电力系统自动化继电保护装置及其测试研究

电力系统自动化继电保护装置及其测试研究

付钰

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摘要：继电保护装置是电力系统的重要组成部分，在减少外界因素影响的同时能够降低线路故障概率。新型继电保护装置集通信、保护、测控于一体，形成完整的有机体，为了满足当前的测试需求，需要设计相应的自动化测试系统，以增强电力系统运行的可靠性。基于此，文章阐述了电力系统自动化继电保护装置的类型与原理，并对电力系统自动化继电保护装置的测试展开研究。

关键词：电力系统；自动化；继电保护装置；可靠性测试

引言

在电力系统的运行过程中，继电保护装置起着关键作用。电力系统运行期间可能会产生各类安全隐患，引发安全事故，继电保护装置可以有效保护电力系统，并及时对系统的运行故障进行分析，快速作出判断，及时解决故障问题，以保证供电的稳定性。继电保护装置在使用前要展开大量测试，以确保其质量。继电保护装置的测试与一般电气测试存在较大的差异。此外，在继电保护装置的测试中引入自动化测试系统具有极大的现实意义，能够有效提升测试效率和质量。

1.电力系统自动化继电保护装置的类型与原理

1.1类型

（1）过电流保护装置：当电路中的电流超过设定值时，过电流保护装置会自动切断电路保护设备。（2）过电压保护装置：当电路中的电压超过设定值时，过电压保护装置会自动切断电路保护设备。（3）欠电压保护装置：当电路中的电压低于设定值时，欠电压保护装置会自动切断电路保护设备。（4）零序保护装置：当电路中的零序电流超过设定值时，零序保护装置会自动切断电路保护设备。（5）差动保护装置：当电流差异超过设定值时，差动保护装置会自动切断电路保护设备。（6）地电保护装置：当接地电流超过设定值时，地电保护装置会自动切断电路保护设备。（7）频率保护装置：当电网频率超出设定范围时，频率保护装置会自动切断电路保护设备。

1.2原理

电力系统自动化继电保护装置是电力系统中的一种重要设备，主要用于保护电力系统中的电气设备，如变压器、发电机、输电线路等，避免因电气故障而导致的电力系统事故。其原理是通过检测电力系统中的电气参数，如电流、电压、频率等，对电力系统中的故障进行识别和判断，并在故障发生时迅速采取保护措施，切断故障电路，保护电力系统中的设备不受损坏。

2.电力系统自动化继电保护装置的测试

2.1测试内容

电力系统自动化继电保护装置的测试可以划分为功能、非功能性测试两种。其中，功能性测试主要是对测量、保护、控制等多项功能进行测试；功能性测试是指对继电保护的各项功能进行测试，包括保护动作时间、保护动作灵敏度、保护动作准确性等。测试的目的是验证继电保护的各项功能是否符合设计要求，是否能够在实际运行中正确保护电力系统。在进行功能性测试时，需要先进行模拟故障，模拟故障的方式有多种，可以使用专门的测试设备，也可以利用实际的电力系统进行测试。在模拟故障时，需要注意故障的类型、故障的位置、故障的电流大小等因素，以确保测试的真实性和可靠性。测试过程中，需要对继电保护的各项参数进行调整和校准，以确保测试结果的准确性。测试结果需要进行记录和分析，对于测试中发现的问题，需要及时进行修复和调整。非功能测试是对持久性、容量等方面内容进行测试。性能测试，测试系统在高负载情况下的性能表现，包括响应时间、吞吐量、并发用户数等指标；可靠性测试，测试系统在长时间运行过程中的稳定性和可靠性，包括系统崩溃、数据丢失等情况的处理能力；安全性测试，测试系统的安全性能，包括数据安全、用户身份认证、权限控制等方面；兼容性测试，测试系统在不同操作系统、浏览器、设备等环境下的兼容性；可用性测试，测试系统的易用性和用户体验，包括界面设计、操作流程、错误提示等方面；可维护性测试，测试系统的可维护性和可扩展性，包括代码结构、文档完整性、可维护性等方面；可靠性测试，测试系统在长时间运行过程中的稳定性和可靠性，包括系统崩溃、数据丢失等情况的处理能力；可移植性测试，测试系统在不同平台、操作系统、浏览器等环境下的可移植性。

