繼電保護測試儀智能檢測系統

楊蕾

(云南電網公司電力研究院,昆明 650217)

繼電保護測試儀智能檢測系統

楊蕾

(云南電網公司電力研究院,昆明 650217)

分析了繼電保護測試儀人工檢測的現狀,針對測試儀的檢測特點和需求,提出一種繼電保護測試儀智能檢測系統。該系統采用分布式體系和模塊化設計思想,實現裝置全閉環的自動測試,采用開放式結構,方便測試系統的擴展。實際應用表明,該系統提高了繼電保護測試儀檢測工作的效率,保證了檢驗結果的準確性。

繼電保護測試儀；智能化；檢測；準確性

1 前言

微機型繼電保護測試儀是保證電力系統安全可靠運行的一種重要測試工具,廣泛應用于繼電保護、勵磁、監控等二次系統的裝置測試。微機型繼電保護測試儀在硬件或軟件上存在任何問題,都會造成對二次裝置的不可靠評價,甚至危及被測裝置的安全,微機型繼電保護測試儀的準確性和可靠性是開展各項試驗和測試的基礎[1-5]。因此,必須對其輸出精度、測試準確度、負載能力、持續工作能力、可靠性、暫態輸出性能等指標提出明確的要求,嚴格檢測。

隨著電網裝機容量的增加,微機繼電保護測試儀的測試工作量也將成倍增加。現有的微機繼電保護測試儀的檢測方法和設備已無法滿足電力系統的發展要求,研究和開發繼電保護測試儀自動檢測平臺迫在眉睫[6-9]。

近年來,國內外學者提出了多種繼電保護測試儀的檢測方法和裝置[10-14]。文獻 [10] 研制開發了采用DSP+AVR+嵌入式工控機架構的繼電保護測試儀檢測裝置,以解決繼電保護測試儀檢測要求準確度高、寬頻及多功能等難題。文獻[11]提出采用模擬鍵盤控制和仿真打印機方案,解決繼電保護測試儀的軟件控制與數據通信問題。文獻 [12]提出一種基于 PCI總線硬件和 Lab-VIEW軟件的繼電保護測試儀檢驗分析裝置。文獻 [13]應用LabVIEW提供的免費LabSQL工具包建立與 Access數據庫的連接技術,實現 Lab-VIEW與數據庫連接,開發了獨立的繼電保護測試儀檢驗分析裝置數據管理系統。文獻 [14]介紹了現有數字式繼電保護測試儀的現有檢測技術和檢測需求。

現有文獻主要趨向于采用相關技術來改進繼電保護測試儀的部分檢測項目,缺乏對繼電保護測試儀檢測智能化、系統性的描述。文中提出一種繼電保護測試儀的智能檢測系統。該系統采用接口規范技術,能自動控制被檢設備,全自動或半自動檢測網口和USB的繼電保護測試儀,生成檢測報告,智能評估被檢設備性能,檢測方案可由用戶自主生成。該系統的提出對提升繼電保護測試儀的檢測質量和速度具有重要的意義。

2 智能檢測系統基本要求

2.1 繼電保護測試儀的檢測現狀

1)隨著電網規模的擴大,電廠裝機容量的增多,繼電保護測試儀的檢測工作巨大。目前使用的繼電保護測試儀檢測由人工操作完成,沒有專門的繼電保護測試儀檢測裝置,大量的檢測數據計算、原始記錄和檢測證書的出具工作也都需要人工處理。

2)人工檢測存在不規范、檢測項目有限等問題。不同的檢測人員數據處理的方法不一致,檢測設備的人工選擇為檢測結果會帶來標準不一致性誤差。

3)測試過程中,被檢設備與標準表之間需要通過硬接線進行連接組成回路,不同的檢測項目之間需要更改接線方式,不僅耗時而且容易出錯,導致設備損壞。

4)伴隨著計算機技術、通信技術、信息技術的飛速發展,許多新技術在微機保護設備中得到了應用和嘗試,傳統的檢測方法、計量設備和單一的檢測項目已無法滿足電力系統信息化日新月異的發展。檢測系統的標準化、系統化、自動化是電網智能化的分支之一。一次設備的智能化,二次設備的網絡化必將促進相應的測試系統和工具不斷完善,做好類型日趨豐富的繼電保護測試儀的檢測工作是保障電力系統安全穩定運行的第一關,急需建立適用性強、功能齊備的繼電保護測試儀智能檢測平臺。

