数字化变电站继电保护测试技术及运用实践分析

数字化变电站继电保护测试技术及运用实践分析

吴林峰

广东威恒输变电工程有限公司528000

摘要：伴随着我国经济的增长，对于电力的需求也日益增大。作为电网中的重要节点，变电站关系着电网系统运行的安全与稳定。鉴于传统的继电保护装置已经难以适应日趋复杂的电力系统发展，在当前科学技术日新月异的前提下，数字化变电站继电保护测试技术应需求而生，成为我国电力系统安全发展过程中必不可少的重要一环。从传统继电保护的缺失入手，探讨数字化变电站继电保护测试技术的创新要点。

关键词：数字化变电站;继电保护;测试技术

供电是电力系统的末端，其直接与用户连接。电力需求的增加促进了电力事业的发展，同时，用户对电网供电质量的要求也越来越高。提高电能质量是当今整个电力系统面对的主要问题。合理完善供电网络结构，运用科学技术手段实现供配电网的自动化。自动化供配电系统是利用计算机网络技术、通信技术以及电力电子技术，将配电网上的用户数据、配电网数据以及地理信息、电网机构进行整合，构成一个完整的自动化配电系统，从而实现对电网的实时检测、控制、保护。自动化供配电系统主要是为了改善供电质量、提高供电可靠性、提高供电企业的管理水平和经济效益，实现企业与用户的双赢。

1传统继电保护测试技术的缺失

传统继电保护装置发挥功能的方式是通过物理接线，所以它的保护功能测试是由测试人员利用测试仪通过模拟装置电流电压的输入量和开关量进入回路，然后进行故障计算后如果满足动作判据就会输出跳闸命令，驱动继电器闭合触点。工作人员会根据情况判断变电站的稳定性，并为之做出相应调整以保障电力系统平稳安全运行。这种测试技术操作较为麻烦，在电力系统尚未发展壮大时运用还足够支撑。自从IEC61850标准开始实施，传统继电保护测试技术不再适用。人力物力的消耗，操作效率低，它所存在的缺点让它在面对日益繁杂、日益庞大的电力系统时出现了处处局限的场面，很多曾经被忽视的小毛病也被放大了呈现出来。各种智能电气设备不断投入应用，变电站自动化技术开始进入了数字化的新阶段。将数字化测试技术投入使用来采集信息，能够提高对于变电站工作性能测试的准确度，并且数字化测试所具备的及时性能够及时反映数字化变电站的运行状况，便于测试人员随时发现问题并采取措施解决，进一步确保电力系统的正常运作。

2数字化保护测试技术所具有的特点

2.1通用性

数字化变电站保护技术装置需具备通用性，并可以更加广泛而深入的应用于国内的电力系统当中，从而使电力系统得以健康发展，所以我们应运用有效的通信标准来作为运行支持的根据。其中，通信标准IEC1580-9-2应用网络实施传输，可完成采样值数据资源的共享，这也是数字化变电站未来的重要发展趋势。数字化保护技术装置应当达到基本测试需要，可以不同形式的报文进行输出，同时还应满足各种型号设备的实际应用需要。因此，可以看出数字化保护测试技术的通用性至关重要。

2.2实时性

数字化保护测试技术一般都是由采样数据打包、GOOSE报文发送及其解析等流程构成，每一通信接口之间数据传输时间都直接反映数字化保护技术装置的性能，并且动作持续时间越久，系统性能便会越差。所以，若要确保整个测试技术装置具有实时性，我们就需要提升通信接口之间动作的时间，唯有保证其速度，才可保证测试技术装置采集数据的及时性和有效性。

2.3同步性

数字转换装置以及数字保护设备之间在传输数字信号的过程中，需要保证测试技术系统具有同步性。测试采集电压及电流信号务必要来源于相同的采样点，将其作为保护技术装置性能判断的重要根据，与此同时，数字采集应保证精准性。幅值及相位的误差将会降低保护技术装置的性能，严重时甚至还会造成系统判断失误的后果。所以，为保证电力系统的可靠性，应使所采集数字信号的同步性得到切实保障。

2.4规模性

数字化变电站在测试自身性能时，系统应具备若干个数字保护装置，从而保证数据的输出与输入，这同时也为测试系统性能提供了有效数据。从当前发展形势来看，我国电力系统通过不断发展，仿真装置已完成了六组电压、电流以及十二路开关量的仿真规模。利用构建起更简便的数字化变电站测试技术系统，也实现了数字化保护技术张志整体性能的测试，从而为电力系统未来的发展奠定了技术基础。

