基于IEC61850标准数字化变电站继保测试系统研究 |
| 2012-08-11 18:07 作者：张晓晔 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月11日消息 《硅谷》杂志2012年第13期刊文称，介绍数字化变电站继电保护自动测试系统的现状和优势后，对基于IEC61850标准数字化变电站继保测试系统的测试原理特点和功能特点进行分析研究。针对数字化变电站测试生产领域中继电保护设备装置性能测试的功能需求和特点，结合计算机高级编程应用功能技术，提出基于IEC61850标准的分布式网络化、数字化、智能化自动性能测试分析系统。该测试系统采用分散分布式逻辑组成结构体系和集成模块化设计理念，实现数字化变电站继保测试装置设备性能的闭环自动测试。实际应用分析结果表明，该测试系统在实际应用中，不仅提高数字化变电站继电保护测试工作的效率，同时还确保测试结果的准确可靠性。
随着区域大电网建设步伐的进一步加快，加上IEC61850国际规约标准的广泛推广和智能电气一、二次设备的研发应用的发展，尤其是智能断路器（DL）、电子式互感器（CT、VT）等智能电子设备功能的进一步完善，变电站综合自动化保护技术进入了网络化、数字化、智能化等新阶段。建立符合IEC61850通讯规约标准的数字化保护装置，也就成智能变电站研究发展的重要方向。数字化保护系统的应用，不仅其结构与传统变电站继电保护系统结构间存在一定差异，同时传统的继电保护测试技术等在实时性、可靠性、准确性等方面，已经很难满足现代数字化智能变电站继电保护设备装置性能需求，其测试内容、测试方法、以及测试手段等均需要有针对性的改变。基于IEC61850通信规约标准的智能数字化变电站继保测试系统，不仅可以测试变电站继电保护设备装置的通信功能，同时还可以对变电站继电保护设备装置的动作时间行为逻辑进行动态分析判断，实现在线性能动态测试，打破了传统静态测试通信与保护测试间相互独立、测试实时性、效率较低等问题，大大提高了继保测试人员测试工作效率[1]
1数字化变电站继电保护自动测试系统的优势
在数字化变电站继电保护系统性能测试过程中，引入自动化、网络化在线监测工具进行自动化测试，可以确保继保性能测试的实时准确性，同时还可以提高测试人员的工作效率，是一种非常高效实用的继保测试方法。自动智能化测试系统，具备测试可重复性、测试准确度高、在线监测等功能，能够确保测试工作的可追溯性；可以实现多种功能性能的同步测试，测试方法手段较为成熟，有效拓展测试覆盖范围，确保性能测试的完整可靠性；自动智能化测试系统中，测试任务和测试数据结果报告由相应高级应用软件自动运算分析生成，减少了人工因素的干扰，确保测试数据的完善系统性能，同时以计算机自动运算分析为核心，可提高测试工作效率和故障处理效率[2]。
2基于IEC61850标准数字化变电站继保测试系统建设
智能数字化变电站继保测试平台，以中国电力科学研究院开发的基于高性能PC机群的全数字实时仿真系统（AdvancedDigitalPowerSystemSimulator，简称：ADPSS）为核心，以PWF-2T（带模数转换单元）为数字式光电互感器光数据转换接口，将ADPSS仿真系统输出的±10V弱电压信号，实时转换成满足IEC60044-7/8、IEC61850-9-1/2等通信规约标准要求的通用变电站事件GOOSE报文，并通过光纤以太网将跳闸报文传送到待测试数字化继电保护装置系统中，进行报文→命令转换；另外，双通信PWF-2T光数据合并转换装置，可以实时接收数字继保装置发出GOOSE动作信号报文，动态解析断路器跳合闸模拟量信号并反馈到ADPSS仿真系统中，以此形成对光数字继保装置性能动态分析的闭环测试系统。智能数字化变电站继保测试系统总体方案，详见图1所示：
图1智能数字化变电站继保测试系统总体方案
