基于風(fēng)險(xiǎn)管控的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)研究

陳志光，李一泉，黃　勇，蘇忠陽(yáng)，陸　偉（.廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣東廣州　50665；.武漢中元華電科技股份有限公司，湖北武漢　430000）

?

基于風(fēng)險(xiǎn)管控的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)研究

陳志光1，李一泉1，黃勇2，蘇忠陽(yáng)2，陸偉2
（1.廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，廣東廣州510665；2.武漢中元華電科技股份有限公司，湖北武漢430000）

摘要：智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)采用通信網(wǎng)絡(luò)作為媒介進(jìn)行信息傳輸，大大提高了繼電保護(hù)設(shè)備間的信息共享水平，但同時(shí)也帶來了許多傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)所沒有的新風(fēng)險(xiǎn)，因此，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試方法存在相當(dāng)?shù)牟贿m應(yīng)性。以風(fēng)險(xiǎn)管控為目的，在分析智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)新特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)模擬實(shí)際一次系統(tǒng)，以智能變電站真實(shí)架構(gòu)搭建二次系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試平臺(tái)。并根據(jù)繼電保護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及其在系統(tǒng)中的影響特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的測(cè)試方案，最后給出了利用該測(cè)試平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)級(jí)測(cè)試、改擴(kuò)建以及定檢測(cè)試等測(cè)試內(nèi)容的方法。

關(guān)鍵詞：智能變電站；測(cè)試平臺(tái)；風(fēng)險(xiǎn)管控；系統(tǒng)級(jí)測(cè)試

0　引言

相較于傳統(tǒng)變電站，智能變電站引入了合并單元、智能終端、交換機(jī)等新型設(shè)備，使得智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。另外，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)的“采樣、計(jì)算、出口”一體化的計(jì)算模式，采樣在過程層完成，計(jì)算在間隔層完成，出口又在過程層完成，保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)既需要保護(hù)信息在過程層網(wǎng)絡(luò)中傳輸，又需要不同設(shè)備之間相互配合[1-4]。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)面臨著由新特點(diǎn)帶來的新風(fēng)險(xiǎn)，為此，以發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)系統(tǒng)新風(fēng)險(xiǎn)為目的的智能變電站測(cè)試方法顯得尤為必要。

在此之前，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的測(cè)試方法多偏重于局部性測(cè)試，如文獻(xiàn)[5]只注重網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試，忽視其他二次設(shè)備測(cè)試。而文獻(xiàn)[6]僅測(cè)試了保護(hù)裝置的性能，文獻(xiàn)[7]僅測(cè)試了繼電保護(hù)系統(tǒng)的同步性能。文獻(xiàn)[8-9]對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面的測(cè)試，但是沒有形成閉環(huán)測(cè)試，無法測(cè)試保護(hù)測(cè)控系統(tǒng)的重合閘、進(jìn)失靈等功能的測(cè)試。文獻(xiàn)[10]雖然進(jìn)行了閉環(huán)測(cè)試，但是沒有對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，而通訊網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)率、丟包率、誤碼率等網(wǎng)絡(luò)性能均是決定智能變電站保護(hù)系統(tǒng)功能的重要指標(biāo)。因此，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的一些穩(wěn)定性問題以及其應(yīng)對(duì)特殊故障的能力問題可能會(huì)在運(yùn)行中才會(huì)體現(xiàn)出來，降低繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

為此，本文從智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字化以及繼電保護(hù)采樣、計(jì)算、出口突破一體化的新特點(diǎn)出發(fā)，分析梳理繼電保護(hù)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并結(jié)合變電站二次系統(tǒng)測(cè)試的技術(shù)內(nèi)容與要求，創(chuàng)建一體化的智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，并在此平臺(tái)上進(jìn)行相關(guān)的閉環(huán)測(cè)試，驗(yàn)收該測(cè)試平臺(tái)的效率以及效用，驗(yàn)收結(jié)果表明，該平臺(tái)能夠提高智能變電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作的效率，有助于智能變電站安全運(yùn)行水平的提升。

