變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)分析

楊鳳敏

【摘 要】文章以數(shù)字化變電站的繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)為研究對(duì)象，首先簡(jiǎn)單介紹了數(shù)字化保護(hù)優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，然后，提出保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)要求與構(gòu)建方式。通過(guò)對(duì)測(cè)試成果的分析得出結(jié)論，該測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能很好滿足IEC 61850規(guī)約提出的各項(xiàng)保護(hù)要求。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化變電站；繼電保護(hù)；測(cè)試技術(shù)

傳統(tǒng)的數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試方法，僅可以完成簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)測(cè)試，為了對(duì)保護(hù)裝備自身性能進(jìn)行評(píng)估，必須建立一套穩(wěn)定可靠的分析數(shù)據(jù)[1]。本文基于數(shù)字化變電站繼電保護(hù)，對(duì)其保護(hù)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行深入探討，以期為同行業(yè)者提供參考。

一、數(shù)字化變電站繼電保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

1.1 硬件方面

傳統(tǒng)意義上的微機(jī)保護(hù)，具體包含如下內(nèi)容：模擬量的輸入接口、開(kāi)關(guān)量的輸入及輸出接口、數(shù)據(jù)信息分析處理單元、人機(jī)交互接口、通信交流接口。對(duì)于數(shù)字化變電站繼電保護(hù)而言，其數(shù)據(jù)主要來(lái)源ECT數(shù)字信號(hào)或EVT數(shù)字信號(hào)，因此，它和傳統(tǒng)方式有很大不同。其內(nèi)容包括：光接口、中央處理、開(kāi)入與開(kāi)出、人機(jī)交互與通信交流接口。

1.2 信號(hào)傳輸方面

傳統(tǒng)綜自站在采集相關(guān)模擬量時(shí)，主要借助電纜把信號(hào)傳遞至保護(hù)裝備，裝備在完成轉(zhuǎn)換以后，開(kāi)始對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后，再通過(guò)網(wǎng)線等把數(shù)字量傳輸?shù)胶笈_(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中[2]。基于IEC 61850規(guī)約，過(guò)程層中的光電互感器對(duì)采樣信息實(shí)施轉(zhuǎn)換以后，借助光纖將其傳遞到合并單元，該單元將接收到的信息進(jìn)行匯總以后，附帶時(shí)間標(biāo)簽傳輸?shù)竭^(guò)程總線，智能化裝置可從這一總線上得到采樣與控制數(shù)據(jù)。對(duì)于跳閘信號(hào)傳遞而言，主要使用光纖替換傳統(tǒng)的硬接線模式。以IEC 61850規(guī)約為基礎(chǔ)的保護(hù)設(shè)備通信完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，以往的接線式測(cè)試已被取代。因此，必須研發(fā)全新的保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)繼電保護(hù)裝備性能等開(kāi)展必要的閉環(huán)測(cè)試，以此達(dá)到對(duì)系統(tǒng)實(shí)際狀況進(jìn)行反映，對(duì)系統(tǒng)的負(fù)荷、設(shè)備接口情況、保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確性等進(jìn)行深入分析的目的。

二、系統(tǒng)的技術(shù)要求

2.1 通用性要求

就目前而言，合并單元的采樣信息大多支持IEC 60044-7/8與IEC 61850-9-1/2標(biāo)準(zhǔn)。其中，IEC 60044-7/的接口屬于串口，采樣信息報(bào)文傳遞主要按照FT3幀格式，傳遞模式為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，實(shí)際傳輸速度可穩(wěn)定在2.5 Mbit/s；IEC61850-9-1/2的接口為以太網(wǎng)接口，可在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行信息傳遞，傳遞速度可以達(dá)到10 Mbit/s，個(gè)別情況下還能升至100 Mbit/s，在這種傳遞模式下，可實(shí)現(xiàn)資源全網(wǎng)共享，是未來(lái)發(fā)展主要趨勢(shì)。此外，保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)還需輸出各種形式的信息報(bào)文，以此滿足不同規(guī)約下對(duì)設(shè)備測(cè)試提出的實(shí)際要求。

2.2 同步性要求

構(gòu)成系統(tǒng)的所有光數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備單元與數(shù)字化繼電保護(hù)裝備間的信號(hào)傳遞，必須具備一定同步性。供給的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)，是對(duì)保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行判別的必要基礎(chǔ)，需確保采樣信息是在相同采樣點(diǎn)獲得，防止因相位與增幅出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生誤動(dòng)作，造成嚴(yán)重的后果。

