1 前言

智能變電站繼電保護(hù)特征主要包括: (1) 大量引入電子式互感器和合并單元等智能設(shè)備，使一次系統(tǒng)電氣信息通過數(shù)據(jù)幀傳輸; ( 2) 三層兩網(wǎng)的繼電保護(hù)架構(gòu)改變了原過程層點對點電纜傳輸?shù)男畔⒔粨Q方法; (3) 基于IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備建模，給二次設(shè)備間功能認(rèn)知和相互操作提供基礎(chǔ)。智能變電站技術(shù)給變電站繼電保護(hù)在信息獲取、順序控制、運(yùn)維管理等方面帶來顯著優(yōu)勢。然而，智能變電站繼電保護(hù)在顯示二次系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化和設(shè)備智能化所帶來碩果的同時，二次設(shè)備復(fù)雜的信息組織關(guān)系以及設(shè)備間緊密的耦合關(guān)系操作也給繼電保護(hù)的可靠性帶來巨大挑戰(zhàn)，檢驗繼電保護(hù)設(shè)備組織關(guān)系、信息傳遞有效性以及控制功能的可靠實現(xiàn)也成為繼電保護(hù)投產(chǎn)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

2 技術(shù)背景

目前國內(nèi)外繼電保護(hù)測試方法主要包括:采樣值信息注入的單體測試方法、開關(guān)位置信息出發(fā)的測試方法以及系統(tǒng)動模實驗三種。其中，采樣值信息注入的保護(hù)測試方法是通過符合IEC61850－9－2 規(guī)范的采樣值報文注入保護(hù)裝置，進(jìn)而獲取保護(hù)裝置動作性能的測試方法，這種測試方法初步具備了智能變電站繼電保護(hù)單體測試功能，具有靈活、方便、設(shè)備便攜等優(yōu)勢。開關(guān)位置信息判定的保護(hù)測試方法是在采樣值信息注入的保護(hù)測試方法基礎(chǔ)上，將智能終端納入測試范圍，保護(hù)裝置動作的正確性和有效性不再依賴于GOOSE報文的捕獲，而是通過檢測智能終端模擬開關(guān)變位脈沖反饋進(jìn)行判斷。這種開關(guān)位置信息判定的保護(hù)測試結(jié)果體現(xiàn)了智能終端與繼電保護(hù)裝置交互過程的有效性，在測試范圍和正確性判定方法兩方面有了明顯提升。系統(tǒng)級動模實驗室是采用實際物理設(shè)備動態(tài)模擬一次設(shè)備，依照實際現(xiàn)場搭建二次系統(tǒng)，模擬各種情況下繼電保護(hù)動作行為的測試方法。這種測試方法無論在測試范圍、觸發(fā)信號還是信號反饋都*大程度上與實際運(yùn)行保持一致，其測試結(jié)果直觀，具有較強(qiáng)參考意義。上述三種智能變電站繼電保護(hù)測試方法具有以下缺陷:采樣值信息注入的保護(hù)測試方法和開關(guān)位置信息判定的保護(hù)測試方法在測試范圍方面僅能做到單體測試功能，這兩種測試方法忽視了信號采集、網(wǎng)絡(luò)通信對繼電保護(hù)的影響，對于跨設(shè)備、跨間隔的繼電保護(hù)動作過程不具備參考價值。系統(tǒng)級動模測試范圍**、測試結(jié)果直觀，但動模實驗室建設(shè)周期長、耗資巨大，且對測試人員專業(yè)水平和熟練程度要求高，更重要的是難以規(guī)避智能變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場裝配過程中配置和接線等錯誤。

3 技術(shù)方案介紹

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述建設(shè)周期較長、耗資巨大、對測試人員專業(yè)水平和熟練程度要求較高、難以規(guī)避智能變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場裝配過程中配置和接線錯誤的缺陷，提供一種建設(shè)周期較短、降低耗資、對測試人員專業(yè)水平和熟練程度要求不高、能規(guī)避智能變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場裝配過程中配置和接線錯誤的智能變電站繼電保護(hù)測試系統(tǒng)裝置。

