智能变电站保护装置自动测试系统研究与设计

Electric Power System EquipmentElectric System电力系统

2019年第20期

2019 No.20

智能变电站保护装置自动测试系统研究与设计

陆征军

（上海思源弘瑞自动化有限公司，上海 210000）

［摘 要］我国的智能变电站建设发展较快，导致智能保护装置的测试量快速增加。而且智能保护装置应用了很多新技术，测试复杂程度加大，这就对测试人员技术水平提出了更高的要求。因此，对于变电站中智能保护设备的测试技术和测试系统需要进行进一步的升级和改进，保证变电站实现全面的智能化发展，从而进一步保证变电站系统的正常运行。对此本文针对智能变电站保护装置中的自动测试系统进行研究，以期能够对智能变电站的自动测试系统起到一定的促进作用，为推动我国电力行业的发展作出贡献。

［关键词］智能变电站；保护装置；自动测试系统［中图分类号］TM63　　　　　［文献标志码］B　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）20–0009–02

Research and Design of Automatic Test System for Intelligent

Substation Protection Device

Lu Zheng-jun

［Abstract］The development of intelligent substation in China is developing rapidly, which leads to a rapid increase in the test volume of intelligent protection devices. Moreover, because the smart protection device uses a lot of new technologies, the test complexity is increased, and the tester’s technical level is put forward higher requirements. Therefore, the test technology and test system of the intelligent protection equipment in the substation need to be further upgraded and improved, so as to ensure the comprehensive intelligent development of the substation, thereby further ensuring the normal operation of the variable power system. In this paper, this paper studies the automatic test system in the intelligent substation protection device and expresses its own opinions. It hopes to promote the automatic test system of the intelligent substation and provide a driving force for the development of China’s power industry. ［Keywords］intelligent substation; protection device; automatic test system当前我国的智能设备数量随着智能变电站建设工作开展而不断增加，因此也顺势增加了变电站智能设备测试的工作

量，尽管工作量大量增加，也必须要保证测试工作的整体质量，并且不能够进行过长时间的测试工作，因此，在当今的智能

于零模电压的依赖性比较低，只通过零模电流信号就能够与每一个检测点相适应。若接地故障不稳定时，则会在短时间内频繁出现暂态过程，此时就会影响馈线终端装置，计算暂态电流相似性问题。不同馈线终端装置应用期间，需要向主站传输故障录波数据，此时就会加大通信压力、数据量传输压力。相应会提升主站定位算法的复杂程度，且非同一厂家所生产的产品设备，在配合度方面存在差异。

3.3 配电自动化系统接地故障定位流程

（1）接地过程中，按照零序电压变化，可以启动选线装置。这样就能够选择和明确故障所处线路，同时还能够向主站传输电流录波数据、故障线路暂态功率方向。（2）接地过程中，需要连接具备三相电压的馈线终端装置，并按照工频量变化启动装置，之后按照暂态电流变化启动馈线终端装置，并且对暂态功率方向进行计算，还可以将暂态电流录播数据以及故障方向传输到主站。此外，还应当按照选线装置的选线结果，准确定位故障线路。4 现场运行以及结果

在试运行两个月之后，系统详细记录了实际故障发生率。故障方向一：故障线馈线终端装置方向；故障方向二：第二个馈线终端装置位置的暂态功率。系数一为选线装置和故障线路首个馈线终端装置间的暂态流程。需要注意的是，当故障点下游暂态电流赋值比较小，将无法启动馈线终端装置，这样就不能计算相似系数或者无功功率。该系统运行过程中

记录了上千次扰动数据，然而出现零序电压变化的扰动只有两次。5 结束语

小电流接地故障定位已经成为影响配电自动化技术发展的关键因素，所以必须研发出新的定位技术，以此适应配电自动化系统电压信号接入的性因素。通过选线装置可以有效明确故障所在区段，通过此种定位方法，能够有效联合暂态功率方向，还能够提升检测可靠性。

参考文献

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2019.20 电力系统装备丨9

2019年第20期

2019 No.20

Electric System电力系统

Electric Power System Equipment电力系统装备

变电站测试工作中，对其工作质量、效率都有了新的要求和标准。

智能变电站采用IEC61850标准来进行信息共享的建设。将变电站中所用到的智能电子设备采用面向对象的方法将设备的功能进行逐步的分解，从而实现对设备的描述，形成一个功能描述的文件（ICD）。并以此文件来作为基础，配置SV采样报文和GOOSE传控报文，形成二次虚回路。采用文件的形式来描述装置功能以及装置与其他设备间的报文收发配置，这是测试系统实现对不同功能设备自动检测的基础。近年来，3.1 建立待测保护装置的数据模型

3 测试方案

本篇文章采用面向对象的方法，完成待测保护装置的物理设备建模。IEC61850标准是通过将物理设备逐级分解为逻辑设备、逻辑节点、数据以及数据属性，之后再采用实例化配置组合逐级的构建出设备模型。测试系统首先采用面向对象的C++语言，按照变电站中的各种保护原理来抽象形成出多个类文件，这种类文件再形成一个具有保护功能的模型库，来保证后续测试使用。在类文件中包含相应的测试功能函数国网和南网为规范61850工程文件的标准化配置做了很多工作，不但尽力消除了各厂家之间的语法差异和配置差异，还完善了智能变电站用到的交换机、智能网关机等设备的61850建模要求，这些工作为自动化测试系统的研制和应用扫清了障碍。

