智能化繼電保護裝置一鍵測試方法與系統(tǒng)研究

田恩勇 胡毅 陳世丹

【摘要】隨著各行各業(yè)的不斷發(fā)展，人們對電能的需求也在不斷增大，為了更好地滿足市場需求，做好電力服務，承擔相應的社會責任。電力系統(tǒng)紛紛投入大量輸變電設備，電網(wǎng)規(guī)模越來越大。繼電保護檢驗工作量成倍增加，檢驗檢修任務越來越來繁重，因此繼電保護裝置自動一鍵測試技術的方法與研究也在不斷深入開展之中，由于繼電保護系統(tǒng)的復雜性、安全性及可靠性等方面的原因，真正意義上的自動一鍵測試一直未能實現(xiàn)。

【關鍵詞】智能變電站;繼電保護裝置;一鍵測試

輸變電設備的不斷增加使得智能變電站繼電保護裝置測試的工作難度也逐漸加大，傳統(tǒng)的以人工測試為主的繼電保護裝置的測試已難以滿足輸變電設備安全運行的需求。因此，本文提出基于一鍵式測試的智能變電站繼電保護裝置的測試方法，在對其測試原理和流程進行分析的基礎上，對一鍵式測試系統(tǒng)展開設計，以期為提高電力系統(tǒng)的安全運行與有效檢驗提供有價值的參考意見。

一、智能變電站繼電保護測試特點與測試需求

變電站的智能化應用IEC61850協(xié)議，在技術上更好地支撐了繼電保護自動化測試的發(fā)展，使智能變電站繼電保護測試具有自動化、智能化的特點。保護需要的電流、電壓，從互感器輸出后采用采樣值報文傳輸，并且獲取可直接從光以太網(wǎng)口得到，功率放大問題與模擬量接線等問題在實際測試中將無需再考慮，開入信號與跳合閘信號傳輸采用GOOSE報文的方式進行，并且傳輸也可通過以太網(wǎng)口進行，這樣大大簡化測試接線。

目前，校驗智能變電站一個間隔的繼電保護裝置，要由兩人或兩人以上來共同完成，若校驗的繼電保護裝置比較復雜，需花費2～3天，并且要求現(xiàn)場校驗人員應相當熟悉保護原理、具體測試方法以及裝置配置等，就當前的實際檢驗情況來看，檢驗漏項或錯誤檢驗的情況時有發(fā)生，此外，測試報告沒有固定格式，整理試驗報告需要記錄現(xiàn)場測試結果或打印報告后帶回辦公室手工整理，耗費時間與人力，試驗數(shù)據(jù)也可隨時更改，報告數(shù)據(jù)真實性難以復原，因此急需研究一種簡單方便一鍵測試方法與自動生成測試報告系統(tǒng)。

二、一鍵測試的實現(xiàn)

2.1配置信息自動導入

智能變電站中SCD文件與CID文件包含所有電子設備IED信息，這樣在技術上實現(xiàn)繼電保護裝置的一鍵式測試功能提供了信息基礎。

對于繼電保護裝置的一鍵式測試，其最關鍵的有兩個步驟，一個是裝置通道的導入配置，另一個是有關需測試裝置的定值導入。然后依據(jù)導入的保護定值對測試參數(shù)進行自動計算，從而自動生成一鍵測試的各種短路接地模擬故障模型。通過導入被測繼電保護裝置的CID文件與全站SCD文件，獲取被測繼電保護裝置參數(shù)、通道配置，借助MMS網(wǎng)絡，獲取所需要的定值信息，通過發(fā)送與接受的GOOSE獲取軟壓板的投退的信息，依據(jù)獲取的有關信息，對信息進行整合，從而完成一鍵測試的全故障自動配置。

2.2一鍵測試連接與通訊

一鍵測試軟件系統(tǒng)通過尾纖與SV網(wǎng)、GOOSE網(wǎng)以及MMS網(wǎng)進行連接，一鍵測試軟件系統(tǒng)借助SCD文件讀取待測繼電保護設備信息后進行配置，借助MMS網(wǎng)絡獲取待測繼電保護設備定值信息，對于新建變電站來說，待測保護裝置信息的獲取主要靠的就是配置文件，對原有的MU進行斷電處理，通過一鍵測試軟件系統(tǒng)模擬MU發(fā)送信息給待測繼電保護設備，保護跳閘信息及智能終端斷路器等位置信息主要通過GOOSE網(wǎng)絡來傳輸。待測繼電保護設備上傳的SOE信息通過傳輸，故障動作報文信息的傳輸也是通過MMS網(wǎng)絡完成。