1　智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試的新需求

如圖1所示，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)采用三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分別是過程層、間隔層和站控層，以及過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要集中在過程層、間隔層以及過程層網(wǎng)絡(luò)。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)中保護(hù)電氣量信息的上傳以及保護(hù)命令的下達(dá)都是通過報(bào)文的形式，繼電保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)依賴于網(wǎng)絡(luò)。另外，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)的“采樣、計(jì)算、出口”一體化的計(jì)算模式，采樣在過程層完成，計(jì)算在間隔層完成，出口又在過程層完成，保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)既需要保護(hù)信息在過程層網(wǎng)絡(luò)中傳輸，又需要不同設(shè)備之間相互配合。智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)面臨著由新特點(diǎn)帶來的新風(fēng)險(xiǎn)[11-12]。

圖1　智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成

總的來說，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)層面的新風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

（1）網(wǎng)絡(luò)層面的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：保護(hù)采樣信息的上傳以及保護(hù)控制命令的下達(dá)都是通過報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中傳送的方式，網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用使得智能變電站相較傳統(tǒng)變電站徒增了許多網(wǎng)絡(luò)層面的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，如網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不確定，網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸易受網(wǎng)絡(luò)中干擾流量的影響等。

（2）保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)層面的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)采樣光纖與交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)來傳送保護(hù)數(shù)據(jù)，不同設(shè)備之間的連接不再是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式，而是通過劃分VLAN的方式進(jìn)行不同設(shè)備的虛端子之間的虛擬連接。虛擬連接的復(fù)雜性以及不透明性又為智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)增添了不少風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

（3）保護(hù)功能層面的風(fēng)險(xiǎn)：智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的‘采樣、計(jì)算、出口’三位一體的功能模式，采樣工作在過程層完成，計(jì)算工作在間隔層完成，而出口工作又在過程層完成，整個(gè)保護(hù)功能涉及到兩次的保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸過程以及三個(gè)設(shè)備（MU、PR和IT）之間的配合。因此，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)比傳統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)增加了同步對(duì)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)以及設(shè)備之間的配合風(fēng)險(xiǎn)。

（4）互操作層面的風(fēng)險(xiǎn)：由于智能變電站各IED的模型信息以及相互之間的連接關(guān)系都是由預(yù)先配置好的CID文件決定的，因此來自不同廠家的IED設(shè)備可能存在不能進(jìn)行交互信息風(fēng)險(xiǎn)。

無論是單體設(shè)備還是整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)，在實(shí)際投運(yùn)行前都需要進(jìn)行測(cè)試。繼電保護(hù)系統(tǒng)的測(cè)試就是為了在實(shí)際投運(yùn)前發(fā)現(xiàn)更多的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并加以排除，以規(guī)避變電站運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。本文鑒于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的新特點(diǎn)及其帶來的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，創(chuàng)建以尋找風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為基礎(chǔ)的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)，以更全面地發(fā)現(xiàn)待投運(yùn)智能變電站的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，從源頭上提高智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)工作的可靠性。

2　智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)的研究

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)按功能可劃分為信息采集、信息傳輸、核心保護(hù)以及執(zhí)行環(huán)節(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)，如圖2所示。

