基于5G通信和图像识别技术的新型继电保护测试系统

基于5G通信和图像识别技术的新型继电保护测试系统

李志豪潘盈君

国网新疆电力有限公司超高压分公司 新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：目前，我国变电站主要可分为工艺层、间隔层、反控层、反控层网络和工艺层网络，利用这些分离系统可形成一个完整的变电站。其中，站控层起到控制中心的作用，控制中心收集、分析变电站的各种信息，然后传输信息。工艺层完成智能变电站中的实时用电检测、工作装置状态参数检测、工作控制和驱动。过程级是继电保护系统最重要的组成部分。

关键词：基于；5G通信；图像识别技术；新型继电保护测试系统

引言

继电保护是电力系统变电站的核心设备，继电保护装置的性能直接影响电力系统的运行，装置具有可靠性、选择性、灵敏度、速度、装置功能类型、计算逻辑复杂，继电保护产品生产过程中继电保护产品板的硬件性能测试是重要内容，直接关系到装置运行的安全性和可靠性。

一、新型继电保护测试系统研究

实施5G网络技术，实现测试程序测试数据的在线上传和下载。在智能电网的发展过程中，传统的通信方式难以满足智能电网的发展要求。作为目前最先进的通信技术，5G通信广泛应用于智能电网配电自动化、负荷控制等领域，具有其高带宽、高可靠性、低延迟、宽连接、无处不在等优点。在新的中继测试系统中，由于5G网络技术的优势，解决了自动测试平台与云服务器之间的通信问题，大大提高了测试平台的易用性。随着电力系统规模的扩大，对继电保护装置的要求增加了一倍，保护盘和柜的压板数量也增加了一倍。继电保护装置保护检查过程中，应根据不同的保护功能复位相应的压板。压力板被错误地来回复位后，保护装置无法正确检查。目前，大多数变电站仍需要手动切换卡箍。根据继电保护装置校验现场的实际情况和图像识别技术的优点，设计了智能保护装置压板状态识别模块，应用于继电保护自动测试系统，提高了工作效率。

二、基于5G通信和图像识别技术的新型继电保护测试系统

2.1系统通信设计

在单板自动测试系统中，自动测试软件控制通过测试器和辅助测试板测试的单板。为了满足单板自动测试系统中单板测试的多样性、接口复杂性和广泛要求，需要解决自动测试软件、单板测试器、辅助测试板和测试板的通信接口问题。使用嵌入式平台作为单板测试器的基本驱动程序，在PC工业计算机与单板测试器、单板测试器和被测试设备之间的通信中使用UDP通信，因此命令交互和通信状态测试不进行交互。测试器的IO插件使用扩展总线交换读写数据。测试的单板和FPGA辅助板之间使用命令数据交换界面，命令和数据格式相同。以开放测试为例。首先，PC以open-in测试模式发送控制命令，测试者将命令传递给测试的电路板。PC集成测试用例，立即发送。测试人员收到测试用例后，辅助测试板将输出测试电信号，并将测试说明传递给测试板，测试板将根据需要依次开始测试。

2.2系统测试子模板库设计

系统测试子模板库包含线路测试数据、系统保护功能测试数据、远程通信测试数据、远程测试数据、异常测试数据等。部署项目时，请注意以下几点:(1)根据收集的数据类型、数据库分类标准等，分为模板子库，收集相关数据，预处理后直接输入相关库，将时间维度、关键词显示为令牌，以成功检索后续数据信息。(2)测试方案通常是由嵌套模板实际测试过程中从相关数据中生成的一组测试形成的，嵌套模板是根据基本测试功能抽象出来的数据。两者之间有着相对密切的联系，这也是快速生成测试程序和提高测试程序开发效率的重要手段。

2.3故障模拟系统

在继电保护装置自动测试系统建设中，稳定可靠的故障仿真系统是基本条件。该系统必须能够快速敏感地模拟继电保护设备的各种故障问题，设备外部接口的操作要求，即模拟输出必须能够成功地选择小信号和SV消息输出格式，交换机量必须与物理硬节点和GOOSE消息兼容。直接采样是目前国内常见的SV采样方法，SV采样值消息传递间隔离散值必须小于10μs。经过大量的研究和现实验证，许多学者指出，继电保护测试器如果满足这些要求，就可以用作故障模拟系统。在构建自动测试系统时，文章选择了PNF801测试仪(北京博文公司)作为故障模拟系统。该系统有8个光球，每个有8个物理开放、联合节点。内部配置6组离散度小于80μs的SV使用12号独立小信号模拟。

