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智能变电站继电保护装置自动测试系统分析段强

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：段强1 董宇2

[导读] 摘要：21世纪的今天，电力系统对于人们日常生活越来越重要，无论是吃穿住行，任何一个方向想要得到满足，都离不开电力的存在，对于变电站的要求也在不断升高，为了保证电力保护系统的持续性，及时发现与完善电力系统的各项问题，研究人员体提出了智能变电站继电保护装置自动测试系统的概念并对其进行不断研究，致力于全面提高我国电力事业的全面提高。

        （1.国网河南省电力公司新乡供电公司河南新乡 453000；
        2.国网河北省电力有限公司邯郸供电分公司河北邯郸 056000）
        摘要：21世纪的今天，电力系统对于人们日常生活越来越重要，无论是吃穿住行，任何一个方向想要得到满足，都离不开电力的存在，对于变电站的要求也在不断升高，为了保证电力保护系统的持续性，及时发现与完善电力系统的各项问题，研究人员体提出了智能变电站继电保护装置自动测试系统的概念并对其进行不断研究，致力于全面提高我国电力事业的全面提高。该系统是变电站系统中的附加系统，其精度的不断提高，使其对于整个电力系统的作用也在不断增强，在社会发展中的意义也在不断提高。
        关键词：智能变电站、继电保护装置、自动测试系统
        引言
        自动测试系统的引入，提高了继电保护装置测试工作的测试效率，优化了测试方法。总的来说，自动测试系统在智能变电站调度运行中占据至关重要的地理位置。随着继电保护装置自动测试系统测试用例的完整性、精确性的不断提高，电力行业融入各行各业得到体现。因此，对自动测试系统的软硬件的改进是推动整个电力行业进步的重要保障，这关系到整个国家的发展水平，而电力行业的发展也和人类社会文明、和谐发展息息相关。
        一、继电保护装置自动测试系统的关键技术
        （一）外部接口
        根据相关文献规定，对于电压66千伏和35千伏以下的等级，电子式互感器的使用需要按照间隔确保继电保护、测控、智能终端、合并单元的合并。所以，在现阶段的变电站系统运行中，针对较低电压的传输，继电保护装置通常采用电子式互感器的微小信息进行采样。然而110千伏及以上的电压等级，数据采样就会存在不准确。因此，110千伏电压环境下的模拟采样量通常是数字信号。
        根据IEC68150标准，智能变电站与监控系统的通信严格按照单播通信。同时，IEC68150标准还对各个组成部分详细的逻辑节点和数据对象作出规定，要求企业提供全面的面向对象的服务和帮助企业描述对象模型。
        现今对智能变电站和继电保护装置的关键技术也在不断测试改良，并且有了较好的成效，继电保护装置的外部接口技术摒弃了与传统变电站接口的不一致，也为继电保护装置自动测试系统工作的做了铺垫。
        （二）故障模拟
        每一把锁都有自己的钥匙，一个稳定的故障模拟系统就是继电保护装置自动测试的钥匙。系统的故障模拟剔除了传统变电站运行中存在的问题的解决方式的片面性，同时兼顾到继电保护装置外部接口的规格，是智能变电站继电保护装置正常工作的要塞之处。同时，事实表明，现阶段智能变电站的SV信号采样和平均10微秒的采样间隔时间都是和故障模拟系统模拟数据相吻合的。换句话说，智能变电站调度运行可以利用故障模拟系统技术的模拟结果，使整个变电站工作最优化。
        （三）实际测试用例
        自动测试系统是一个开放式系统，它的设计是以测试用例的高效稳定性和可重复利用为前提，目的是满足继电保护装置的工作人员在不同的环境下对系统进行测试的需求。测试用例的可重复利用的性能直接决定着自动测试系统能否代表当下主流的继电保护装置测试方式进行推广运用。完整的继电保护装置测试用例由故障施加量和测试结果组成。系统故障施加量分为两个部分。一部分是像定值修改之类的设备参数整定，即测试用例前对设备需要修正的参数总数；别的部分是故障参数设置，包含故障类型模拟量、开关量等参数的设置。测试结果根据保护信息和测试反馈信息完成的报告，决定了测试的可行性。

