楊鳳敏

【摘 要】文章以數(shù)字化變電站的繼電保護測試技術為研究對象，首先簡單介紹了數(shù)字化保護優(yōu)勢與特點，然后，提出保護測試系統(tǒng)技術要求與構建方式。通過對測試成果的分析得出結論，該測試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能很好滿足IEC 61850規(guī)約提出的各項保護要求。

【關鍵詞】數(shù)字化變電站；繼電保護；測試技術

傳統(tǒng)的數(shù)字化變電站繼電保護測試方法，僅可以完成簡單的開環(huán)測試，為了對保護裝備自身性能進行評估，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，對其保護測試技術進行深入探討，以期為同行業(yè)者提供參考。

一、數(shù)字化變電站繼電保護的優(yōu)點

1.1 硬件方面

傳統(tǒng)意義上的微機保護，具體包含如下內(nèi)容：模擬量的輸入接口、開關量的輸入及輸出接口、數(shù)據(jù)信息分析處理單元、人機交互接口、通信交流接口。對于數(shù)字化變電站繼電保護而言，其數(shù)據(jù)主要來源ECT數(shù)字信號或EVT數(shù)字信號，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、開入與開出、人機交互與通信交流接口。

1.2 信號傳輸方面

傳統(tǒng)綜自站在采集相關模擬量時，主要借助電纜把信號傳遞至保護裝備，裝備在完成轉換以后，開始對數(shù)據(jù)進行分析處理，然后，再通過網(wǎng)線等把數(shù)字量傳輸?shù)胶笈_的監(jiān)控系統(tǒng)當中[2]?；贗EC 61850規(guī)約，過程層中的光電互感器對采樣信息實施轉換以后，借助光纖將其傳遞到合并單元，該單元將接收到的信息進行匯總以后，附帶時間標簽傳輸?shù)竭^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)。對于跳閘信號傳遞而言，主要使用光纖替換傳統(tǒng)的硬接線模式。以IEC 61850規(guī)約為基礎的保護設備通信完全實現(xiàn)網(wǎng)絡化，以往的接線式測試已被取代。因此，必須研發(fā)全新的保護測試系統(tǒng)，對繼電保護裝備性能等開展必要的閉環(huán)測試，以此達到對系統(tǒng)實際狀況進行反映，對系統(tǒng)的負荷、設備接口情況、保護動作準確性等進行深入分析的目的。

二、系統(tǒng)的技術要求

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標準。其中，IEC 60044-7/的接口屬于串口，采樣信息報文傳遞主要按照FT3幀格式，傳遞模式為點對點，實際傳輸速度可穩(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)絡上進行信息傳遞，傳遞速度可以達到10 Mbit/s，個別情況下還能升至100 Mbit/s，在這種傳遞模式下，可實現(xiàn)資源全網(wǎng)共享，是未來發(fā)展主要趨勢。此外，保護測試系統(tǒng)還需輸出各種形式的信息報文，以此滿足不同規(guī)約下對設備測試提出的實際要求。

2.2 同步性要求

構成系統(tǒng)的所有光數(shù)字轉換設備單元與數(shù)字化繼電保護裝備間的信號傳遞，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)，是對保護動作進行判別的必要基礎，需確保采樣信息是在相同采樣點獲得，防止因相位與增幅出現(xiàn)誤差，導致設備發(fā)生誤動作，造成嚴重的后果。

三、系統(tǒng)的構建

3.1 硬件平臺

將電力系統(tǒng)作為基礎的數(shù)字化仿真設備，是測試平臺的核心設備，在這一前提下，還研發(fā)光數(shù)據(jù)轉換接口PWF-2T，可將數(shù)字化仿真設備的實際輸出信號轉變成可滿足現(xiàn)行規(guī)約要求的報文，同時，借助光纖傳輸至保護裝備當中。此外，轉換接口還能接收保護裝備給出的動作信號，并通過解析形成開關量，反饋到數(shù)字化仿真設備，至此完成閉環(huán)測試。該仿真設備將機群服務器作為基礎，其具備較高的使用性能，充分運用機群自身擁有的多節(jié)點結構與通信網(wǎng)絡，借助計算機技術對任務實施分解，同時動態(tài)操控仿真過程，以此實現(xiàn)較大規(guī)模的復雜交-直流電系統(tǒng)暫態(tài)仿真與機電-電磁暫態(tài)仿真試驗。通過對二次系統(tǒng)網(wǎng)絡的構建，可對全部二次設備實施互聯(lián)，同時，在多種運行模式下完成檢驗，相關測試結果具有良好的全面性、客觀性與準確性，與傳統(tǒng)方式相比優(yōu)勢顯著，能大幅降低誤動作發(fā)生幾率。

3.2 測試模型

數(shù)字化仿真設備的關鍵軟件為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，對各種參數(shù)進行輸入，完成高精度模式下的仿真計算，能準確模擬系統(tǒng)運行方式與故障類型。此外，在模型上還可以自主設置故障類型與位置，以此準確檢驗保護裝備在復雜條件下給出的動作是否正確。

四、系統(tǒng)測試成果

4.1 系統(tǒng)實時性測試

PWE-2T對電子互感器與合并單元數(shù)字量進行模擬輸出。其中，合并單元中的電壓和電流采樣信息，對于同步性和及時性有著很高的要求。從硬件的角度分析，PWF-2T開關量的采樣頻率一般為10 kHz，時間分辨率100 s；而模擬量的采樣頻率可以達到50 k Hz，精度有效控制在16 bit。其轉換芯片主要使用由T1公司研發(fā)的高性能芯片，實際情況中的轉換速度為250 k SPS。根據(jù)試驗結果，仿真計算時間設定在60 s，基于錄波器的波形時間同樣為60 s，以20 ms為一個周期，驗證平臺實時性。

4.2 系統(tǒng)同步性測試

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

五、結語

數(shù)字化變電站繼電保護裝備測試需要滿足IEC61850規(guī)約的要求，必須在研究傳統(tǒng)保護模式與新型保護模式的主要差別，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)仿真測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心在于數(shù)字化仿真設備，通過對轉換接口的設置，能高效完成閉環(huán)性能測試，并為變電站的技術研發(fā)提供可靠試驗方法，具有較高的應用價值。

【參考文獻】

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

[2] 盧德明.數(shù)字化變電站繼電保護測試技術要點探討[J].技術與市場，2015，22（12）：149，151.