圖2　智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)功能模塊

每個(gè)環(huán)節(jié)都有可能存在風(fēng)險(xiǎn)源，由于風(fēng)險(xiǎn)的傳遞特性，即使各風(fēng)險(xiǎn)源所發(fā)生的位置不同，都可能引起整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)拒動(dòng)或誤動(dòng)。因此，從整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)著眼，分析某些常見風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及其在整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)中的傳遞特點(diǎn)，研究出識(shí)別這些風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的測(cè)試方案，通過系統(tǒng)級(jí)測(cè)試中保護(hù)系統(tǒng)整體的實(shí)際動(dòng)作行為與預(yù)期動(dòng)作行為進(jìn)行比較，即可發(fā)現(xiàn)隱藏在保護(hù)系統(tǒng)某個(gè)環(huán)節(jié)中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。那些在單體設(shè)備測(cè)試中發(fā)現(xiàn)不了的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，以其特有的“影響力”在保護(hù)系統(tǒng)中傳遞與發(fā)展，演變成系統(tǒng)級(jí)測(cè)試中突顯的風(fēng)險(xiǎn)。因此，本著風(fēng)險(xiǎn)管控的目的，搭建了如下系統(tǒng)級(jí)測(cè)試平臺(tái)。

本文測(cè)試平臺(tái)如圖3所示，采用RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)配合功率放大器代替實(shí)際的一次系統(tǒng)獲得電氣量信息，并將繼電保護(hù)系統(tǒng)中智能終端開出的硬節(jié)點(diǎn)輸出至RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)完成閉環(huán)測(cè)試，由此可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜故障情況（如發(fā)展性故障、轉(zhuǎn)移性故障）下的繼電保護(hù)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試以及重合閘、失靈保護(hù)等功能的測(cè)試。

2.1測(cè)試平臺(tái)一次系統(tǒng)的構(gòu)建

本測(cè)試平臺(tái)采用RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)模擬實(shí)際電力一次系統(tǒng)。RTDS計(jì)算電壓、電流值實(shí)時(shí)性強(qiáng)，其仿真步長(zhǎng)與實(shí)際電力系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間基本相符[13]。因此可將其計(jì)算得到的電壓、電流量經(jīng)功率放大器放大相應(yīng)倍數(shù)后輸出至繼電保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)二次系統(tǒng)的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

另外，RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)可以通過數(shù)字量接口開入并響應(yīng)IT發(fā)出的硬接點(diǎn)信號(hào)，完成對(duì)RTDS實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中一次系統(tǒng)的模擬斷路器的開斷控制，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)和模擬一次系統(tǒng)之間的閉環(huán)測(cè)試，使模擬過程更具真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

本測(cè)試平臺(tái)以5間隔（兩個(gè)線路間隔、兩個(gè)主變間隔以及一個(gè)母差間隔）220 kV小變電站為例驗(yàn)證了基于風(fēng)險(xiǎn)管控的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)的搭建方法以及可行性，其一次系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

圖3　智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)

圖4　保護(hù)測(cè)試平臺(tái)一次系統(tǒng)原理圖

2.2測(cè)試平臺(tái)二次系統(tǒng)的構(gòu)建

為了提高測(cè)試結(jié)果的可信度，必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的即將投運(yùn)的智能變電站二次系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭建，并在測(cè)試中保證其接線完整性和輸入數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)，由于智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)采用分布式采樣，采樣、計(jì)算與出口不在同一裝置，因此有必要對(duì)合并單元、保護(hù)裝置以及智能終端通過GPS衛(wèi)星定位進(jìn)行同步對(duì)時(shí)（或者使用B-碼對(duì)時(shí)）。本測(cè)試平臺(tái)以兼具互操作測(cè)試功能的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試為例對(duì)基于風(fēng)險(xiǎn)管控的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行介紹，功能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖5所示。

圖5　智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)A/B雙網(wǎng)分立運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

其中A網(wǎng)間隔交換機(jī)1與B網(wǎng)間隔交換機(jī)1及其所接的IED設(shè)備均為來自南瑞繼保的合并單元、保護(hù)裝置、智能終端等，而A網(wǎng)間隔交換機(jī)2 與B網(wǎng)間隔交換機(jī)2及其所接的IED設(shè)備則來自國(guó)電南自，A網(wǎng)中心交換機(jī)來自南方繼保，B網(wǎng)中心交換機(jī)來自國(guó)電南自，以此二次系統(tǒng)進(jìn)行的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試可同時(shí)保證了來自不同廠家之間設(shè)備的互操作性。