2.4继电保护装置智能自动化测试系统的硬件平台搭设

为了继电保护装置智能自动化测试系统的合理应用和使用，必须充分确认整个系统运行的设备要求。这是确保最终测试系统有效应用的重要前提。这是逐步将系统引入生产生活的重要一步。在实际准备中，可以使用AutoTest测试系统作为主要实例，作为安装测试系统硬件平台的基础。在AutoTest测试系统的整个应用过程中，必须使用许多不同的硬件设备和相应的电子工具。这是确保整个系统顺利运行的重要基础。这些设备主要包括配有两张网卡的计算机设备、继电保护测试仪、服务器等。该设备在整个平台建设中起着相应的作用。若要成功应用AutoTest测试系统，必须将测试部件中的设备与显示处理部件的设备相关联。其中最重要的部分是计算机。选择双网卡计算机设备的原因在于能够进行适当的交互。此外，此设备还执行许多任务。首先，可以根据特定设备的存在进行个性化设置，从而找到相应的测试代码，进一步实现相应测试平台的合理布线。通过该设备，还可以了解测试执行过程，从而始终控制测试设备的输出和输入。

2.5分布式智能测试系统的应用流程

具体步骤如下:(1)根据现场试验作业要求，对需要检查和测试的继电保护装置种类进行分类，并分为多个现场试验作业。(2)制定适合每个测试子任务的测试系统构建方案，并确定每个测试子任务所需的测试系统设备配置列表。(3)对于每个测试子任务，确定相应电压变压器、电流变压器(星形或三角形接线)的可变比率和接线格式，以确定同步大电流的幅度大小和应用相位。(4)根据测试人员的各项工作确定测试参数，并制定参数配置清单。(5)为每项测试工作制定详细的测试阶段。(6)要按照制定的试验程序进行试验连接，严格按照安全规范的要求工作。(7)检查测试系统的连接和通信，确认一切就绪后，才能进行以下正式测试:(8)按照程序进行正式考试。(9)分析整理测试结果，制作测试报告。

2.6应用层设计

在剖面设计过程中，要以人为本，根据功能区规划和界面可视化进行科学布局，为广大用户提供结构简单、外形美观、实用性强、操作平台方便。(1)通信规则模块。在测试系统中，通信协议模块主要用于完成通信调试和过程控制，继电保护测试中通信协议的编辑和选择等[3]。(2)测试计划编辑模块。本模块使用XML数据描述语言来描述存储测试计划。通过面向对象的界面，帮助用户执行测试、判断和输出结果。测试环境的初始化、压板的返回、测试值的输出、测试结果的解释、测试后环境的恢复等部分在模块内部运行，并提供复制、粘贴、导入和导出等批量处理功能。

结束语：

综上所述，现阶段继电保护装置的安装和使用还存在一些缺陷。最大的问题是过度的劳动力依赖。这是最终能引起变化的重要因素。与此同时，人力成本的增加也侧重于建立继电保护装置智能自动测试系统。在此系统构建过程中，应注意内部多个系统与硬件平台的关系，在保证质量的同时，进行相应的应用。

参考文献：

[1]张莹,李宝潭,李燕,张宇迪,纪元.一种继电保护装置单板硬件自动测试系统[J].电子测量技术,2019,42(23):184-187..

[2]王治国,于哲,笃峻,黄辉,李兴建,舒海莲.基于测试数据深度解耦共享的继电保护测试系统研究[J].广东电力,2019,32(02):100-106.

[3]韩少卫,朱德亮,姚晖,陈允凯,苏建明.智能变电站继电保护装置程序化测试系统的研究[J].电子技术与软件工程,2018(09):132.

[4]魏晓艳.智能变电站继电保护装置自动测试系统研究[J].能源技术与管理,2018,43(02):117-118+160.

[5]陈创,陈文睿,李津.面向继电保护系统级测试的缺陷自动定位方法[J].中国电力,2018,51(05):10-16.