智能化继电保护装置一键测试方法与系统研究

田恩勇 胡毅 陈世丹

【摘要】随着各行各业的不断发展，人们对电能的需求也在不断增大，为了更好地满足市场需求，做好电力服务，承担相应的社会责任。电力系统纷纷投入大量输变电设备，电网规模越来越大。继电保护检验工作量成倍增加，检验检修任务越来越来繁重，因此继电保护装置自动一键测试技术的方法与研究也在不断深入开展之中，由于继电保护系统的复杂性、安全性及可靠性等方面的原因，真正意义上的自动一键测试一直未能实现。

【关键词】智能变电站;继电保护装置;一键测试

输变电设备的不断增加使得智能变电站继电保护装置测试的工作难度也逐渐加大，传统的以人工测试为主的继电保护装置的测试已难以满足输变电设备安全运行的需求。因此，本文提出基于一键式测试的智能变电站继电保护装置的测试方法，在对其测试原理和流程进行分析的基础上，对一键式测试系统展开设计，以期为提高电力系统的安全运行与有效检验提供有价值的参考意见。

一、智能变电站继电保护测试特点与测试需求

变电站的智能化应用IEC61850协议，在技术上更好地支撑了继电保护自动化测试的发展，使智能变电站继电保护测试具有自动化、智能化的特点。保护需要的电流、电压，从互感器输出后采用采样值报文传输，并且获取可直接从光以太网口得到，功率放大问题与模拟量接线等问题在实际测试中将无需再考虑，开入信号与跳合闸信号传输采用GOOSE报文的方式进行，并且传输也可通过以太网口进行，这样大大简化测试接线。

目前，校验智能变电站一个间隔的继电保护装置，要由两人或两人以上来共同完成，若校验的继电保护装置比较复杂，需花费2～3天，并且要求现场校验人员应相当熟悉保护原理、具体测试方法以及装置配置等，就当前的实际检验情况来看，检验漏项或错误检验的情况时有发生，此外，测试报告没有固定格式，整理试验报告需要记录现场测试结果或打印报告后带回办公室手工整理，耗费时间与人力，试验数据也可随时更改，报告数据真实性难以复原，因此急需研究一种简单方便一键测试方法与自动生成测试报告系统。

二、一键测试的实现

2.1配置信息自动导入

智能变电站中SCD文件与CID文件包含所有电子设备IED信息，这样在技术上实现继电保护装置的一键式测试功能提供了信息基础。

对于继电保护装置的一键式测试，其最关键的有两个步骤，一个是装置通道的导入配置，另一个是有关需测试装置的定值导入。然后依据导入的保护定值对测试参数进行自动计算，从而自动生成一键测试的各种短路接地模拟故障模型。通过导入被测继电保护装置的CID文件与全站SCD文件，获取被测继电保护装置参数、通道配置，借助MMS网络，获取所需要的定值信息，通过发送与接受的GOOSE获取软压板的投退的信息，依据获取的有关信息，对信息进行整合，从而完成一键测试的全故障自动配置。

2.2一键测试连接与通讯

一鍵测试软件系统通过尾纤与SV网、GOOSE网以及MMS网进行连接，一键测试软件系统借助SCD文件读取待测继电保护设备信息后进行配置，借助MMS网络获取待测继电保护设备定值信息，对于新建变电站来说，待测保护装置信息的获取主要靠的就是配置文件，对原有的MU进行断电处理，通过一键测试软件系统模拟MU发送信息给待测继电保护设备，保护跳闸信息及智能终端断路器等位置信息主要通过GOOSE网络来传输。待测继电保护设备上传的SOE信息通过传输，故障动作报文信息的传输也是通过MMS网络完成。