2.2 智能檢測系統的優勢

為保證檢測過程安全,杜絕由于人工操作和數據處理帶來的錯誤,提高繼電保護測試儀檢測的準確性,檢測項目的可拓展性,提升檢測效率和質量,文中提出的智能檢測系統具有如下優勢：

1)檢測標準化。各個項目的測試流程由系統開發人員進行制定,檢測執行人員不能修改,以防人工讀取數據誤差。

2)可自主生成檢測方案。由于繼電保護測試儀的用途不同,對檢測項目的要求不同,除國標和行標要求以外的檢測項目,可以自主選擇,并進行相關標準的制定。不同的檢測項目和標準組合成不同的檢測方案。

3)全自動控制被測設備。制定了統一的通訊規約,系統能全自動控制不同廠家不同接口的繼電保護測試儀。

4)全自動或半自動完成檢測。在特定的檢測方案下,系統能夠實現檢測過程全自動化,在完成初始接線后,系統能根據不同的檢測項目自動調整通道,繼電保護測試儀和標注表相互匹配。對于需要單獨或重新檢測的項目,可采用單點測試。

5)智能評估被檢設備性能,一鍵式生成檢測報告。可自主設置檢測報告模式,并可調用和保存報告模式。在所有檢測項目完成后,可一鍵生成檢測報告。

3 檢測系統的軟硬件組成

圖1 智能檢測系統接線圖

智能檢測系統硬件部分由標準表計、程控電子負載、交換機、接口轉換器和主控PC機組成,現可完成最大六路電壓源和六路電流源同時輸出的檢定。其接線如圖1所示。

系統采用DSP+ARM+CPLD的組合方式,16位250 K高速A/D,最優化的電路,高精度、低溫漂的精密采樣電阻,用以保證測量數據的準確性；采用以太網口通訊保證數據的實時性；采用接口規范的方式以適應不同型號的繼電保護測試儀檢測；系統內置1G高速采樣錄波模塊,以保證響應速度、電流電壓的同步性、電流電壓的合閘角、開關量的一致性。

智能檢測系統軟件部分采用分布式體系結構和模塊化的設計思想,便于日后檢測項目向邏輯功能和數字化的拓展,采用統一接口規范,實現全自動控制被檢設備,一鍵式生成檢測報告,智能分析和評估被檢設備性能。系統軟件部分主要分為自動檢測系統、輔助系統兩個部分。自動檢測系統包括：主控平臺、被檢設備智能評估、一鍵生成報告模塊、接口通訊模塊、繼電保護測試儀控制模塊。輔助系統有：檢測項目庫、檢測方案生成模塊、標準表計自檢模塊、檢測報告模式庫。

現有檢測項目囊括交直流輸出精度、幅頻特性、紋波測試、總畸變率、諧波測試、相位測試、帶載能力等,基本完成繼電保護測試儀的模擬和數字量輸出測試。可根據需求進行單項或多項檢測,每個檢測項目獨立,模塊化的設計便于今后邏輯功能檢測項的拓展。每個檢測項目內部包含檢定子項、檢測參數、標準要求、檢測結果標識等。

系統可自主進行檢定方案的制定,檢定方案的制定包括：通道映射、檢定項目選擇、標準要求等。用戶可根據不同的繼電保護測試儀型號進行通道選擇,現有系統包含三組通道,每組包含6路交流電壓、6路交流電流通道,6路直流電壓、6路直流電流通道。針對繼電保護測試儀不同的用途,可自主選擇檢測項目,并對檢測項目中子項目進行選擇,設置檢測參數和標準要求。檢定方案設置完成后,可進行方案的保存和調用。

