摘要：随着我国经济的不断发展，对电力的需要量不断增加，各种变电站工程越来越多。在变电站工程的实际运行过程中，往往需要采用继电保护装置对变电站的各部分进行有效的保护，如果这些装置的可靠性得不到保证，不仅无法起到有效的保护作用，甚至会带来一些安全隐患。继电保护装置测试系统主要用于对继电保护装置的异常检测，能够更加及时发现装置存在的各种问题，最大程度发挥继电保护装置的作用。为此，我将要在本文中对智能变电站继电保护装置自动测试系统的研究和应用进行探讨，希望对促进我国电力事业的发展，可以起到有利的作用。
关键词：智能变电站；继电保护装置；自动测试系统
1前言
电力系统的可靠性一直是业界重点研究的课题，继电保护装置是变电站正常运行的有利保障，其本身的可靠性直接影响着变电站系统的正常运行【1】。随着智能电网建设的不断加强，各种继电保护装置陆续投入使用，如何充分有效验证这些继电保护装置的正确性及可靠性是需要认真研究的问题。自动测试作为一种有效的测试手段，是业界长期以来研究的重点，但由于各种继电保护装置制造还没有形成有效的标准和规范，这在很大程度上阻碍了自动测试的进一步发展。目前，在大多数继电保护装置的测试工作中，很多还是采用手动测试的形式，不仅测试效率低，测试结果的准确性也较差。
图一：自动测试结构示意图
2关键技术研究
我国相关标准规定对66KV，35KV及以下的电压等级，如果采用电子式互感器时，每个间隔的保护、测控、智能终端、合并单元宜按间隔合并实现。因此，在实际的变电站工程中，66kv、35kv以及以下电压等级的继电保护装置其模拟采用电子式互感器输出均为小信号，开关量采用的传统的电气硬节点，对110KV及以上的电压等级，保护装置的模拟量采样、开关量的输入输出均采用的是数字量，这时基于IEC61850标准的SV和GOOSE报文的。当前智能变电站继电保护装置监控系统的通信是采用的IEC61850标准【2】。
故障模拟系统。在对继电保护装置自动监测装置实际有效性验证过程中，一个可靠的故障模拟系统非常重要。故障模拟应该能够灵活对各种故障进行模拟，还能满足标准的外部接口规范，能够模拟小信号输出方式和SV报文输出方式，开关量能够兼顾鼓励硬节点和GOOSE报文，且应该采用直接采样的形式。报文之间的发送隔离散值应该小于10微妙。
测试用例在故障测试环节中非常重要，要想保证测试的灵活性和开放性，工程师应该可以针对不同保护装置灵活编辑测试用例【3】。在测试用例的使用过程中，通常包括故障施加量和预期结果两个部分，故障施加量又可以分为参数整体和故障参数的设置，在测试前应该确定哪些参数应该进行修改，如定值修改，压板投退等。对故障参数的制定主要包括故障类型、故障量、故障持续时间等。预期结果是在进行全闭环测试过程中，还需要对测试结果进行反馈，有效判断故障测试是否通过。预期结果应该包括保护信息、测试反馈信息、保护变位信息等。
3自动测试系统的设计
本次研究的自动测试系统是建立在传统测试系统之上的，在现有智能继电保护测试仪基础上研制出的一款自动测试系统软件，建立出一整套对变电站所有继电保护装置进行测试的系统。在自动测试软件和自动测试仪的通信中采用的是标准套接字通信，通过该通信模式，可以可靠、准确、有效完成对控制命令的下方和测试结果的反馈，与被测继电保护装置的通信是基于IEC61850的标准通信协议，能够自动实现继电保护装置各种保护命令的下发和装置动作的实际反馈报告信息的收集，自动测试软件的应用可以完成任务调度、结果判别，有效实现全闭环控制。
本次研究的测试系统是在VS2010平台上开发的一套系统，其执行模块主要用于命令的发送和结果的判别，通信模块主要完成对各种继电保护装置的通信。故障用例模块主要用于模拟各种故障，用来验证测试系统是否正常发挥出作用，整个用例编辑模块的使用非常方便。用例管理模块主要用于用例的备份和加载功能。日志模块主要用于记录自动测试过程中的各种信息，能够有效对故障问题进行定位，报告模块用于生成测试结果报告，方便测试人员的观看。
