主頁 > 技（jì）術文章 > 電力係統自（zì）動化繼電（diàn）保護裝置（zhì）測試研究分析 2024-10-15

電力係統（tǒng）自動化（huà）繼電保護裝置測試研究分析（xī）

摘要：簡單扼要地介紹了繼電保護測試裝（zhuāng）置的類型、發展階段和測（cè）試的基本原理;重點研究分析了采用IEC61850標準的自動化繼（jì）電保護裝置的（de）測試技術,包括與傳統測試技術的差（chà）別、搭建方法和統（tǒng）一建模的繼（jì）電保護測（cè）試裝置的組建方法。
        電力自動化係統的（de）發展在很大程度上（shàng）受繼電保護裝置技（jì）術的製約[1],因而加快繼電保護裝置技術的發展（zhǎn）是十分迫切和必要（yào）的,然而繼電保護裝（zhuāng）置的發展離不開測試技術的進步。繼電保護測試就是（shì）進行繼電保（bǎo）護試驗和測量繼電保護的特性參數[2],在保證電力係統安全可靠運行方麵起著重要作用。本文針（zhēn）對繼電保護（hù）測試技術的發展,介紹了繼電保護測試裝置（zhì）的基本原理,並研究分析了（le）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（xíng）和發展階（jiē）段：
    1.1 繼電保護（hù）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,主要模擬電力係統的電磁暫態過（guò）程。其（qí）特點是硬件結構複雜,電力係統元件模型庫較齊全,應用麵廣,但價格昂貴。比較典型的有法國DTNA數字暫態網絡分析儀、西（xī）門子（zǐ）NETOMA電力係統（tǒng）仿真軟件包等。
    第二種類型是針對某一類專門（mén）用途而設計的測試係統,具有結構（gòu）簡單,便於攜帶,價格較便宜的特點。
    1.2繼電保護測試裝置的發展階段[2,3,4]
    第（dì）一代微機（jī）型繼電（diàn）保護試驗儀,以單片機（jī）為智能控製器,計算速度較慢,精度較差。
    第二（èr）代微機型繼電保護試驗儀,以PC機（jī）(筆記本電腦)做為智能控製器,采用DOS操作係統,具有較強的計算功能,精度（dù）能（néng）達到0.5級。
    第三代微機型繼電保護試驗儀,以PC機（jī）和串口為硬件基礎;軟（ruǎn）件采（cǎi）用Windows界麵,界麵友好;功能模塊化,具有可擴展（zhǎn）電（diàn）壓、電流插件,能實現連續變頻。
    第四代微機型繼電保護（hù）試驗儀,充分利用網絡（luò）技術和數據庫技術,具有良好的技（jì）術（shù）支持、方便的（de）用戶服務及靈活的硬件擴展特點;性能高、精度高,能實現實時仿真,可自動（dòng）生成試驗報告,具有（yǒu）輔助專家功能等。
2、繼電保護測試裝置的基本原理（lǐ）[3,4]
    繼電保護（hù）測試裝置一般由主機(下位機)、計（jì）算機（jī）(上位機)及輔助設備組成。
    主機將標（biāo）準的電（diàn）流、電壓（yā）信號（hào）經過內部處理轉化成所設定測試條件下的電流、電壓信號,加（jiā）載到被試驗的繼電保護（hù）裝置上,檢測其（qí）邏輯功（gōng）能和動作特性,並且根據（jù）國（guó）際、國家（jiā）標準(GB/T 7261-2008《繼電保護和（hé）安全自動（dòng）裝置基本試（shì）驗方法》)對測試結果進行標定和評（píng）價。
繼電保護測試裝置的試驗方式分手（shǒu）動（dòng）和自動試驗兩（liǎng）種。手動試驗可（kě）以通過主機上（shàng）的手動控（kòng）製（zhì）開關,使變量按設置的步（bù）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（dì）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（yǒu）參數變化的（de）要求（qiú）進行編程,自動完成產品（pǐn）的試驗。
3、自動化繼電保護（hù）裝置測試技（jì）術的研究分（fèn）析
    3.1數字化繼電保（bǎo）護裝置與傳統繼（jì）電保護裝置的差別（bié）[5,6]
    隨著IEC61850規約的推廣（guǎng）和智能電氣設備的發展,電氣係統自動化繼電保護技術進入了（le）新（xīn）的（de）數字化（huà）階段。符合IEC61850標準的數字化保護裝置與傳統的繼電保護裝置在結構上有著相當大的（de）差別,其差別體現在以下幾個方麵:
    1）.硬件差別。傳統保護由模擬量（liàng）輸入接口單元、開關量（liàng）輸入輸出接口、數據處理單元、人機接口、通信接（jiē）口等組成。采用IEC61850標準的保護則由光接口（kǒu）單元、中央處理（lǐ）單元、開入開出單元、人機接口和通信接口等組成。
