發(fā)展智能電網(wǎng)是國家的發(fā)展戰(zhàn)略。其中，智能變電站建設(shè)又是智能電網(wǎng)的重要組成部分。智能變電站建設(shè)充分體現(xiàn)了一次設(shè)備智能化和二次設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)理念。繼電保護(hù)作為*重要的二次設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)方式與傳統(tǒng)變電站的繼電保護(hù)相比發(fā)生了根本性的改變。傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)裝置為一體化設(shè)備，裝置的電流電壓量采集，開入量采集、繼電器邏輯、跳閘出口均由一臺(tái)設(shè)備完成。

智能變電站繼電保護(hù)構(gòu)成如圖1所示。保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)由3部分完成，包括合并單元（MU）、保護(hù)裝置和智能終端（STD）。繼電保護(hù)的電壓電流交流量采集

由MU實(shí)現(xiàn)，MU將數(shù)字化的電氣量數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)采用IEC61850-9-2的采樣值規(guī)約傳輸給保護(hù)裝置。繼電保護(hù)的開關(guān)量的采集、保護(hù)跳合閘由智能終端完成，通過GOOSE報(bào)文傳輸給保護(hù)裝置。繼電保護(hù)的保護(hù)邏輯判斷由保護(hù)裝置完成，保護(hù)裝置綜合電流電壓信息，開入量信息，完成傳統(tǒng)的邏輯計(jì)算，將保護(hù)的動(dòng)作結(jié)果通過GOOSE傳輸給智能終端，由智能終端完成開關(guān)的跳合閘操作。

傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)的安全措施是短接電流回路，斷開交流電壓回路，斷開出口回路壓板。采用專用繼電保護(hù)測試儀器對(duì)裝置進(jìn)行模擬加量測試，重點(diǎn)測試保護(hù)軟件的動(dòng)作邏輯和跳合閘回路出口的正確性。測試過程由人工完成，包括接線、設(shè)置測試內(nèi)容、確認(rèn)測試結(jié)果。智能變電站繼電保護(hù)由3部分組成，保護(hù)的測試也包括這3個(gè)部分，分別測試MU，保護(hù)裝置和智能終端。MU與智能終端的測試采用測試儀加報(bào)文分析組成。保護(hù)裝置的測試設(shè)備由傳統(tǒng)的模擬量輸出測試儀變?yōu)榱藬?shù)字量輸出儀。為提高測試效率，設(shè)備制造廠家研究不同類型的測試工具[1-5]。

相對(duì)傳統(tǒng)變電站測試，智能變電站測試出現(xiàn)了一些新的問題，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）測試設(shè)備對(duì)人員的素質(zhì)要求高。數(shù)字式測試設(shè)備有許多與運(yùn)行相關(guān)的參數(shù)需要設(shè)置，需要測試人員人工干預(yù)。這就需要測試人員對(duì)規(guī)約應(yīng)了解透徹才能正確設(shè)置。

2）保護(hù)邏輯測試的工作量大。保護(hù)裝置不同的邏輯測試一般均需要重新設(shè)置，保護(hù)邏輯多時(shí)，測試的工作量大。而且由于某種原因，存在部分邏輯漏測的問題。

3）在不帶智能終端測試的情況下，需要人工判斷GOOSE跳閘報(bào)文的正確性。

4）經(jīng)常插拔光纖導(dǎo)致光口的損壞，降低光纖通信的可靠性。

針對(duì)目前智能變電站繼電保護(hù)裝置測試存在的問題。本文提出一種智能變電站繼電保護(hù)在線測試方案。該方案考慮智能站繼電保護(hù)數(shù)字采集與數(shù)字傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，保護(hù)裝置測試通過智能站本身的繼電保護(hù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，測試由測試主機(jī)、MU和智能終端構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)完成，真正實(shí)現(xiàn)在線測試。

1 在線測試方案

國家電網(wǎng)公司《Q/GDW441-2010智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了MU與保護(hù)裝置之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，保護(hù)裝置與智能終端之間支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和組網(wǎng)連接。除點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接口外，MU、保護(hù)裝置和智能終端均存在組網(wǎng)接口。在線測試通過裝置的組網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)。在如圖2所示的在線測試架構(gòu)中，MU、保護(hù)裝置和智能終端通過組網(wǎng)口與交換機(jī)連接。在線測試方案中增加的測試主機(jī)，通過網(wǎng)口與三者聯(lián)接。

