變電站自動化測試系統研究

錢同川

【摘要】隨著智能變電站的大規模投入使用，數字化設備相對于傳統設備的區別對專業人員提出了更高的學習要求，智能變電站的安全穩定運行必將需要從業者在現有技術基礎上學習更多的專業知識和技能的提升。但在智能變電站實際工作中，工作人員測試條件和技術能力目前仍有待提高。本技術研究前期分析了現有實際工作中存在的主要問題，研究一些技術方法和測試裝置，旨在克服實際的困難，提升現場工作的簡便和實效性。

【關鍵詞】智能變電站；手持式；測試儀器

1前期準備調研工作

本課題開展了大量的前期調研和需求分析工作，針對智能變電站工作中測試、校驗、分析以及相關知識的培訓情況等調閱，通過需求分析確定了本課題能研究客服解決的問題，并針對存在的問題提出可行的技術方案。調研中發現目前存在的主要問題表現在以下幾個方面：1.數字化專業知識不熟悉，能力薄弱，對智能站的構架、基礎以及虛端子等概念還不清晰，無法對SCD文件的連接進行判斷查看；2.相較于傳動保護裝置對于數字化保護設備不熟悉，校驗方式方法未能掌握；3.對現有數字化設備的校驗測試儀器使用未能掌握，測試方法流程不清楚，同時也增加了對現場保護設備調試的復雜度；4.由于接觸數字化裝置時間不長，對于智能變電站的異常情況、告警情況、動作問題的分析經驗不足，尤其是在一些偶發性動作，缺少足夠的經驗積累。

2設計思路

針對以上的問題，本課題提出設計一款手持式的便攜裝置，用于保護裝置的測試、分析校驗等功能。具體需要研究內容包括有：①采樣值傳輸標準體系：當前采用的電氣采樣的數字化傳輸模式提高了站內的信息容量，簡化了變電站的信息共享及設備間互操作。②SCD文件解析：SCD文件是通過XML文件格式來描述的，本次研究采用應用范圍比較廣泛的DOM解析方法。它的特點是可以在任何時候訪問XML文檔中的任何一部分數據，特別是當文檔比較大或結構比較復雜時，可以提高程序的運行效率。③硬件平臺擬考慮FPGA+ARM相結合的方式來實現，FPGA用來保證SV數據的等間隔傳輸。在考慮發送常規的SV數據的同時，需要發送SV數據定制的功能，④GOOSE報文的發送。GOOSE主要傳輸保護跳閘、閉鎖等重要報文，對其發送的可靠性和實時性要求極高。⑤客戶端通信。研究由本裝置發作為客戶端給保護設備發出各類保護裝置內有的四遙、壓板、報告等信息，并實現保護裝置能正確讀取識別。⑥設計自動化邏輯。可實現通過召喚保護內設置的定值，分析后能在設備中生成測試程序，并通過控制裝置的輸出達到試驗的目的，并能分析實現自動測試。

3總體硬件架構

本課題研究的裝置主要由32位嵌入式CPU系統和對外接口組成，對外接口包括8組光以太網、3組光串口、一個SD卡接口、USB接口、一個電以太網口。鋰電池供電，自帶按鍵與屏幕，可實現手動控制設備光以太網接口實現IEC61850-9-1/2、GOOSE報文的接收與發送、IEEE1588報文的接收，可接入光數字保護裝置、合并單元、智能終端及IEEE1588時鐘；光串口采用復用技術，可接入FT3接口的光數字保護裝置、合并單元，或具有光IRIG-B的時間同步系統，電以太網口實現MMS客戶端、服務端通訊仿真，SD、USB接口支持全站配置文件的導入和錄波數據的導出。

4裝置實現效果及實施成效

設計的裝置可實現專業人員針對智能站保護裝置常用的測試與校驗功能，而且具備自動生成和分析功能，具備有如：①電壓電流試驗可手動輸入測量數值，也可改變步長變化，控制對裝置的輸入數值；②整組試驗，具備常見的整組試驗功能，也具備單相、兩相、三相故障類型的模擬；③狀態系列，可模擬實際故障情況下的多個狀態變化信息，按照時間或是手動控制狀態的轉換，發送報文以反映試驗結果。④報文測試，可模擬各種SV、GOOSE參數錯誤或是錯誤報文等；⑤MMS客戶端/服務端，可以讀取裝置定值、裝置參數、遙測值、遙信值、壓板值、告警、事件等信息，并具備修改寫入功能，也可以仿真不同智能裝置的MMS通訊，具備上送裝置信息功能⑥、自動化測試，通過召喚定值、分析定值、設置加量、控制輸出、檢測結果等全面的流程，進行對二次設備自動測試。

實施后：通過測試設備能方便檢修人員查看智能變電站配置信息和各設備聯絡關系、整體構架等系統體系的熟悉，提升專業人員對數字化設備故障排查能力和拓展思路，克服原有測試設備對智能站設備的運行工況測試、分析能力的局限性，手持式的裝置在專業人員日常工作中具備攜帶方便、操作便捷的功效，同時能簡化測試流程，縮短測試準備時間，加快測試進度。此外更能建立標準化的智能變電站測試校驗體系，同時實現自動化測試校驗工作，提高智能變電站的測試、調試工作。

5經濟、社會效益

在研究技術使用以來，使測試操作更加便捷，攜帶更為方便，工作效率提升明顯，較之以往大幅度縮短了測試時間，同時也減少了間隔的停役時間。就數據統計來看，該系統大大減少了測試所花費的時間和人力成本，經濟效益是不言而喻的。另一方面，新成果的應用可以減少運行設備停役的時間，提高了電力系統的安全穩定性，減少了停電次數，為群眾提供了舒適的環境，提高了電力部門的社會形象。

6項目推廣前景和價值

隨著電力技術的發展和變電站的擴建，我們的設備管理帶來越來越大的壓力。本項目面對工作中遇到的實際難題，群策群力，通過變電站測試設備的研制，從而提高了測試校驗能力，具有巨大的推廣應用價值。