继电保护系统自动测试

关键词： 电流 电压 继电保护

继电保护系统自动测试（精选十篇）

继电保护系统自动测试 篇1

随着微电子、计算机技术以及通信等领域技术的发展, 数字式继电保护装置被广泛应用于电力系统。电力系统继电保护是指在电力系统发生事故或异常运行, 如电流增大、电压降低以及电流与电压之间相位角改变等现象产生的情况下, 通过检测在各种状态之下, 被保护元件所反映的参数的变化, 将其与继电保护的逻辑单元相比较, 鉴别出保护装置中所隐藏的软件及硬件错误, 验证系统工作的性能, 用于保证系统及设施设备安全运行的装置。继电保护测试系统是按照事先编制好的测试计划, 用来对各种继电器及保护装置进行调试的装置。与技术落后, 普遍通过移相器、升流器等仪器来完成电压调节、电流的幅值和相位的传统继电保护装置相比, 微机继电保护的出现大大提高了继电保护系统的性能, 能充分满足微机保护的性能测试要求, 增强了电力系统的安全性和稳定性。因此, 新型继电保护装置被广泛应用于继电保护测试领域, 极大地降低了工作强度, 有效提高了继电保护测试技术水平。微机继电保护测试仪大致经历了四个阶段的发展:1) 以单片机作为智能控制器时期;2) 以PC机作为智能控制器时期;3) 以Windows操作系统为平台时期;4) 采用高性能DSP核心控制器与嵌入式工控机时期。

一项新技术一旦产生, 必须经受一段时间的考验, 新型继电保护装置也不例外, 特别是微机保护技术对测试技术提出了更高的要求。尤其是随着电网的发展, 大量输变电设备投入运行, 继电保护装置的种类和数量剧增, 对继电保护设备的安装和定期检验大大增加了专业维护人员的工作量。虽然继电保护测试装置的开发与应用极大地提高了继电保护测试水平, 对保障电网安全运行起到了积极的作用, 但在实际的现场测试过程当中, 由于需要工作人员不停地更换接端子, 整理并分析测试数据, 填写存档报告, 一系列的手工测试和人工干预不仅影响工作效率, 而且存在较大的操作风险。如:工作人员在对系统进行定值检验之时, 无法根据现场设备的型号和定值单制定一套完整的测试方案, 在此情况下, 全自动化测试难以开展;由于在测试过程中, 保护设备所产生的数据无法全部返回到测试仪或计算机中, 如故障报告等信息仍然需要专业人员从保护屏上获取, 导致不能形成测试闭环, 影响数据的利用率和装置的工作效率;由于存在激烈的商业竞争和统一的行业技术制度, 目前尚缺乏一套统一的测试软件, 导致一套测试软件只能应用于特定某个生产商生产的测试仪, 造成资源浪费, 降低技术创新效能;尚缺乏实现远程实验所需的计算机网络技术条件;微机保护新技术及原理的发展和出现, 要求测试装置能较为真实地反映系统故障, 但是目前应用测试装置测试失步保护、差动保护时具有一定难度, 工作人员尚不熟悉测试方法和保护原理, 导致装置的某些功能未能得到有效发挥。为了颠覆传统按照功能模块单独整定, 单独试验的测试模式, 需要在自动测试领域寻求技术突破, 开发一套通行的, 可根据电力系统的特性参数自动生成测试方案, 并能自动记录和评估结果的高效智能测试系统。

2 继电保护系统自动测试研究

自动测试指按照编制的测试计划, 自动且连续完成保护装置的各种特性和整定值的测试方式。该系统客户端软件根据主管部门所指定和颁布的保护检验标准编制, 用以控制以及规范现场作业, 通过PC实现对现场工作的监控。继电保护系统由系统硬件和系统软件组成, 下面分别从硬件系统和软件系统入手, 对继电保护自动测试系统展开研究。

2.1 继电保护自动测试系统硬件组成及其工作原理

从外观上看, 测试装置多采用单机箱, 体积小, 便于携带。微机继电保护装置的硬件系统的可靠性直接关系到系统的运行效率, 尤其是随着电力系统的发展, 作为核心的微机继电保护装置主板的品质引起了产品开发商、使用者等多方关注。微机继电器保护装置主板是数据采集、开关量的输入及输出的处理单元, 主要由控制平台和测试装置组成, 前者包括PC机、开关量输入、模拟量输出卡 (D/A卡) 、多串口通讯卡、输出卡等组成;后者包括电源插件、测试机箱、辅助测试插件及被测试主板等组成。在实际操作过程中, 系统采用分布式结构, 将工作分散到上位机 (控制平台) 和下位机 (测试主板) 中, 实现信号数据的及时采集和处理, 有利于系统快速响应, 形成闭环测试。详细流程见图1:

继电保护与综合自动化系统的不断融合, 要求测试仪在硬件方面提高精度, 使其本身的发展与保护的发展紧密结合, 满足测控精度的要求。为了提高系统的安全性, 目前采用的继电保护自动测试系统配备有两套自检系统, 一套即通过纯硬件完成电压源短路、电流源开路、过热及信号失真等故障检测。

2.2 继电保护系统自动测试软件研究

一个优良的继电保护测试仪除了合理的硬件模块设计以外, 还需要具备操作简便, 功能强大的软件结构。目前的继电保护系统自动测试软件提供统一的用户Windows视窗界面, 具备数据存储、定值计算以及自动生成并输出标准试验报告的功能, 具有实时多任务、多窗口的特点, 增强了信息的吞吐量, 提高了程序的有效性。除了标准测试模式外, 还针对我国电力系统现场工作人员的习惯设计了包括自定义测试模式在内的多种测试参数模板和测试报告模板等。

继电保护自动测试系统拥有先进的硬件软件系统, 方便的用户操作界面以及较为全面的功能, 通过运用科学的方法制定试验方法、设置试验参数, 控制试验过程并对试验报告进行科学管理, 为继电保护的全面测试提供了良好的手段, 实现了常规的稳态测试向准确的动态测试和暂态测试的成功过渡, 有助于提高测试效率, 实现全新的继电保护测试流程管理和便携式设计。

摘要：本文在分析继电保护测试技术现状的基础之上, 探讨了其在实际运用过程中暴露出的缺点, 研究了结合人工测试方法, 通过硬件和软件系统的设计, 在生产领域测试中采用自动测试工具, 实现智能闭环自动测试的新型继电保护自动测试系统。

关键词：继电保护系统,自动测试,研究

参考文献

[1]廖运初.可编程序控制器应用技术[M].重庆:重庆大学出版社, 2007.

[2]黄继昌.传感器工作原理及应用研究[M].北京:人民邮电出版社, 1998.

继电保护系统自动测试 篇2

绪论

继电保护装置工作的四个基本要求：a可靠性 b迅速性 c选择性 d灵敏性

一、输电线路的阶段式继电保护

1、使继电器动作的最小电流称为动作电流Iact。

2、使继电器返回的最大电流称为返回电流Ire。

3、返回电流与动作电流的比值称为返回系数Kre。

Kre=Ire/Iact；一般取Kre=0.85~0.95

4、电磁型中间继电器的特点：

a.触点容量大，可直接作用于断路器跳闸。b.触电数目多。

c.可实现时间继电器难以实现的短延时。

d.可实现电流启动电压的保持或电压启动电流保持。

5、信号继电器的触点自保持，由值班人员手动复归或电动复归，不能自动复归。

6、三相完全星型接线应用于大电流接地系统。

7、两相不完全星型接线广泛应用与中性点不接地或非直接接地系统中。

8、最大、最小运行方式的确定：

a.整定继电保护定值时最大运行方试：系统在某种运行方式通过保护的最

大电流。

b.整定继电保护定值时最小运行方试：系统在某种运行方式通过保护的最

小电流。

9、阶段式电流保护整定：

电流一段：

整定: 躲过本线路末端故障时最大短路电流

电流：最大

动作时间：0 动作时限：最快

保护范围：本线路首段一部分

灵敏度：最低

电流二段：

整定: 躲过本线路末端相邻下级线路最大短路电流

电流：中间

动作时间：t1II=t2II+△t 动作时限：中间

保护范围：本线路全长并延伸至相邻下一线路首段 灵敏度：中间

电流三段：

整定: 躲过最大的负荷电流

电流：最小

动作时间：t1III=t2III+△t 动作时限：最长

保护范围：本线路全长及相邻下级线路全长并延伸至相邻下下级一线路首段 灵敏度：最高

10、动作时限的整定：过电流保护动作时限，按阶梯原则整定。

11、零序电流的分布：在接地点和变压器接地中性点之间流通，变压器三角侧无零序电流，取决于中性点接地数目和分布情况，而与电源数目无关。

12、只有接地故障时才产生零序电流，正常运行和相间短路时不产生零序电流。

13、距离保护整定：

第一段，动作时限位零，只能保护被保护线路首段起全长的80%—90%。第二段，的动作时限为0.5s 第三段，第三段为阶梯时限。

 注意：

(一)助增电流，使测量阻抗增大，保护范围缩短。(二)汲出电流，使测量阻抗减小，保护范围扩大。

14、解决选择性问题：在原来保护的基础上装设方向元件形成方向选择性保护。

二、输电线路的全线速动保护

1、纵联差动保护：用辅助导线（或称导引线）将保护线路两侧的电量连接起来，比较被保护的线路始端与末端电流的大小及相位。

2、高频信号可分为：闭锁信号 允许信号 跳闸信号

六、电力系统主设备的继电保护原理

1、电力系统主设备的主保护是差动保护，如：完全差动保护、不完全差动保护、比例制动特性差动保护。

2、气体保护：通过气流与油流而动作的保护称为气体保护。

3、三绕组变压器的差动保护不平衡电流比双绕组变压器大。

4、中性点放电间隙除装设两段式零序电流之外，再增设反应零序电压和间隙放电电流的零序电流电压保护。

5、复合电压启动的过流保护一般用于升压变压器或过电流保护灵敏度达不到要求的降压变压器上，适用于大多数中、小型变压器。

6、复合电压启动元件由一个负序电压继电器(KVN)和一个低压继电器（KV)组成。

7、负序电压继电器由负序电压滤过器和过电压继电器组成。

7、对于定子绕组为双星形接线且中性点有六个引出端（两个中性点），通常采用单继电器或横差保护。

8、单机容量为100MW及以上的发电机均采用发电机变压器组单元接线，要求装设保护区为100%的定子接地保护。

复习题

1、继电保护的基本任务是什么？

答：当电力系统的被保护元件发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，并保证无故障部分迅速恢复正常运行。当电力系统被保护元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反映，并根据运行维护条件，动作于发出信号、减负荷或跳闸。



