主頁 > 技術文章 > 電力系統(tǒng)自動化繼電保護裝置測試研究分析 2024-10-15

電力系統(tǒng)自動化繼電保護裝置測試研究分析

摘要：簡單扼要地介紹了繼電保護測試裝置的類型、發(fā)展階段和測試的基本原理;重點研究分析了采用IEC61850標準的自動化繼電保護裝置的測試技術,包括與傳統(tǒng)測試技術的差別、搭建方法和統(tǒng)一建模的繼電保護測試裝置的組建方法。
        電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展在很大程度上受繼電保護裝置技術的制約[1],因而加快繼電保護裝置技術的發(fā)展是十分迫切和必要的,然而繼電保護裝置的發(fā)展離不開測試技術的進步。繼電保護測試就是進行繼電保護試驗和測量繼電保護的特性參數(shù)[2],在保證電力系統(tǒng)安全可靠運行方面起著重要作用。本文針對繼電保護測試技術的發(fā)展,介紹了繼電保護測試裝置的基本原理,并研究分析了自動化繼電保護裝置的測試技術特點。
1、繼電保護測試裝置的類型和發(fā)展階段：
    1.1 繼電保護測試裝置的類型[3]
    第一種類型由功能強大的仿真軟件包和先進的實時數(shù)字仿真器件組成,主要模擬電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過程。其特點是硬件結(jié)構(gòu)復雜,電力系統(tǒng)元件模型庫較齊全,應用面廣,但價格昂貴。比較典型的有法國DTNA數(shù)字暫態(tài)網(wǎng)絡分析儀、西門子NETOMA電力系統(tǒng)仿真軟件包等。
    第二種類型是針對某一類專門用途而設計的測試系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單,便于攜帶,價格較便宜的特點。
    1.2繼電保護測試裝置的發(fā)展階段[2,3,4]
    第一代微機型繼電保護試驗儀,以單片機為智能控制器,計算速度較慢,精度較差。
    第二代微機型繼電保護試驗儀,以PC機(筆記本電腦)做為智能控制器,采用DOS操作系統(tǒng),具有較強的計算功能,精度能達到0.5級。
    第三代微機型繼電保護試驗儀,以PC機和串口為硬件基礎;軟件采用Windows界面,界面友好;功能模塊化,具有可擴展電壓、電流插件,能實現(xiàn)連續(xù)變頻。
    第四代微機型繼電保護試驗儀,充分利用網(wǎng)絡技術和數(shù)據(jù)庫技術,具有良好的技術支持、方便的用戶服務及靈活的硬件擴展特點;性能高、精度高,能實現(xiàn)實時仿真,可自動生成試驗報告,具有輔助專家功能等。
2、繼電保護測試裝置的基本原理[3,4]
    繼電保護測試裝置一般由主機(下位機)、計算機(上位機)及輔助設備組成。
    主機將標準的電流、電壓信號經(jīng)過內(nèi)部處理轉(zhuǎn)化成所設定測試條件下的電流、電壓信號,加載到被試驗的繼電保護裝置上,檢測其邏輯功能和動作特性,并且根據(jù)國際、國家標準(GB/T 7261-2008《繼電保護和安全自動裝置基本試驗方法》)對測試結(jié)果進行標定和評價。
繼電保護測試裝置的試驗方式分手動和自動試驗兩種。手動試驗可以通過主機上的手動控制開關,使變量按設置的步長進行增減,也可以通過計算機上的鼠標和鍵盤上的功能鍵來完成變量的遞增或遞減。自動試驗是通過計算機的軟件,將試驗項目全部試驗過程中所有參數(shù)變化的要求進行編程,自動完成產(chǎn)品的試驗。
3、自動化繼電保護裝置測試技術的研究分析
    3.1數(shù)字化繼電保護裝置與傳統(tǒng)繼電保護裝置的差別[5,6]
    隨著IEC61850規(guī)約的推廣和智能電氣設備的發(fā)展,電氣系統(tǒng)自動化繼電保護技術進入了新的數(shù)字化階段。符合IEC61850標準的數(shù)字化保護裝置與傳統(tǒng)的繼電保護裝置在結(jié)構(gòu)上有著相當大的差別,其差別體現(xiàn)在以下幾個方面:
    1）.硬件差別。傳統(tǒng)保護由模擬量輸入接口單元、開關量輸入輸出接口、數(shù)據(jù)處理單元、人機接口、通信接口等組成。采用IEC61850標準的保護則由光接口單元、中央處理單元、開入開出單元、人機接口和通信接口等組成。
    2）.產(chǎn)品檢測方式的不同。⑴裝置測量準確度方面。傳統(tǒng)方式通過PT/CT交流采樣,而IEC61850的方式是接收過程層送來的數(shù)字信號——光PT/CT或者電子式PT/CT。⑵SOE分辨率試驗。傳統(tǒng)方式的考核對象是繼電保護裝置。IEC61850方式的考核對象是過程層數(shù)字模塊。
    3）.時間同步性。IEC61850要求測試系統(tǒng)的各個單體光數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)字保護設備等之間信號的傳輸必須滿足同步性要求。傳統(tǒng)模式?jīng)]有要求一定同步。