    2）.產品檢測方式的不同。⑴裝置（zhì）測量（liàng）準（zhǔn）確度方麵。傳（chuán）統方式通過PT/CT交流采樣,而IEC61850的方（fāng）式是接收過程（chéng）層送來的數字信號——光PT/CT或者電子式PT/CT。⑵SOE分辨率試驗。傳統方式的考核（hé）對象是繼電（diàn）保護裝置。IEC61850方式的考核對象是過程層數字模塊。
    3）.時間（jiān）同步性。IEC61850要求測試係統的各個單體光數字轉換（huàn）裝置、數字保護設備等之間信（xìn）號的傳輸必須滿足同步性要求。傳統模式沒有要求一定同（tóng）步。
    4）.實時性要求。IEC61850要求閉（bì）環（huán）仿真測試係統各個環節滿足實時性要求。傳統模式沒有這種要求。
    由於IEC61850標準的數字化保護裝置與傳（chuán）統的繼電保護裝置在結構上的巨大差別,傳統的測試技術不能用於（yú）IEC61850標準的數字化保護裝置。
    3.2數字化繼電保護測試係統的搭（dā）建方法[6,7]
    數字化繼電保護對測試係（xì）統的基本要求有3點:⑴能夠（gòu）輸出基於IEC 61850-9標準的采樣值報文,並且能夠模擬電力係統的各種故障（zhàng）,故障參數可以設置;⑵能夠發送GOOSE報文給被（bèi）測（cè）裝置,模擬變電位置信息、閉鎖信號等各種開入量信（xìn）息;⑶能夠（gòu）接收被測裝置發送的GOOSE報文並正確解析,給出GOOSE報文攜帶的（de）信息。
    在數（shù）字化繼（jì）電保護測試係統中必須有光速（sù）據轉化裝置(合並裝置)將模擬（nǐ）信號轉化為GOOSE報文傳送給被測繼電保護裝置,同（tóng）時接收被測繼電保護裝置發出的GOOSE動作信號並解析為（wéi）開關模擬量信號（hào）.並反饋至繼電保護測試儀,以此形（xíng）成數字繼電保護裝置的閉環測（cè）試係統。
    3.3統一建模的繼電保護測試裝置[8-10]
    電力係統日趨複雜化和（hé）智能化,微機型智能繼電保護測控裝（zhuāng）置的種類也日趨多樣化。元件保（bǎo）護,線路保（bǎo）護,輔助保護,智能配網終端及用於測量控製（zhì）的各類測控裝置層出不（bú）窮。在（zài）這種情況下需要提供統一的整機自動測試平台。圖2是統一建模（mó）的（de）繼電保護測試裝置示意圖。
    圖2 統一建模的繼電保護測試裝置示意圖
    統一建模的係統要求:⑴測試（shì）儀必須具有全自動,全閉環校驗（yàn）的（de）能力（lì）;⑵測試儀本身需（xū）要具有數據通訊的（de）能力,可以接收（shōu）命令和執行命令,並接受上位機的控製。
    用（yòng）一台主機同（tóng）時控製多台測試（shì）儀一起工（gōng）作。每（měi）一台測（cè）試儀調試一台保護裝置,測（cè）試結束後,各台測（cè）試儀（yí）通過數據（jù）通信,將測試結果上（shàng）送到主機,形成曆史文檔。如果和保護測控裝置（zhì）的（de）條形碼識別係統（tǒng）結（jié）合,其曆史記錄將更加完整。采用這樣的調試方式,可以最大限度的減少調試人員的工作量,實現對大批（pī）量測試對象的測（cè）試。中央控製PC機在開始調（diào）試之前對每台（tái）測試儀進行單（dān）獨的遠程配置,並將測試方案導入到相應的測試儀中,設置測試標（biāo）準;在調試過程中,對多（duō）台測（cè）試儀（yí）的調試過程進行集中監控管理;調試結（jié）束後,對每台被（bèi）測試儀完成調試報告並且存入數據庫。所以,在整（zhěng）機調試線上（shàng）,隻要有一位管理員控製中央控製（zhì）PC機,即可同（tóng）時（shí）對多（duō）台裝置進行全自動調試。
    開發這樣的係統主要在於開發繼電保護測試（shì）裝置各類I/O接口插件（jiàn）和整機測（cè）試模型組態軟件。基於數（shù）字化繼（jì）電保護（hù）裝置的硬件架（jià）構實現這樣（yàng）的係統並（bìng）不（bú）困難,關鍵（jiàn）是整機測試模型組態軟件的開發。
    軟件係統可以使用三層體係結構:⑴界麵層。界麵層（céng）上按照用戶使（shǐ）用的位置（zhì）不同分為遠程界麵部分和現場界麵部（bù）分,分別（bié）對應於（yú）遠程（chéng）工作站和現場控製上位機。⑵邏輯層。邏輯層中包含了所有本係統的核心模塊,每個（gè）模塊都是按（àn）麵向對象（xiàng）的程序設計思想對其功能進行封裝,被上層（céng）的界麵層的操作來調用,其結果返（fǎn）回給界麵或是存入數據庫中。⑶數據層（céng）。數據層即數據庫存儲部分,可以（yǐ）用係（xì）統自帶的單機型（xíng）數據庫,也可使用聯機數據庫。
4、結論：
自動化繼電保護裝置在電網中的應用越來越普遍（biàn）,對該裝置的安（ān）裝校驗（yàn）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後繼（jì）電保護裝置的測試係統的方法（fǎ）十分重要,也具有很好的現實意義。

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