測試主機(jī)由5個(gè)模塊組成，分別是基本功能模塊、仿真分析模塊、錄波回放模塊、測試評(píng)價(jià)模塊和系統(tǒng)配置模塊。其中基本功能、仿真分析和錄波回放為3個(gè)獨(dú)立的測試功能模塊。系統(tǒng)配置為測試功能的服務(wù)模塊。測試評(píng)價(jià)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)測試結(jié)果的分析，對(duì)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為作正確與否的評(píng)價(jià)。

基本功能測試涵蓋傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)測試儀的功能，包括電流電壓幅值相位測試、電壓頻率測試、電壓電流保護(hù)定值測試、距離保護(hù)阻抗測試和差動(dòng)測試等繼電保護(hù)的基本功能。模塊按間隔生成錄波數(shù)據(jù)，包括間隔電壓、間隔電流、測量電流等。差動(dòng)保護(hù)需要多間隔數(shù)據(jù)時(shí)，按間隔生成多個(gè)錄波數(shù)據(jù)。錄波數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)的comtrade格式存貯。

仿真分析模塊以電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真軟件PSCAD為基礎(chǔ)，支持電力系統(tǒng)建模，設(shè)置一次系統(tǒng)故障。模擬一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，生成特定間隔的電流量數(shù)據(jù)，并按間隔生成標(biāo)準(zhǔn)comtrade格式的錄波文件。錄波回放功能用于測試特定的故障數(shù)據(jù)對(duì)繼電保護(hù)的影響，故障數(shù)據(jù)的來源為運(yùn)行系統(tǒng)事故的數(shù)據(jù)或動(dòng)模測試數(shù)據(jù)。輸入的數(shù)據(jù)為comtrade格式錄波文件，人工按間隔生成分間隔的錄波數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)配置模塊為測試功能的服務(wù)模塊。配置模塊的輸入?yún)?shù)包括測試功能模塊傳遞的間隔錄波文件數(shù)據(jù)、全站的系統(tǒng)配置文件（SCD）以及用戶界面 （HMI） 的輸入配置信息。錄波文件轉(zhuǎn)換為符合IEC61850-9-2的采樣值數(shù)據(jù)；SCD提供網(wǎng)口設(shè)置、GOOSE的配置、GOOSE虛端子配置等；用戶界面信息包括間隔選擇，數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)間長度等。模塊生成測試所需的文件test.dat與test.cfg，下發(fā)給MU與智能終端。當(dāng)測試主機(jī)觸發(fā)測試時(shí)，MU與智能終端從整秒開始傳輸test.dat中的數(shù)據(jù)。

測試評(píng)價(jià)模塊分析評(píng)價(jià)保護(hù)動(dòng)作邏輯的正確性。測試開始后，測試評(píng)價(jià)模塊從網(wǎng)絡(luò)獲取保護(hù)裝置的數(shù)字報(bào)文，確認(rèn)測試結(jié)果。

在線測試流程如圖3所示。

圖3中，每步執(zhí)行的流程如下：

**步：測試開始，測試模塊根據(jù)用戶的需求，按測試項(xiàng)目配置仿真模塊；圖中的過程1。

**步：仿真模塊按間隔生成5 s~30 s的錄波數(shù)據(jù)，按commtrade格式存儲(chǔ)；圖中的過程2。

第三步：系統(tǒng)配置模塊讀取commtrade格式的錄波，全站的SCD文件和HMI輸出的參數(shù)，生成test.dat與test.cfg文件。并通過網(wǎng)絡(luò)下裝到MU和智能終端。圖中的過程3和4。

第四步：測試模塊對(duì)MU和智能終端發(fā)送啟動(dòng)命令。MU和智能終端收到啟動(dòng)命令后，同步的在數(shù)據(jù)總線上回放測試文件的數(shù)據(jù)。圖3中的過程5。

第五步：保護(hù)裝置處理MU和智能終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行邏輯判斷，并將保護(hù)的跳合閘令發(fā)送至智能終端。圖3中的過程6和7。

第六步：測試模塊的測試評(píng)價(jià)功能對(duì)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖3中的過程8。

2 安全性措施

測試包括投運(yùn)前的檢測，保護(hù)裝置運(yùn)行了一段時(shí)間后的周期性的檢修；或者繼電保護(hù)裝置運(yùn)行過程異常，需要消缺時(shí)的測試。進(jìn)行在線測試時(shí)，測試過程中的安全性必須重點(diǎn)考慮。安全性措施包括：

1）MU、智能終端和保護(hù)裝置設(shè)置“檢修狀態(tài)”硬壓板。當(dāng)裝置需要檢修或消缺時(shí)，投入該硬壓板，標(biāo)識(shí)裝置進(jìn)入檢修狀態(tài)。

