智能變電站繼電保護裝置自動測試系統研究和應用

游晨曦，汪昌元

（1.廣西電網有限責任公司防城港供電局，廣西防城港，538000；2.廣西電網有限責任公司電力調度控制中心，廣西南寧，530000）

1 智能變電站中的機電保護裝置運行維護概述

變電站中的繼電保護裝置較為復雜，并且對繼電保護裝置的維護和檢修是一項復雜且浩大的工程，這對于電力企業維護技術人員來說是一項巨大的挑戰，并且對于相關設備檢修的管理級別要求也非常高。[6]

另一方面是對繼電保護裝置的運行安全性的管理，主要針對繼電保護裝置的運行情況，運行的時長，運行的周期等等進行安全方面的檢查，減少繼電保護裝置運行過程中的安全事故發生，從而為其它電力裝置的安全運行起到保護作用和支持作用。[3]

2 智能化變電站繼電保護裝置自動測試系統技術的應用

2.1 關于智能化變電站繼電保護裝置系統的運維平臺搭建

由于我國變電站的智能化運行時間較短，變電站的繼電保護裝置的發展時間也較短，因此在這個變化的過程中還存在一定的問題急需解決。[2]智能化的變電站基于互聯網技術的基礎上，建立起了智能變電站的繼電保護運維平臺，使得智能變電站的風險率和故障率全面降低，并且提高了預警防范的能力。從而促進了故障和風險的解決措施實施。保證了智能變電站的供電效果良好，對于變電站的供電服務質量也是一種提升。[4]

智能化變電站繼電保護裝置運維平臺的組成部分：

2.1.1 采集信息中心

采集信息中心主要依靠的高科技技術是信息采集技術，這種技術通過不斷的變換收集信息的方式來對智能化變電站的繼電保護裝置系統進行信息采集，然后對變電站中的多種故障信息進行排查。在整個信息收集和排查的過程中，專業的技術人員通過收集電力數據對這些信息進行整理和儲存，儲存的方式要根據實際的需求，使得儲存的數據能夠滿足相關的繼電保護維護需要，并且數據的準確性和科學性也需要得到保證，這就為以后的信息檢索和查閱提供了便利。[5]

2.1.2 繼電保護裝置系統運維中心

繼電保護裝置系統的運維系統屬于一種專家型系統，旨在將國內相關于繼電保護裝置領域的一些專家的專業知識和解答通過計算機信息化的數據運算能力形成一個智能化專業化的解答平臺。在運維中心的實際操作中，相關技術人員只需要繼電保護裝置系統中發生的一些故障輸入到專家運維中心平臺上，專家中心就可以依靠豐富的知識存儲和專業性的思維邏輯對設備產生的故障進行解答，并將故障類型進行劃分，對故障提出有針對性的專業意見，從而使得故障能在第一時間得到排除，這就為運維系統提供了強大的技術支持。[1]

2.1.3 繼電保護裝置的運維診斷中心

類似于繼電保護裝置的運維專家系統，這種運維診斷中心能夠通過人工智能的診斷算法對繼電保護裝置產生的故障進行算法定位，并通過智能化變電站中已經存在的故障和解決措施進行檢索，這就能夠達到高效的診斷和準確的判斷，從而得出最優化的解決方案。[7]

2.1.4 關鍵案例分析中心

針對于智能變電站繼電保護裝置的典型案例進行搜集和記錄，然后將重點的案例進行重點儲存，并對這些案例進行重點分析，從而得出一些有效的針對措施，加強了對現行的機電保護裝置的運行故障原因的理解，并且為后續的智能變電站中繼電保護裝置的長遠發展提供了技術支持，這些典型的案例能夠極大的提升繼電保護裝置的分析解決效率，對于一些疑難故障也會形成第一時間的解決方案，促進了智能變電站的長效發展。[8]

圖1 智能變電站繼電保護裝置

3 智能變電站繼電保護裝置自動檢測技術

3.1 信息處理技術

目前我國的電力系統總體發展并不平衡，有些地區的變電系統會受到一些情況的限制。這種限制的情況多發生于外界的不良干擾，例如一些智能變電站的機電保護裝置出現了局部故障而不能通過傳統的技術得到解決，從而導致了故障的情況越來越嚴重，這就使得在故障檢修和維護時所投入的人力物力越來越多，嚴重的損耗了電力企業的經濟效益。

圖2 配電網的運行圖

為了使得這種情況能夠得到有效的解決，可以通過互聯網信息化的技術進行故障檢測的信息處理和分析。首先應用常見的用電設備，儲能設備以及其它設備來實現對應用數據的傳輸，并在傳輸中結合現實的環境情況，變電情況，變電數據等等動態的信息，逐漸的建立起變電站中繼電保護裝置變電管理的末梢神經元，這些末梢神經元能夠對故障實施精準的判斷，并且對其進行自動檢測，從而使得智能化變電站的繼電保護裝置能夠免于受到頻繁的故障隱患侵擾，這就是智能化變電站繼電保護裝置的運維平臺手段之一。[9]