1 智能变电站对测试系统提出的要求

闭环测试合格是变电站自动测试系统当中的基本要求。自动测试系统需要加载故障模板，控制保护测试仪输出故障量，按测试项目依次对保护装置进行一个准确的功能检测，并与测试校检的模板进行相应的对比，依照对比结果来得出结论，并利用报告模板来自动生成出测试报告，保证整个测试过程的完整运行。

但智能变电站相对常规变电站有以下不同点，因此对测试系统也提出了相应要求：

（1）智能站的模拟量、开关量是通过合并单元、智能终端等过程层设备转化成数字报文与保护设备交互的。所以要做完整的系统测试，必须将过程层设备的采样误差和时延一并引入测试系统。最直接的做法是在过程层设备处加量，在保护处获取MMS报文。过程层设备贴近一次设备安装，而保护设备则在主控室或保护小室安装，分处不同位置，因此测试系统的执行和通信模块需要分布式布署。

（2）智能变电站的信息共享，既有点对点光纤直连方案，也有经交换机网络转发方案，且二次回路是虚回路，不能直接可视。因此测试系统应能直接导入虚回路实际工程配置，自动抓取过程层网络中的SV和GOOSE报文，并作可视化解析。2 测试系统的构成和优点

2.1 智能站自动测试系统的构成

整个系统主要由测试主控平台，无线通讯模块和保护测试仪组成。测试主控平台运行自动测试主程序，通过解析ICD文件调用保护功能模型库，修改保护装置的定值和软压板，接收MMS报文，并通过无线通信模块发出执行指令。无线通信模块负责主控平台与保护测试仪之间的信息交互和时钟同步，也可以用于过程层报文接入测试系统，上召录波文件等。保护测试仪负责故障量的输出，和相应接点的回采。

2.2 无线通信支持分布式布置

智能变电站保护装置自动测试系统无线接入的频带很宽，可以容纳更多的无线电通信设备，并保障这些无线电通信设备同时运作，更好地传达信息，使信息传送更快，同步精度高，工作效率更高。设备固态化、低功耗，适应性更强，可以使用太阳能电池等，方便将整个测试系统分布在整个变电站的各个测试执行点，同步开展工作。这样可以更完整地测试跨间隔保护设备。

2.3 保护功能测试与回路测试可视化

智能变电站保护装置可以提供保护逻辑中间接点信息，

自动测试系统支持上召和解析相关故障录波文件，并在保护逻辑视图上实时分析和展示保护设备的动作过程和动作逻辑，结合虚回路状态的可视化，可以识别出保护功能逻辑隐藏在边界上的混淆缺陷，以及SV、GOOSE报文的异常对保护逻辑的影响是否符合预期。

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以及描述测试项的属性数据，这些功能函数能够在一定时间内完成相应软压板的投退，以及整定值的修改等。另外通过读取测试中所需要用到的相应数据以及继电保护装置的能力描述文件，可以得到该继电保护装置的具体功能和输入输出接口配置。准确地选择好测试模板当中的测试项目，在自动测试平台当中生成相应的测试列表，并依据测试列表中所显示的数据在智能变电站保护功能的模型库中选择相应的保护模型，以此来完成对待测保护装置中模块的建模。

3.2 建立标准系统故障模板

智能电站的保护装置可以依据被保护对象的不同划分为发电机、变压器、电抗器、母线、线路、母联等这几类保护装置。测试模板要建立在能够保证生成多种参数的基础之上，来保证对不同功能的保护装置的测试。我们希望通过统一的系统故障模板来对各种功能测试模板中的参数进行确定，不需要根据不同的测试项来设计出不同的故障参数，这样可以提高测试系统自动化的水平。通过变电站系统主接线和设备的自动生成，在测试系统的主控制平台上运行仿真软件，可对变电站中可能发生的各种类型故障进行模拟，保证了系统的灵活性和完备性。

故障模板再将确定的故障种类，故障响应时间，故障电压以及故障电流等信息传递给测试模板。选择出所需要的测试项目数据，即可形成一个完整的实例化后的保护装置测试模板。

3.3 建立测试结果校检分析模板

自动化测试系统在一定程度上减轻了测试人员的工作强度，但也产生出大量的测试结果需要分析。本系统通过建立校验分析模板，对比分析测试结果，从而快速定位可疑点。不同型号的测试装置，采用统一的系统化测试校检模板，依据规定的测试标准来对测试项目进行一个准确的检测。校检模板通常都会与一个所上传的测试数据来进行对比，以此来确定出测试装置是否存在异常。4 结论

综上所述，笔者针对当前智能变电站的保护装置检测工作，提出相应的自动测试系统相关实现方案，其主要目的在于着力解决测试系统的站内分布布署和完整闭环测试这两项关键问题。自动测试系统的使用，能够节省大量的人工，大幅缩短智能变电站测试周期同时提升变电站的设备测试质量。

参考文献

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