2.2测试系统设计

2.2.1硬件平台设计

电力系统自动化继电保护测试系统硬件平台设计是一个非常重要的环节，需要考虑系统的整体架构、选型、电路设计、PCB设计和机箱设计等因素，以便保证系统的稳定性和可靠性。电力系统自动化继电保护测试系统的硬件平台设计需要考虑系统的整体架构，包括测试设备、测试仪器、控制器等。在设计时需要考虑系统的可扩展性和可维护性，以便在后期的维护和升级中更加方便。在硬件平台设计中，需要注重选型设计，选择合适的硬件设备，包括测试仪器、控制器、传感器等。在选型时需要考虑设备的性能、稳定性、可靠性和价格等因素，以便在满足系统要求的同时尽可能地降低成本。电路设计包括电源电路、信号处理电路、控制电路等，在设计时需要考虑电路的稳定性、抗干扰能力、功耗等因素，以便保证系统的稳定性和可靠性。PCB设计包括电路板的布局和走线。在设计时需要考虑信号的传输和干扰等因素，以便保证系统的稳定性和可靠性。机箱设计包括机箱的结构和材料，在设计时需要考虑机箱的防护等级、散热能力、易维护性等因素，以便保证系统的稳定性和可靠性。硬件平台的构成包括双网卡通用型计算机、继电保护测试仪、以太网交换机、服务器等多种类型。其中，双网卡通用型计算机作为系统智能中枢，在网卡、设备的作用下，实现信息交互。

2.2.2软件平台设计

软件平台由自动化测试管理、执行两个系统构成，系统间的交互主要是借助任务生成、测试结果储存等多个模式实现。自动化测试管理系统主要负责管理测试当中的各项数据信息，并进行追踪管理。自动化测试执行系统的构成包括两大模块，即自动化测试序列控制模块、经理模块。自动化测试序列控制模块的流程为生成测试序列；从服务器下载测试用例X；触发自动化测试经理模块，执行测试用例X；测试用例X的自动化测试经理模块运行结束；若成功测试通过，否则继续运行；测试通过后储存测试结果和报告，测试未通过则建立缺陷报告，最后全部测试用例执行结束。自动化测试经理模块是测试用例指令的执行者，其具体流程为带有testCaseID的触发命令；下载待测装置的配置信息，如通信地址、IP地址等；自动检测配置信息；若待测装置配置成功则启动测试场景设备，若未成功则设置测试配置失败标志（当大于三次时）或返回第二环节（当小于三次时）；载入测试数据，执行测试；测试通过，将测试数据、日志记录下来，未通过则建立缺陷标志；返回测试结果给自动化测试序列控制模块。测试任务生成接口模块主要是从各测试用例数据库当中，构建相应的序列，报告与测试结果存储接口模块、缺陷记录模块，主要是将测试的结果全部导出，使其归入测试管理系统当中。

结语

继电保护装置的测试在电力系统中起着关键的作用，继电保护装置既能够在较短时间内完成问题检测，又能够以自启动方式，将严重故障区域切除，进而强化系统的运行稳定性。继电保护装置的工作效率较高，且具有较强的可靠性，为了保证该装置能额稳定运行，需要对其进行可靠性测试，以不断优化其综合性能。文章通过设计电力系统继电保护装置测试的硬件、软件平台，并以馈线保护装置为例进行测试验证，对电力行业发展起到重要推动作用。

参考文献

[1]施剑.电力系统继电保护自动化装置可靠性研究[J].电力设备管理，2021，28(10):128-129.

[2]魏海龙.电力系统中继电保护与自动化装置的可靠性研究[J].数码设计，2019(32):54-55.