變電站繼電保護(hù)設(shè)備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王燁

摘要：智能變電站繼電保護(hù)裝置大部分都建立了這一系統(tǒng)，因此需要對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和對(duì)它進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，面對(duì)相同的設(shè)備故障能夠準(zhǔn)確反饋出故障信號(hào)，并在無故障期間保持穩(wěn)定輸出，具有較高的靈敏度。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)設(shè)備;電路芯片;信號(hào)轉(zhuǎn)換器;數(shù)據(jù)融合

1 傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)的主要流程

目前，電子計(jì)算機(jī)這一技術(shù)在不斷地完善和發(fā)展，電子化這一趨勢(shì)越來越凸顯著重要的地位，與此同時(shí)，電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展有利于我國(guó)的繼電保護(hù)裝置的改善和進(jìn)步，但還需要從多個(gè)角度進(jìn)行完善，因此就需要借助于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來幫助完成實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，而適合我國(guó)繼電保護(hù)裝置的檢測(cè)系統(tǒng)通常需要經(jīng)歷多個(gè)階段的測(cè)試，其中則主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）設(shè)備的整體功能試驗(yàn)主要包括外部和內(nèi)部等的檢查，耐壓試驗(yàn)和功能試驗(yàn)等等。

（2） EMC測(cè)試設(shè)備，主要包括瞬時(shí)放電等相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目。

2.測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)工作前，首先了解繼電保護(hù)設(shè)備工作基本原理，分析了變電站繼電保護(hù)裝置試驗(yàn)所需的關(guān)鍵條件，評(píng)估了測(cè)試系統(tǒng)中需要硬件設(shè)計(jì)具備的條件，根據(jù)分析結(jié)果，在本文設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)硬件部分充分應(yīng)用了EDA 工具進(jìn)行電路設(shè)計(jì) [3]，這也是在電力行業(yè)被廣泛應(yīng)用的一種工具。

2.1 LW301芯片

本文選用 LW301芯片作為測(cè)試系統(tǒng)部分的電路芯片，其供電方式為零線和火線供電，通電后接收到的交流電不直接進(jìn)入芯片，而是首先對(duì)其進(jìn)行整流處理，通過電容和電阻的雙重作用實(shí)現(xiàn)對(duì)其的降壓、穩(wěn)壓處理，同時(shí)濾除其中的雜波，經(jīng)處理后的電流通過芯片的電源管腳完成對(duì)供電電源的控制，以此保證其接收到的電源是直流穩(wěn)定電源。其中 OA 管腳為輸出管腳，外接電容濾波器，主要負(fù)責(zé)消除干擾噪聲;

DLY 管腳外接電容，主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)充放電時(shí)間。當(dāng)無故障信號(hào)出現(xiàn)時(shí) OA 的輸出結(jié)果為低電壓，當(dāng)出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí) OA 的輸出結(jié)果為高電壓，并保持50ms 以上的持續(xù)輸出時(shí)間。LW301芯片中存在兩個(gè)互相對(duì)接的二極管，其主要負(fù)責(zé)鉗位電壓，將出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)的輸出電壓控制在0～0.5V 范圍內(nèi) ;存在兩個(gè)2.4K 的電阻，其主要負(fù)責(zé)保護(hù)輸入端口，阻斷端口受到的大電流沖擊。

