李兆龍 王立文 曾 強(qiáng)

(鐵煤集團(tuán)供電部，遼寧 鐵嶺 112700)

淺談繼電保護(hù)測(cè)試裝置的現(xiàn)狀及發(fā)展

李兆龍 王立文 曾 強(qiáng)

(鐵煤集團(tuán)供電部，遼寧 鐵嶺 112700)

介紹了繼電保護(hù)測(cè)試裝置的現(xiàn)狀，分析了采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的光數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試裝置與傳統(tǒng)測(cè)試裝置的差別，總結(jié)了未來(lái)繼電保護(hù)測(cè)試儀的發(fā)展趨勢(shì)。

繼電保護(hù)測(cè)試儀；IEC61850；現(xiàn)狀；發(fā)展

0 引言

供電系統(tǒng)逐漸步入智能化，帶動(dòng)了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置飛速發(fā)展，而我國(guó)繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)一直處于探索階段，可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多。特別是電力設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家重視設(shè)備生產(chǎn)，輕視設(shè)備試驗(yàn)，這也給電氣試驗(yàn)和繼保檢定工作造成了一定的困難。近幾年，數(shù)字化繼電保護(hù)裝置逐漸取代傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置成為電力系統(tǒng)的重要組成部分，鐵煤集團(tuán)供電部也成功完成了66 kV大興變電站的改造項(xiàng)目。在繼電保護(hù)檢定過(guò)程中，保護(hù)裝置測(cè)試儀器設(shè)計(jì)不夠人性化、操作繁瑣等問(wèn)題，須在未來(lái)的設(shè)計(jì)與制造中加以重視。

1 繼電保護(hù)測(cè)試裝置的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國(guó)的繼電保護(hù)測(cè)試儀大體上可以分為3類(lèi)：常規(guī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀、微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀和光數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試儀。

常規(guī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀按照性能可以分為單相繼電保護(hù)測(cè)試儀、雙路繼電保護(hù)測(cè)試儀、三相繼電保護(hù)測(cè)試儀。常規(guī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀大部分使用調(diào)壓器做調(diào)壓調(diào)流源，具有抗摔抗震、結(jié)實(shí)耐用、操作簡(jiǎn)單直觀(guān)、過(guò)載性能超強(qiáng)、價(jià)格較低及維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但測(cè)試儀器也有重量重、性能比較單一、精度較低、輸出受輸入電源影響等問(wèn)題，盡管如此，常規(guī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀仍然可以對(duì)電磁型繼電器等老式繼電器進(jìn)行檢定。

微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀針對(duì)當(dāng)前廣為應(yīng)用的微機(jī)型保護(hù)裝置，可分為三路電流四路電壓的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀和六路電壓六路電流的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀。在開(kāi)關(guān)柜配出的交接和定期繼保試驗(yàn)中，用三路電流四路電壓的微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀就足夠了。后者主要是針對(duì)變壓器差動(dòng)試驗(yàn)三相同時(shí)做的試驗(yàn)，微機(jī)型保護(hù)測(cè)試儀應(yīng)用計(jì)算機(jī)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的信號(hào)測(cè)試，使得保護(hù)裝置測(cè)試水平向測(cè)試智能化邁出了一大步。

近幾年來(lái)，數(shù)字化變電站的建立帶動(dòng)了光數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀的發(fā)展，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化保護(hù)裝置與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置在結(jié)構(gòu)上有著相當(dāng)大的差別，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 硬件。傳統(tǒng)保護(hù)由模擬量輸入接口單元、開(kāi)關(guān)量輸入輸出接口、數(shù)據(jù)處理單元、人機(jī)接口、通信接口等組成。采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)則由光接口單元、中央處理單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、人機(jī)接口和通信接口等組成。(2) 試驗(yàn)方法。1) 裝置測(cè)量精度區(qū)別。傳統(tǒng)方式通過(guò)PT/CT交流采樣，而IEC61850的方式是接收過(guò)程層送來(lái)的數(shù)字信號(hào)——光PT/CT或者電子式PT/CT。2) 增加了SOE分辨率。SOE(事件順序記錄功能)分辨率指的是記錄一個(gè)開(kāi)關(guān)量變化的最小的時(shí)間精度，一般為小于1 ms。傳統(tǒng)方式的試驗(yàn)對(duì)象是繼電保護(hù)裝置。IEC61850方式的考核對(duì)象是過(guò)程層數(shù)字模塊。(3) 時(shí)間同步性。IEC61850要求測(cè)試系統(tǒng)的各個(gè)單體光數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)字保護(hù)設(shè)備等之間信號(hào)的傳輸必須滿(mǎn)足同步性要求，而傳統(tǒng)模式?jīng)]有要求一定同步。(4) 實(shí)時(shí)性要求。IEC61850要求閉環(huán)仿真測(cè)試系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。傳統(tǒng)模式?jīng)]有這種要求。