三、系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1 硬件平臺(tái)

將電力系統(tǒng)作為基礎(chǔ)的數(shù)字化仿真設(shè)備，是測(cè)試平臺(tái)的核心設(shè)備，在這一前提下，還研發(fā)光數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口PWF-2T，可將數(shù)字化仿真設(shè)備的實(shí)際輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變成可滿足現(xiàn)行規(guī)約要求的報(bào)文，同時(shí)，借助光纖傳輸至保護(hù)裝備當(dāng)中。此外，轉(zhuǎn)換接口還能接收保護(hù)裝備給出的動(dòng)作信號(hào)，并通過(guò)解析形成開(kāi)關(guān)量，反饋到數(shù)字化仿真設(shè)備，至此完成閉環(huán)測(cè)試。該仿真設(shè)備將機(jī)群服務(wù)器作為基礎(chǔ)，其具備較高的使用性能，充分運(yùn)用機(jī)群自身?yè)碛械亩喙?jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)與通信網(wǎng)絡(luò)，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)任務(wù)實(shí)施分解，同時(shí)動(dòng)態(tài)操控仿真過(guò)程，以此實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的復(fù)雜交-直流電系統(tǒng)暫態(tài)仿真與機(jī)電-電磁暫態(tài)仿真試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，可對(duì)全部二次設(shè)備實(shí)施互聯(lián)，同時(shí)，在多種運(yùn)行模式下完成檢驗(yàn)，相關(guān)測(cè)試結(jié)果具有良好的全面性、客觀性與準(zhǔn)確性，與傳統(tǒng)方式相比優(yōu)勢(shì)顯著，能大幅降低誤動(dòng)作發(fā)生幾率。

3.2 測(cè)試模型

數(shù)字化仿真設(shè)備的關(guān)鍵軟件為PSASP，即電力系統(tǒng)分析綜合程序，其具有良好的可靠性與可信度。使用該軟件創(chuàng)建電磁模型，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行輸入，完成高精度模式下的仿真計(jì)算，能準(zhǔn)確模擬系統(tǒng)運(yùn)行方式與故障類型。此外，在模型上還可以自主設(shè)置故障類型與位置，以此準(zhǔn)確檢驗(yàn)保護(hù)裝備在復(fù)雜條件下給出的動(dòng)作是否正確。

四、系統(tǒng)測(cè)試成果

4.1 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性測(cè)試

PWE-2T對(duì)電子互感器與合并單元數(shù)字量進(jìn)行模擬輸出。其中，合并單元中的電壓和電流采樣信息，對(duì)于同步性和及時(shí)性有著很高的要求。從硬件的角度分析，PWF-2T開(kāi)關(guān)量的采樣頻率一般為10 kHz，時(shí)間分辨率100 s；而模擬量的采樣頻率可以達(dá)到50 k Hz，精度有效控制在16 bit。其轉(zhuǎn)換芯片主要使用由T1公司研發(fā)的高性能芯片，實(shí)際情況中的轉(zhuǎn)換速度為250 k SPS。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，仿真計(jì)算時(shí)間設(shè)定在60 s，基于錄波器的波形時(shí)間同樣為60 s，以20 ms為一個(gè)周期，驗(yàn)證平臺(tái)實(shí)時(shí)性。

4.2 系統(tǒng)同步性測(cè)試

使用RCS-9785C為PWF-2T傳輸同步脈沖信號(hào)，信號(hào)連接方式。。線路的差動(dòng)電流為0，說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸通道中的實(shí)際輸出能滿足系統(tǒng)同步性要求。

五、結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化變電站繼電保護(hù)裝備測(cè)試需要滿足IEC61850規(guī)約的要求，必須在研究傳統(tǒng)保護(hù)模式與新型保護(hù)模式的主要差別，在此前提下，研發(fā)一種直接面向數(shù)字化變電站的閉環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心在于數(shù)字化仿真設(shè)備，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)換接口的設(shè)置，能高效完成閉環(huán)性能測(cè)試，并為變電站的技術(shù)研發(fā)提供可靠試驗(yàn)方法，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 李先妹，黃家棟，唐寶鋒.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)的分析研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40（3）：105-108.

[2] 盧德明.數(shù)字化變電站繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)要點(diǎn)探討[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2015，22（12）：149，151.