数字化变电站继电保护测试技术研究

崔 晓，柳贵东，熊 宇，曾贵娥（通讯作者）

（广东白云学院 广东 广州 510450）

1 引言

伴随着科学技术的不断发展和进步，数字化变电站已经成为电力系统不可或缺的一部分，利用数字化处理技术对电压参数、电流方向、电能分配等工作予以实时性控制，不仅能提升工作效率，还能优化电能输送管控工作的规范化水平。因此，要配合完整的继电保护体系，维持数字化变电站日常运行的科学性。

2 数字化变电站继电保护概述

在数字化变电站继电保护体系中，要结合规范要求和标准落实基础框架模式，发挥相应装置的特点和优势作用，共建完整的继电保护应用运行流程，按照标准化内容依次开展具体工作，从而真正意义上打造运行合理且安全的数字化变电站监管平台。

2.1 数字化变电站继电保护架构模式

数字化变电站中，基于IEC61850以及通信规范的相关要求，利用智能一次设备和网络化二次设备分层完成组合，并且能在打造电气设备信息共享体系的同时，建构完整的现代化互操作控制结构，能实现数据采集数字化管理、信息应用集成化管理以及系统紧密化控制的目标，维持应用效率的最优化[1]。

另外，数字化继电保护装置接口的实现也是关键，借助电子式互感器收集信息和数据，然后完成数字化处理，汇总信息关键点的同时，保证关联信息应用的合理性，依据合并单元转化过程，就能输出正确格式的数据信息。最关键的是，相较于传统的变电站保护机制，数字化变电站继电保护架构模式最大的优势就是能利用合并单元的光纤完成传输处理，减少A/D变换插件数量，提升资源利用率。

2.2 数字化变电站继电保护装置特点

继电保护装置是在电力系统电力元件或整个系统内部出现故障时形成的告警模式，或直接利用匹配的技术方案对断路器发出跳闸指令，避免故障的蔓延，所以，配置机电保护装置的过程中，就要结合数字化变电站的实际情况以及保护装置的具体特征落实合理的方案。

首先，数字化装置中数字电路的基本构成是微处理器[2]。

其次，核心单元的接口具有多样化特点，为了保证应用效果和处理水平，就要借助电子式互感器作为传递信息和数据收集的介质，从而维持机电保护装置应用的规范性。

最后，数字化装置是借助数字信号传送模式完成电压的输送，并且配合转化处理，结合需求输送格式获取正确的数据信息，保证光纤实现传输的效果，缓解变换插件等工作负荷带来的压力。

3 数字化变电站继电保护技术应用

在数字化技术不断发展的时代背景下，继电保护技术实现了全面推广，旨在提升数字化变电站应用水平，打造更加科学合理且安全的运行环境，从而维持数字化变电站应用效率，建构完整的电力输送控制平台，实现经济效益和社会效益的和谐统一。

3.1 新型互感器技术和智能型开关单元

在传统的变电站管理工作中，主要采取的设备是内部CT和PT模式，而在数字化变电站大范围修建的基础上，传统保护装置已经逐渐被互感器取代，能建立更加合理且高效的信息汇总控制模式，并且能将较高的电压和较大的电流情况转变为数字型信息内容，利用以太网完成数据处理和数据输出控制。

另外，数字化变电站继电保护装置中，断路器内部也会安装基于二次系统的新型传感器，并且配合微机模式，有效结合电力电子技术基础，充分发挥光纤网络的作用，从而建立控制和保护匹配的指令模式，进一步完成对数字化接口间信号传达的操控处理，有效提升信息传递质量和接收效果[3]。

除此之外，新型互感器技术和智能型开关单元的大范围应用推广，也为变电站系统安全性、可靠性的优化提供了保障，能实现多元管控目标，维持数字化变电站继电保护工作的规范性。

3.2 动态仿真系统

依据智能变电站的基本要求，建构以数字化变电方式为根本的功能体系，并且兼具自动化和信息化属性。最关键的是，为了有效对内部二次设备予以约束管理，就要匹配完整且系统化的检测方案，确保数字化变电站和数字化设备都能高效运行。

利用动态仿真系统能仿真模拟事故，并且为操作者提供实时性演练的具体场景，还能配合对应的控制模块完成数字化变电站系统运行方式的仿真模拟，进一步完成自动化监控系统内二次设备自动发送模拟信号处理，确保能对变压器、母线等设备予以保护和监控，维持综合管理效果，实现多元管控目标[4]。