由于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置與IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化保護(hù)裝置在結(jié)構(gòu)上有巨大差別，因而傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)不能用于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化保護(hù)裝置。

2 繼電保護(hù)測(cè)試儀的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

雖然光數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試儀已成為當(dāng)前發(fā)展的主流，但光數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試儀等繼電保護(hù)測(cè)試裝置都是以測(cè)試保護(hù)的單項(xiàng)功能原理而設(shè)計(jì)的，測(cè)試軟件也是按不同的原理劃分成不同的功能模塊，測(cè)試過(guò)程人工控制，測(cè)試參數(shù)人工設(shè)置，測(cè)試結(jié)果人工處理，測(cè)試過(guò)程的人工檢查和操作(如接線(xiàn)、投退壓板)需要對(duì)照?qǐng)D紙和檢驗(yàn)規(guī)程，測(cè)試完成后需要人工整理測(cè)試報(bào)告。隨著電子設(shè)備智能化發(fā)展，繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試技術(shù)未來(lái)對(duì)軟件平臺(tái)提出了新的要求：

2.1 測(cè)試軟件和功能模塊簡(jiǎn)潔化

現(xiàn)在我們使用的繼電保護(hù)測(cè)試軟件各個(gè)功能模塊相互獨(dú)立，不能同時(shí)打開(kāi)和運(yùn)行，每個(gè)模塊包含了參數(shù)輸入界面、信息交換接口、試驗(yàn)結(jié)果輸出等全部功能。未來(lái)軟件結(jié)構(gòu)可分為標(biāo)準(zhǔn)操作平臺(tái)和功能模塊2部分，標(biāo)準(zhǔn)操作平臺(tái)只包含了各個(gè)模塊公用的部分，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)對(duì)象參數(shù)共享。標(biāo)準(zhǔn)操作平臺(tái)作為主要的運(yùn)行平臺(tái)，始終處于打開(kāi)狀態(tài)，測(cè)試功能模塊以動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)方式調(diào)用，隨時(shí)可以打開(kāi)和關(guān)閉，方便操作，這對(duì)于保護(hù)測(cè)試的過(guò)程更加直觀(guān)。測(cè)試功能模塊除了常用的電氣量測(cè)試功能之外，還應(yīng)包含試驗(yàn)報(bào)告管理、上位機(jī)與下位機(jī)連接、自動(dòng)殺毒保護(hù)、安全措施自檢、保護(hù)裝置接線(xiàn)自檢等模塊，只需要將繼電保護(hù)測(cè)試裝置與保護(hù)裝置連接，就可以完成測(cè)試的電氣量和非電量的保護(hù)試驗(yàn)。

2.2 測(cè)試過(guò)程智能化

現(xiàn)階段，測(cè)試人員在現(xiàn)場(chǎng)操作測(cè)試儀器時(shí)，需要輸入相應(yīng)的定值、步長(zhǎng)、頻率等，試驗(yàn)過(guò)程以測(cè)試人員為主。未來(lái)，智能化繼保測(cè)試裝置的測(cè)試過(guò)程，就是調(diào)用自己需要的功能模塊來(lái)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，采用字符的方法編寫(xiě)試驗(yàn)的對(duì)象名稱(chēng)，以方便測(cè)試裝置自動(dòng)出具試驗(yàn)報(bào)告。測(cè)試軟件的運(yùn)行過(guò)程就是標(biāo)準(zhǔn)操作平臺(tái)模板的過(guò)程?；跍y(cè)試模板技術(shù)，我們可以選擇保護(hù)測(cè)試裝置人工或者自動(dòng)2種模式來(lái)完成組織流程、定義測(cè)試方法、計(jì)算測(cè)試參數(shù)。在一個(gè)測(cè)試模板文件中，可以定義保護(hù)裝置的全部測(cè)試功能和測(cè)試項(xiàng)目，還可以對(duì)測(cè)試人員發(fā)出必要的操作提示，如果發(fā)生錯(cuò)誤，及時(shí)報(bào)警提醒。