2、下图所示双电源网络中，拟在各线路上装设过电流保护。已知时限级差△t=0.5s，为保证选择性，试求：

（1）过电流保护1-6的动作时限应为多大？（2）哪些保护上应装设方向元件？



3、如下图所示，试确定保护1-4的动作时间，并指出哪些保护应该装设方向元件。（已知△t=0.5s）

ABC1S 72143

1.5S1.5S0.5S

856

4、什么叫距离保护? 答：距离保护是反应故障点到保护安装处的距离，并根据距离的远近决定动作时限的一种保护，它实质上是反应阻抗降低而动作的阻抗保护。

5、电力变压器通常装设哪些保护装置?其作用是什么？ 答：

（1）瓦斯保护。用来反映变压器油箱内部的短路故障以及油面降低；（2）纵差保护或电流速断保护。用于反映电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障；

（3）相间短路的后备保护。用于反映外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护；

（4）接地短路的零序保护。用于反映变压器高压侧（或中压侧）以及外部元件的接地短路；

（5）过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，用于反映变压器过负荷；（6）温度信号装置。监视上层油温。

6.变压器差动保护的差动回路中形成不平衡电流的因素有哪些？ 答：1）变压器励磁涌流所产生的不平衡电流； 2）三相变压器接线产生的不平衡电流；

3）由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流； 4）由电流互感器变比误差产生的不平衡电流；

5）带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡电流。

7.简述变压器瓦斯保护的工作原理？

答：⑴变压器正常运行或油箱外部发生故障时，瓦斯保护不动作；

⑵变压器油箱内部发生轻微故障时，轻瓦斯动作发出信号；

⑶变压器油箱内部发生严重故障时，重瓦斯保护动作启动保护出口继电器，使变压器各侧断路器跳闸。

8.画出线路纵联差动的原理图，并试述其工作原理。答:

1、纵联差动保护装置由线路两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，流经继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。

2、在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零；

3、如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。9.线路纵差保护有哪些优缺点？ 答：优点：

（1）全线速动；

（2）不受振荡和过负荷的影响；（3）灵敏度高。缺点：

（1）需要敷设辅助导线，增加了投资；

（2）需要监视辅助导线完好性的监视装置；

（3）不能作后备保护。

10.请将下列保护类型与其对应的保护应用范围配对连线。

答：（1）-（C）；（2）-（D）；（3）-（A）；（4）-（B）

11.发电机定子绕组匝间短路有何危害？

答：发电机匝间短路时短路回路的阻抗较小，短路电流很大，使局部绕组和铁心遭到严重损伤。

12.三段式电流保护各段的保护范围如何？ 哪些作主保护？哪些作后备保护？ 答：瞬时电流速断保护的保护范围为本线路首端部分，为主保护；

限时电流速断保护的保护范围为本线路的全长及延伸到相邻线路首端部分，为主保护；

定时限过电流保护：本线路及相邻线路的全长，为后备保护。（灵敏度、速度）

13.何谓断路器失灵保护？

继电保护系统自动测试 篇3

【关键词】电力系统；继电保护装置；自动化系统；智能化

【中图分类号】TM774

【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0296-01

引言：随着社会的进步，科学技术的发展，电力自动化系统也随之迅速发展起来，电力系统的自动化水平直接关系到电网的安全、经济以及优质的运行，而电力系统的自动化系统发展在很大程度上取决于继电保护装置的自动化系统的发展，因此，加强继电保护装置的自动化水平，不断增加电力系统低于事故的能力，使电力系统运行管理手段科学化和先进化，保证电力系统安全高效的运行具有重要的作用和价值。

一、电力系统继电保护自动化系统的现状

经济与社会的发展使得电力系统自动化不断向着更高的水平发展，继电保护作为保护电力系统正常运营的重要手段，也突破传统模式，不断探索革新。从上世纪70年代，我国便开始了对继电保护技术的研究和发展，各个高校也相继开始了对不同原理和不同型式的微机继电保护装置的研究。最先通过鉴定并在系统中获得应用的是在1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置，保护装置的应用为我国继电保护发展揭开了新的篇章。

现在的继电保护与从前相比较在意义上与手段上都有了质的飞跃，原本仪表检测、事故信号等单一的管理模式开始向以计算机技术应用为主要手段的自动化管理模式转变，除了提升系统安全保障力度之外，在安装、调试、操作上也简便许多，还能实现无人值守自动化管控目标。现代化的电力自动化继电保护装置先进，功能强大，可靠性非常强，为相关人员的管理工作带来了无数便利。当然，同时我们也要看到，继电保护的运行环境尚未完全改观，在管理上也存在着一定漏洞，现代化电网对继电保护的高要求也促使继电保护安全管理必须不断完善，提升管理水平，弥补管理漏洞，这有利于电力自动化继电保护充分发挥自身的优势与性能，实现对电力系统的全方位管理和监控。由于电力产业的发展，电力自动化继电保护在国民经济中也占据了越来越重要的地位，因此，加强对继电保护现状的探索和研究，不管我完善电力系统相关的安全管理，对于经济建设和发挥发展来说意义重大。

二、继电保护自动化的发展趋势

（1）计算机化

随着电力系统对继电保护的要求不断提高，除了基本的保护职能外，还需要对故障信息和数据的整理和存储。强大的通讯能力和快速的数据信息存储以及保护装置与其他控制装置和调度设备的信息需要数据信息和网络资源联网，这就要求继电保护装置不仅仅是保护还要具备计算机的功能。继电保护装置的计算机化和微机化是电力系统发展的总趋势，在满足电力系统要求的前提下，企业应该在考虑经济效益与社会效益的同时，思考如何提高继电保护装置的计算机化和微机化，从而提高继电保护的可靠性。

（2）智能化

人工智能技术与继电保护相结合，在一定程度上能加快电力系统的计算速度人工智能网络的神经网络是运用一种非线性映射的方法，在很多难以列出方程式的复杂的非线性问题上利用神经网络的方法，解开这些线性问题十分简单。其中如遗法算法、模糊逻辑和进程规划等在求解复杂问题的能力上也都有其独特的方法，因此人工智能技术在电力系统继电保护的自动化技术上发挥着重要作用，为继电保护技术中一些常规方法难以解决问题提出了确实可行的办法。

（3）网络化

计算机网络为各个工业领域提供了强大的通信手段，影响着各个工业领域的发展。继电保护的作用指是切除和预防故障，缩小故障带来的损耗，几点保护装置在处理故障信息时，受到的故障信息数据越多，对故障的性质、位置及和故障位置的距离才能判断的更准确，这是相对于一般非系统保护下，实施保护装置的计算机联网的最大好处。在实现了计算机联网化后，继电保护能根据系统的运行方式和故障数据的数据分析，自动生成保护原理和规律，从而实现保护装置的自适联网设备，提高保护的可靠性与准确性。微机保护网络化在未来的发展趋势上可以大大提高保护设置的性能与可靠度，实现这种微机保护的条件就是将全系统的各个设备的保护装置用PC机进行网络连接，从而实现各个主要设备问的数据共享和分析比较，用这种保护网络化对电力系统的几点保护进行自动化管理和监督。

（4）保护、控制、测量和数据通信一体化

将保护、控制、测量和数据通信一体化的计算机装置就地安装在保护设备的旁边，将保护设备中所有的数据进行整理和分析，通过计算机网络传送到电脑主控室，从而实现对系统的保护和对运行中出现的故障进行数据分析和控制。实现了继电保护装置的网络化、计算机化和智能化，继电保护装置就相当于是一套多功能的、高性能的PC机，是整个系统运行的智能终端控制和监督平台，因此，每一个保护装置都可以直接从网上获取系统运行中的故障和信息数据，并且将这些数据和信息从送到网络监控中心和其它保护装置系统中去。

三、总结

目前，虽然我国电力系统继电保护装置及其技术得到快速的发展，但是随着计算机技术、通信技术以及信息技术的快速发展，电力系统继电保护装置面临着新的发展趋势，继电保护装置计算机化将会随着科学技术的发展向智能化，网络化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展，将会极大的成都的提高继电保护装置及其技术的自动化水平，以促进电力系统更加的安全可靠的运行，真正实现安全高效的运行，为电力企业和国家创造更大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]王晓明.浅析电力系统的继电保护存在问题与措施[J].中国科技纵横，2010（11）：124—125

[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京：中国电力出版社，1999：103—104

[3]逯林.浅谈继电保护技术在电力系统的运用及创新[J].轻工设计，2011（1）：67—68

浅谈继电保护系统自动测试 篇4

1 相关的概念

电力系统继电保护指的是:电力系统出现诸如电流增大、电压降低或电流与电压间的相位角发生改变等事故或异常运行状况时, 对各种状态下被保护元件参数出现的变化进行检测, 然后将检测结果与继电保护的逻辑单元进行对较, 以鉴别保护装置中软件或硬件所出现的错误, 并对系统工作性能进行验证, 以对电力系统和设施设备的安全运行装置提供保护。继电保护测试系统是指, 依据事前编制的测试计划, 对各种继电器及其保护装置实行调试的一种装置。传统上的继电保护装置普遍采用移相器和升流器等仪器进行电压调节、电流幅值与相位, 而微机继电保护的诞生使继电保护系统的性能得到了极大的提升, 微机保护的性能测试要求也得以满足, 电力系统所要求的安全性与稳定性得到了保证。

2 继电保护测试技术的现状

微机继电保护测试仪的发展主要经过四个阶段: (1) 单片机作智能控制器阶段; (2) PC机作智能控制器阶段; (3) Windows操作系统作平台阶段; (4) 高性能DSP核心控制器与嵌入式工控机阶段。伴随电网的迅速发展, 输变电设备被大规模地运用, 各种继电保护装置也大量涌现, 不仅种类大幅增加, 数量也迅速上升, 专业维护人员对安装继电保护设备并对其进行定期检验, 工作量极大攀升。为突破传统的按功能模块单独整定和单独试验这种测试模式, 这就要求在自动测试领域实现技术突破, 开发出一套可根据电力系统的特性参数能自动生成的通行测试方案, 并且开发出能实现自动记录和自动评估结果的高效的智能测试系统。