2.3一鍵測試的實施流程

首先導入SCD、CID文件，這樣來獲取全站有關設備的配置信息，獲取各個裝置中具體數(shù)據(jù)的聯(lián)系與流向，如SV與GOOSE數(shù)據(jù)的配置和連接;通過對這些信息的綜合分析與整合，一鍵測試軟件系統(tǒng)中的后臺軟件搭建起全站設備信息模型，并將全站間隔設備信息以清單形式陳列出來，從中選取需要測試的間隔裝置，選中需要檢試的待測設備后，后臺軟件系統(tǒng)將更詳細的待測設備配置信息列舉出來，其內容包含相關待測設備定值與保護配置動作定義等，對這些信息的配置也可采用手動方式進行，也可通過保護內部文件的導入來獲得，后臺軟件測試系統(tǒng)整合這些定值與配置信息后，自動生成測試方案與測試結果模板，可根據(jù)需要對測試結果模板進行修改與選取只需要單獨進行的試驗項目，對配置的信息與項目確認完畢后，只需一鍵開始，測試作業(yè)就可以在幾分鐘內將有關項目測試自動完成，測試完成后把具體測試結果輸出，并自動生成測試項目的完整測試報告。

三、一鍵測試軟硬件平臺

3.1硬件測試平臺

IEC61850繼電保護測試儀通過以太網(wǎng)口連接計算機，通過計算機導入SCD文件與CID文件，并完成有關參數(shù)及試驗樣例的生成與配置，計算機還負責控制整個測試過程的管理，自動生成測試報告等。計算機發(fā)送的配置指令與控制指令傳輸給IEC61850繼電保護測試儀，測試儀生成對應的SV報文或GOOSE報文，為與現(xiàn)場實際狀態(tài)完全一致，還設計了開關量硬接點信號的接入接口，可接入8路硬接點開入量信號，輸出4路硬接點開關量信號。軟件硬件平臺的對時可借助就地GPS的光IRIC-B碼進行對時，確保測試時間與實際時間的一致。

繼電保護測試儀通過4組光以太網(wǎng)口還可實現(xiàn)對多個不同繼電保護裝置的試驗，本測試平臺得以實現(xiàn)的主要硬件基礎就是IEC61850繼電保護測試儀，使用數(shù)字信號處理器DPS與FPGA實現(xiàn)數(shù)字信號處理，數(shù)字信號處理實時性很好，因為繼電保護測試儀有足夠強大的數(shù)據(jù)處理能力，使得繼電保護測試儀在從事SV報文發(fā)送的工作時，導致他的輸出穩(wěn)定性非常高。而且該測試設備的最大采樣率比電子式電流互感器與電子式電壓互感器的采樣率還高，因此繼電保護測試儀有強大的發(fā)送與解析大量GOOSE報文的能力，可達到1組GOOSE報文支持的GOOSE數(shù)據(jù)32個左右。

3.2軟件測試平臺

公用測試平臺及功能模塊都應包含在測試軟件平臺中，可利用動態(tài)鏈接庫模式來實現(xiàn)功能模塊設計，根據(jù)實際測試功能的需要，進行功能模塊的多種劃分，這樣進行細化功能后，簡化單一模塊的功能，一次對應的功能只需較少的接口參數(shù)，使用起來會更加方便快速。公用測試平臺處于一種長期運行的狀態(tài)，其狀態(tài)是可以長期運行的，其主要包含各模塊的公用部分（公用參數(shù)、公用壓板等），通過動態(tài)鏈接庫來調用各功能模塊實現(xiàn)各項功能的測試，可根據(jù)需要隨時進行試驗，也可隨時終止試驗，這種試驗方式簡單，運行穩(wěn)定。

公用測試平臺軟件通過模塊方式實現(xiàn)對功能模塊的調用，模塊調用主要是使用模板來對格式文件進行參數(shù)定義，模板的編輯是用字符方式來實現(xiàn)。需要測試不同的功能就要選擇不同的模板文件來進行定義。運行測試軟件也就是通過公用測試平臺運行測試了選擇的功能模板，借由這樣的模板測試技術，可組織相應的測試流程，定義對應的測試方法，對具體被測設備的測試參數(shù)進行計算，從而實現(xiàn)對被測繼電保護裝置的一鍵式測試。

結語

隨著智能數(shù)字化變電站以及大量智能設備的不斷應用與IEC61850規(guī)約的大面積實施，對變電站繼電保護設備的一鍵式測試也會越來越完善。本文通過一鍵測試特點與方法的闡述，測試流程的分析，軟、硬件測試平臺的研究，繼電保護專業(yè)人員對一鍵式測試將會有一個新的認識，一鍵測試技術與方法也會得到更好的使用，并由智能化設備不斷普及深入應用于傳統(tǒng)綜合自動化變電站，使得傳統(tǒng)微機及智能化繼電保護裝置均能實現(xiàn)一鍵測試，甚至實現(xiàn)有關二次設備單裝置的一鍵測試，簡化現(xiàn)場試驗，節(jié)省人力，提高效率。

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