变电站继电保护测试技术分析

杨凤敏

【摘 要】文章以数字化变电站的继电保护测试技术为研究对象，首先简单介绍了数字化保护优势与特点，然后，提出保护测试系统技术要求与构建方式。通过对测试成果的分析得出结论，该测试系统稳定可靠，能很好满足IEC 61850规约提出的各项保护要求。

【关键词】数字化变电站；继电保护；测试技术

传统的数字化变电站继电保护测试方法，仅可以完成简单的开环测试，为了对保护装备自身性能进行评估，必须建立一套稳定可靠的分析数据[1]。本文基于数字化变电站继电保护，对其保护测试技术进行深入探讨，以期为同行业者提供参考。

一、数字化变电站继电保护的优点

1.1 硬件方面

传统意义上的微机保护，具体包含如下内容：模拟量的输入接口、开关量的输入及输出接口、数据信息分析处理单元、人机交互接口、通信交流接口。对于数字化变电站继电保护而言，其数据主要来源ECT数字信号或EVT数字信号，因此，它和传统方式有很大不同。其内容包括：光接口、中央处理、开入与开出、人机交互与通信交流接口。

1.2 信號传输方面

传统综自站在采集相关模拟量时，主要借助电缆把信号传递至保护装备，装备在完成转换以后，开始对数据进行分析处理，然后，再通过网线等把数字量传输到后台的监控系统当中[2]。基于IEC 61850规约，过程层中的光电互感器对采样信息实施转换以后，借助光纤将其传递到合并单元，该单元将接收到的信息进行汇总以后，附带时间标签传输到过程总线，智能化装置可从这一总线上得到采样与控制数据。对于跳闸信号传递而言，主要使用光纤替换传统的硬接线模式。以IEC 61850规约为基础的保护设备通信完全实现网络化，以往的接线式测试已被取代。因此，必须研发全新的保护测试系统，对继电保护装备性能等开展必要的闭环测试，以此达到对系统实际状况进行反映，对系统的负荷、设备接口情况、保护动作准确性等进行深入分析的目的。

二、系统的技术要求

2.1 通用性要求

就目前而言，合并单元的采样信息大多支持IEC 60044-7/8与IEC 61850-9-1/2标准。其中，IEC 60044-7/的接口属于串口，采样信息报文传递主要按照FT3帧格式，传递模式为点对点，实际传输速度可稳定在2.5 Mbit/s；IEC61850-9-1/2的接口为以太网接口，可在网络上进行信息传递，传递速度可以达到10 Mbit/s，个别情况下还能升至100 Mbit/s，在这种传递模式下，可实现资源全网共享，是未来发展主要趋势。此外，保护测试系统还需输出各种形式的信息报文，以此满足不同规约下对设备测试提出的实际要求。

2.2 同步性要求

构成系统的所有光数字转换设备单元与数字化继电保护装备间的信号传递，必须具备一定同步性。供给的电压数据和电流数据，是对保护动作进行判别的必要基础，需确保采样信息是在相同采样点获得，防止因相位与增幅出现误差，导致设备发生误动作，造成严重的后果。

三、系统的构建

3.1 硬件平台

将电力系统作为基础的数字化仿真设备，是测试平台的核心设备，在这一前提下，还研发光数据转换接口PWF-2T，可将数字化仿真设备的实际输出信号转变成可满足现行规约要求的报文，同时，借助光纤传输至保护装备当中。此外，转换接口还能接收保护装备给出的动作信号，并通过解析形成开关量，反馈到数字化仿真设备，至此完成闭环测试。该仿真设备将机群服务器作为基础，其具备较高的使用性能，充分运用机群自身拥有的多节点结构与通信网络，借助计算机技术对任务实施分解，同时动态操控仿真过程，以此实现较大规模的复杂交-直流电系统暂态仿真与机电-电磁暂态仿真试验。通过对二次系统网络的构建，可对全部二次设备实施互联，同时，在多种运行模式下完成检验，相关测试结果具有良好的全面性、客观性与准确性，与传统方式相比优势显著，能大幅降低误动作发生几率。

3.2 测试模型

数字化仿真设备的关键软件为PSASP，即电力系统分析综合程序，其具有良好的可靠性与可信度。使用该软件创建电磁模型，对各种参数进行输入，完成高精度模式下的仿真计算，能准确模拟系统运行方式与故障类型。此外，在模型上还可以自主设置故障类型与位置，以此准确检验保护装备在复杂条件下给出的动作是否正确。

四、系统测试成果

4.1 系统实时性测试

PWE-2T对电子互感器与合并单元数字量进行模拟输出。其中，合并单元中的电压和电流采样信息，对于同步性和及时性有着很高的要求。从硬件的角度分析，PWF-2T开关量的采样频率一般为10 kHz，时间分辨率100 s；而模拟量的采样频率可以达到50 k Hz，精度有效控制在16 bit。其转换芯片主要使用由T1公司研发的高性能芯片，实际情况中的转换速度为250 k SPS。根据试验结果，仿真计算时间设定在60 s，基于录波器的波形时间同样为60 s，以20 ms为一个周期，验证平台实时性。

4.2 系统同步性测试

使用RCS-9785C为PWF-2T传输同步脉冲信号，信号连接方式。。线路的差动电流为0，说明数据传输通道中的实际输出能满足系统同步性要求。

五、结语

数字化变电站继电保护装备测试需要满足IEC61850规约的要求，必须在研究传统保护模式与新型保护模式的主要差别，在此前提下，研发一种直接面向数字化变电站的闭环仿真测试系统。该系统的核心在于数字化仿真设备，通过对转换接口的设置，能高效完成闭环性能测试，并为变电站的技术研发提供可靠试验方法，具有较高的应用价值。

【参考文献】

[1] 李先妹，黄家栋，唐宝锋.数字化变电站继电保护测试技术的分析研究[J].电力系统保护与控制，2012，40（3）：105-108.

[2] 卢德明.数字化变电站继电保护测试技术要点探讨[J].技术与市场，2015，22（12）：149，151.