3 继电保护系统自动测试的研究

自动测试是指按事先编制的测试计划, 自动、连续对保护装置各种特性及整定值进行测试的一种方式。这套系统的客户端软件是依照主管部门指定和颁布的保护检验标准进行编制的, 用来对现场作业进行规范和控制, 运用PC机对现场工作进行监控。继电保护系统是由系统硬件与系统软件成构成, 以下从硬件系统与软件系统两个领域分别对继电保护自动测试系统进行研究。

3.1 继电保护自动测试系统的硬件构成及工作原理

就外观而言, 测试装置一般多采用的是单机箱, 这种装置有体积小和便于携带的优点。微机继电保护装置当中的硬件系统的可靠性对系统运行效率起着直接的影响作用, 在电力系统迅速发展的背景下, 微机继电保护装置的主板品质作为装置的核心, 日益受到产品开发商和使用者等相关方关的注。微机继电器保护装置的主板作为数据采集和开关量的输入输出处理单元, 其主要构成是控制平台与测试装置, 控制平台由PC机、开关量输入、模拟量输出卡 (D/A卡) 、多串口通讯卡、输出卡等构成;测试装置由电源插件、测试机箱、辅助测试插件和被测试主板等构成。实际操作中, 系统采用的是分布式的结构, 它将工作程序分散至上位机 (控制平台) 与下位机 (测试主板) , 以完成信号数据的及时采集与处理, 使系统得到快速响应, 并形成闭环测试。继电保护同综合自动化系统进行融合过程中, 对测试仪的硬件精度提出了更高的要求, 促使硬件的发展与保护的发展密切融合, 以满足测控精度提出的要求。为提高测试系统的安全性, 继电保护自动测试系统目前通常配备两套自检系统, 其中一套就是通过硬件来完成故障检测的, 如对电压源短路、电流源开路和过热及信号失真等的检测。

3.2 继电保护系统自动测试软件的研究

良好的继电保护测试仪除设计出合理的硬件模块外, 还要有功能强大和操作简单的软件系统。继电保护系统自动测试的软件目前提供的是统一的Windows视窗界面, 这套软件具有的功能包括:数据存储、定值计算及自动生成, 并输出标准试验报告, 其特点是实时多任务和多窗口, 有效增强了信息处理能力, 对程序的有效性也是很大的提高。设计者除设计了标准的测试模式, 还按照我国电力系统的现场工作人员的工作习惯, 设计出了多种测试参数模板与测试报告模板, 其中就包括了自定义测试模式。继电保护自动测试系统的硬件软件系统的先进性, 用户操作界面的方便性及功能的全面性, 都有利于采用科学方法来制定试验方法、进行试验参数的设置, 对试验过程进行控制, 和科学管理试验报告, 为继电保护进行全面测试提供了有效的手段, 完成了常规的稳态测试转向准确的动态测试与暂态测试, 提高了测试的效率, 使继电保护测试管理实现流程化和便携化。

参考文献

[1]李忠安, 沈全荣, 王言国, 李兴建.电力系统智能装置自动化测试系统的设计[J].电力系统自动化, 2009 (08) .[1]李忠安, 沈全荣, 王言国, 李兴建.电力系统智能装置自动化测试系统的设计[J].电力系统自动化, 2009 (08) .

[2]张丽娟, 宗国萍.继电保护装置智能测试系统的软件设计[J].微计算机信息, 2009 (10) .[2]张丽娟, 宗国萍.继电保护装置智能测试系统的软件设计[J].微计算机信息, 2009 (10) .

继电保护系统自动测试 篇5

反事故措施要点

关于颁发《电力系统继电保护及安全 自动装臵反事故措施要点》的通知

电安生[1994]191号

各电管局，各省、自治区、直辖市电力局，各电力设计院，电科院，南京自动化所，各有关基建、制造单位：

为提高电力系统继电保护和自动装臵的安全运行水平，在总结多年来继电保护运行经验和事故教训的基础上，部组织编写了《电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点》。经组织专家讨论，审查通过，现颁发执行。

新建、扩建、技改等工程均必须执行本“要点”；现有发电厂、变电所，凡涉及严重威胁安全运行的，必须立即采取相应措施，其它可分轻重缓急、有计划地予以更新、改造。

过去颁发的反措及相关文件，凡与本“要点”有抵触的，均应按本“要点”的规定执行。

科研、制造、基建、设计和运行等单位必须执行本“要点”的有关规定。

请各单位将执行“要点”中遇到的问题及时报告电力部安生司和国调中心。

中华人民共和国电力工业部

一九九四年

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

总的说明：.................................................................................................1 1 直流熔断器与相关回路配置.................................................................2 2 保护装置用直流中间继电器、跳（台）闸出口继电器及相关回路..5 3 信号回路.................................................................................................8 4 跳闸压板.................................................................................................9 5 保护屏...................................................................................................10 6 保护装置本体.......................................................................................12 7 开关场到控制室的电缆线...................................................................13 8 仪用互感器及其二次回路...................................................................13 9 整流电源及储能电源...........................................................................15 10 保护二次回路电压切换.....................................................................17 11 保护原理.............................................................................................17 12 现场试验.............................................................................................22 13 现场运行.............................................................................................28 14 厂用电保护.........................................................................................30 15 其他.....................................................................................................30 电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

总的说明：

（1）“继电保护及安全自动装臵反事故措施要点”（以下简称“要点”）汇总了多年来设计与运行部门在保证继电保护装臵安全运行方面的基本经验，也是事故教训的总结。（2）新建、扩建和技改等工程，均应执行本“要点”；现有发电厂、变电所设施，凡严重威胁安全运行的必须立即更改，其他可分轻重缓急有计划地予以更新或改造。制造和科研部门也必须遵守本“要点”的规定。

（3）本“要点”只是要点，不是应有的全部内容。有的问题在其他部颁规程如“现场试验工作保安规程”中已有明确规定，但为了强调，某些部分也在本“要点”中重复列出。（4）过去颁发的反措及相关文件凡与本“要点”有抵触的，应按本“要点”执行。

（5）本“要点”由电力工业部安全监察及生产协调司和国家电力调度通信中心负责解释。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点 直流熔断器与相关回路配置

基本要求：（1）消除寄生回路；（2）增强保护功能的冗余度。

1.1 直流熔断器的配臵原则如下：

1.1.1 信号回路由专用熔断器供电，不得与其它回路混用。1.1.2 由一组保护装臵控制多组断路器（例如母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护、线路横联差动保护、断路器失灵保护等）和各种双断路器的变电所结线方式（一又二分之一断路器、双断路器、角结线等）：

（1）每一断路器的操作回路应分别由专用的直流熔断器供电。

（2）保护装臵的直流回路由另一组直流熔断器供电。1.1.3 有两组跳闸线圈的断路器，其每一跳闸回路应分别由专用的直流熔断器供电。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

1.1.4 有两套纵联保护的线路，每一套纵联保护的直流回路应分别由专用的直流熔断器供电；后备保护的直流回路，可由另一组专用直流熔断器供电，也可适当地分配到前两组直流供电回路中。

1.1.5 采用“近后备”原则只有一套纵联保护和一套后备保护的线路，纵联保护与后备保护的直流回路应分别由专用的直流熔断器供电。

1.2 接到同一熔断器的几组继电保护直流回路的结线原则：（1）每一套独立的保护装臵，均应有专用于直接到直流熔断器正负极电源的专用端子对，这一套保护的全部直流回路包括跳闸出口继电器的线圈回路，都必须且只能从这一对专用端子取得直流的正和负电源。

（2）不允许一套独立保护的任一回路包括跳闸继电器，接到由另一套独立保护的专用端子对引入的直流正和负电源。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

（3）如果一套独立保护的继电器及回路分装在不同的保护屏上，同样也必须只能由同一专用端子对取得直流正和负电源。1.3 由不同熔断器供电或不同专用端子对供电的两套保护装臵的直流逻辑回路间不允许有任何电的联系，如有需要，必须经空接点输出。

1.4 找直流接地，应断开直流熔断器或断开由专用端子对到直流熔断器的联结，并在操作前，先停用由该直流熔断器或由该专用端子对控制的所有保护装臵；在直流回路恢复良好后再恢复保护装臵的运行。

1.5 所有的独立保护装臵都必须设有直流电源断电的自动告警回路。

1.6 上、下级熔断器之间必须有选择性。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点 保护装置用直流中间继电器、跳（台）闸出口继电器及相关回路

2.1 直流电压为220V的直流继电器线圈的线径不宜小于0.09mm，如用线径小于0.09mm的继电器时，其线圈须经密封处理，以防止线圈断线；如果用低额定电压规格（如220V电源用110V的继电器）的直流继电器串联电阻的方式时，串联电阻的一端应接于负电源。

2.2 直流电压在110V及以上的中间继电器一般应有符合下列要求的消弧回路：

（1）不得在它的控制接点上并以电容电阻回路实现消弧。（2）不论是用电容或反向二极管并在中间继电器线圈上作消弧回路，在电容及二极管上都必须串人数百欧的低值电阻，以防止电容或二极管短路时将中间继电器线圈回路短接。消弧回路应直接并在继电器线圈的端子上。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

（3）选用的消弧回路用反向二极管，其反向击穿电压不宜低于1000V，绝不允许低于600V。

（4）注意因并联消弧回路而引起中间继电器返回延时对相关控制回路的影响。

2.3 跳闸出口继电器的起动电压不宜低于直流额定电压的50％，以防止继电器线圈正电源侧接地时因直流回路过大的电容放电引起的误动作；但也不应过高，以保证直流电源降低时的可靠动作和正常情况下的快速动作。对于动作功率较大的中间继电器（例如5瓦以上）如为快速动作的需要，则允许动作电压略低于额定电压的50％，此时必须保证继电器线圈的接线端子有足够的绝缘强度。如果适当提高了起动电压还不能满足防止误动作的要求，可以考虑在线圈回路上并联适当电阻以作补充。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

由变压器、电抗器瓦斯保护起动的中间继电器，由于联线长，电缆电容大，为避免电源正极接地误动作，应采用较大起动功率的中间继电器，但不要求快速动作。

2.4 断路器跳（合）闸线圈的出口接点控制回路，必须设有串联自保持的继电器回路，保证：

（1）跳（合）闸出口继电器的接点不断弧。（2）断路器可靠跳、合。

只有单出口继电器的，可以在出口继电器跳（合）闸接点回路中串入电流自保持线圈，并满足如下条件；

（1）自保持电流不大于额定跳（合）闸电流的一半左右，线圈压降小于5％额定值。

（2）出口继电器的电压起动线圈与电流自保持线圈的相互极性关系正确。

（3）电流与电压线圈间的耐压水平不低于交流1000V一分钟的试验标准（出厂试验应为交流2000V一分钟）。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