模板運(yùn)行期間，不需要人工操作，可自動(dòng)連續(xù)地按預(yù)定程序執(zhí)行測(cè)試，還可以自動(dòng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估計(jì)算，并對(duì)評(píng)估結(jié)果給予提示。

2.3 保護(hù)定值與參數(shù)導(dǎo)入自動(dòng)化

未來(lái)智能化繼保測(cè)試裝置在測(cè)試中的一個(gè)重要特點(diǎn)就是通過(guò)試驗(yàn)對(duì)象保護(hù)定值來(lái)設(shè)置相應(yīng)的試驗(yàn)方法及參數(shù)。將智能化測(cè)試儀器與保護(hù)裝置聯(lián)機(jī)通訊，就可以直接將保護(hù)裝置內(nèi)部的運(yùn)行定值、基本試驗(yàn)參數(shù)等導(dǎo)入到測(cè)試儀。當(dāng)然測(cè)試儀軟件也要具備人工輸入和電子文檔格式定值單的導(dǎo)入和導(dǎo)出功能，方便測(cè)試儀與保護(hù)裝置發(fā)生通信故障時(shí)能將所有運(yùn)行設(shè)備的定值單形成電子文檔，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)直接導(dǎo)入應(yīng)用。

2.4 測(cè)試報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)化

未來(lái)智能化測(cè)試裝置的測(cè)試結(jié)果要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行記錄，試驗(yàn)報(bào)告是記錄設(shè)備健康狀況最有效、直觀(guān)且具有法律效力的文件。我們現(xiàn)在使用的微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀軟件只能提供通用的格式，無(wú)法滿(mǎn)足不同型號(hào)的保護(hù)裝置技術(shù)要求和試驗(yàn)委托方的格式要求，一般都是測(cè)試人員先將測(cè)試儀的試驗(yàn)結(jié)果用紙筆記錄或者將測(cè)試儀生成的格式報(bào)告轉(zhuǎn)換為字符格式，然后重新編輯、整理成符合要求的形式。如果能直接在完成測(cè)試后，根據(jù)計(jì)量檢定規(guī)程報(bào)告的格式可按照質(zhì)量監(jiān)督局要求調(diào)整報(bào)告版面，直接生成符合計(jì)量檢定規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)格式的試驗(yàn)報(bào)告，既可減少測(cè)試人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，又可減少整理測(cè)試報(bào)告的時(shí)間，避免人為錯(cuò)誤。試驗(yàn)報(bào)告管理模板技術(shù)可以定義用戶(hù)自己的格式報(bào)告，定義測(cè)試結(jié)果的填寫(xiě)位置，在試驗(yàn)結(jié)束后，立刻自動(dòng)生成用戶(hù)自定格式的試驗(yàn)報(bào)告，并且根據(jù)國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)規(guī)范對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定和評(píng)價(jià)，可以更好地保存試驗(yàn)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，方便以后的計(jì)量溯源及比對(duì)工作。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著保護(hù)裝置的不斷更新，繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)也處于不斷發(fā)展中。在新的形勢(shì)下，怎樣使用新型智能化繼電保護(hù)測(cè)試儀器探索一種新的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，提高檢驗(yàn)工作效率，保證檢驗(yàn)質(zhì)量，是供電部門(mén)亟需解決的問(wèn)題，同時(shí)也具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

[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(3)

[2]鄭新才，丁衛(wèi)華，韓瀟，等.基于測(cè)試模板的繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010(12)

2014-03-03

李兆龍(1972—)，男，山東禹城人，工程師，研究方向：礦區(qū)高壓變電所運(yùn)行維護(hù)。