数字化变电站继电保护测试技术要点

数字化变电站继电保护测试技术要点

吴虓

国网甘肃兰州供电公司 甘肃 兰州 730070

摘要：如今，通过数字化变电站继电保护测试技术，可以对变电站继电保护进行全面、有效、精确的测试，为变电站继电保护有效应用创造条件。相比与传统变电站，数字化变电站的系统结构变化较大，对变电站的继电保护系统也有所调整，相对的，为了保障电站的正常运行，对继电保护系统的测试项目及测试手段也随之更新。基于此，本文主要分析了数字化变电站继电保护测试技术要点，可供参考。

关键词：数字化变电站；继电保护；测试技术

1数字化继电保护与传统继电保护间的区别分析

1.1设施硬件的差别

传统微机保护主要由开关量输入输出接口、模拟量输入接口单元、人机接口、通信接口以及数据处理单元等结构构成。但是数字化保护其数据来源为ECT/EVT传输的数字信号，较传统保护方式而言，两者间对数据的接收方式和处理方式等差别也体现了两者结构上的不同。数字化保护主要构成为光接口单元、中央处理单元、开关单元、人机接口及通信接口等结构组成，较传统保护更为精密。

1.2信号的传输方式

传统综自站在采集相关模拟量时，主要借助电缆把信号传递至保护装备，装备在完成转换以后，开始对数据进行分析处理，然后再通过网线等把数字量传输到后台的监控系统当中。在IEC-61850的规定中，过程层的互感器应经内部转换，把采样值转化为信号后，经由光纤将其传输至合并单元，合并单元再将各互感器传输的数据汇总，最后传输至总线等智能装置。数字化保护系统对于跳闸信号的传递，也由原来的电缆接线传输改为光纤以太网传输。通过IEC-61850的规定，数字化变电站的保护系统也都改为以网络作为数据信息的传递载体，传统的对于保护系统的测试方式也不再适用，所以对于新测试系统的开发是现阶段完善数字化变电站运行的一大要务。对于测试系统的革新可以保证对继电保护装置的闭环测试的实施，同时还可以以测试为方法对电力系统的实际运作情况进行了解，对网络装置的接口运作及网络负荷状态进行深入分析。

2数字化保护对其测试系统的需求分析

2.1对通信端口的通用性

当在合并单元主要支持IEC-60044、IEC-61850等通讯标准的采样数据进行分析。其中ICE-60044对于合并单元的报告分析及信息传输均采用FT3帧格式以点对点方式完成传输工作，整体速度较慢；IEC-61850作为通信标准具体细分了两种传输方式，其中61850-1为串行间点对点的单向传输，属于传统传输端口向数字化传输的过渡方案，而61850-2使用完全的数字化网络传输，以资源共享的方式做到采样值数据的高速传输，其速度较快。而测试系统则需要能够完成对不同形式报文的收发工作，保障其在不同端口变电站间可以正常使用。

2.2测试系统应满足实时性

数字化保护测试技术一般都是由采样数据打包、GOOSE报文发送及其解析等流程构成。每一通信接口之间数据传输时间都直接反映数字化保护技术装置的性能，并且动作持续时间越久，系统性能便会越差。所以如果要确保整个测试技术装置具有实时性，就需要提升通信接口之间动作的时间，只有保证其速度，才可保证测试技术装置采集数据的及时性和有效性。

2.3对于信号传递的同步性

数字转换装置以及数字保护设备之间在传输数字信号的过程中，需要保证测试技术系统具有同步性。测试采集电压及电流信号务必要来源于相同的采样点，将其作为保护技术装置性能判断的重要根据。与此同时，数字采集应保证精准性。幅值及相位的误差将会降低保护技术装置的性能，严重时甚至还会造成系统判断失误的后果。所以为了保证电力系统的可靠性，应使所采集数字信号的同步性得到切实保障。

2.4测试规模的保证

如果要对数字化变电站进行系统性能的二次测试，测试系统就需要同时与多个保护装置对接进行测试，这需要测试系统可以支持足够多的信号输入通道才进行数据传输。当前的仿真装置可以实现6组电压、6组电流以及12路开关量规模的仿真测试，这样的条件可以保障简单的数字化变电站二次系统构建，完成性能闭环测试。

3数字化继电保护测试系统的构建分析

3.1构建硬件平台

测试平台的核心设备为电力系统数字仿真装置（ADPSS），并配合其研发了对应的光数据转换接口——带模转换单元PWF-2T，它可以做到将ADPSS所输出的电压信号进行转化，以符合合并单元采样要求的报文形式由光纤传输至待测保护设备中。与此同时，PWF-2T通过对保护设备发出的GOOSE动作信号进行解析，可将其转化为开关模拟量信号，并与ADPSS进行反馈，由此完成一个完整的数字化继电保护闭环测试系统。该仿真装置以高性能的机群服务器作为基础，利用机群服务器多节点的结构特征与通信网络作为传输条件，使用计算机网络并行技术进行计算任务的分解及仿真测试过程中的实时同步控制，以此实现大规模的保护系统测试。为尽可能模拟将数字化变电站的实际情况，在基础测试平台结构上还配备了常规采样合并单元、光交换机以及GPS时钟同步装置等细节设备，从各项数据指标中做到真实数字化变电站的反应模拟。通过对二次系统网络的完整构建，可以在所有二次设备中实现互联结构，并通过对不同操作系统的模拟，做到在不同情况下对于保护系统的动作检验，以获得全面、客观、精准的测试结果。

3.2测试模型的构建

ADPSS所使用的核心工作软件是电力系统分析综合程序（PSASP）是运行成熟的商用软件，通过多次测试检验也建立起了相当的可靠性及可信度。以PSASP作为运行程序可以做到对被测系统电磁模型的构建并详细到具体参数，以此达到电磁暂态即时性仿真计算的高精度要求，进一步做到对于建立系统运行方式及各类故障情况的模拟工作。其优越性在于可以在电磁模型中对故障位置、故障类型及持续时间等参数都做到自由设定，并可以做到复合故障的模拟，进一步对保护装置面对故障的动作行为做出测试。

4结语

总之，数字化的变电站继电保护检测方法可以确保继电保护设备的稳定工作、安全运行。伴随着电气自动化水平的不断提高，继电保护检测方法也需要发展。为了进一步符合变电站保护设备工作要求，应对当前的检测方法进行转变及完善。

参考文献

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作者介绍：

吴虓（1986.11.2—）；性别；男。籍贯；江西。民族；汉。学历；本科。职称：工程师。职务：专工。研究方向；变电站智能自动化专业。单位名称：国网甘肃兰州供电公司。