继电保护装置自动测试系统设计

继电保护装置自动测试系统设计

杨威

国家电投集团江西电力有限公司分宜发电厂 江西省新余市 336607

摘要：继电保护装置的自动测试系统可以说也是智能化电网建设过程中比不可少的技术。基于此，本文主要针对传统测试技术和智能化测试技术进行分析，希望能够适宜这种方式对当前我们国家变电保护与测试技术的进步带去一些启发。

关键词：继电保护；自动测试；智能化

一、继电保护测试装置的类型和发展阶段

1.继电保护测试装置的类型

第一种类型由功能强大的仿真软件包和先进的实时数字仿真器件组成，主要模拟电力系统的电磁暂态过程。其特点是硬件结构复杂，电力系统元件模型库较齐全，应用面广，但价格昂贵。比较典型的有法国DTNA数字暂态网络分析仪、西门子NETOMA电力系统仿真软件包等。第二种类型是针对某一类专门用途而设计的测试系统，具有结构简单，便于携带，价格较便宜的特点。

2.继电保护测试装置的发展阶段

第一代微机型继电保护试验仪，以单片机为智能控制器，计算速度较慢，精度较差。第二代微机型继电保护试验仪，以PC机（笔记本电脑）做为智能控制器，采用DOS操作系统，具有较强的计算功能，精度能达到0.5级。第三代微机型继电保护试验仪，以PC机和串口为硬件基础；软件采用Windows界面，界面友好；功能模块化，具有可扩展电压、电流插件，能实现连续变频。第四代微机型继电保护试验仪，充分利用网络技术和数据库技术，具有良好的技术支持、方便的用户服务及灵活的硬件扩展特点；性能高、精度高，能实现实时仿真，可自动生成试验报告，具有辅助专家功能等。

3.继电保护测试装置的基本原理

继电保护测试装置一般由主机、计算机及辅助设备组成。主机将标准的电流、电压信号经过内部处理转化成所设定测试条件下的电流、电压信号，加载到被试验的继电保护装置上，检测其逻辑功能和动作特性，并且根据国际、国家标准对测试结果进行标定和评价。

继电保护测试装置的试验方式分手动和自动试验两种。手动试验可以通过主机上的手动控制开关，使变量按设置的步长进行增减，也可以通过计算机上的鼠标和键盘上的功能键来完成变量的递增或递减。自动试验是通过计算机的软件，将试验项目全部试验过程中所有参数变化的要求进行编程，自动完成产品的试验。

二、传统继电保护装置测试系统的主要流程

在进行研发的测试阶段，针对继电保护这一环节在电网运行里的重要性和特殊性，继电保护产品在进行研发的时候有着十分严格的要求，一般要求其建立实时得仿真系统和设备自动化以及实时的系统测试。测试的内容主要有：

(1)设备整体功能的测试，其中主要有开关的性能与作用原理还有时间参数以及功能测试。

(2)电磁兼容测试设备，其中主要有瞬时放电和空气放电还有电磁波干扰等相关的测试项目。

(3)设备温度升高以及绝缘还有机械，电力供应以及其他有关的测试。

(4)装置软件以及硬件自身稳定性的试验。

在生产以及现场进行测试的时候，进行测试的主要任务主要是对于设备相关的硬件与性能还有防护等测试项目去进行测试。测试的内容主要有：设备相关健康设备常规检测：设备同步功能检测：设备通讯协议检测和检测设备，远程信息功能。测试的目标是验证研发中的硬件和软件设计符合继电保护产品的要求。产品造型～般，专用检测设备，检测检测项目长，测试时间长。产品设计无缺陷的情况下，对于具体设备的产品硬件和软件等相关常规测试，确保了工厂产品的质量和正常使用。两者之间存在相互关联和相互影响的关系，它们共同构成完整的继电保护装置检测过程。生产过程的测试过程标准化，测试要求统一测试工作量巨大。因此，生产测试具有引入自动测试系统的基本条件和实际意义。