3.測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件這一部分的控制程序主要由主程序、控制程序、結(jié)果分析程序、結(jié)果顯示程序四部分組成。各程序相互交互，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件數(shù)據(jù)的分析和反饋，實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)的各種功能。首先對(duì)于要測(cè)試的設(shè)備構(gòu)建測(cè)試框架 K，并在框架內(nèi)描述所有可能的測(cè)試結(jié)果。假設(shè)測(cè)試采樣結(jié)果異常為 k1、開關(guān)異常為 k2、 動(dòng)作異常為 k3，不確定結(jié)果為集合 K，那么則有 K= {k1，k2，k3，κ}。接下來對(duì)基本分配概率進(jìn)行設(shè)置，在測(cè)試框架 K 內(nèi)基本分配概率 P 為 [0，1]，且滿足條件P（φ）=0。那么 P（k） 則可以表示基本可靠指數(shù)，計(jì)算測(cè)試框架內(nèi)所有結(jié)果的基本分配概率結(jié)果為式（1），其中 P（ki） 表示第 i 個(gè)測(cè)試結(jié)果對(duì)于測(cè)試目標(biāo)的基本分配概率，P（κ） 第 i 個(gè)不確定測(cè)試結(jié)果對(duì)于測(cè)試目標(biāo)的基本分配概率，λi 表示第 i 個(gè)測(cè)試結(jié)果的可靠性系數(shù)，λij 表示第 i 個(gè)測(cè)試結(jié)果對(duì)于輸出故障 j 的隸屬度。得到測(cè)試結(jié)果的基本分配概率后就可對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行融合，計(jì)算方法為式（2）。最后根據(jù)融合結(jié)果對(duì)測(cè)試設(shè)備是否存在故障進(jìn)行決策，當(dāng) P'（ki）=max{P（ki），ki K} 時(shí)輸出結(jié)果為存在已知故障隱患 ;當(dāng) P'（ki） ≥ P（K） 時(shí)輸出結(jié)果為存在不確定故障隱患 ;當(dāng) P'（ki）=0時(shí)輸出結(jié)果為不存在故障隱患，設(shè)備安全。

3.1試驗(yàn)測(cè)試

為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的性能，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，選取了[1]文獻(xiàn)中提出的傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)和變電站 。

作為繼電保護(hù)設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)的對(duì)比，我們得出了三個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果。用某區(qū)域內(nèi) PCS-943高壓線路保護(hù)裝置來作為試驗(yàn)對(duì)象。在測(cè)試時(shí)間為5s、7s、10s、12s、17s、20時(shí)，將故障信號(hào)輸入檢測(cè)裝置，頻率（Hz）和服務(wù)時(shí)間（ms）分別為26.36/0.2、18.22/0.1、20.57/0.15、22.90/0.1、10.53/0.1和17.44/0.1。

3.2 新型繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

當(dāng)前這一測(cè)試系統(tǒng)主要采用室外設(shè)計(jì)，也是模塊化的。一般來說，繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具體是由以下幾個(gè)模塊組成。

（1）通信模塊

該模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)智能通信。?當(dāng)它自身進(jìn)行使用時(shí)，它主要用于讀取操作?：（1）可以遠(yuǎn)程監(jiān)控在線讀數(shù)保護(hù)裝置，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制操作;（2）如果出現(xiàn)保護(hù)異常的情況，可以自動(dòng)記載和保存相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)面臨很多各種各樣的保護(hù)設(shè)備。

（2）模板編輯模塊

本模塊是用于自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試的具體步驟由有關(guān)的一些資料生成。?所謂模板中的模板，就是?自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中的模板編輯。它被分為三個(gè)主要類別。?配置文件的站點(diǎn)是可以幫助?最小應(yīng)用模塊的子模板來進(jìn)行保護(hù)功能的。

（3）自動(dòng)化測(cè)試執(zhí)行模塊

主機(jī)模塊采用Windows 這一操作系統(tǒng)。主要任務(wù)有用戶命令界面等多個(gè)方面。在運(yùn)行的過程中，要遵循特定的一些要求來選擇對(duì)應(yīng)的程序，來進(jìn)行運(yùn)行特定的一些版塊，通過Help2000接口管理模塊和從站模塊來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的輸出，完成保護(hù)功能的測(cè)試。?同時(shí)，還要注重測(cè)試過程信息的狀態(tài)，實(shí)時(shí)來進(jìn)行監(jiān)督和管理，避免出現(xiàn)一些不必要的錯(cuò)誤。

4 總結(jié)

在國(guó)家的發(fā)展背景下，我們需要重視智能電網(wǎng)的改善，還要相應(yīng)地提高相關(guān)的技術(shù)，不斷地進(jìn)行發(fā)展和完善。新的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是自帶一些軟件和功能的，能夠使用基本的一些模板實(shí)現(xiàn)自身不同的保護(hù)功能，還可以測(cè)量出定值等和保護(hù)行為。對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中生成的腳本，得出了相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果和分析報(bào)告，從而人能夠不參與到整個(gè)測(cè)試的過程當(dāng)中，解決了生活中的一些麻煩，提高了生活的便利性。同時(shí)也縮短了變電站需要調(diào)試的時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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