（4）电流自保持线圈接在出口接点与断路器控制回路之间。有多个出口继电器可能同时跳闸时，宜由防止跳跃继电器TBJ实现上述任务，防跳继电器应为快速动作的继电器，其动作电流小于跳闸电流的一半，线圈压降小于10％额定值，并满足上述（2）～（4）项的相应要求。2.5 不推荐采用可控硅跳闸出口的方式。

2.6 两个及以上中间继电器线圈或回路并联使用时，应先并联，然后经公共联线引出。3 信号回路

3.1 应当装设直流电源回路绝缘监视装臵，但必须用高内阻仪表实现，220V的不小于20千欧；110V不小于10千欧。3.2 检查测试带串联信号继电器回路的整组起动电压，必须保证在80％直流额定电压和最不利条件下分别保证中间继电器和信号继电器都能可靠动作。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点 跳闸压板

4.1 除公用综合重合闸的出口跳闸回路外，其他直接控制跳闸线圈的出口继电器，其跳闸压板应装在跳闸线圈和出口继电器的接点间。

4.2 经由共用重合闸选相元件的220kV线路的各套保护回路的跳闸压板，应分别经切换压板接到各自起动重合闸的选相跳闸回路或跳闸不重合的端子上。

4.3 综合重合闸中三相电流速断共用跳闸压板，但应在各分相回路中串入隔离二极管。

4.4 跳闸压板的开口端应装在上方，接到断路器的跳闸线圈回路：压板在落下过程中必须和相邻压板有足够的距离，保证在操作压板时不会碰到相邻的压板；检查并确证压板在扭紧螺栓后能可靠地接通回路；穿过保护屏的压板导电杆必须有绝缘套，并距屏孔有明显距离；检查压板在拧紧后不会接地。不符合上述要求的需立即处理或更换。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点 保护屏

5.1 保护屏必须有接地端子，并用截面不小于4平方毫米的多股铜线和接地网直接联通。装设静态保护的保护屏间应用专用接地铜排直接联通，各行专用接地铜排首末端同时联接，然后在该接地网的一点经铜排与控制室接地网联通。专用接地铜排的截面不得小于100平方毫米。5.2 保护屏本身必须可靠接地。

5.3 屏上的电缆必须固定良好，防止脱落拉坏接线端子排造成事故。

5.4 所有用旋钮（整定用压板用）接通回路的端子，必须加铜垫片，以保证接通良好。特别注意不因螺杆过长，以致不能可靠压接。

5.5 跳（合）闸引出端子应与正电源适当地隔开。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

5.6 到集成电路型保护或微机型保护的交流及直流电源来线，应先经抗干扰电容（最好接在保护装臵箱体的接线端子上），然后才进入保护屏内，此时：

（1）引入的回路导线应直接焊在抗干扰电容的一端上；抗干扰电容的另一端并接后接到屏的接地端子（母线）上。（2）经抗干扰后引入装臵在屏上的走线，应远离直流操作回路的导线及高频输入（出）回路的导线，更不得与这些导线捆绑在一起。

（3）引入保护装臵逆变电源的直流电源应经抗干扰处理。5.7 弱信号线不得和有强干扰（如中间继电器线圈回路）的导线相邻近。

5.8 高频收发信机的输出（入）线应用屏蔽电缆，屏蔽层接地，接地线截面不小于1.5平方毫米。

5.9 两个被保护单元的保护装臵配在一块屏上时，其安装必须明确分区，并划出明显界线，以利于分别停用试验。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

一个被保护单元的各套独立保护装臵配在一块屏上，其布臵也应明确分区。

5.10 集成电路及微机保护屏宜采用柜式结构。6 保护装置本体

6.1 保护装臵的箱体，必须经试验确证可靠接地。

6.2 所有隔离变压器（电压、电流、直流逆变电源、导引线保护等）的一二次线圈间必须有良好的屏蔽层，屏蔽层应在保护屏可靠接地。

6.3 外部引入至集成电路型或微机型保护装臵的空接点，进入保护后应经光电隔离。

6.4 半导体型、集成电路型、微机型保护装臵只能以空接点或光耦输出。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点 开关场到控制室的电缆线

7.1 用于集成电路型、微机型保护的电流、电压和信号接点引入线，应采用屏蔽电缆，屏蔽层在开关场与控制室同时接地；各相电流和各相电压线及其中性线应分别臵于同一电缆内。7.2 不允许用电缆芯两端同时接地方法作为抗干扰措施。7.3 高频同轴电缆应在两端分别接地，并紧靠高频同轴电缆敷设截面不小于100平方毫米两端接地的铜导线。

7.4 动力线、电热线等强电线路不得与二次弱电回路共用电缆。

7.5 穿电缆的铁管和电缆沟应有效地防止积水。8 仪用互感器及其二次回路

8.1 电流互感器及电压互感器的二次回路必须分别有且只能有一点接地。

8.2 由几组电流互感器二次组合的电流回路，如差动保护、各种双断路器主接线的保护电流回路，其接地点宜选在控制室。

电力系统继电保护及安全自动装臵反事故措施要点

8.3 经控制室零相小母线（N600）联通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场的接地点应断开；为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或接触器等。8.4 已在控制室一点接地的电压互感器二次线圈，如认为必要，可以在开关场将二次线圈中性点经放电间隙或氧化锌阀片接地，其击穿电压峰值应大于30Imax伏，Imax为电网接地故障时通过变电所的可能最大接地电流有效值，单位为千安。8.5 宜取消电压互感器二次B相接地方式，或改为经隔离变压器实现同步并列。

8.6 独立的、与其他互感器二次回路没有电的联系的电流或电压互感器二次回路，可以在控制室内也可以在开关场实现一点接地。

8.7 来自电压互感器二次的四根开关场引入线和互感器三次的两

继电保护系统自动测试 篇6

关键词：继电保护　电力系统 自动化

1　前言

电力系统是服务于社会企业或个人的综合性系统，其核心作用是生产、消费电能，从而满足市场经济发展阶段的电能使用需求。随着计算机自动化技术的发展，为提高电力系统中的继电保护装置的性能和可靠性，继电保护装置引入了计算机自动化技术，即继电保护自动化装置。继电保护装置的自动化大大提高了其可靠性，能够有效的保证电力系统安全稳定的运行。下文将围绕自动化装置展开探讨，具体的分析说明自动化装置相比与传统装置的优势和不足，以及继电保护装置的运行方式和应用范围，帮助了解自动化装置。

2　继电保护自动化装置的运行特点

当电力系统出现故障时，如发生短路或者过载运行，继电保护装置必须能及时的传递出各种信号，同时还能控制系统中的其他设备和装置降低故障的波及范围，或者切除故障。正常情况下，电力系统很少会发生故障，所以继电保护装置发挥作用的时候不会太多。一般情况下，继电保护装置故障主要有两种基本形式，分别为拒动故障和误动。拒动故障是指即在电力系统出现故障时，继电保护装置没有发挥作用，没能及时的发出故障的信号，也没有及时的切除故障，即没能有效地保证电力系统安全稳定运行；误动就是指当电力系统在正常运行时，继电保护装置却发出了报错的信号和错误动作。而自动化装置相比于旧的继电保护装置，该设备能够实时监测、控制电力系统的各种设备的运行参数，还能实现远程控制的功能，因此是一种长期带电工作的设备。

3　电力系统自动化改造的趋势

电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。电力系统可以将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为了满足城市现代化建设发展的需要，对电力系统实施自动化改造是必不可少的，其改造的主要趋势包括：

（1）功能多样化。传统电力系统的重点功能集中于发电、变电、输电，在传输期间对电能值大小的转换缺乏足够的监测功能。电力系统自动化改造之后，系统功能日趋多样化，电压转变、电能分配、用电调控等功能均会得到明显的改善，符合了系统高负荷运行状态的操作要求。

（2）结构简单化。结构问题是阻碍电力系统功能发挥的一大因素，多种设备连接于系统导致操作人员的调控质量下降，调控环节增加，部分设备在系统运行时发挥不了应有的作用。系统自动化改造后结构得到了充分的简化，且功能也明显优越于传统模式，促进了电力行业的持续发展。

（3）设备智能化。电力设备是系统发挥作用的载体，电厂发电、输电、变电等各个环节都要依赖于设备运行。早期人工操控设备的效率较低，自动化改造之后可利用计算机作为控制中心，利用程序代码指导电力设备操作，智能化执行设备命令，以逐渐提升作业效率，提高

生产运行安全。

（4）操控一体化。当电力系统设备实现智能化之后，系统操控的一体化便成为现实。如：机械一体化、机电一体化、人机一体化等模式，都是电力系统自动化改造的发展趋势。电力系统一体化操控“省力、省时、省钱”，也为后期继电保护装置的安装运用创造了有利的条件。

4　继电保护运用于自动化改造

除了对原始电能进行调控处理外，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。为了保证电力系统在稳定可靠的环境下运行，添加继电保护装置是必不可少的，其对电力系统具有多方面功能。

（1）针对性。由于电力系统自动化改造属于技术改造范畴，需要对系统潜在的故障问题检测处理。继电保护具有针对性的处理功能，可根据系统不同的故障形式采取针对性的处理方案。如：电力设备出现短路问题，继电保护可立刻把设备从故障区域隔离；线路保护拒动作时，继电保护可将线路故障切除，具有针对性的故障防御处理功能。

（2）稳定性。继电保护对电力系统的稳定性作用显著，特别是在故障发生之后可维持系统的稳定运行，以免故障对设备造成的损坏更大。良好的运行环境是设备功能发挥的前提条件，如：继电保护装置能快速地切除故障，减短了设备及用户在高电流、低电压运行的时间。通过模拟仿真，保证了系统在故障状态下的稳定运行，防止系统中断引起的损坏。

（3）可靠性。对电力系统实施自动化改造的根本目的是满足广大用户的用电需求，系统能否可靠地运行也决定了用户或设备的用电质量。继电保护装置的运用为系统可靠性提供了多方面的保障，如：安全方面，强大的故障处理功能保障了人员、设备的安全；效率方面，多功能的监测方式可及时发现异常信号，提醒技术人员调整系统结构。