三、传统继电保护测试的现状

目前继电保护测试通常是基于保护原理的单一功能测试，在装置层面的系统测试需要测试人员全程参与，而且测试项目有限。以距离保护为例，其测试流程通常如下：将测试仪相应的电压、电流输出端子接到保护的电压、电流输入端子上；保护装置的跳、合闸输出接点连接到测试仪的开关量输入端。根据不同测试项目在保护装置上修改定值参数及压板。选择测试应用软件中距离保护功能测试组件，设置试验参数：故障类型、故障阻抗、故障电流及故障时间和方向等，确认上述测试项目，联机测试。评估当前项目结果是否正确，测试人员记录测试数据。然后进入下一个测试项目，再重复以上的过程。

四、智能继电保护的特点

智能变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信标准基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能变电站是应用IEC61850进行建模和通信的变电站，体现在过程层设备数字化、整个站内信息网络化和开关设备智能化。智能继电保护相对传统继电保护装置，其模拟量输入采用采样值报文传输和开关量信号通过面向通用对象的变电站事件报文传输，不再采用电缆接线的方式将跳闸信号、电压电流跟测试仪连接，因此传统的继电保护测试仪不能满足智能继电保护测试的需求。对于采用SV和GOOSE的继电保护装置来说，需要开发全新的测试系统，解读不是很直观的报文，将抽象的信息实例化。由于智能继电保护基于IEC61850标准开发，采用统一的面向对象模型和自我描述，满足应用互操作和信息共享的要求，因此自动测试软件只要解析装置中智能电子设备的能力描述文件就能适应于不同设备制造厂家生产的不同保护装置。

五、新型继电保护自动测试系统的设计

现如今，新型继电保护自动测试系统主要采用模块化的设计思想，总体而言继电保护装置自动测试系统的组成分为以下几个模块：

5.1通信模块

该模块主要起到智能通信的作用。使用过程中主要体现为读操作：(1)在线读保护装置远程监控和远程数据和远程控制操作；(2)在存在异常保护的情况下可以自动记录和保存数据传输。由于系统必须面对不同的保护设备，虽然制造商都按照统一的标准进行产品设计，但不可避免会出现问题，引起不同的理解标准，并且通信模块将被系统自动转换为独立的配置文件，系统内部的数据交换将会参照这个数据文件，从而对各个保护器件实现辨别功能，这样可以避免早期的自动测试软件所需的各种保护装置专门开发的配置问题。另外，由于许多电流保护器件保护和监控器件，原先的系统在反应上存在滞后性，自动测试系统可以更充分地满足测试要求。

5.2模板编辑模块

该模块用于自动测试系统，通过相关生成的文件来对自动测试中的具体步骤进行规定，同时结合报表模块，可以自由定义格式和书签形式自动填写功能。模板编辑在自动测试系统中被定义为模板中的模板，主要有3个类别。其中，最小应用模块的子模板根据配置文件为站点的保护功能；具有特定保护设备描述文件(SCD)的相应子模板特定测试模块配置生成；用于文件的多个实例化的复合模板。在实际应用中，依照相关的设定来运行。

结束语

当前的智能继电保护装置自动测试系统主要使用的是IEC协议当成是设计的基准，使其鞲个对于信息的共享以及互操作性给予实现。新的自动测试系统能够运用基本模板去对其自身不同的保护功能给予实现，使其能够对于不同的保护器件自身的自动辨别的功能给予保证，并自动的生成测试模块以及有关的测试数据，使其能够对整个测试过程无人参与的基本目标给予实现，非常好的对智能电网自身的保护与开发过程给予保证，降低了变电站自身的调试时间。

参考文献

[l]陈俊生．智能变电站继电保护装置一键式测试方法及系统[J].中国高新技术企业，2016，(22)：74—75．

[2]姚亮，陈实，张勇刚等.新型继电保护装置自动测试系统设计应用[J].华电技术，2015.