3.2 故障定位技術

配電網的運行頻率一般在50赫茲左右，其正弦頻率一般維持在20秒左右，智能自動檢測憑借著強大的數據處理能力計算出正弦波形中的單個分散點，然后通過相應的時間定制手段對繼電保護裝置進行有序的切斷，從而實現故障的定位分析。[10]

這種通過AD轉換芯片和并口之間的信息傳輸技術能夠實現更多的參數運算，使得后期的定位結果更加的精確。并且能夠對所得到的數據進行綜合類比，使得比較的數值能夠準確的反應出故障的發生點，這種通過數據交互并且對定點進行定時檢查的機制稱為繼電保護裝置的故障定位技術，智能化變電站中繼電保護裝置能夠穩定的持續運行需要依靠這種新興的技術，并且在進行技術評估后要生成科學的完整的評估報告，以供相關技術人員進行參考。

4 智能化變電站繼電保護裝置自動測試系統技術的研究

4.1 研究思路

整個系統的設計思路是從繼電保護測試工作的業務流程出發，按照國家《繼電保護及電網安全自動裝置檢驗條例》、《電網繼電保護檢驗規程》等內容，為各種線路保護、變壓器保護、發變組保護等裝置，設計標準化的測試方案，包括試驗項目、試驗方法、試驗步驟和技術標準等，最終實現整個繼電保護二次作業管理流程的標準化和規范化。[1]

研究建立標準化繼電保護測試儀驅動接口標準協議，并開發標準化繼電保護測試儀接口程序，實現接入廣西網內使用的主流測試儀廠家設備。研究61850規約及傳統103規約智能編輯軟件，實現與不同保護廠家設備、不同通訊模式的數據交互。研究開發一鍵式智能自動測試軟件，實現對繼電保護裝置的一鍵式自動檢測并自動驗證測試結果。研究開發基于主站數據庫技術，實現測試數據的管理及統計分析，以及測試模板的管理、審核及發布。

4.2 技術路線

4.2.1 研究開發技術路線的選定

整理分析需求，理順測試工作的業務流程，以基于測試計劃管理為主線設計整個軟件系統；根據相關的保護校驗規程，分析各類保護的工作原理，建立標準化的測試模型；首先針對4-5種典型保護建立標準化的測試模板，在新建未投產的變電站或已停電設備上進行驗證，對發現的不符合現場需求的部分進行修改；[5]進一步推廣至所有類型的保護測試，完成整個系統，進行最終的系統驗證。

4.2.2 研究開發技術方案的制定

繼電保護測試模板的智能生成：智能分析被測保護裝置的設備數據模型，根據分析結果和繼電保護測試原理庫，智能生成被測裝置的測試模板文件，實現繼電保護裝置測試模板的標準化以及測試模板生成的標準化，解決繼電保護裝置測試模板的開發、管理和維護。

測試儀測試功能數據接口標準化：建立繼電保護測試儀測試功能數據接口標準，實現所有測試數據格式標準化，實現主流測試儀無縫接入到智能檢測系統，實現使用這些主流廠家的測試儀實現對繼電保護裝置的自動檢測。

一鍵式智能自動測試：基于標準化的測試功能數據接口和測試儀控制接口技術，設計平臺化、三層結構的一鍵式智能自動檢測系統，實現繼電保護裝置的一鍵式自動檢測。

4.2.3 關鍵技術的解決途徑

保護裝置進行測試時，通過計算機與所測的保護裝置相連，與保護裝置通訊，讀取保護定值、測量值，解析保護動作時上送的SOE，實現閉環測試。測試控制軟件提供測試過程監視、波形監視、歷史狀態、矢量圖和時間信號圖等多個視圖；測試時無須或簡單人工輸入參數，測試控制軟件根據裝置測試方案一步一步實現各測試項目的測試，自動完成試驗，保護動作信息由保護通訊鏈路上傳；微機試驗設備反饋信息上傳控制軟件，軟件自動對測試結果進行評估，結合保護動作信息形成報告，并自動填寫到表單系統，形成標準表單。[9]

整個系統的設計思路是從繼電保護測試工作的業務流程出發，設計和規劃整個系統。研發過程中主要會用到：軟件編程、電力通訊規約技術、繼電保護測試等方面的技術，主要的技術難點是保護試驗模型的提取、試驗方案的制定和裝置通訊平臺的實現，以及生成符合用戶二次作業表單的試驗報告。[7]

5 結束語

智能化變電站繼電保護裝置在實際運行中會出現各種各樣的問題，并且受到現實的影響情況較多，很多原因都能夠導致繼電保護裝置發生故障。因此需要對變電站繼電保護裝置的運行進行全方位的防護，對設備進行定期檢修，并形成相應的管理體系，使得變電站的繼電保護裝置的自動檢測能夠發揮其真正的效用。