2.3一键测试的实施流程

首先导入SCD、CID文件，这样来获取全站有关设备的配置信息，获取各个装置中具体数据的联系与流向，如SV与GOOSE数据的配置和连接;通过对这些信息的综合分析与整合，一键测试软件系统中的后台软件搭建起全站设备信息模型，并将全站间隔设备信息以清单形式陈列出来，从中选取需要测试的间隔装置，选中需要检试的待测设备后，后台软件系统将更详细的待测设备配置信息列举出来，其内容包含相关待测设备定值与保护配置动作定义等，对这些信息的配置也可采用手动方式进行，也可通过保护内部文件的导入来获得，后台软件测试系统整合这些定值与配置信息后，自动生成测试方案与测试结果模板，可根据需要对测试结果模板进行修改与选取只需要单独进行的试验项目，对配置的信息与项目确认完毕后，只需一键开始，测试作业就可以在几分钟内将有关项目测试自动完成，测试完成后把具体测试结果输出，并自动生成测试项目的完整测试报告。

三、一键测试软硬件平台

3.1硬件测试平台

IEC61850继电保护测试仪通过以太网口连接计算机，通过计算机导入SCD文件与CID文件，并完成有关参数及试验样例的生成与配置，计算机还负责控制整个测试过程的管理，自动生成测试报告等。计算机发送的配置指令与控制指令传输给IEC61850继电保护测试仪，测试仪生成对应的SV报文或GOOSE报文，为与现场实际状态完全一致，还设计了开关量硬接点信号的接入接口，可接入8路硬接点开入量信号，输出4路硬接点开关量信号。软件硬件平台的对时可借助就地GPS的光IRIC-B码进行对时，确保测试时间与实际时间的一致。

继电保护测试仪通过4组光以太网口还可实现对多个不同继电保护装置的试验，本测试平台得以实现的主要硬件基础就是IEC61850继电保护测试仪，使用数字信号处理器DPS与FPGA实现数字信号处理，数字信号处理实时性很好，因为继电保护测试仪有足够强大的数据处理能力，使得继电保护测试仪在从事SV报文发送的工作时，导致他的输出稳定性非常高。而且该测试设备的最大采样率比电子式电流互感器与电子式电压互感器的采样率还高，因此继电保护测试仪有强大的发送与解析大量GOOSE报文的能力，可达到1组GOOSE报文支持的GOOSE数据32个左右。

3.2软件测试平台

公用测试平台及功能模块都应包含在测试软件平台中，可利用动态链接库模式来实现功能模块设计，根据实际测试功能的需要，进行功能模块的多种划分，这样进行细化功能后，简化单一模块的功能，一次对应的功能只需较少的接口参数，使用起来会更加方便快速。公用测试平台处于一种长期运行的状态，其状态是可以长期运行的，其主要包含各模块的公用部分（公用参数、公用压板等），通过动态链接库来调用各功能模块实现各项功能的测试，可根据需要随时进行试验，也可随时终止试验，这种试验方式简单，运行稳定。

公用测试平台软件通过模块方式实现对功能模块的调用，模块调用主要是使用模板来对格式文件进行参数定义，模板的编辑是用字符方式来实现。需要测试不同的功能就要选择不同的模板文件来进行定义。运行测试软件也就是通过公用测试平台运行测试了选择的功能模板，借由这样的模板测试技术，可组织相应的测试流程，定义对应的测试方法，对具体被测设备的测试参数进行计算，从而实现对被测继电保护装置的一键式测试。

结语

随着智能数字化变电站以及大量智能设备的不断应用与IEC61850规约的大面积实施，对变电站继电保护设备的一键式测试也会越来越完善。本文通过一键测试特点与方法的阐述，测试流程的分析，软、硬件测试平台的研究，继电保护专业人员对一键式测试将会有一个新的认识，一键测试技术与方法也会得到更好的使用，并由智能化设备不断普及深入应用于传统综合自动化变电站，使得传统微机及智能化继电保护装置均能实现一键测试，甚至实现有关二次设备单装置的一键测试，简化现场试验，节省人力，提高效率。

参考文献

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