至此，基于信息流的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)的一、二次系統(tǒng)已搭建完畢。該測(cè)試平臺(tái)是基于2014年發(fā)布的《OS2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》搭建的，并結(jié)合最新智能站技術(shù)發(fā)展同步進(jìn)行功能擴(kuò)充和完善。目前該測(cè)試平臺(tái)已具備變電站過程層SV/ GOOSE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬、IEC61850規(guī)約一致性測(cè)試、單體設(shè)備及系統(tǒng)測(cè)試能力。

由于一、二次系統(tǒng)具有良好的可拓展性，系統(tǒng)未來可拓展為各種典型的變電站模型。由于預(yù)留了交換機(jī)接口及具備SCD配置工具，在互操作性能測(cè)試方面還可把四方、深瑞等其余設(shè)備廠家的設(shè)備拓展到仿真網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

2.3智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試流程

在智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)開展一體化測(cè)試的流程如圖6所示。在測(cè)試試驗(yàn)開始前，需要做的工作包括：確定試驗(yàn)?zāi)康牟⒋_定試驗(yàn)方案，獲得SCD文件，搭建一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)，檢查二次系統(tǒng)接線的完整性等。其中，智能變電站二次系統(tǒng)一般按間隔配置，每個(gè)間隔有自己的間隔交換機(jī)、合并單元、智能終端以及保護(hù)、測(cè)控裝置，間隔與間隔間還設(shè)置中心交換機(jī)。二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)既可以按單網(wǎng)冗余配置，也可A/B雙網(wǎng)分立配置。

圖6　測(cè)試平臺(tái)測(cè)試流程圖

在做測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員根據(jù)既定試驗(yàn)方案對(duì)RTDS模擬一次系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行方式更改以及故障設(shè)置，然后觀察智能終端分、合閘行為以分析二次系統(tǒng)行為的正確性，智能終端分、合閘行為實(shí)際上反映了風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的分布特點(diǎn)。若智能終端的分、合閘行為與預(yù)期不一致，試驗(yàn)人員可通過網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析儀抓包分析報(bào)文信息，包括標(biāo)志位、計(jì)數(shù)位的信息的檢查，并結(jié)合二次設(shè)備工作原理，檢查在信息流傳遞過程層中的哪個(gè)階段存在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)導(dǎo)致傳輸中斷或者傳遞信息畸變，然后消除故障點(diǎn)后重復(fù)進(jìn)行測(cè)試，直至二次系統(tǒng)行為與預(yù)期一致時(shí)才開始下一項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目。

3　基于風(fēng)險(xiǎn)管控的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用

智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)方式，且保護(hù)、計(jì)量、測(cè)控等間隔層裝置剝離了數(shù)據(jù)采集、開關(guān)操作等功能，必須和關(guān)聯(lián)的MU、智能終端相配合，組成系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)其完整功能。智能變電站是一個(gè)按照功能劃分，通過網(wǎng)絡(luò)組合成的整體，任何一個(gè)設(shè)備的單體測(cè)試都不可能反映整個(gè)系統(tǒng)的特性。因此，智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)更加考究整體性，所以在智能變電站測(cè)試過程中必須利用系統(tǒng)。

3.1智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試

在進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)測(cè)試之前，首先應(yīng)依次對(duì)各二次設(shè)備進(jìn)行單體測(cè)試和設(shè)備聯(lián)合測(cè)試[14]，在此之后保證二次系統(tǒng)接線完整性，進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。在整個(gè)測(cè)試過程中，可能發(fā)現(xiàn)二次設(shè)備或者二次設(shè)備間配合的配置缺陷，促使不斷完善二次系統(tǒng)的配置與結(jié)構(gòu)。當(dāng)所有測(cè)試項(xiàng)目檢查完畢無誤，或者經(jīng)修改無誤后，重新生成的SCD文件即可用于運(yùn)行變電站的二次系統(tǒng)。經(jīng)集中測(cè)試的智能變電站二次系統(tǒng)只需在實(shí)際投入運(yùn)行前簡(jiǎn)單進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試即可投入運(yùn)行，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的效率。