5　继电保护运用维护

（1）加强运行操作人员的现场培训。运行人员的业务素质和对新设备的熟悉程度，将直接关系到设备的运行维护质量。运行人员应在设备投运前．熟悉变电站的运行方式、主接线情况，学会使用操作微机装置，并经严格考核后方可担任运行维护工作。

（2）据悉，ll0KV变电站在高温酷暑期间，因空调未开，某微机装置过于密封而导致局部发热烧损。因此，应加强设备巡视，积累运行经验。在气候恶劣、气温异常时，要合理调节现场工作环境（如启用加热器除湿、开空调降温等），维护微机设备在健康运行状态。

（3）完善远方后台装置的遥控、遥测、遥信、遥调功能。全天候监视设备的运行状

态。做好各种事故预想，能正确分析后台信号，判断故障情况。

（4）建议将GPs卫星对时及故障录波装置列人日常巡视的重点项目。确保电力系统故障情况能随时记录，便于分析处理。

（5）许多变电站综合自动化改造后，其保护、控制、信号、电磁锁电源均统一为220V直流电源，使室外设备的直流回路增加了。因此，要做好室外二次回路的维护工作，减少发生直流接地故障的可能。

6　检修技改

（1）按照电网公司《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求，对继电保护设备进行检验。在定期检验工作中，要从各种零散的数据记录中得出一些共性的结论，有针对性地做好继电保护工作。高质量完成校验工作，禁止校验超周期、省项目和简化项目。在微机装置的周期检验中，应着重加强检查装置的模拟量输人、开关量输人、传动回路、接线牢固性。做到“应修必修，修必修好”，建议依据设备检修质量对工作负责人实施奖惩

挂钩制度。

（2）建议规范继保装置或继电器的使用年限，对超期运行、仍正常工作的设备。作

退役更新处理，减少设备故障发生率。确保电网稳定。

（3）建议规范测量、数据通信、网络线等设备的周期性检验制度，确保继电保护及其相关设备安全稳定运行，发挥综合自动化变电站的高水平运行状态。

（4）按照继电保护要求，完成设备的反事故技术措施，消除设备故障隐患。坚持继电保护24小时消缺制度，设备发生故障，要随呼随到。赶赴现场处理，尽快修复，缩短设备停电时间。

7　结论

继电保护系统自动测试 篇7

继电保护设备是电力系统最重要的组成部分之一,随着微机型继电保护设备在电网中普遍应用,对该设备的安装检验和定期检验也成为了电力系统运行和维护的比较频繁的一项重要任务,虽然目前各种测试仪及相关的配套软件已达到了实用化的水平,但在进行现场试验尤其是各种定值整定试验时,仍然需要大部分人工频繁地手动设定各项具体试验参数,远没有达到自动化的水平,其不足主要体现在以下几点:

1)进行定值检验试验时,无法一次性的根据现场设备型号及定值单,制定出一整套试验测试计划,并在现场进行全自动化的测试,例如,很多测试软件无法一次性依照具体某个线路保护(如RCS-931)的具体保护定值,生成针对某个测试项目(如接地距离I段、II段、III段)的0.95倍、1.05倍以及0.7倍的ABC三相的所有状态序列,并且也无法一次性的按顺序自动执行这些状态序列。

2)测试过程中,保护设备所产生的各种具体的故障报告、录波、扰动数据等,无法返回到测试仪或担当控制角色的计算机中,即不能形成一个真正的测试闭环。从当前大部分的现场保护定值检验试验的过程来看,测试仪自带的测试软件都往往只能获取到保护装置的开入量,以及动作时间这些信息,而具体的故障报告等信息仍需要到专业人员到保护屏上阅读,而动作时间仅仅是在0.7倍或是1.2倍时的试验项目才需要的内容。

3)一套测试软件不通用,往往各个测试仪厂商只提供基于自己测试仪上的上位机软件或者是内嵌到测试仪里的程序,无法适应各种不同厂商生产的测试仪;另外,由于保护种类繁多和测试规程在各个地区不一,也无法针对某种保护设备,一次性的生成通用的测试用的状态序列。

4)无法利用现有的计算机网络条件及技术,实现远程试验的方式。

鉴于继电保护测试系统的上述问题,并充分考虑到现有的软件技术、现场条件、测试仪技术、通讯协议等诸方面因素,本文所提及的系统,在结合大多数市面上的测试仪硬件基础上,实现了对福建省大部分主流型号的高压线路保护和变压器保护设备的所有定值整定自动化试验,并可选择进行远程试验或现场试验的操作方式,极大的方便了现场工作人员。作为一种基于实用化角度的解决方案,体现了保护设备测试技术的自动化、网络化、智能化的发展趋势。

1 系统运行拓扑结构

传统的继电保护测试系统一般采用的是图1所示的上位机和下位机的工作方式:上位机一般由现场的一台PC机作为控制和管理,通过串口、USB或者以太网口,与下层的测试仪进行通讯,传送控制命令、数据文件,并接受测试仪的反馈信息。下层由测试仪内的DSP组件进行数字信号处理,向保护设备输出模拟电力系统正常或故障时运行的电压电流,同时检测保护的动作状态和响应时间,从而实现相应的继电保护测试功能。

鉴于之前提到的传统的保护测试系统的种种弊端,新的通用远程保护自动测试系统解决方案的系统运行拓扑如图2所示,它增加了现场的上位机与保护设备之间的数据通讯,通过标准的IEC-60870-5-103协议实现控制保护设备进行信号复归、定值整定等操作,同时实时从保护设备处获取到故障报告、扰动数据、定值传输数据的报文;另外,为了实现远程操作,在远程设置工作站,通过电力系统的内部通讯网络,联接到现场测试的上位机,实现测试计划的远程传送和远程执行,并让现场的控制上位机回传结果。

2 软件系统架构及功能设计

现代软件系统的设计思想通常是将一个复杂的应用系统按照各自的功能不同,分成不同的组件模块,这里的组件模块不是简单的二进制代码集,而是一些可以独立的可以自给自足的模块。同时,从逻辑上依据数据的传递进行不同层面的切分,通常是使用三层体系结构,本软件系统沿用这一方式,定义了基本框架和功能模块,如图3所示。

具体各层面的系统功能模块阐述如下:

1)界面层

界面层上依据用户使用的位置不同而分为远程界面部分和现场界面部分,分别对应于远程工作站和现场控制上位机,两个部分的功能相同,但在实现上考虑到网络分布和数据传输负载等因素,在界面展示上稍有差别。

计划制定模块:该模块的主要功能是以省调、各电业局以及电厂的具体待检测保护设备的定值单文件(word文件或者excel文件)为基础,从中提取出具体的保护定值,根据逻辑层中的“保护检验规程解析模块”,选择具体的待做定值整定试验,最后生成应用于该具体设备的整套检验测试计划。以RCS-931线路保护为例,若选中接地距离I段,则在计划中自动根据定值生成0.95、1.05、0.7倍时所有的ABC三相测试状态序列数据,共有3×3=9个状态序列。

计划执行监控模块:在现场测试时,用户通过该模块可以实时查看到计划的执行情况,用户通过“测试仪控制模块”来控制计划的暂停、保存、继续、修改等操作,并通过“保护103通信解析模块”,实时获取到保护上送的故障报告、模拟量、开关量、扰动数据等信息,并在界面上显示。

试验报告处理模块:试验结束后,用户可以查看生成的原始记录,并根据报告模板生成试验记录报告,在该模块中,用户还可以浏览、分析以往每次在同一设备上进行过的试验数据,与本次结果进行校核和分析等操作。

2)逻辑层

逻辑层中包含了所有本系统的核心模块,每个模块都是按面向对象的程序设计思想对其功能进行封装,被上层的界面层的操作来调用,其结果返回给界面或是存入数据库中。

远程PC通信模块:即远程工作站与现场测试用的上位机之间的通讯,用户在远程执行和监视测试计划时,都是通过该模块解析远程用户所发出的指令进行下发,同时把现场测试的信息随时反馈给远程工作站,通讯使用的是标准的TCP/IP协议,报文建立在基于UDP的Socket基础上,由于指令下发和信息反馈是双向并行的,即有可能出现指令下行和信息上报同时出现,为了不让这两部分的报文的同时出现导致通信堵塞,因此在设计该远程通信模块时,充分考虑现有PC机大多数都是双核的特征,加上了Open MP多核指令优化线程,即在本模块中至少包含了两个线程,一个在现场循环等待指令,另一个在远程循环等待上报信息,同时为了保证上下行通信畅通,每个通道又均使用了异步的非阻塞的Socket通讯模式,本模块中的双线程并行模型如图4所示。

保护103通信解析模块:本模块的作用是解析和生成与保护设备通信的103协议报文,考虑到IEC-60870-5-103协议作为用于控制系统与继电保护设备交换信息中的信息接口配套标准,其接口和规范在国内各个保护厂家的使用情况基本相似,因此本系统与保护设备通讯的协议使用的是103协议,在物理层上采用的是EIA RS-485端口。本模块主要功能包括:复归保护设备、通用分类查询定值、通用分类查询软压板、根据具体保护型号的码表解析上送的故障报文、通用分类写入定值、通用分类查询模拟量、扰动数据解析,如图5所示。

测试仪控制模块:为达到通用性,本系统设计时采用的方式是使用一种自定义格式状态序列文件来控制测试仪的输出,具有一定的代表性,而测试仪要有相对应的函数来解析和输出该状态序列文件中定义的各个状态序列,最后在输出完毕后返回保护动作的开关量翻转信息,测试仪的控制模块,主要由6个主要功能函数组成:

初始化通讯函数(串口/Usb/Lan)

执行状态序列

停止执行当前状态序列

查询当前是否有输出状态序列

查询当前是否有开入量

查询当前开入量的具体时间

以上6个功能函数,都是由测试仪厂商提供后以dll动态链接库的形式来供我方动态调用,从而实现了对不同测试仪的统一调用。

数据存取模块:即与后台数据库通信的模块,主要用于将试验结果信息、报告信息等数据存入数据库,以及在分析报告时从数据库里提取报告等操作。

保护检验规程解析模块:该模块是与测试计划模块相关的一个重要模块,其作用是要把具体的各个型号的设备所对应的福建省电力公司的检验规程进行关联,根据规程所定义的公式和具体设备的定值单,生成每次测试用的测试计划,本模块是一个灵活可扩展的模块,今后根据设备型号的增加及规程的变化,用户可以通过修改配置文件的方式来自行扩展规程解析的功能。