3.3 通信功能网络化

数字化保护的功能性较强，从数字化变电站全站统一数据平台的角度分析，配合GOOSE通信技术，就能使用更加完整的数字化保护使用合并单位，维持实时性管理和信息共享性控制，打造多元合并处理模式。

其中，过程层主要涉及智能操作机构和合并单元，前者负责建立完整的操作指令对策，后者则是实现采集数据的汇总，这就能为整个数字化变电站设备信息数据共享提供保障，提升数据传输以及数据处理的时效性，维持综合应用效率。例如，在间隔配置较多的数字化变电站，要建立母线保护模式，在传统的配置体系中，一般是增加CT/PT完成海量数据的汇总处理，这就会增加能耗问题，而在数字化变电站中，过程层匹配GOOSE网络体系，建立完整的数据采集和开关量分析模式，配合网络中的处理单元，就能完成初步处理，在CPU的辅助下，就能完成告警处理、跳闸指示处理等，有效提升数字化变电站继电保护的时效性[5]。

除此之外，在通信网络化不断发展的时代背景下，通讯技术也在全面提升，为了保证更大规模变电站继电保护站域保护内容和网络化保护内容的规范性，要充分发挥通信网络化的应用优势作用，结合数字化、智能化以及网络化发展特征，匹配有机统一的共享模式，真正意义上打造智能化分析和状态输出处理。

3.4 元件化软件

在数字化变电站继电保护体系中，装置软件元件化特征非常突出，尤其是在中低压领域，相较于传统体系中具有风险性的升级和维护过程，元件化处理模式能打造更加灵活且科学的程序装置体系，保证升级的可靠性。尤其是在数字化环境中，利用高级语言，就能合理封装保护功能，从而形成多元模块管控体系，维持功能元件库的管理效果，不仅能提升装置对现场的适应能力，还能减少新产品开发以及升级更换程序等不确定因素造成的影响，为软件平台应用处理提供保障，并且提升设备兼容性和互操作性。

4 数字化变电站继电保护调试建议

依据数字化应用要求和规范，在落实数字化变电站常规化管理方案的基础上，要整合继电保护调试流程，按照规范标准维持调试细节和操作体系的科学性，最大程度上优化调试效果。要从配置模块调试处理工序入手，对变压器差动保护测试予以调控分析，维持对应调试流程的合理性。

4.1 配置模块

数字化测试仪的输入输出模式较多，要利用光纤连接搭配硬接线连接的方式完成测试元件和被测试装置的连接，复杂性较高，在不同模式下，输入输出都要建立精确配置机制。

例如，在测试仪配置的过程中，相关参数如下：①模拟量输出方式为SMV输出；②可控SMV通道为12、开关量输入虚通道数量为0、开关量输出虚通道数量为0；③测试仪标识和测试仪地址均处于关联状态；④利用导入测试仪配置和导出测试仪配置完成配置过程；⑤可添加导入被测装置配置文件。然后就能获取相匹配的通道数，了解显示名称和显示量纲，获取SMV状态下计算系数和通道描述内容。若是要利用手动测试，见图1。

图1 手动测试示意图

除此之外，还要配置GPS模块，配合测试仪专用9芯数据线连接模式，当模块锁定4颗以上卫星，就能点亮指示灯LOCK，在测试仪同步试验准备工作结束后，利用两端测试仪完成故障模块的触发，有效进入故障分析和评估状态，更好地配合检验人员完成相应工作，提升同步试验分析的规范性，为数字化变电站继电保护测试工作的顺利开展提供保障。

4.2 变压器差动保护测试

对于变电站而言，变压器是非常关键的元件之一，为了保证整体测试分析工作顺利落实，就要结合差动保护测试的具体标准和内容要求，完善相关工作。因为多个光纤以太网输出SMV报文，所以，一台测试仪即可完成测试工作，要利用专用变压器差动测试菜单，建立快速定制测试模式，在IEC61850-9-1/2支持下分析模拟量和GOOSE开关量。见图2。

图2 差动测试

除此之外，还能借助合并器对输出的SMV报文予以监控，自动解析报文信息，从而保证数字化变电站继电保护现场检测工作的合理性和规范性。

5 结语

综上所述，依据我国数字化变电站发展现状可知，数字化和网路自动化智能电网系统的发展将成为主要趋势，为了保证其应用效果，要建立分阶段和规划设计体系，维持综合管控效率，从而提升数字化变电站运行发展水平，实现数字化变电站可持续发展的目标。