變電站繼電保護設備自動測試系統設計

王燁

摘要：智能變電站繼電保護裝置大部分都建立了這一系統，因此需要對這一系統進行設計和對它進行測試，結果表明，面對相同的設備故障能夠準確反饋出故障信號，并在無故障期間保持穩定輸出，具有較高的靈敏度。

關鍵詞：繼電保護設備;電路芯片;信號轉換器;數據融合

1 傳統的繼電保護裝置測試系統的主要流程

目前，電子計算機這一技術在不斷地完善和發展，電子化這一趨勢越來越凸顯著重要的地位，與此同時，電子信息技術的不斷發展有利于我國的繼電保護裝置的改善和進步，但還需要從多個角度進行完善，因此就需要借助于自動測試系統來幫助完成實現目標，而適合我國繼電保護裝置的檢測系統通常需要經歷多個階段的測試，其中則主要包括以下幾個方面：

（1）設備的整體功能試驗主要包括外部和內部等的檢查，耐壓試驗和功能試驗等等。

（2） EMC測試設備，主要包括瞬時放電等相關測試項目。

2.測試系統硬件設計

在進行測試系統的硬件設計工作前，首先了解繼電保護設備工作基本原理，分析了變電站繼電保護裝置試驗所需的關鍵條件，評估了測試系統中需要硬件設計具備的條件，根據分析結果，在本文設計的測試系統硬件部分充分應用了EDA 工具進行電路設計 [3]，這也是在電力行業被廣泛應用的一種工具。

2.1 LW301芯片

本文選用 LW301芯片作為測試系統部分的電路芯片，其供電方式為零線和火線供電，通電后接收到的交流電不直接進入芯片，而是首先對其進行整流處理，通過電容和電阻的雙重作用實現對其的降壓、穩壓處理，同時濾除其中的雜波，經處理后的電流通過芯片的電源管腳完成對供電電源的控制，以此保證其接收到的電源是直流穩定電源。其中 OA 管腳為輸出管腳，外接電容濾波器，主要負責消除干擾噪聲;

DLY 管腳外接電容，主要負責調節充放電時間。當無故障信號出現時 OA 的輸出結果為低電壓，當出現故障信號時 OA 的輸出結果為高電壓，并保持50ms 以上的持續輸出時間。LW301芯片中存在兩個互相對接的二極管，其主要負責鉗位電壓，將出現故障信號時的輸出電壓控制在0～0.5V 范圍內 ;存在兩個2.4K 的電阻，其主要負責保護輸入端口，阻斷端口受到的大電流沖擊。

3.測試系統軟件設計

軟件這一部分的控制程序主要由主程序、控制程序、結果分析程序、結果顯示程序四部分組成。各程序相互交互，以此實現對系統硬件數據的分析和反饋，實現測試系統的各種功能。首先對于要測試的設備構建測試框架 K，并在框架內描述所有可能的測試結果。假設測試采樣結果異常為 k1、開關異常為 k2、 動作異常為 k3，不確定結果為集合 K，那么則有 K= {k1，k2，k3，κ}。接下來對基本分配概率進行設置，在測試框架 K 內基本分配概率 P 為 [0，1]，且滿足條件P（φ）=0。那么 P（k） 則可以表示基本可靠指數，計算測試框架內所有結果的基本分配概率結果為式（1），其中 P（ki） 表示第 i 個測試結果對于測試目標的基本分配概率，P（κ） 第 i 個不確定測試結果對于測試目標的基本分配概率，λi 表示第 i 個測試結果的可靠性系數，λij 表示第 i 個測試結果對于輸出故障 j 的隸屬度。得到測試結果的基本分配概率后就可對測試結果進行融合，計算方法為式（2）。最后根據融合結果對測試設備是否存在故障進行決策，當 P'（ki）=max{P（ki），ki K} 時輸出結果為存在已知故障隱患 ;當 P'（ki） ≥ P（K） 時輸出結果為存在不確定故障隱患 ;當 P'（ki）=0時輸出結果為不存在故障隱患，設備安全。

3.1試驗測試

為了驗證該系統的性能，進行了實驗測試，選取了[1]文獻中提出的傳統測試系統和變電站 。

作為繼電保護設備測試系統的對比，我們得出了三個系統的測試結果。用某區域內 PCS-943高壓線路保護裝置來作為試驗對象。在測試時間為5s、7s、10s、12s、17s、20時，將故障信號輸入檢測裝置，頻率（Hz）和服務時間（ms）分別為26.36/0.2、18.22/0.1、20.57/0.15、22.90/0.1、10.53/0.1和17.44/0.1。

3.2 新型繼電保護自動測試系統的設計

當前這一測試系統主要采用室外設計，也是模塊化的。一般來說，繼電保護裝置自動測試系統具體是由以下幾個模塊組成。

（1）通信模塊

該模塊的主要功能是實現智能通信。?當它自身進行使用時，它主要用于讀取操作?：（1）可以遠程監控在線讀數保護裝置，遠程數據和遠程控制操作;（2）如果出現保護異常的情況，可以自動記載和保存相關的數據傳輸。因為系統會面臨很多各種各樣的保護設備。

（2）模板編輯模塊

本模塊是用于自動測試系統，自動測試的具體步驟由有關的一些資料生成。?所謂模板中的模板，就是?自動化測試系統中的模板編輯。它被分為三個主要類別。?配置文件的站點是可以幫助?最小應用模塊的子模板來進行保護功能的。

（3）自動化測試執行模塊

主機模塊采用Windows 這一操作系統。主要任務有用戶命令界面等多個方面。在運行的過程中，要遵循特定的一些要求來選擇對應的程序，來進行運行特定的一些版塊，通過Help2000接口管理模塊和從站模塊來實現計算機繼電保護測試儀的輸出，完成保護功能的測試。?同時，還要注重測試過程信息的狀態，實時來進行監督和管理，避免出現一些不必要的錯誤。

4 總結

在國家的發展背景下，我們需要重視智能電網的改善，還要相應地提高相關的技術，不斷地進行發展和完善。新的自動測試系統是自帶一些軟件和功能的，能夠使用基本的一些模板實現自身不同的保護功能，還可以測量出定值等和保護行為。對比數據庫中生成的腳本，得出了相應的測試結果和分析報告，從而人能夠不參與到整個測試的過程當中，解決了生活中的一些麻煩，提高了生活的便利性。同時也縮短了變電站需要調試的時間。

參考文獻

[1]張峰毓，汪小春，霍政界，陳國才.變電站繼電保護設備自動測試系統設計[J].電力設備管理，2021（04）：57-58.

[2]陳飛建，呂元雙，樊國盛，胡定林，冷貴峰，張小波.基于信息融合的智能變電站繼電保護設備自動測試系統[J].電力系統保護與控制，2020，48（05）：158-163.

[3]劉大偉，宋爽，馬泉.基于云策略和MMS協議的智能變電站繼電保護設備自動測試系統[J].電力系統保護與控制，2019，47（12）：159-164.

[4]魯普天.智能變電站繼電保護裝置自動測試系統設計與實現研究[J].通訊世界，2017（10）：191-192.