系統上電后,會自動進行標準表計自檢,根據周圍溫濕度環境設定零漂等。

系統設置檢測報告模式庫,用戶可在報表維護中根據自身需求設定報告模式。可對報告封面、說明、大綱、外觀及通電檢查、檢定項等進行編輯和保存。

系統自動記錄、修約數據、計算誤差,自動判別數據是否合格,并做出標識,對被檢設備進行性能評估。

在完成全部測試后,報告模式選定的情況下,系統將自動生成報告,也可臨時設置或修改報告模式,手動生成并輸出。智能檢測結果與傳統結果一致,但檢測時間由原來的40分鐘縮減為10分鐘,有效提升了檢測速度,避免了人工接線錯誤和讀數誤差,保證了設備安全。相對于傳統檢測,系統新增了錄波功能。錄波效果如圖2所示。

圖2 錄波效果圖

4 結束語

綜上所述,提出了一種繼電保護測試儀智能檢定系統,該系統采用DSP+ARM+CPLD組合方式保證了測量數據的準確性,能全自動完成USB口和網口繼電保護測試儀的檢測工作,提高了云繼電保護測試儀檢測效率,有效保證檢測過程安全,為可靠評估繼電保護測試儀的整體性能,保障電網安全穩定運行帶來直接或間接的經濟效益。

[1]徐志恒,劉繼武,向前.微機保護測試儀需考慮的若干關鍵問題 [J].繼電器,2004(17).

[2]唐兵,周建中,鄒拖武,等.基于PCI的微機繼電保護測試儀通信控制卡的設計及其WDM驅動程序的實現 [J].繼電器,2006(15).

[3]何智平,周玲,張方軍,等.國內市場微機型繼電保護測試儀的現狀和發展 [J].繼電器,2005(08).

[4]姚致清.繼電保護測試發展方向的思考 [J].繼電器,2008 (11).

[5]唐兵,周建中,鄒拖武,等.基于PCI的微機繼電保護測試儀通信控制卡的設計及其WDM驅動程序的實現 [J].繼電器,2006(15).

[6]陳鑄華.多功能微機保護實驗系統的新型繼電保護測試裝置研究 [D].湖南大學,2008.

[7]呂永樂,袁瑞銘,丁恒春.基于GPIB的微機型繼電保護測試儀自動檢定系統 [J].儀表技術與傳感器,2008(01).

[8]袁瑞銘,趙景京,丁恒春,等.微機型繼電保護測試儀檢測技術研究 [J].華北電力技術,2007(06).

[9]呂永樂,秦紅磊,郭春琪,等.繼電保護測試設備自動檢定系統設計與實現 [J].自動化儀表,2007(05).

[10]周勤,胡海梅,陳克緒.繼電保護測試儀檢測裝置的研發[J].自動化儀表,2012(04).

[11]劉英華.微機型繼電保護測試儀自動檢定系統 [J].電測與儀表,2009(S1).

[12]尹壽林.繼電保護測試儀檢驗分析裝置數據管理系統的開發 [D].蘭州理工大學,2011.

[13]王磊.繼電保護測試儀檢定裝置的研究與實現 [D].南昌航空大學,2010.

[14]馮碩,黃梅,李曉朋.基于IEC61850的光數字繼電保護測試儀的研制 [J].繼電器,2008(08).

[15]應站煌,胡建斌,趙瑞東,等.繼電保護裝置自動測試系統研究和設計 [J].電力系統保護與控制,2010(17).

An Intelligent Detection System of Relay Tester

YANG Lei (Yunnan Electric Power Research Institute,Kunming 650217)

Analyzing the situation of relay tester detection manually,an intelligent detection system is proposed for its characteristics and needs.This system achieves closed-loop detection automatically for its distributed construction and modular design,and can be expanded conveniently for its open architecture.The applications show that this system improves the detection efficiency of relay tester and ensures the accuracy of the test results.

relay tester；intelligent；detection；accuracy

TM76

B

1006-7345(2014)02-0072-03

2014-02-07

楊蕾 (1986),女,碩士,工程師,云南電力研究院,從事繼電保護與電力系統穩定性方面研究工作 (e-mail)hnu_yan glei@126.com。