智能变电站继电保护装置自动测试系统研究和应用分析框架

毛晖

（中国华电集团有限公司衢州乌溪江分公司，浙江 衢州 324000）

1 智能变电站自动测试系统构建中的核心技术

1．1 计算机技术

在自动测试系统构建过程中，计算机技术属于重要的组成部分，这也是顺利实现智能化操作的基础条件。在自动测试系统工作期间，需要满足自动化数据采集、传输、处理等要求，所采集的信息包括子电路的运行参数，故障运行参数、常规运营数据等，利用搭建的系统来判断参数的合规性，以便后续处理活动的顺利展开。而数据采集过程、运算过程、传输过程都离不开计算机技术的辅助。

1．2 网络化技术

由于我国电力需求量高，电网系统庞大而复杂，因此单一的继电保护装置根本无法满足对庞大电网系统的需要，所以需要采用更广泛的网络化智能技术，才能符合当前电力需求。网络化的继电保护可以更加有效、快捷的计算、处理电力系统内部数据，及时找出故障，确定故障位置，明确故障原因，在处理庞大数据的同时各项不同运行数据不会受到影响，不会降低运行速度，使每一项运行都处在正常运行之中。通过与计算机技术的紧密结合不断完善继电保护的计算机网络化。

1．3 智能化技术

智能化技术的理论依据有混沌控制、遗传算法、神经网络控制等。这些不同理论依据将被运用于智能变电站的各个部分。其中神经网络控制是整个继电保护系统中最重要的一个环节，它能收集到整个电力系统的数据，然后进行分阶段对比，最终分析得到一份关于整个电力系统的分析报告。同时智能化技术在应用中，也具备了较强的灵活性，可以根据实际情况来对变电站运行情况进行动态管理，从而提高系统运行参数的合理性，满足变电站安全运营要求。

1．4 故障模拟设计技术

在智能变电站自动测试系统设计环节中，故障模拟设计技术也是经常使用到的应用技术，这也是确保系统可以安全运行的重要技术。其应用原理在于，结合现有管理资料，搭建虚拟运行系统，采集系统应用过程中的反馈信息，了解目前系统运行时是否存在应用问题，及时对发现问题进行处理，确保系统运行安全性。在技术具体应用中，第一，搭建稳定可靠的模拟故障装置，由于系统运行问题的出现，和多类因素相关，如环境因素、设备因素、人为因素等，因此所搭建的模拟故障装置需具备较强的兼容性，可以对各类型故障进行展示。第二，在系统接口的设计中，需满足IEC的相关标准，并且和保护装置之间保持较强的兼容性，这样也可以更好的完成信息传达任务袋，提高数据整理结果的完整性。

2 继电保护装置自动测试系统构建要点

设计思路：结合目前已有的智能继电保护测试仪器，以此为基础来展开自动测试系统设计。考虑到系统工作过程的特殊性，也需要做好程序通信设计，搭建测试仪客户端与自动测试系统之间的沟通体系，以确保系统可以维持正常运行的状态，通过下达控制命令来得到相应的测试结果，满足系统稳定运行的基础要求。在实际应用中，会将IEC标准作为基础条件，同时借助MMS通信协议来确保系统的顺利通信，这样也可以确保系统实现自动化运行，满足相应的使用要求，达到自动测试的基础目的。下面对具体设计内容进行论述，相关内容如下。

2．1 接口层设计

在对接口层展开应用设计时，需要确保接口本身具备较强的可拓展性和兼容性，这样有利于变电站不同类型数据的顺利接收，在更换不同类型设备时，也可以确保运营顺利传输，提高自动测试系统运行过程的智能性和通用性。基于以往的设计经验，在实际设计中，所选择的接口类型为COM接口，此类接口具备较强的兼容性，可以满足自动测试控制中心的调用要求，确保不同类型保护装置功能测试活动的顺利展开。测试层接口处选择的信息为Windows信息，这样也有利于通知信息的顺利传递，提高信息更换过程的时效性。需要注意的是，在自动测试平台使用过程中，因为不同保护装置的保护原理存在一定差异，因此在测试方法的选择中也需要做好综合考量，以确保数据分析结果的实用性和可靠性。

