point data was automatically generated according to the curve of typical protection. The selection interface of test project was designed based on the state sequence interface, achieving the customization and sequence control of the test content. The protection test report was automatically generated according to the specified template. Except for only a small amount of selection work requiring manual participation, the scheme is automatically generated and controlled, which improves the work efficiency and safety and reduces the working intensity.

relay protection tester; multi-ended protection full channel; sequential control; test point data; test file

10.11973/dlyny201705009

雷 兴(1980—)，男，博士，从事电力企业继电保护自动化检修工作。

TM76；TM63；TM77

A

2095-1256(2017)05-0528-05

2017-05-26

(本文编辑：赵艳粉)