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        二、自动测试系统的设计进行
        （一）设计方案的提出以及整体框架的搭建
        在一般情况下，进行自动测试系统的设计时，首先需要实现的是自动测试系统和需要进行测试的客户软件的通信，主要通过套接字的方法实现，在一定程度内也可以达到对进行传输的信号进行收集的目的，同时，MMS通信协议需要在IEC61850标准的基础上完成单播通信，完成以上几点，才能够保证继电保护装置的命令传输到每一个需要的设备中。
        为了实现继电保护装置的信息传输，科研人员研发出一套完整的自动测试系统，主要包括控制、编辑、管理、通信、记录和报告六个模块。同时，使用SOCKET实现客户端和测试系统信号的传输，实现信息交流。控制模块的目的是实现任务的分配以及对任务完成度进行判断。编辑模块的目的是使系统可以满足不同的环境需求，工作人员在不同的环境中进行作业。为了这些内容的完美实现，要为自动测试系统构建一个备用比较完备的用例数据库，同时用例还要满足各种应用方面的需求。管理模块的目的是实现用例的正常运行以及其在应用过程中的备份。通信模块的目的是为了实现与用户端的更好交流，使系统间的信号传输更加准确与便捷，同时实现对传输信号的分析。记录模块的功能是将系统运行中各种信息的加工进行完整的记录，使工作人员收集信号的过程更加便利。报告模块的功能是根据需求进行合理的格式选择以便于对所有信息进行整合分析，组成报告形式进行上报。
        （二）自动测试系统的设计流程
        对于该系统的设计主要分为两个阶层，第一个阶层是系统运行之前的准备，第二个阶层是系统的正式运行。
        在第一个阶层中，研究人员要将ICD作为参考，制定出满足要求的SCD文件，同时完成其与虚拟端口的连接；然后，研究工作人员要使用IED设备把外部的信息进行提取，同时建立CID文件，然后把文件传输到被测试的设备之中。在该过程进行中，研究人员还要使用SCD文件完成IEC61850配置标准文件，高度实现信息的利用。
        在进行第二个阶段的设计中，第一步要做的是实现系统的监测，观察其存在待测用例的可能性，如果存在，需要对其进行常规监测，如果监测没有通过，则要进行测试结果的报告；如果监测通过了，需要将特殊值改变同时对压板记忆投退。第二步控制测试仪器完成信息的输出，最后，工作人员对收集到的数据汇总整理和分析，完成测试报告，整个测试结束。
        三、应用实际效果
        首先需要完成的是测试设计，在测试开始时，制定详细的测试方案，并且需要明确具体的项目要求和测试方案实施。然后就是要建立继电保护装置测试方案中的所要求的测试用例库。严格参照测试方案进行各个项目的测试，并对测试项目分节细化，每一阶段完成后编辑测试用例数据，完成后进行用例有效证明，无误后提交测试用例库。最后，开始测试操作，从测试用例库中提取对应测试用例直接测试，使系统自动完成测试。在线路的基础上，对继电装置保护系统自动测试系统的应用过主要内容如下描述：第一，根据继电装置测试的一系列要求，测试人员需要选择适合测试的测试信息；第二，在此次测试中，需要测试的功能主要是接入测试差动保护、距离保护、零序保护和重合闸能测试；第三，经过一系列步骤完成后，测试人员做好数据的统计，并进行数据判断，挑选出合格有用的数字加入到已有的用例数据库。
        结束语
        综上所述，在电力系统正常运行过程中，继电保护装置的可靠性具有十分重要的作用，这就要求必须做好继电保护装置测试工作。通过自动测试系统软件的应用，可有效减少作业人员工作量，并且还能够为测试结果的准确性提供保障，针对此，必须对继电保护装置自动测试系统进行深入的研究，以推动我国智能变电站的持续发展。
        参考文献
        [1]张凯.电力系统中智能变电站继电保护技术分析[J].城市建设理论研究(电子版),2019(16):6-7.
        [2]潘南西. 智能变电站就地化保护装置自动测试方案及智能分析应用研究[D].西华大学,2019.