2．2 数据模型设计

进行数据模型设计的主要作用是对保护装置信息进行快速获取，内容涉及到数据集的详细信息、数据集特性曲线等。在对数据模型进行设计时，应注意以下几点：

（1）信息采集模块，智能变电站继电保护系统涉及到许多子系统，这些子系统所产生的数据格式、数据总量存在差异，这也需要信息采集模块具备高效率、高兼容性，可以同步采集运营数据。在信息采集模块的具体设计中，会将传感器作为数据采集载体，对于变电站各设备运行数据进行采集，对于变电站线路，也会在节点位置布置传感器，从而采集相应的参数信息，满足相应的使用要求。

（2）数据预处理模块，在系统运营过程中，采取分布式管理+集约化管理相结合的综合管理模式，在获取到设备运行信息之后，也会对信息准确性、重复性进行初步判断，随后根据分类规则将其划分到不同数据库当中，以数据包的形式进行集中传输，加快信息传输效率。

（3）数据暂存模块，在一定时间段内会对待传输信息进行暂时存储，在出现数据丢失时可以及时找回，确保所传输信息的完整性。在该数据模块的设计中，需要对暂存时间、暂存数据类型进行统一，并且做好属性整理，以满足数据提取或应用要求。

（4）数据存储模块，其工作内容是对完成传输的数据进行存储，一般会使用云端作为数据存储载体，会以属性、时间维度来划分数据，在数据上传之前也需要做好数据校核工作，确保数据完整性和准确性之后再进行上传，从而为后续数据处理活动的进行提供便利。

2．3 系统测试子模板库设计

在系统测试子模板库当中，其内容涉及到了线性度测试数据、系统保护功能测试数据、遥感通信测试数据、远程遥控测试数据、异常测试数据等。在对其展开设计时，需注意以下内容：

（1）做好子模板库的梳理工作，基于所采集的数据类型，作为数据库的分类标准，以此为基础来划分成若干子模板库，对于相应数据进行采集，在预处理之后直接录入到对应库中，以时间维度、关键词作为标记，以便后续数据信息的顺利提取。

（2）测试方案一般都是从测试集合中进行生成，而这一集合的形成则来源于子模板实际测试过程中的相关数据，而子模板则是根据基本测试功能所得到的抽象化数据。两者之间存在着较为密切的关联性，这也是快速生成测试方案，提高测试方案开发效率的重要载体。

2．4 控制中心设计

在自动测试系统运行过程中，控制中心属于非常核心的组成内容，在具体应用中，其主要功能便是提供人机交互界面，在控制中心下达操作指令后，可以根据平台对于测试项目的执行状态、执行合规性进行直观显示，以便于后续作业活动的顺利展开。在对控制中心进行设计时，也需注意以下内容：

（1）控制中心需要具备较高的运行性能，一般需要实际运行要求、单通道运载数据总量等内容来做好选择，以满足系统稳定运行的基础要求。例如，在软件配置上，服务系统选择windows系统，运行内存不低于16G，CPU不低于1.9GHz，从而满足控制中心日常运行要求，提升系统运行过程的稳定性。

（2）做好信息存储工作，控制中心在对数据测试结果进行合理判断之后，也会把测试结果直接存储到报告模板中，随后自动输出测试报告，内容包括标准测试报告、XML标准报告两种类型，这也需要构建相应数据库来完成数据存储，做好数据标记工作，以便于数据信息的顺利查询，满足控制中心的应用要求。