圖7　單體測(cè)試的接線圖

圖8　設(shè)備間聯(lián)合測(cè)試的接線圖

在做系統(tǒng)級(jí)測(cè)試時(shí)，我們測(cè)試的是在一次系統(tǒng)發(fā)生某種特定故障時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)是否能夠響應(yīng)動(dòng)作，系統(tǒng)跳閘延時(shí)是否能夠控制在可接受的范圍之內(nèi)，即保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作行為是否滿足保護(hù)四性，以此判斷保護(hù)系統(tǒng)是否存在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，存在何種風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

本測(cè)試平臺(tái)采用RTDS與ZH-5錄波器測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試出來的系統(tǒng)級(jí)跳閘延時(shí)即在ZH-5中測(cè)量發(fā)生故障到對(duì)應(yīng)開關(guān)跳開時(shí)間，包括RTDS輸出轉(zhuǎn)換時(shí)間、MU的延遲時(shí)間、MU到保護(hù)傳輸時(shí)間、保護(hù)判斷時(shí)間、保護(hù)到智能終端傳輸時(shí)間、智能終端轉(zhuǎn)換時(shí)間、接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間以及錄波器輸入轉(zhuǎn)換時(shí)間。系統(tǒng)級(jí)跳閘延時(shí)測(cè)試項(xiàng)目如表1所示。

表1　系統(tǒng)級(jí)跳閘延時(shí)測(cè)試項(xiàng)目

由于母差保護(hù)功能需要所有間隔的采樣信息才能完成母差保護(hù)功能計(jì)算，保護(hù)裝置分析得到的保護(hù)控制命令也需要下傳至所有間隔的智能終端才能完成保護(hù)的動(dòng)作行為。因此，母差保護(hù)功能能否實(shí)現(xiàn)保護(hù)四性，能夠更全面地體現(xiàn)整個(gè)保護(hù)保護(hù)系統(tǒng)的健康狀況，即風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)在保護(hù)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的存在與否。為此，除了考究各種常見一、二次系統(tǒng)運(yùn)行情況下繼電保護(hù)系統(tǒng)的行為，本測(cè)試平臺(tái)設(shè)定各種特殊一次或二次系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，以考究繼電保護(hù)系統(tǒng)在各種特殊或極端情況下是否滿足保護(hù)四性要求，以盡可能全面地暴露出保護(hù)系統(tǒng)中存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。本著暴露風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為目的，本測(cè)試平臺(tái)主要進(jìn)行了以下的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試：

（1）二次系統(tǒng)正常運(yùn)行環(huán)境下，母差保護(hù)、主變保護(hù)差動(dòng)速斷、線路縱聯(lián)差動(dòng)時(shí)間測(cè)試；

（2）操作箱抖動(dòng)環(huán)境下，母線區(qū)內(nèi)故障，主變和線路區(qū)外故障，母差保護(hù)動(dòng)作時(shí)間測(cè)試；

（3）廣播風(fēng)暴環(huán)境下，母線區(qū)內(nèi)故障，主變和線路區(qū)外故障，母差保護(hù)動(dòng)作時(shí)間測(cè)試；

（4）VLAN內(nèi)SV/GOOSE風(fēng)暴環(huán)境下，母線區(qū)內(nèi)故障，主變和線路區(qū)外故障，母差保護(hù)動(dòng)作時(shí)間測(cè)試；

（5）VLAN外SV/GOOSE風(fēng)暴環(huán)境下，母線區(qū)內(nèi)故障，主變和線路區(qū)外故障，母差保護(hù)動(dòng)作時(shí)間測(cè)試；