    4）.實時性要求。IEC61850要求閉環(huán)仿真測試系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)滿足實時性要求。傳統(tǒng)模式?jīng)]有這種要求。
    由于IEC61850標準的數(shù)字化保護裝置與傳統(tǒng)的繼電保護裝置在結(jié)構(gòu)上的巨大差別,傳統(tǒng)的測試技術不能用于IEC61850標準的數(shù)字化保護裝置。
    3.2數(shù)字化繼電保護測試系統(tǒng)的搭建方法[6,7]
    數(shù)字化繼電保護對測試系統(tǒng)的基本要求有3點:⑴能夠輸出基于IEC 61850-9標準的采樣值報文,并且能夠模擬電力系統(tǒng)的各種故障,故障參數(shù)可以設置;⑵能夠發(fā)送GOOSE報文給被測裝置,模擬變電位置信息、閉鎖信號等各種開入量信息;⑶能夠接收被測裝置發(fā)送的GOOSE報文并正確解析,給出GOOSE報文攜帶的信息。
    在數(shù)字化繼電保護測試系統(tǒng)中必須有光速據(jù)轉(zhuǎn)化裝置(合并裝置)將模擬信號轉(zhuǎn)化為GOOSE報文傳送給被測繼電保護裝置,同時接收被測繼電保護裝置發(fā)出的GOOSE動作信號并解析為開關模擬量信號.并反饋至繼電保護測試儀,以此形成數(shù)字繼電保護裝置的閉環(huán)測試系統(tǒng)。
    3.3統(tǒng)一建模的繼電保護測試裝置[8-10]
    電力系統(tǒng)日趨復雜化和智能化,微機型智能繼電保護測控裝置的種類也日趨多樣化。元件保護,線路保護,輔助保護,智能配網(wǎng)終端及用于測量控制的各類測控裝置層出不窮。在這種情況下需要提供統(tǒng)一的整機自動測試平臺。圖2是統(tǒng)一建模的繼電保護測試裝置示意圖。
    圖2 統(tǒng)一建模的繼電保護測試裝置示意圖
    統(tǒng)一建模的系統(tǒng)要求:⑴測試儀必須具有全自動,全閉環(huán)校驗的能力;⑵測試儀本身需要具有數(shù)據(jù)通訊的能力,可以接收命令和執(zhí)行命令,并接受上位機的控制。
    用一臺主機同時控制多臺測試儀一起工作。每一臺測試儀調(diào)試一臺保護裝置,測試結(jié)束后,各臺測試儀通過數(shù)據(jù)通信,將測試結(jié)果上送到主機,形成歷史文檔。如果和保護測控裝置的條形碼識別系統(tǒng)結(jié)合,其歷史記錄將更加完整。采用這樣的調(diào)試方式,可以最大限度的減少調(diào)試人員的工作量,實現(xiàn)對大批量測試對象的測試。中央控制PC機在開始調(diào)試之前對每臺測試儀進行單獨的遠程配置,并將測試方案導入到相應的測試儀中,設置測試標準;在調(diào)試過程中,對多臺測試儀的調(diào)試過程進行集中監(jiān)控管理;調(diào)試結(jié)束后,對每臺被測試儀完成調(diào)試報告并且存入數(shù)據(jù)庫。所以,在整機調(diào)試線上,只要有一位管理員控制中央控制PC機,即可同時對多臺裝置進行全自動調(diào)試。
    開發(fā)這樣的系統(tǒng)主要在于開發(fā)繼電保護測試裝置各類I/O接口插件和整機測試模型組態(tài)軟件�；跀�(shù)字化繼電保護裝置的硬件架構(gòu)實現(xiàn)這樣的系統(tǒng)并不困難,關鍵是整機測試模型組態(tài)軟件的開發(fā)。
    軟件系統(tǒng)可以使用三層體系結(jié)構(gòu):⑴界面層。界面層上按照用戶使用的位置不同分為遠程界面部分和現(xiàn)場界面部分,分別對應于遠程工作站和現(xiàn)場控制上位機。⑵邏輯層。邏輯層中包含了所有本系統(tǒng)的核心模塊,每個模塊都是按面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想對其功能進行封裝,被上層的界面層的操作來調(diào)用,其結(jié)果返回給界面或是存入數(shù)據(jù)庫中。⑶數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層即數(shù)據(jù)庫存儲部分,可以用系統(tǒng)自帶的單機型數(shù)據(jù)庫,也可使用聯(lián)機數(shù)據(jù)庫。
4、結(jié)論：
自動化繼電保護裝置在電網(wǎng)中的應用越來越普遍,對該裝置的安裝校驗和定期檢驗日益成為一項繁重的工作,研究和采用新的適應當前和今后繼電保護裝置的測試系統(tǒng)的方法十分重要,也具有很好的現(xiàn)實意義。

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