变电站继电保护自动测试与智能运检平台的应用

0 引言

我国电网建设规模不断扩增，其运行复杂程度随之越来越高，作为我国电网核心环节的智能变电站，对维持电网安全运行起着关键作用。目前，我国智能变电站继电保护主要由人工进行测试，人工测试不仅考验测试人员的经验水平，而且需要测试人员具有非常细致的操作技巧。在人工测试过程中，继电保护装置对测距要求严格，作业人员无法精准控制光纤连接测试仪与保护装置之间的距离，极易出现测试错误等状况，同时测试结束后还需花费很长时间来填写测试结果报告，不仅为继电保护测试人员带来较大的负担，而且降低了智能变电站二次检修效率。由于智能变电站二次设备数量巨大，如果使用传统的人工测试、运检方法来管理二次设备，容易出现缺失、遗漏等现象，严重影响智能变电站运行的可靠性。因此，研究智能化的继电保护测试与运检方案，对保障变电站稳定运行具有重要意义。

1 继电保护自动测试与智能运检平台架构设计

我国智能变电站继电保护的年检定检，主要是人工使用光纤将测试仪与保护装置相连的方式进行，这种方案对测试场地要求较高，同时户外作业环境也为测试人员带来很多不便之处。在现场工作人员进行保护测试过程中，需要根据不同的测试项目随时调整试验接线并更换功能测试模板，过程极其烦琐，而且易出现失误，为智能变电站的运行效率带来极大负担。因此，本文为提升智能变电站二次检修效率，设计一个具备无线通信方式和自动测试功能的平台，该平台架构如图1所示。

为了提高二次设备的运维管理水平，本文在该平台中开发了一个数据共享互通的智能运检平台，主要用于收集二次设备的基本台账信息和状态信息，进而在运维大数据分析的基础上制定合理的状态检修策略。本文所设计平台可以利用测试端来修改测试方案，做好准备工作后下达测试指令，由网线通过交换机传输指令，测试仪利用无线传输模块对继电保护装置做出测试指令，装置会做出相应的保护动作，并将数据传输至平台测试端，进一步生成测试报告。平台中开发了通信转换模块，可以将被测继电保护装置的站控层光纤信号转换为Wi-Fi信号，将IEC61850协议转换为更轻量的IEC104协议，从而实现数据的发送和接收，通过测试系统与被测装置光口上发送接收模块的配置，以及同步调制模块中数据同步功能的实现，取代常规智能站数字化测试仪光纤传输的方式，可实现二次校验中开入开出数字量传输以及动作时间的回收。

2 继电保护自动测试与智能运检平台软件设计

2.1继电保护自动测试功能

平台继电保护自动测试功能的软件部分安装于测试端，完整的自动测试流程主要包括定制继电保护测试项目、生成测试方案、控制测试顺序、生成测试结

果以及评估测试结果这五个重要步骤，如图2所示。在平台的继电保护自动测试[1]功能中，测试模板与测试报告相关文件均采用了数据库技术进行存储与调用。一般情况下，一个基本单元的继电保护自动测试模板与报告主要由以下结构定义符构成：（1）单元定义：<ProtectionRelayBegin><ProtectionRelayEnd>内的全部内容。（2）通用参数定义：<CommonParameterBegin>至<CommonParameterEnd>内的通用参数项，可以空。（3）整定值定义<SettingBegin>至<SettingEnd>内的整定值，可以空。（4）开关量定义：<BinaryBegin>至<BinaryEnd>内的开入和开出量，可以空。（5）文本输入项定义：<TextInputBeginBegin>至<TextInputBeginEnd>内的项目检查结果，可以空。（6）特性曲线定义：<CharacterBegin>至<CharacterEnd>内的特性曲线，可省略。（7）报告参数定义：<ReportBegin>至<ReportEnd>内的需要传到报告中的参数，可以空。当本文设计自动测试与智能运维平台运行时，平台的后台程序会自动从测试模板中获取到上述所述结构定义符，生成结果报告，存储到测试报告数据库中，以便二次设备检修人员随时调取查看。

2.2 二次设备风险评价功能

平台智能运检模块的二次设备风险评价功能，是在移动终端采集的数据基础上实现的，包括二次设备的基础信息、各类故障等。本文在采集的数据以及平台测试结果信息的基础上，引入模糊综合评价法，对变电站二次设备的风险进行评估，进而制定出相应的运维检修方案，保障二次设备运行安全。首先需要确定二次设备风险评价指标，本文在遵循**性、代表性原则基础上，将评价指标体系划分为三个大类：正向指标B1i、负向指标B2i以及区间指标B3i，如图3所示。然后根据主客观综合赋权模型，为每个指标赋予相应的权重值本文在评价二次设备风险时，引入权重值，可以提升评价结果的客观性。

3 应用分析

为了验证研发平台是否可靠，于某变电站内搭建一个完整闭环的实验环境，将本文设计的继电保护自动测试与智能运检平台应用于该实验环境中，根据实验结果来判断该平台的性能。本章主要针对平台继电保护自动测试功能的测试效率展开研究，对南自PST641U、南自PST642U、南自PST645UX、南瑞NRT-521、南瑞NRL-512、南瑞PCS-9657这6个常用继电保护装置进行测试，为确保实验结果的可靠性，选用继电保护人工测试方案作为实验对照组，具体实验内容如下所示：（1）差动保护测试：在保护装置电量采样基础上，校验比率差动的门槛值与特性曲线。（2）距离保护测试：在改变工频变化量、接地类型等条件下，校验距离保护的动作值、动作时间与方向。（3）零序保护测试：采集电流电压幅值、相角，校验零序保护的动作值、动作时间与方向。按照上述内容，分别使用本文设计平台与人工测试方法进行6个继电保护装置的测试实验。本文所设计继电保护自动测试与智能运检平台可以显著提升继电保护的测试效率，达到了预期提升智能变电站二次设备检修效率的目的。

4 结语

本课题主要研究一个继电保护自动测试平台，该平台通过收集被测继电保护装置的状态、定值、事件、录波等信息，生成测试用例并存档管理；协调测试仪的自动测试功能模块，实现自动测试功能实施；调取试验动作的报告和故障录波文件，分析试验过程、给出试验参考结论、自动生成测试报告。同时，开发一个与智能测试平台数据共享互通的智能运检平台，通过运维大数据分析提供二次设备状态检修策略，具有较好的推广应用前景。