（6）一次系統(tǒng)復(fù)合故障（如轉(zhuǎn)換型故障、發(fā)展型故障）環(huán)境下，母差保護(hù)動(dòng)作測(cè)試。

在進(jìn)行各種系統(tǒng)級(jí)測(cè)試過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)保護(hù)系統(tǒng)拒動(dòng)、誤動(dòng)或者跳閘延時(shí)過長(zhǎng)等現(xiàn)象。出現(xiàn)異常動(dòng)作現(xiàn)象時(shí)，廠家技術(shù)人員協(xié)同現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員從IED工作原理以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，分析繼電保護(hù)系統(tǒng)中是否存在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，直至再次試驗(yàn)時(shí)保護(hù)系統(tǒng)正常動(dòng)作。

3.2智能變電站改擴(kuò)建與運(yùn)維測(cè)試

本繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)本著“基本結(jié)構(gòu)固定，兼具可拓展性”的理念，構(gòu)建了具有高仿真度且易于設(shè)定運(yùn)行狀態(tài)的一次系統(tǒng)，以及真實(shí)的二次系統(tǒng)，兼顧拓展性與測(cè)試便利性，除了可以完成常規(guī)的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試外，還可以進(jìn)行改擴(kuò)建與運(yùn)維測(cè)試等系統(tǒng)級(jí)層面的測(cè)試。與系統(tǒng)級(jí)測(cè)試相比，改擴(kuò)建與運(yùn)維測(cè)試測(cè)試的測(cè)試手段也是通過分析保護(hù)四性，測(cè)試的目的也是基于風(fēng)險(xiǎn)管控，測(cè)試的過程也是先做單體設(shè)備測(cè)試與設(shè)備聯(lián)合測(cè)試，再進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)層面的測(cè)試。不同的地方主要在于測(cè)試的方案以及側(cè)重點(diǎn)上的不同。在本測(cè)試平臺(tái)已完成的測(cè)試中，改擴(kuò)建測(cè)試與定檢測(cè)試流程分別如圖9、10所示。

綜上，在本測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行智能變電站改擴(kuò)建工作以及定檢測(cè)試工作，是有強(qiáng)有力的設(shè)備及技術(shù)支撐的，可以對(duì)不同的定檢方案以及改擴(kuò)建方案進(jìn)行驗(yàn)證，方便試驗(yàn)研究所用，以制定出更低風(fēng)險(xiǎn)、更便捷性的技術(shù)方案，同時(shí)也為發(fā)現(xiàn)并消除智能變電站中已存在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，為智能變電站的可靠性運(yùn)行打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖9　智能變電站不停電改擴(kuò)建及測(cè)試流程

圖10　母差保護(hù)裝置不停電檢修測(cè)試流程

4　結(jié)論

基于風(fēng)險(xiǎn)管控的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)利用智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的新特點(diǎn)，以分析繼電保護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為基礎(chǔ)來創(chuàng)建反映繼電保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)情況的測(cè)試平臺(tái)與測(cè)試方案。本測(cè)試平臺(tái)以RTDS實(shí)時(shí)仿真測(cè)試平臺(tái)模擬真實(shí)一次系統(tǒng)，輸出實(shí)時(shí)性很高，模型更加精細(xì)，還可以完成一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)的閉環(huán)測(cè)試，具有更高的模擬精度。與其它二次系統(tǒng)測(cè)試方法相比較，基于風(fēng)險(xiǎn)管控的智能變電站繼電保護(hù)測(cè)試平臺(tái)兼具單體測(cè)試、設(shè)備間聯(lián)合測(cè)試以及系統(tǒng)級(jí)測(cè)試等各層次的測(cè)試，除此外還具備二次系統(tǒng)改擴(kuò)建、檢修隔離等工作執(zhí)行方案測(cè)試的能力。在此測(cè)試平臺(tái)下，所測(cè)二次系統(tǒng)以及測(cè)試環(huán)境不需要做太大變動(dòng)即可完成所有的測(cè)試項(xiàng)目，大大提高了測(cè)試效率。

參考文獻(xiàn)：

［1］蔡澤祥，王海柱.智能變電站技術(shù)及其對(duì)繼電保護(hù)的影響［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2012（05）：1-4.