3新型数字化保护测试系统的构建

3.1硬件平台的构建

测试平台以电力系统全数字仿真装置（ADPSS）为核心设备，研发了光数据转换接口PWF-2T（带模数转换单元），可以将ADPSS输出的±10V弱电压信号转换为符合IEC60044-7/8、IEC61850-9-1/2规约的报文，并通过光纤传送到待测数字继电保护设备中；同时，PWF-2T可以接收数字继电保护设备发出的GOOSE动作信号并解析为开关模拟量信号，并反馈至ADPSS，以此形成光数字继电保护装置的闭环测试系统。测试平台示意图如图1所示。

该仿真装置基于高性能机群服务器，利用机群的多节点结构和高速本地通信网络，采用网络并行计算机技术对计算任务进行分解，并对仿真过程进行实时和同步控制，实现大规模（1000台机、10000条母线）复杂交直流电力系统的机电暂态实时仿真和机电—电磁暂态混合实时仿真以及外接物理装置试验。通过构建完整的二次系统网络，可以实现所有二次设备的互联，并在不同系统运行方式下进行检验，测试结果全面、客观、准确，较之以前具有明显的优势，有效降低了保护误动作的可能。为了更真实地反映数字化变电站的实际情况，还配置了常规采样合并单元、智能操作箱、光交换机、GPS时钟同步装置等设备，逐步建成一个模拟的数字化站。

3.2测试模型

ADPSS的核心软件基于成熟的商用软件“电力系统分析综合程序”（PSASP），具有很高的可靠性和可信度。利用PSASP软件建立被测电力系统的电磁模型，输入各种参数，进行高精度的电磁暂态实时仿真计算，可以完成对电力系统各种运行方式和故障类型的模拟。可以在建立的电磁模型上自由设置故障点位置、类型、持续时间等参数，并可以设置复合故障，以检验保护装置在复杂故障时的动作行为是否正确。

4数字化变电站继电保护测试技术分析

数字化变电站测试手段是数字化变电站进行长期使用和数字化技术延续发展的基础和前提条件。我国的电力系统发展一直处于平稳中壮大的状态，它的发展淘汰了许多传统电力技术，在当前的情势下，数字化继电保护测试虽然已经投入运行，技术部门也仍然在不断地对它进行创新开发。但从当前形势看，我国电力系统发展仍普遍存在着“重开发研究，轻已开发技术测试”的问题。这样的做法为我国电力系统的行业发展带来了许多负面影响。事实上，我们需要通过反复测试，从中发现技术更新中存在的问题和不足，并及时作出相应的技术调整和改善。但是当前的数字化变电站系统测试本身就存在诸多问题，如设备类型多样、型号繁多、规约复杂等。这些问题都为测试技术的研究带来了很多困难。如果重开发轻测试的现象一直得不到足够重视，那么势必会为电力系统发展带来数不清的隐患，这些问题急需获得重视并且得到处理。就当前数字化变电站继电保护装置测试技术的发展趋势看来，目前现有的测试设备还不能满足数字化继电保护测试的全部需求。必须要加强对装置测试技术的研究，在研究样本和开发测试方面要进行细化分析。逐步研制可以满足数字化闭环测试需求的测试装置。其实通过研究数字化变电站的特点，我们不难发现只要符合IEC－61850标准，变电站二次设备就可以直接无缝接入变电站局域网，应用非常方便。所以基于相同通信标准，继续研究测试方法，如果能够研究出满足装置发展的测试方法，以后的测试将会变得更加简便，这样也可以保障电力系统进一步的深入发展。

结论

随着计算技术的不断发展和成熟以及电力系统自动化发展的加快，继电保护技术将面临着前所未有的挑战。社会发展逐步由数字化向信息化过渡，为了更好的适应社会的发展需求，继电保护装置一电力系统为核心，通过增加转换接口与数字化保护设备之间进行信息的交换，完成数字化变电站设备的闭环性能的测试，同时检验继电保护装置的性能是否符合电力系统安全性能的要求，并及时的做出调整。

参考文献

[1]解晓东，汤磊.数字化变电站继电保护应用问题研究[J].中国电力教育，2010，21：263－266.

[2]李俊.数字化变电站继电保护验收的探讨[J].电工技术，2009（1）：65－66.