根据继电保护电气量的获取方式，可以将继电保护分为基于单端的电气量保护和基于双端电气量的级联保护这两大类。基于单端的电气量保护主要有变压器保护、母线保护、断路器保护、线路的后备保护等。基于双端的电气量的保护装置有高压线路纵联保护，如高频距离、高频方向、纵联差动保护等。测试仪、被测装置、自动测试软件是测试系统的重要组成部分，自动测试软件主要用于整个测试过程的控制，测试仪主要用于针对不同的被测设备，开展具体的测试工作，被测装置就是要被检测的继电保护装置，其在被测过程中，会不断将保护动作进行上传，并及时对各种装置控制命令进行装载【4】。
在自动测试开始前，因该根据装置ICD文件制作SCD文件，并完成虚端子的连接。然后使用IED配置工具从SCD文件中导出过程接口信息配置文件和CID文件，并下传到被测保护装置中，这样就完成了测试前的准备工作。整个测试过程中，由计算机统一进行控制，当启动测试开始俺按钮时，系统会首先判断是否有故障测试用例，如果有，就会对故障用例的规范性进行检查，在通过规范性检查后，开始进行测试条件的准备，完成准备后，就开始启动通信设备控制设备开始进行测试，在测试的过程中，服务器会负责对测试仪的结果进行记录。在完成一个测试用例后，就会对下一个测试用例任务进行检查，如果存在，就会进行新一轮的测试。
应用案例。本次测试系统主要是在220KV线路光纤差动保护装置进行测试应用，其主要用于对差动保护模块、距离保护模块、零序保护模块、重合闸功能进行测试，主要的测试内容有设备的性能指标，如定值精度、动作时间，还要对保护逻辑的正确性进行测试，如各种区内外瞬时故障保护逻辑、转换性保护逻辑、永久性故障保护逻辑等。在测试过程中还需要对继电保护装置的异常处理功能进行测试，如CT断线异常、PT断线异常、SV和GOOSE报文异常等。其次，应该建立测试用例库。根据各种测试项目方案，编写各种测试故障用例，在编辑完成后，还应该实际对这些故障用例进行验证，合格后提交测试用例库。最后，通过启动测试按钮，从测试用例库中提取出对应的测试用例并开始加载，自动完成整个测试过程。
实际应用效果。本研究研制的自动测试系统是基于传统智能继电保护测试仪构建的，其可以自动化完成对继电保护装置的全自动化测试，在继电保护产品的测试过程中，取得了非常明显的成果，测试流程得到了大大的简化，有效提高了测试工作开始的效率，各种测试结果文件信息非常丰富，为管理人员的系统改进工作的开展，可以打下一个非常好的基础，为继电保护产品的多次重复测试提供了有效的技术手段，让更多小概率问题更加容易暴露出来，让测试更加全面，有效排除了其中的不确定因素，保证了测试结果的一致性。此外，随着自动化测试系统的全面推广应用，测试用例库将不断丰富，测试效率和测试的全面性会得到不断提升。
结语
随着国家电力建设的不断加强，各种变电站工程越来越多。继电保护装置在变电运行过程中，发挥了非常重要的作用。为了保证这些装置处于正常的状态，越来越多采用智能测试系统定期对他们的状态进行测试，及时发现继电保护装置的问题，及时进行处理，保证其正常发挥出作用。
参考文献：
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[4] 王峰，张智锐，任春梅，陈志光，张冉. 继电保护故障信息系统子站自动测试系统设计开发[J]. 电力系统保护与控制. 2012（18）：37-38.
论文作者:麦志彦
论文发表刊物:《河南电力》2018年14期
论文发表时间:2018/12/28
标签：测试论文; 保护装置论文; 继电论文; 故障论文; 变电站论文; 系统论文; 过程中论文; 《河南电力》2018年14期论文;