3． 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

構(gòu)造一種智能變電站繼電保護(hù)測試系統(tǒng)，包括圖形用戶界面、模型及參數(shù)管理單元、采集數(shù)據(jù)分析單元、實時數(shù)字仿真單元和仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，圖形用戶界面用于提供圖形化的電力系統(tǒng)建模工具、編輯一次接線圖、設(shè)置元件參數(shù)和運(yùn)行控制，模型及參數(shù)管理單元與圖形界面單元連接、用于管理電力系統(tǒng)接線圖的模型及參數(shù)，采集數(shù)據(jù)分析單元與所述圖形界面單元連接、用于對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、將其轉(zhuǎn)換成模型中對應(yīng)的狀態(tài)信息所需要的格式并傳送給實時數(shù)字仿真單元，實時數(shù)字仿真單元用于進(jìn)行實時計算、模擬電力系統(tǒng)的運(yùn)行、輸出實時仿真數(shù)據(jù)、同時監(jiān)測來自被測系統(tǒng)的反饋信息并進(jìn)行實時更新仿真數(shù)據(jù)，仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元分別與圖形界面單元和實時數(shù)字仿真單元連接、用于將所述實時數(shù)字仿真單元生成的仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輸出數(shù)據(jù)所需的格式。如圖1所示。

3． 2 智能變電站繼電保護(hù)測試方法

該方法應(yīng)用于系統(tǒng)級繼電保護(hù)測試平臺，系統(tǒng)級繼電保護(hù)測試平臺包括系統(tǒng)級測試儀和虛擬開關(guān)箱，系統(tǒng)級測試儀和虛擬開關(guān)箱通過過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，系統(tǒng)級測試儀用于承擔(dān)一次系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)、電量信息的采樣值報文發(fā)包以及人機(jī)交互和圖形界面展示功能，虛擬開關(guān)箱用于斷路器位置信息上傳、斷路器開端功能和開端延時模擬，所述測試方法包括如下步驟:(1)對系統(tǒng)級測試儀進(jìn)行初始化操作，按照測試需求將所述系統(tǒng)級測試平臺接入變電站繼電保

護(hù)裝置，并向系統(tǒng)級繼電保護(hù)測試平臺輸入一次系統(tǒng)物理信息; (2)對系統(tǒng)級繼電保護(hù)測試平臺的仿真場景進(jìn)行設(shè)置; (3)系統(tǒng)級繼電保護(hù)測試平臺按設(shè)置的內(nèi)容模擬真實環(huán)境啟動工作，向變電站繼電保護(hù)裝置發(fā)送正常測試采樣值報文，并在故障設(shè)置觸發(fā)后向變電站繼電保護(hù)裝置發(fā)送故障測試采樣值報文; (4)繼電保護(hù)裝置收到正常測試采樣值報文和故障測試采樣值報文進(jìn)行保護(hù)判定后，向虛擬開關(guān)箱發(fā)送跳閘GOOSE報文，虛擬開關(guān)箱根據(jù)報文內(nèi)容模擬斷路器開斷結(jié)果和開斷延時;(5) 所述系統(tǒng)級繼電保護(hù)測試平臺對變電站繼電保護(hù)功能作出判斷性評價，形成測試報告。

4 結(jié)語

實施本文介紹的智能變電站繼電保護(hù)測試系統(tǒng)、測試方法及實現(xiàn)方法，具有以下有益效果:由于使用圖形用戶界面、模型及參數(shù)管理單元、采集數(shù)據(jù)分析單元、實時數(shù)字仿真單元和仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，其不需要按照實際現(xiàn)場搭建二次系統(tǒng)，所以建設(shè)周期較短、降低耗資、對測試人員專業(yè)水平和熟練程度要求不高、能規(guī)避智能變電站繼電保護(hù)現(xiàn)場裝配過程中配置和接線錯誤。