变电站继电保护设备自动测试系统设计

王烨

摘要：智能变电站继电保护装置大部分都建立了这一系统，因此需要对这一系统进行设计和对它进行测试，结果表明，面对相同的设备故障能够准确反馈出故障信号，并在无故障期间保持稳定输出，具有较高的灵敏度。

关键词：继电保护设备;电路芯片;信号转换器;数据融合

1 传统的继电保护装置测试系统的主要流程

目前，电子计算机这一技术在不断地完善和发展，电子化这一趋势越来越凸显着重要的地位，与此同时，电子信息技术的不断发展有利于我国的继电保护装置的改善和进步，但还需要从多个角度进行完善，因此就需要借助于自动测试系统来帮助完成实现目标，而适合我国继电保护装置的检测系统通常需要经历多个阶段的测试，其中则主要包括以下几个方面：

（1）设备的整体功能试验主要包括外部和内部等的检查，耐压试验和功能试验等等。

（2） EMC测试设备，主要包括瞬时放电等相关测试项目。

2.测试系统硬件设计

在进行测试系统的硬件设计工作前，首先了解继电保护设备工作基本原理，分析了变电站继电保护装置试验所需的关键条件，评估了测试系统中需要硬件设计具备的条件，根据分析结果，在本文设计的测试系统硬件部分充分应用了EDA 工具进行电路设计 [3]，这也是在电力行业被广泛应用的一种工具。

2.1 LW301芯片

本文选用 LW301芯片作为测试系统部分的电路芯片，其供电方式为零线和火线供电，通电后接收到的交流电不直接进入芯片，而是首先对其进行整流处理，通过电容和电阻的双重作用实现对其的降压、稳压处理，同时滤除其中的杂波，经处理后的电流通过芯片的电源管脚完成对供电电源的控制，以此保证其接收到的电源是直流稳定电源。其中 OA 管脚为输出管脚，外接电容滤波器，主要负责消除干扰噪声;

DLY 管脚外接电容，主要负责调节充放电时间。当无故障信号出现时 OA 的输出结果为低电压，当出现故障信号时 OA 的输出结果为高电压，并保持50ms 以上的持续输出时间。LW301芯片中存在两个互相对接的二极管，其主要负责钳位电压，将出现故障信号时的输出电压控制在0～0.5V 范围内 ;存在两个2.4K 的电阻，其主要负责保护输入端口，阻断端口受到的大电流冲击。

3.测试系统软件设计

软件这一部分的控制程序主要由主程序、控制程序、结果分析程序、结果显示程序四部分组成。各程序相互交互，以此实现对系统硬件数据的分析和反馈，实现测试系统的各种功能。首先对于要测试的设备构建测试框架 K，并在框架内描述所有可能的测试结果。假设测试采样结果异常为 k1、开关异常为 k2、 动作异常为 k3，不确定结果为集合 K，那么则有 K= {k1，k2，k3，κ}。接下来对基本分配概率进行设置，在测试框架 K 内基本分配概率 P 为 [0，1]，且满足条件P（φ）=0。那么 P（k） 则可以表示基本可靠指数，计算测试框架内所有结果的基本分配概率结果为式（1），其中 P（ki） 表示第 i 个测试结果对于测试目标的基本分配概率，P（κ） 第 i 个不确定测试结果对于测试目标的基本分配概率，λi 表示第 i 个测试结果的可靠性系数，λij 表示第 i 个测试结果对于输出故障 j 的隶属度。得到测试结果的基本分配概率后就可对测试结果进行融合，计算方法为式（2）。最后根据融合结果对测试设备是否存在故障进行决策，当 P'（ki）=max{P（ki），ki K} 时输出结果为存在已知故障隐患 ;当 P'（ki） ≥ P（K） 时输出结果为存在不确定故障隐患 ;当 P'（ki）=0时输出结果为不存在故障隐患，设备安全。

3.1试验测试

为了验证该系统的性能，进行了实验测试，选取了[1]文献中提出的传统测试系统和变电站 。

作为继电保护设备测试系统的对比，我们得出了三个系统的测试结果。用某区域内 PCS-943高压线路保护装置来作为试验对象。在测试时间为5s、7s、10s、12s、17s、20时，将故障信号输入检测装置，频率（Hz）和服务时间（ms）分别为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 新型继电保护自动测试系统的设计

当前这一测试系统主要采用室外设计，也是模块化的。一般来说，继电保护装置自动测试系统具体是由以下几个模块组成。

（1）通信模块

该模块的主要功能是实现智能通信。 当它自身进行使用时，它主要用于读取操作 ：（1）可以远程监控在线读数保护装置，远程数据和远程控制操作;（2）如果出现保护异常的情况，可以自动记载和保存相关的数据传输。因为系统会面临很多各种各样的保护设备。

（2）模板编辑模块

本模块是用于自动测试系统，自动测试的具体步骤由有关的一些资料生成。 所谓模板中的模板，就是 自动化测试系统中的模板编辑。它被分为三个主要类别。 配置文件的站点是可以帮助 最小应用模块的子模板来进行保护功能的。

（3）自动化测试执行模块

主机模块采用Windows 这一操作系统。主要任务有用户命令界面等多个方面。在运行的过程中，要遵循特定的一些要求来选择对应的程序，来进行运行特定的一些版块，通过Help2000接口管理模块和从站模块来实现计算机继电保护测试仪的输出，完成保护功能的测试。 同时，还要注重测试过程信息的状态，实时来进行监督和管理，避免出现一些不必要的错误。

4 总结

在国家的发展背景下，我们需要重视智能电网的改善，还要相应地提高相关的技术，不断地进行发展和完善。新的自动测试系统是自带一些软件和功能的，能够使用基本的一些模板实现自身不同的保护功能，还可以测量出定值等和保护行为。对比数据库中生成的脚本，得出了相应的测试结果和分析报告，从而人能够不参与到整个测试的过程当中，解决了生活中的一些麻烦，提高了生活的便利性。同时也缩短了变电站需要调试的时间。

参考文献

[1]张峰毓，汪小春，霍政界，陈国才.变电站继电保护设备自动测试系统设计[J].电力设备管理，2021（04）：57-58.

[2]陈飞建，吕元双，樊国盛，胡定林，冷贵峰，张小波.基于信息融合的智能变电站继电保护设备自动测试系统[J].电力系统保护与控制，2020，48（05）：158-163.

[3]刘大伟，宋爽，马泉.基于云策略和MMS协议的智能变电站继电保护设备自动测试系统[J].电力系统保护与控制，2019，47（12）：159-164.

[4]魯普天.智能变电站继电保护装置自动测试系统设计与实现研究[J].通讯世界，2017（10）：191-192.