［2］王超，王慧芳，張弛，等.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的可靠性建模研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（03）：8-13.

［3］王海柱，蔡澤祥，邵向潮，等.智能變電站過程

［4］樊陳，倪益民，竇仁輝，等.智能變電站過程層組網(wǎng)方案分析［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（18）：67-71.

［5］周家旭，張延鵬.智能化變電站保護(hù)及過程層組網(wǎng)試驗(yàn)研究［J］.東北電力技術(shù)，2010，30（10）：25-27.

［6］王濤，高厚磊，鄒貴彬，等.基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化保護(hù)動(dòng)模試驗(yàn)系統(tǒng)［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（4）：133-136.

［7］卜強(qiáng)生，宋亮亮，張道農(nóng)，等.基于GPS對(duì)時(shí)的分散采樣差動(dòng)保護(hù)同步測(cè)試方法研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（22）：149-153.

［8］王彪，甄威，張華，等.智能變電站二次系統(tǒng)試驗(yàn)方法綜述［J］.四川電力技術(shù)，2012，35（2）：4-8.

［9］井實(shí).智能變電站二次系統(tǒng)測(cè)試方法及其關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2013.

［10］高磊，張鵬，陳久林，等.智能變電站一體化集成測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］.電力建設(shè)，2013（06）：31-35.

［11］張沛超，高翔，顧黃晶，等.全數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的主要問題及解決方案［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2007，27（6）：104-107.

［12］丁修玲，張延旭，蔡澤祥，等.基于報(bào)文解析的變電站過程層網(wǎng)絡(luò)信息流異常保護(hù)方法［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（13）：58-63.

［13］劉青，傅代印，鄭志勤，等.智能變電站高級(jí)應(yīng)用功能測(cè)試平臺(tái)［J］.電力科學(xué)與工程，2013（12）：41-46.

［14］王云茂，張春欣.智能變電站二次系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)探討［J］.電力與電工，2010，30（2）：19-22.

(編輯：向飛)

The Study of Test Platform Based on Risk Management for Relay Protection System in Smart Substation

CHEN Zhi-guang1，LI Yi-quan1，HUANG Yong2，SU Zhong-yang2，LU Wei2
（1. Electric Power Dispatch and Control Center of Guangdong Power Grid Corporation，Guangzhou510665，China；2. Zhongyuan Huadian Science & Technology Co.，Ltd.，Wuhan430000，China）

Abstract:Smart substation relay protection system uses communication network as a medium for the transmission of information，and greatly improves the level of information sharing between devices，but it also brings many new risks which won’t exist in traditional substation relay protection system. Therefore，the test methods for traditional protection system has considerable inadaptability. For the purpose of risk management and control，after analyzing the new features of smart substation relay protection system，this paper uses RTDS real-time simulation system to simulate real primary system，and uses the real smart substation secondary system as secondary system，resulting in a test platform for relay protection system in smart substation. Also，in accordance with risks that may exist in relay protection system and their impact on the system，this paper designs appropriate test scheme. Finally，this paper conducts a system-level test，renovation and expansion test，and time-based maintenance test et al.

Key words:smart substation；test platform；risk management and control；system-level test

作者簡(jiǎn)介：第一陳志光，男，1965年生，廣東梅州人，碩士，高級(jí)工程師。研究領(lǐng)域：繼電保護(hù)。

收稿日期：2015－09－19

DOI:10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2015. 11. 029

中圖分類號(hào)：TM63

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9492 ( 2015 ) 11－0108－06