3)数据层

数据层即数据库存储部分,根据配置的不同,可使用系统自带的单机型数据库,或者使用联机的远程Oracle数据库。

3 系统实现的几个重点模块

3.1 测试计划模板定义

测试计划包括了所有的待测试项目的状态序列信息,当前计划执行情况,设备定值单等信息,甚至还有包括试验的原始记录数据,信息量极其庞大,因此如何以灵活和易于扩展的方式来定义测试计划模板文件,是一个关系到将来系统的自适应性和灵活扩展性的关键问题,基于此点,我们选择了使用XML这种计算机专用的数据描述语言来存储测试计划,扩展标记语言XML是一种简单的数据存储语言,使用一系列简单的标记描述数据,而这些标记可以用方便的方式建立,和更容易被计算机自身所理解,可以说是一种自描述的元数据语言。

3.2 word文件解析和生成

各个保护设备的定值单文件,基本都是以word或excel形式存储的,软件要从中提取出定值、软压板等信息,需要对word文件或者excel文件的内容进行一定的分析,由于微软有提供office系列组件的COM可操作对象接口如_application、_document、_table、_worksheet、_workbook等,因此可以使用任何编程语言来对其进行直接操作,根据事先定义的一系列规则,自动从中提取出所需要的相关信息。类似的,在最后系统生成测试试验报告的时候,也是通过控制这些COM接口对象,来自动填充word文件中的表格,生成最终报告。

3.3 103通信协议解析

103通信协议是目前所有保护设备都支持的通信协议,但在各个厂家的实现中,又有一些细微的差别,如有基于以太网的103协议和标准的基于RS-485接口的103协议,由于有些早期保护设备并没有带以太网口,所以本系统统一采用RS-485接口与保护进行通信。另外由于本系统并不需要获取和解析所有的103报文,仅需要解析与图5有关的报文,因此在实现上仅需要对部分ASDU进行截获和解析,同时也只需要生成几种如查询定值命令、查询模拟量测、保护信号复归等命令的ASDU报文。

3.4 控制多种规格测试仪

本系统在开发中,通过与多家测试仪厂家联系,已成功实现了从软件系统里对测试厂家提供不同DLL文件(封装6个功能函数)的统一调用,经测试已可在广州昂立、深圳凯弦、武汉豪迈、华东电气等不同测试仪上直接使用。

3.5 多样化的试验方式

对于一般性的试验,例如线路保护的接地距离I段等,仅需要直接输出由测试计划创建的状态序列即可。

而对于复杂的试验,例如主变保护中的谐波、比率差动等需要递增或递减电流幅值的试验,本软件定义了一种递变试验的模式,由软件系统自动的隔一定时间增加(或减少)某一相电压(或电流)的幅值,循环输出状态序列,当保护动作时才返回,这样就可以自动寻找到保护动作的精确幅值,这一功能也适用于摇灵敏角的试验(递变值为相角)。

4 自动化测试执行举例

以某变电站线路保护设备为例,现要对其按照福建省相关的继电保护设备检验规程进行验收检验测试,步骤流程如下:

1)用户选择待测试保护装置的基本信息,如台帐、设备型号、版本号、电压等级等。

2)用户选择要进行的和定值检验相关的检验项目,以RCS-931的检验项目为例,包括零漂、幅值特性检验、相位特性检验,光纤差动保护、接地距离保护、相间距离保护、工频变化量阻抗等定值检验项目,每一个项目又包括ABC三相以及各自不同倍数(0.95/1.05/1.2/0.7)。

3)用户选择设备定值单文件(word/excel),让系统进行解析,从中提取该设备的所有定值、软压板等信息,最后根据测试规程、检验项目、定值信息,生成测试计划。

4)生成自动测试计划后,则可以直接在现场执行该测试计划,其执行情况界面如图6所示。

在软件系统执行中,对于在每项定值试验进行完毕后,系统会将103协议上报的跳闸报告解析,并存入试验的原始记录中。

本次试验部分结果如表1显示,报告内容由系统全自动生成并填充,经过核对,试验报告结果显示该保护设备一切工作正常。

5 结论

随着电网规模的进一步扩大,微机继电保护设备作为一种最重要的二次设备之一在电网中要担当越来越重要的角色,为了减少保护测试中的人工干预所带来的繁重工作量和人为错误,未来对保护设备的自动化测试技术的研究也会越来越深入,本系统的出现解决了部分保护专业人员的繁重又重复的定值整定测试工作,从自动化的角度实现了保护设备的远程自动化测试,有一定的现实社会经济效益。

考虑到本系统的解决方案目前还只是针对单台保护设备的自动测试,而将来需要考虑一种系统级的,比如对一条线路上的所有保护设备进行并发自动化测试的解决方案,这方面的研究还有待进一步开展。

摘要：从现场继电保护设备检验测试的需求和原理出发,运用现有的计算机软件及网络通讯等相关技术,设计了一种通用的远程继电保护自动测试系统软件,并以RCS-931线路保护和RCS-978主变保护的常见检测项目为例,具体阐述了该系统的设计思路和操作流程,充分体现了现代保护检验测试与网络自动化控制的一体化设计思路。经实践证明,该系统可以对目前各种线路保护和变压器保护的所有定值检验试验实现全自动化的远程测试,并可根据具体情况进一步的扩展,满足现场试验的需要。

关键词：继电保护,自动测试,定值检验,IEC-60870-103协议

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继电保护系统自动测试 篇8

1 智能变电站继电保护装置自动测试技术研究

智能表电站继电保护装置自动测试用例的合理性对于自动测试系统的运行状况有很大影响, 要想在智能变电站发挥出自动测试系统的作用, 就必须应用开放式的自动测试系统, 针对不同类别的继电保护装置编辑自动测试用例, 只有保证测试用例的科学性和合理性, 才能发挥出继电保护装置自动测试系统的作用。测试用例包括以下几个部分:一是故障施加量, 二是预期结果。其中, 故障施加量又包括:装置参数整定和故障参数设置。在应用自动测试系统之前, 故障人员需要对自动测试装置的相关参数进行调整, 比如装置的定值等等。故障参数的设置实际上就是工作人员需要确定好故障的类型, 确定需要在自动测试装置上设定的时间。预期结果是开展继电保护装置全自动测试时所必需的, 在自动测试完成后, 工作人员需要比较测试结果与预期结果数值是否一致, 这样才能判定测试的继电保护装置是否符合要求。预期变位信息包括以下部分:一是保护信息, 二是测试反馈信息。其中, 测试反馈信息就是自动测试设备的测试结果。

2 智能变电站继电保护装置自动测试系统设计

2.1 继电保护装置自动测试系统设计思路

目前, 自动测试系统只能应用于智能变电站的继电保护装置中, SOCKET把继电保护装置和继电保护装置连接在一起, 进而完成继电保护装置的自动测试任务, 并把测试结果反馈给工作人员。继电保护装置的自动测试设备具有以下功能:一是命令下发;二是装置自动报告;三是录波;四是遥信变位。继电保护装置自动测试系统主要负责以下任务:一是调度执行;二是结果判别。通信模块主要负责以下任务:一是与相连的继电保护装置进行通信;二是对自动测试结果进行整合和分析。要想充分发挥出继电保护装置自动测试系统的作用, 工作人员就必须建立完善的测试用例库。

2.2 继电保护装置自动测试系统设计流程

继电保护装置的自动测试系统流程设计包括以下环节:一是测试前的准备工作, 二是测试执行工作。目前, 智能变电站的继电保护装置有以下种类:一是单端电气量继电保护装置, 二是双端电气量继电保护装置。其中, 单端电气量继电保护装置包括以下部件:一是变压器保护, 二是母线保护, 三是断路器保护, 四是线路后备保护。双端继电保护装置内部包括以下部件:一是高压线保护, 二是高频距离保护, 三是高频方向保护, 四是纵联差动保护。目前, 智能变电站的继电保护装置自动测试系统已经构建完成, 实现了对继电保护装置运行状态的全方位监测, 监测效果比较理想。自动测试系统的应用降低了人为因素对继电保护装置测试结果真实性和准确性的影响。除此之外, 随着社会的快速发展, 自动测试系统的应用范围也在不断扩大, 测试库也在不断完善和调整, 测试效率将不断提高。

自动测试系统实际上就是在人为参与度不断降低, 甚至不参杂人为因素的基础上, 测试设备自行对智能变电站的继电保护装置的运行状态, 运行数据进行处理。相比与传统的继电保护装置测试手段, 自动测试系统的应用提高了资源的利用率。目前, 能够独立生产自动测试设备的国家和地区有以下几个:一是美国, 二是日本, 三是台湾。1990年, 台湾地区开始加大自动测试系统的研究和开发力度。自动测试设备的发展经历了以下几个阶段:一是应用专业的继电保护装置测试设备, 但是这种专业的测试设备内部结构比较复杂, 研究开发的工作量比较大, 而且应用成本相对较高, 对应用环境的要求比较高。二是应用标准的母线连接测试设备。在这个阶段, 计算机的关键任务就是实现对测试系统的监测和控制, 并对测试系统内部的数据进行处理, 模拟人的大脑和操作手法, 但是并未真正发挥出计算机的功能。三是把计算机和测试设备连接在一起, 这样就可以充分发挥出计算机的功能和作用, 也就实现了继电保护装置的自动测试。

目前, 我国应用比较广泛的继电保护装置自动测试系统主要包括以下几个部分:一是控制器, 二是激励源, 三是测量仪表, 四是开关系统, 五是人机接口, 六是被测单元。其中, 控制器主要是由小型的计算机来控制和监管, 控制器内部也会安装测试软件, 自动接收自动测试系统数据结果, 并检测监测结果是否准确无误, 实现数据的快速计算, 并把最终的计算结果显示在自动测试设备上。激励源实际上就是信号源, 激励源主要包括以下几个部分:一是电源, 二是函数发生器, 三是数模转换器, 四是频率合成器。测量仪表主要是测定继电保护装置的输出信号, 测量仪表可以是以下形式:一是模数转换器, 二是频率计算器, 三是数字万用表。人口接机可以实现人工和自动测试设备的连接, 人口接机也是自动测试设备中不可或缺的一部分。如今, 智能变电站继电保护装置的自动测试系统内部具有故障测试程序, 可以自动对继电保护装置的故障进行检测, 如果继电保护装置存在故障点, 自动测试中的故障测试程序可以准确确定故障发生点, 为工作人员展开继电保护装置故障检修故障提供技术支持。自动测试系统中故障检测程序的故障检测方法有以下几种:一是导引探测法。该方法实际上就是工作人员可以根据故障检测程序提供的故障检测结果探测故障点, 逐一查找。二是特征分析法。如果在应用故障检测程序进行故障检测时, 如果检测点的特征不符, 工作人员需要在故障检测程序的引导下对继电保护装置的电路进行检测。