2．5 通信模块设计

在自动测试系统运行期间，也需要可靠的通信模块来加快信息传递速度。在具体设计过程中，也需注意以下应用内容：第一，建立MMS模块，其作用是确保系统之间通信过程的有效性，从而提高通信模块的运行效率。智能变电站运行时产生的数据总量、数据格式较多，这也要求MMS模块具备较强的兼容性，可以将这些信息完整的传递到控制中心，确保测试数据统计结果的完整性。第二，在自动测试程序应用过程中，也会基于实际情况对于开放标准COM接口位置进行调用，并且对于开放标准、通讯协议等内容进行确定，使其可以更好的满足应用要求，提高分析结果的使用价值。第三，在开放接口的设计阶段，其内容涉及到数据访问接口、命令接口两部分内容，前者在应用中的主要作用，是对保护装置运行期间的数据集合、预警信息进行整理，以提高系统运行安全性。后者在应用中则可以对数据进行读取和修改，使系统运行状态可以维持在稳定状态。

2．6 模拟系统设计

基于以往应用经验可以得知，在自动化测试系统应用过程中，模拟系统属于非常关键的组成部分。模拟系统在应用中，需要确保系统本身的灵活性，同时也需要逼真的模拟不同类型的运行故障，满足外部接口的使用要求。目前智能变电站运行情况来看，在实际应用中，使用到的SV采样方式主要采用了直接采样的方式，并且SV采样值在发送时，其间隔离散值也需要控制在10μs以下，从而确保信息传输的时效性，满足系统模拟需求。同时所建立的模拟系统，也需要具备良好的故障识别能力，这样也可以对设备运行情况进行自动测试，在出现运行故障数据后，也会对其进行自动保存，按一定要求对于这些数据进行整理，从而确保交换机工作过程可以与硬节点数量保持相匹配的状态，进而提升系统运行过程的稳定性和可靠性。

3 自动测试系统研究应用案例分析

3．1 案例基本情况

在此次案例的选择中，智能变电站继电保护装置为220kV线路的光纤差动保护装置下，基于此情况利用自动测试系统进行检测，应用期间的测试思路和具体流程如下：

（1）基于智能变电站的实际运行环境，拟定相应的测试方案，这样也可以有效提升测试内容的明确性和针对性，具体测试内容如下：①差动保护测试，测试内容包括基础性能指标、动作损耗时间、定值具体精度等；②距离保护测试，测试内容包括保护逻辑、模块转换性故障、设备瞬时故障等；③零序保护测试，测试内容为永久性故障处理情况；④异常问题处理，针对一些常见运行故障，查看系统的处理情况和处理结果。

（2）根据所得到的测试方案按顺序进行有效性测试，统计相应的实验数据用于后续分析。对于已经得到的测试数据也会在控制中心进行直接上载，显示整个测试过程的相关数据。

3．2 应用效果梳理

在投入到使用中之后，得到了以下应用效果：第一，系统在应用过程中，具备了较高的流畅性，可以按要求自主完成继电保护装置的全自动测试，并且在测试过程中，其得到的测试工作效果非常明显，测试效率也有着非常显著的提升。第二，在系统运行过程中，也具备较强的重复性，利用可重复性这一功能，也可以准确识别小概率问题，同时在重复测试的帮助下，也可以将人工测试不稳定的情况顺利排除，从而提升测试结果的一致性。第三，对于运行期间产生的运行数据，也可以按照既定要求对其进行存储，并且所有存储数据的准确性均满足相应要求，这样也可以有效提升测试结果的全面性，也为系统的不断完善提供良好的数据支持。

4 结语

综上所述，在当前的技术领域，智能变电站继电保护自动测试系统拥有着行业内领先的优势，而且开发量比较小，能够节省大量人力、物力，且系统稳定、效率较高，目前已经在很多领域中得到了推广应用。在后续的发展过程中，需要加大新技术的融入力度，如大数据技术、信息技术、网络技术、智能技术等，进一步完善应用系统，使其应用价值得到不断提升，以促进电力行业经济的稳定提升。