一种智能变电站继电保护测试系统装置的改进

1 前言

智能变电站继电保护特征主要包括: (1) 大量引入电子式互感器和合并单元等智能设备，使一次系统电气信息通过数据帧传输; ( 2) 三层两网的继电保护架构改变了原过程层点对点电缆传输的信息交换方法; (3) 基于IEC61850 标准的设备建模，给二次设备间功能认知和相互操作提供基础。智能变电站技术给变电站继电保护在信息获取、顺序控制、运维管理等方面带来显著优势。然而，智能变电站继电保护在显示二次系统网网络化和设备智能化所带来硕果的同时，二次设备复杂的信息组织关系以及设备间紧密的耦合关系操作也给继电保护的可靠性带来巨大挑战，检验继电保护设备组织关系、信息传递有效性以及控制功能的可靠实现也成为继电保护投产运行的重要环节。

2 技术背景

目前国内外继电保护测试方法主要包括:采样值信息注入的单体测试方法、开关位置信息出发的测试方法以及系统动模实验三种。其中，采样值信息注入的保护测试方法是通过符合IEC61850－9－2 规范的采样值报文注入保护装置，进而获取保护装置动作性能的测试方法，这种测试方法初步具备了智能变电站继电保护单体测试功能，具有灵活、方便、设备便携等优势。开关位置信息判定的保护测试方法是在采样值信息注入的保护测试方法基础上，将智能终端纳入测试范围，保护装置动作的正确性和有效性不再依赖于GOOSE报文的捕获，而是通过检测智能终端模拟开关变位脉冲反馈进行判断。这种开关位置信息判定的保护测试结果体现了智能终端与继电保护装置交互过程的有效性，在测试范围和正确性判定方法两方面有了明显提升。系统级动模实验室是采用实际物理设备动态模拟一次设备，依照实际现场搭建二次系统，模拟各种情况下继电保护动作行为的测试方法。这种测试方法无论在测试范围、触发信号还是信号反馈都*大程度上与实际运行保持一致，其测试结果直观，具有较强参考意义。上述三种智能变电站继电保护测试方法具有以下缺陷:采样值信息注入的保护测试方法和开关位置信息判定的保护测试方法在测试范围方面仅能做到单体测试功能，这两种测试方法忽视了信号采集、网络通信对继电保护的影响，对于跨设备、跨间隔的继电保护动作过程不具备参考价值。系统级动模测试范围**、测试结果直观，但动模实验室建设周期长、耗资巨大，且对测试人员专业水平和熟练程度要求高，更重要的是难以规避智能变电站继电保护现场装配过程中配置和接线等错误。

3 技术方案介绍

针对现有技术的上述建设周期较长、耗资巨大、对测试人员专业水平和熟练程度要求较高、难以规避智能变电站继电保护现场装配过程中配置和接线错误的缺陷，提供一种建设周期较短、降低耗资、对测试人员专业水平和熟练程度要求不高、能规避智能变电站继电保护现场装配过程中配置和接线错误的智能变电站继电保护测试系统装置。

3． 1 系统结构介绍

构造一种智能变电站继电保护测试系统，包括图形用户界面、模型及参数管理单元、采集数据分析单元、实时数字仿真单元和仿真数据转换单元，图形用户界面用于提供图形化的电力系统建模工具、编辑一次接线图、设置元件参数和运行控制，模型及参数管理单元与图形界面单元连接、用于管理电力系统接线图的模型及参数，采集数据分析单元与所述图形界面单元连接、用于对采集到的数据进行分析、将其转换成模型中对应的状态信息所需要的格式并传送给实时数字仿真单元，实时数字仿真单元用于进行实时计算、模拟电力系统的运行、输出实时仿真数据、同时监测来自被测系统的反馈信息并进行实时更新仿真数据，仿真数据转换单元分别与图形界面单元和实时数字仿真单元连接、用于将所述实时数字仿真单元生成的仿真数据转换成输出数据所需的格式。如图1所示。

3． 2 智能变电站继电保护测试方法

该方法应用于系统级继电保护测试平台，系统级继电保护测试平台包括系统级测试仪和虚拟开关箱，系统级测试仪和虚拟开关箱通过过程层网络进行通信，系统级测试仪用于承担一次系统物理结构、电量信息的采样值报文发包以及人机交互和图形界面展示功能，虚拟开关箱用于断路器位置信息上传、断路器开端功能和开端延时模拟，所述测试方法包括如下步骤:(1)对系统级测试仪进行初始化操作，按照测试需求将所述系统级测试平台接入变电站继电保

护装置，并向系统级继电保护测试平台输入一次系统物理信息; (2)对系统级继电保护测试平台的仿真场景进行设置; (3)系统级继电保护测试平台按设置的内容模拟真实环境启动工作，向变电站继电保护装置发送正常测试采样值报文，并在故障设置触发后向变电站继电保护装置发送故障测试采样值报文; (4)继电保护装置收到正常测试采样值报文和故障测试采样值报文进行保护判定后，向虚拟开关箱发送跳闸GOOSE报文，虚拟开关箱根据报文内容模拟断路器开断结果和开断延时;(5) 所述系统级继电保护测试平台对变电站继电保护功能作出判断性评价，形成测试报告。

4 结语

实施本文介绍的智能变电站继电保护测试系统、测试方法及实现方法，具有以下有益效果:由于使用图形用户界面、模型及参数管理单元、采集数据分析单元、实时数字仿真单元和仿真数据转换单元，其不需要按照实际现场搭建二次系统，所以建设周期较短、降低耗资、对测试人员专业水平和熟练程度要求不高、能规避智能变电站继电保护现场装配过程中配置和接线错误。