在新形势下, 智能变电站继电保护装置自动测试系统的应用对于变电站工作人员的专业水平和综合素质提出了较高的要求, 变电站必须认识到加强工作人员培训的重要性, 定期派遣工作人员外出参加专业化培训, 提高工作人员接受新知识和新事物的能力, 能够熟练操作继电保护装置自动测试设备, 充分发挥出自动测试设备的作用, 以更好地保证电网运行的可靠性和稳定性。

3 结语

要想在智能变电站发挥出自动测试系统的作用, 就必须应用开放式的自动测试系统, 针对不同类别的继电保护装置编辑自动测试用例, 只有保证测试用例的科学性和合理性。要想在智能变电站发挥出自动测试系统的作用, 就必须应用开放式的自动测试系统, 针对不同类别的继电保护装置编辑自动测试用例, 只有保证测试用例的科学性和合理性。智能变电站的继电保护装置自动测试系统已经构建完成, 实现了对继电保护装置运行状态的全方位监测, 监测效果比较理想。随着社会的快速发展, 自动测试系统的应用范围也在不断扩大, 测试库也在不断完善和调整, 测试效率将不断提高。智能变电站继电保护装置的自动测试系统内部具有故障测试程序, 可以自动对继电保护装置的故障进行检测, 为工作人员展开继电保护装置故障检修故障提供技术支持。

摘要：如今, 社会各界对于电网系统运行状况的关注程度不断提高。继电保护装置属于智能变电站的核心设备, 继电保护装置运行的稳定性和可靠性对于电力系统运行状况有很大影响。随着社会的快速发展, 智能技术也得到迅猛发展, 我国加大了智能电网的建设力度, 电力企业也增加了新型继电保护装置的数量。自动测试系统属于比较有效的继电保护装置测试方法, 可以对继电保护装置的运行状态进行监测, 并把监测结果传输到测试平台上, 方便工作人员展开对继电保护装置的管理和维护。

关键词：智能变电站,继电保护装置,自动测试系统

参考文献

[1]史春旻.智能变电站中继电保护测试系统应用与分析[J].电子世界, 2016 (10) :90.

[2]车薪.关于智能变电站继电保护装置自动测试系统应用的研究[J].低碳世界, 2016 (16) :37-38.

继电保护装置智能测试系统设计 篇9

继电保护系统在保护电力系统安全、稳定运行方面起着至关重要的作用。随着电网的发展和管理要求的提高,实现继电保护运行与管理的信息化、规范化、科学化变得日益迫切。而且大量输变电设备的投入运行,继电保护装置的种类和数量也急剧增加,使得继电保护专业人员的工作量大增,其工作繁重而复杂。近年来,微机型继电保护测试仪虽已得到广泛使用,但在现场实际测试过程中,需要工作人员不断地换接端子,通过人工识别并分析测试数据整理成存档报告,工作效率低,而且存在人工操作失误的隐患。为此,我们研制了这种继电保护装置的现场智能测试系统。

1 系统硬件结构

1.1 总体结构

系统硬件采用PC机+PLC的架构,再加上一台目前广泛使用的微机型继电保护测试仪,就可以提供一个智能接线、智能检测的测试环境,系统硬件结构如图1所示。

PC机选用通用型计算机即可,它是整个控制系统的核心,是上位机。主要利用良好的图形用户界面,一方面接受专业素养较高的技术人员进行测试模板、测试参数、接线方法的设定,另一方面,在测试现场调用已设定好的测试信息,按照设定的测试模板,发送测试命令、测试参数给测试仪,并控制PLC对继电保护装置实现智能接线。测试结束后,接受从测试仪传递的测试结果,并将测试结果保存成一定格式,供智能检测系统生成检验报告。

PLC选用MITSUBISHI的FX2N系列PLC,该型PLC可通过功能扩展板利用RS232C/422//485等通信方式与外部设备进行通信。

测试仪采用江西华东电气有限公司的HD-30E系列微机型继电保护测试仪,由其技术人员进行了针对本系统的测试仪内部相应软件设计。

1.2 系统的自动接线功能

系统的自动接线功能,是在不改变继电保护任务管理模式和继电保护测试人员现场测试习惯的情况下,将以前很多由现场测试人员做的事情,改为由PC机控制PLC去做,对单一保护装置的测试能努力做到“一次接线、一键完成”。

所谓“自动接线”,就是用机器替代人工来接线,当然第一次接线还是需要人工完成,之后在不同项目进行测试而需要翻线时,就不需要人工干预了,PC机可以控制PLC自动翻线。

其过程为:完成第一次接线,包括PLC与测试仪的电流电压及接点线连接;PLC与保护装置进行电流电压及接点线连接;由PLC端口的置位或者复位,控制更换测试项目时的翻线,PLC端口的状态,则由本系统管理软件中所设定的接线模式,由PC机通过串行口控制PLC实现。从而在测试中实现了自动接线功能,极大地避免了人为失误。

整个系统安全可靠,接线全部按照预定设置,避免人为误操作。其中,PC机与测试仪、PC机与PLC均通过串口进行通信。

2 系统的软件设计

整个智能检验系统中,运行于PC机上的软件是系统的核心。

面对继电保护装置的种类和数量的急剧增加,现场检验工作很大程度上离不开有工作经验和素养的人员在现场操作,大大降低了检验效率。为了提高检验效率,降低对现场检验人员的技术要求,本系统的软件设计分为管理软件和测试软件,两个模块均采用应用程序+数据库的结构模式,各自独立运行,但共享数据(如图2所示)。经验丰富的专业技术人员可以在办公室针对不同保护,设置测试模版和测试参数,数据存入数据库;而现场测试人员在现场通过测试软件调用测试模板信息进行测试,测试结果通过测试软件存入数据库。现场测试人员不再需要进行复杂的接线和繁多的参数、模拟量设置,降低了对测试人员的要求,保证了现场检验按照规程进行。

2.1 管理软件设计

本系统的设计目标是全面满足各种类型的继电保护装置的现场测试,因此管理软件必须允许专业技术人员进行各种型号保护的测试模板、测试参数以及接线信息的设置,其设计的主要特点是其通用性。

测试模板与具体的某型号的继电保护装置相对应,一套保护装置的具体测试要求即对应一个测试模板。在设计中,使用Visual Basic中的Tree View控件,该控件的三种层次节点分别对应测试类型、测试元件和测试单元,共同构成一个测试模板,如图3所示,“SEL351”对应测试类型,“电流元件”、“电压元件”对应测试元件,其余对应测试单元。使用时,专业技术人员可以新建一个测试模板;也可以打开某一个已经建立的测试模版进行查看或修改;可以随时增删测试元件、测试单元的个数;也可以随机修改测试类型、测试元件和测试单元的名称,从测试项目方面确保系统的通用性。

在测试模板设计的基础上,进而可以设定整个测试的具体参数信息。选择Tree View控件中不同层次的节点,对应不同层次的参数设置:测试类型对应压板名称设置,测试元件对应整定参数设定,测试单元则对应PLC的具体接线、测试所需模拟量的计算公式、对返回数据进行故障判断的判据公式的设定。在不同层次中,均可以设定一些备注信息为现场测试人员提供说明。需要指出的是,本设计由技术人员进行复杂的接线、繁多的整定参数和模拟量设置,并通过一些说明和备注为现场检验人员提供测试说明和注意事项,大大简化了现场测试人员的工作。

2.2 测试软件设计

测试软件的测试过程涵盖了某一套保护装置测试的全过程,功能包括手动测试、自动测试和整组联动测试,使测试人员方便、快速、正确地得到所需要的保护装置的定值及特性数据。以自动测试为例,测试过程如下:

(1)在测试某一保护类型时,将在管理软件中已做好的该保护类型测试初始模板调用,然后按提示进行自检与接线(包括测试仪的自检与接线的识别等);

(2)测试前进行保护装置常规参数输入及特性检查;

(3)开始自动测试(主要是对保护定值进行校验);

(4)测试结束,检查测试数据,如有问题,可对专项进行测试。检查无误后,将测试数据存入电子报告内。最后,提醒测试人员打印定值报告并与整定书核对。

整个自动测试过程,无需测试人员始终守在现场,只需在测试结束后观察测试结果即可。

在测试软件中,串行通信是设计重点,无论是PC机发送管理软件中设定的整定参数、模拟量给测试仪,还是PC机发送接线信息至PLC,以及在测试结束后,PC机接收测试仪传送的测试结果,都是通过串口通信实现的。本系统利用VB提供的MSCOMM控件实现串口通信。通信过程及协议如下:

(1)测试软件在运行时首先进行通信测试,PC机向测试仪和PLC发送02H+LEN+30H(cmd)+XOR+03H;测试仪和PLC接收到握手通信信号正常返回02H+LEN+70H(cmd)+XOR+03H。其中,此处和以下内容中出现的LEN为cmd+{数据}+XOR总的长度;XOR为LEN、cmd、{数据}的异或值,用于检查传送数据的正确性。在运行中通过定时器,PC机不断向测试仪和PLC发送握手信号,检查串口通信是否正常,同时实时显示通信状态。

(2)当开始测试时,PC机首先发送接线信息至PLC:02H+LEN+80H(cmd)+接线信息+XOR+03H。

(3)机器人接线完毕,开始测试,PC机开始发送测试项编号、整定参数等信息给测试仪:02H+LEN+0x55H(cmd)+测试项编号+整定参数+XOR+03H;测试仪器接收到后返回02H+LEN+0x50H(cmd)+XOR+03H。

(4)当结束测试,测试仪向PC机传送返回数据,发送:02H+LEN+0x0AAH(cmd)+测试项编号+返回类型+{测试数据}+XOR+03H。

返回类型:00——正常数据;01——故障;02——异常;其中,当返回类型为01时,表示测试仪有故障,无测试数据项;当返回类型为02时,测试数据返回为一个字节,由Ia Ib Ic Ua Ub Uc Ux G组成,8bit分别表示Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、Ux、过热故障原因;当返回类型为00时,返回的第一个数据为-1表示为未动作,当重合闸时,第二个-1表示未合闸,第三个-1表示未再动,其余为正常返回测试数据。