从图1可知，该测试系统基于高性能PC机群服务器，利用PC机群中多节点同步运算分析和高速数据通信互享网络结构，采用计算机与网络同步并行报文传输解析，对继保系统性能测试任务进行实时分解和同步控制[3]。通过ADPASS系统构建统一标准的智能数字化变电站二次系统网络，进而实现所有智能IED设备间的实时互联。基于高性能PC机群服务器的变电站继保测试系统，能够在变电站系统处于不同运行工况下，对继保装置性能进行动态测试分析，能够满足智能数字化变电站继保系统功能在线监测功能需求，有效降低继保装置系统“误动”、“拒动”等发生可能性。
3基于IEC61850标准继保测试系统应用性能
为了验证本文所建立的基于IEC61850标准的数字化变电站继保测试系统的实时性、准确性、可靠性，根据图1所示逻辑组成结构要求，在ADPSS全数字实时仿真系统中建立对应仿真模型，并进行大量的试验。
3.1系统实时测试分析性能
从图1可知，用PWF-2T数字式光电互感器光数据转换装置，来模拟基于IEC61850标准中的电子式互感器+合并单元的数字信号采样并输出。合并单元在进行电流、电压信息采样过程中，对采样数据的实时性、同步性等要求均非常严格。从硬件角度来看，PWF-2T数字式光数据转换装置，其数字开关量信号采样频率为10kHz，时间分辨率为100μs；模拟量信号采样频率为50kHz，采样精度为16bit，能够满足数字化变电站继保测试系统要求。从实验结果来看，PWF-2T数字式光数据转换装置在开关量和模拟量信号采集中，其理论总时间设置为60s，而测试系统录波器实际记录波形时间也为60s，采样周期仅为20ms。测试平台实时性测试结果表明，测试系统满足数字化变电站继保装置性能测试实时性要求。
3.2系统同步测试分析性能
为了提高数字化变电站继保测试系统，进行变电站系统各运行工况状态和故障动作保护性能同步性测试要求，采用GPS时钟同步装置RCS-9785C，分别给PWF-2T数字式光数据转换装置、IED数字测控装置、IED数字保护装置、IED事件记录装置等发送同步脉冲信号。基于IEC61850标准智能数字化变电站继保系统不同设备系统间同步信号的具体连接逻辑关系。从数字化变电站线路差动保护测试结果可知，当线路故障发生在保护区外或当线路处于稳态（正常运行）工况时，线路差动保护电流为零。由此，可以验证当继保系统处于不同运行工况时，不同保护信号数据实时输送满足测试系统同步性。
3.3系统整体测试分析性能
基于IEC61850标准的智能数字化变电站继保测试系统，采用的数字式录波器来接收变电站线路发生故障时功率放大器提供的电流电压模拟量信号，同时接收变电站线路保护装置发出的动作时间信号。当变电站出线C相线路发生故障，引起系统稳定工况出现破坏，系统全相发生震荡，其震荡频率为2.5Hz，C相继保装置纵差保护动作保护、接地距离II段动作，经17.5ms跳C相出口断路器，并于405ms后重合闸装置重合闸动作。测试系统测试结果表明，当变电站输电线路出现故障后，测试系统能够很好测定继保装置动作性能。
4结论
通过统一集成测试模型配置文件的规范统计建立，进而装置具备实时性强、准确性高的基于IEC61850标准的数字化变电站继电保护测试系统，并由数字化变电站继保测试要求按照测试逻辑来执行整机性能的测试分析。基于IEC61850标准的数字化变电站继电保护自动测试系统，在智能数字化变电站性能测试领域中具有较大的应用功能和前景，不仅扩大继电保护装置测试范围和领域，同时可以满足一些特殊测试项目性能测试需求，将继电保护测试人员从繁琐机械性测试工作中有效解脱出来，结合计算机高运算分析能力，提高测试人员的测试工作的工作效率和测试数据结果的准确可靠性，使其有更多的时间投入到变电站继电保护专业领域的研究工作中，进而产生良好经济效益和社会效益。（原文载于《硅谷》杂志2012年第13期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载）
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