2.3 数据共享

如上所述,本系统软件采用管理软件和测试软件两个模块的结构,因此在设计中必须考虑如下两个问题:

(1)如何将专业技术人员在管理软件中设定的测试模板信息简单方便地提供给现场测试人员。

(2)如何直观有效地保存现场的测试结果,以便后续的分析汇总。

为此,本设计将后台数据库SQL Server与Excel进行相互转换,根据需要,可以把相关信息转换到普通工作人员都熟悉的Excel表格中进行保存,之后可以通过互联网或存储介质,方便地将所需数据共享,从而解决了上述问题。

2.4 系统通用性的保证

在测试模版的设计中,从测试项目方面确保了系统的通用性。在继电保护装置的测试过程中,整定值的设定是一个十分繁琐的过程,每个型号的保护装置都有其相应的整定要求。为了保证在此方面,系统也具有通用性,在本系统设计中,被测试装置的整定,是通过以下几个方面实现的。

(1)在管理软件中,由技术人员完成对整定元件的设定,包括整定元件的整定名、整定说明和单位,比如SEL351中,电流元件的一个整定元件,名称为50P1P,是定时限过流元件,单位为A。

(2)需要输送给测试仪的参数,有些直接在整定值中给出,有些则要通过计算得出,此时则由技术人员在管理软件中设定该整定的测试值公式。

(3)在实际测试时,现场人员只需在测试软件中,按照整定单给出各个整定元件的整定值即可。

据此,每套保护都对应一套在设定好的整定,测试时只需根据需要输入整定值,系统即可以按照公式计算后将整定值送往测试仪。

3 系统安全机制

本系统的设计充分考虑了系统的安全机制,从硬件方面,系统严格执行开机自检,确保一切正常后方可进行操作;在工作过程中,通过定时器监视串口通信的状态。软件方面,通过严格的用户权限管理、数据库自动备份机制以及数据库中数据的完整性管理机制充分保证了系统的数据库安全。

4 结束语

本系统是在对上海超高压的继电保护专业管理工作模式、流程进行全面分析的基础上进行开发的,系统已通过相关部门的鉴定。系统投入使用后,可以大大减轻工作人员的工作压力,提供继电保护检验的效率,也可为管理和决策分析提供真实、准确、实时的信息,基本达到了实用化的目标。

本文作者创新点在于:利用PC机控制PLC进行自动接线,将继电保护测试中技术要求高不容易掌握的整定参数、模拟量设置等方面通过管理软件由专业技术人员实现,测试结果通过测试软件直接读取、分析,改变了目前继电保护测试中,需要工作人员不断地换接端子,通过人工识别并分析测试数据整理成存档报告,工作效率低等问题。

摘要：系统从继电保护装置测试的需求和原理出发,采用PC机+PLC的架构,实现继电保护装置的现场智能测试。系统在硬件方面,采用PLC、PC机和测试仪通过串行通信端口进行协同工作,实现了自动接线;软件设计包括管理软件与测试软件的设计,通过共享数据库和完善的功能设计,保证了系统的通用性。本系统降低了对现场操作人员的技术要求,提高了继电保护测试工作的效率,保证了检验结果的可靠性。目前,该系统已经投入使用,实践表明,该系统可以全面测试各种类型的保护,可满足现场测试要求。

关键词：继电保护,智能测试,Visual Basic,数据库

参考文献

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[2]张志顺,王步云.一种基于VB6.0的智能型继电保护测试装置[J].电子技术,2002,(1):7-8.

新型继电保护测试仪系统研究与探讨 篇10

1嵌入式系统及DSP的应用

嵌入式系统在获取最佳性能和最佳使用效果同时, 具有功耗低、体积小、扩展性强、 图形界面友好等优点, 尤其是综合功能要求严格的专业化操作系统, 其可靠性、功能性、加工成本、功耗与体积都得到优化, 使该嵌入式系统及其操作系统成为继电保护测试仪系统设计的必然选择。测试仪系统所有功能可以在嵌入式操作系统中实现, 检测提供Windows 工作界面互动。

在继电保护测试仪低端采用高性能数字信号处理器 (Digital Signal Processor, DSP) , 以满足继电保护测试仪对相位、幅值、频率等高精度电气量的测试要求, 获得极高的性价比, 实现快速检测处理数据功能。DSP的操作控制能力有助于产品今后的升级换代, 顺应继电保护测试仪发展的方向和趋势[2,3]。

2新型继电保护测试仪工作原理

一般情况, 电力系统发生短路之后, 线路始端测量阻抗减小、电流增大、电压降低、电压与电流发生变化, 影响相位角改变。正常运行状态与故障状态的基础参数差异, 构成各种不同工作原理继电保护装置的设计条件。①电流大于设定值时, 过电流保护动作;②电压低于设定值时, 低电压保护启动;③短路点到安装保护点之间的距离超出设定值时, 距离保护动作。

电气部件工作中会存在内部故障或外部故障, 即使正常运行也不例外, 利用两侧电流相位或功率方向差别, 构建完成差动保护原理和各种继电保护装置应用。参数变化反映到各相的电流或电压、相电流或线电压, 使反应响应于其中某一个对称分量 (如零序) 的电流和电压。继电保护测试仪装置就是基于这样的思路进行工作的 (图1) 。

2.1硬件

继电保护测试仪硬件部分本身类似于一个电力功率信号发生器, 依据测试软件要求, 模拟产生线路上各相电流与电压波形, 输出至继电保护装置相应端。继电保护测试仪平时挂在线路上, 有相应的三相电压/电流输入口, 以检测线路是否工作正常。

2.2软件

继电保护测试仪软件依据继电保护理论与电力系统测试方法, 编制各种测试原理发生产生相应信号参数指令, 使测试仪输出端模拟产生出正常或非正常运行情况下线路上的电流与电压, 并观察记录继电器动作。测试软件依据底层硬件功能, 实现多种不同原理继电保护测试手段[4]。

3功能分析

该继电保护测试仪支持在生产现场的工作态势下对大多数试验数据进行采集;确认各项指标并进行检测鉴定工作;模拟开展各种复杂瞬时性、永久性、转换性故障, 进行整合整组试验;能够对电流、电压、功率、阻抗、差动、频率、直流、反时限、低周期、同期等常规项目做出保护性检测鉴定。

继电保护测试仪的试验功能有:交直流试验、功率方向阻抗继电器试验、差动试验、差动谐波试验、差动保护制动特性测试、同期高低周期试验、时间测试、距离保护定值试验、零序保护定值试验、谐波叠加试验、状态序列变换测量时间、I—t特性曲线测试、功率方向继电器测试等。要求测试仪波形失真度极小, 对基波产生每周波最低360点高密度拟合正弦波, 最少8次谐波、400 Hz, 足以达到60点以上的高密度输出。

4主要技术参数

继电保护测试仪的输出及测量精度、额定数据见表1、表2。

根据表1、表2中的技术参数、功能及试验要求, 上位机更新为嵌入式平板液晶显示器, 图像对话直观、易于操作掌握;输出下位机更新引入高速DSP, 满足幅值精度要求;采用直流功率放大器, 输出交流和直流电气量;嵌入式系统与DSP硬件组合, 解决通信第一要素;串行接口标准是USB2.0, 速度支持480 Mb/s, 采用PCI总线接口, 满足系统操作与打印机需要。同时, PCI总线工作频率33 MHz, 宽度为32位、最大峰值传输率为132 MB/s, 其接口保证通信速度。适合多种机型大量数据传输的要求, 兼容性强, 满足后续故障录波等要求。并预留空间发展自动配置功能[5,6]。

5功能实现

功能要求:测试仪发出的幅值、频率、相位均可调节。采用正弦电压电流信号或多种谐波叠加信号作为待测继电器和自动装置的激励源。主控采用嵌入式计算机PCM9577, 选用Windows操作系统, 易于外设扩展延伸, 为将来升级换代预留了空间。

编辑移植相关实验程序, 进入嵌入式系统中运行。系统拥有标准以太网接口, 便于进行网络通信交换试验结果与数据, 有利于软件升级、提供网络测试功能及其配置;标准键盘、鼠标、外接USB接口, 真彩TFT LCD显示界面。闪存嵌入式操作系统安装至普通台式机标准IDE接口硬盘驱动器中, 主控嵌入式计算机PCM9577运行继电保护试验程序, 其PCI总线接口向下位主控制器DSP发出命令和参数, 如要求DSP产生一定幅值、频率、正弦电压信号、电流信号等。

PCI总线接口采用PLX公司的PCI9054接口桥芯片与DSP通信。由于DSP F2812没有与PCI总线直接通信的接口信号, 因而接口桥PCI9054采用共享双端口RAM的方式与DSP交换数据, 并通过设置双端口RAM, 通知DSP产生信号中断主控制器 (图2) 。DSP接收到指令和数据后, 通过一定算法产生相应的交流或者直流信号, 再经过隔离放大器送入低通滤波器得到平滑精确的信号。信号连接下一级功率放大电路, 通过放大器放大电压和电流, 得到幅值和功率足够大的电压和电流。对要求使用的开出功能试验, 通过特定的命令和数据, 在上位机应用程序中就可以做开出量, 达到试验要求[7]。

继电保护系统发出动作, 通过9路开入量状态反馈信号回到DSP, CPLD内部逻辑一旦检测到开入量发生的变化信号, 立即中断并通知DSP。将读取当前开入量信息放入共享双端口RAM, 随即中断PCI, 向上反馈至上位机程序, 做进一步试验数据处理。由于功率放大器功耗大, 且电流源不允许开路、电压源不允许短路, 由此出现过热、电流源开路、电压源短路3种故障状态信号, 随即被内部逻辑CPLD EPM7128检测发现。使用上述相同开入量方法, 将保护信号送往上位机试验程序, 同步切断DAC输出, 达到保护测试仪的目的。

6结语

继电保护测试仪可检测、发现继电保护装置中隐藏的软硬件错误, 验证其常态工作性能, 保证继电保护装置正确动作及其安全性能, 有效防止误动、拒动发生。新型继电保护测试仪符合电力系统电网发展的要求, 检测装备性能指标优化, 通信信号高速稳定, 互动图像界面直观友好, 具有效率高、发热少、体积小等优点, 同时还考虑到升级和改进诸多便利条件, 符合电力工业发展的趋势。

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