2）保護(hù)裝置設(shè)置“MU接收”軟壓板。當(dāng)MU檢修時(shí)，若一次間隔不停運(yùn)，則與該MU相關(guān)的保護(hù)均應(yīng)投入“檢修狀態(tài)”硬壓板；若間隔停運(yùn)，與該MU相關(guān)的保護(hù)只需退出“MU接收”軟壓板。

3）MU裝置按物理端口設(shè)置“MU輸出“軟壓板?！癕U輸出“軟壓板退出時(shí)，方可進(jìn)行在線測試的模擬量輸出。

4）智能終端按訂閱設(shè)置“GOOSE接收”軟壓板。若保護(hù)裝置檢修，只需設(shè)置與該保護(hù)訂閱GOOSE鏈路接收軟壓板退出。智能終端則不處理與該保護(hù)相關(guān)的GOOSE鏈路?！癎OOSE接收”軟壓板退出時(shí)，方可進(jìn)行在線測試的開關(guān)量的輸入輸出。

5）繼電保護(hù)按訂閱設(shè)置“GOOSE接收”軟壓板。若智能終端檢修，只需設(shè)置與該智能終端相關(guān)的GOOSE鏈路接收軟壓板退出。繼電保護(hù)則不處理與該智能終端相關(guān)的GOOSE鏈路。

安全性措施的實(shí)施，對(duì)檢修測試人員設(shè)置有一定的難度。安全性措施的設(shè)置可通過智能化的手段來完成。這屬于智能化檢修決策系統(tǒng)的一部分，本文限于篇幅，不在此展開討論此問題。

3 在線測試方案的實(shí)施

繼電保護(hù)在線測試方案重點(diǎn)研究脫離保護(hù)測試儀的在線測試。構(gòu)成繼電保護(hù)的3個(gè)部分包括MU、智能終端和保護(hù)裝置。因MU是電氣量輸出源，智能終端是開入的輸入源可跳閘的輸出，當(dāng)MU和智能終端二者其一發(fā)生故障時(shí)，該套繼電保護(hù)功能退出。處理原則可將三者均置為檢修。保護(hù)裝置屬于中間設(shè)備，當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)，只需將其退出，其他設(shè)備仍可正常運(yùn)行。例如，線路保護(hù)裝置故障，母線保護(hù)仍可以正常運(yùn)行。

本節(jié)以線路間隔為例，闡述線路保護(hù)裝置消缺時(shí)，在線測試的執(zhí)行過程。當(dāng)線路保護(hù)裝置異常時(shí)，包括硬件故障和軟件故障。處理過程如下：

1）將裝置“檢修狀態(tài)”硬壓板投入。

2）更換裝置軟硬件，下裝配置文件。

3）間隔智能終端訂閱線路的GOOSE鏈路軟壓板退出。

4）MU裝置輸出給線路保護(hù)的物理端口“MU輸出“軟壓板退出。

5）在測試主機(jī)中選擇相應(yīng)的測試模塊，可采用基本功能的電壓電流、距離等測試元件。系統(tǒng)配置模塊完成測試數(shù)據(jù)，下裝至MU和智能終端。

6）測試主機(jī)觸發(fā)測試。

7）MU和智能終端輸出設(shè)定數(shù)據(jù)。

8）測試評(píng)價(jià)模塊檢測保護(hù)裝置和智能終端的動(dòng)作行為，判定保護(hù)動(dòng)作邏輯的正確性。

上述過程為一次測試的流程。對(duì)于需要搜索邊界測試的邏輯，則啟動(dòng)一系列的上述過程，完成邊界條件的搜索。

4 結(jié)語

智能變電站繼電保護(hù)在線測試，取代了智能站檢修或裝置消缺時(shí)，需要拔插光纖，通過插接測試設(shè)備完成測試的方式。在線測試過程不依賴外部信號(hào)源，通過變電站自身的設(shè)備完成?，F(xiàn)階段由于在線測試無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)MU、智能終端的要求也無統(tǒng)一的要求，只是單一保護(hù)廠家進(jìn)行的一種嘗試，證明在線測試具備方案的可行性，可作為繼電保護(hù)智能化發(fā)展的研究方向。

變電站智能化是一個(gè)長期的過程。本文對(duì)繼電保護(hù)在線測試的方案研究只是從一個(gè)方面研究保護(hù)裝置測試的智能化，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的測試儀離線測試向智能化在線測試過渡。在線測試方案的研究只是保護(hù)檢修策略研究的一個(gè)方面，希望能對(duì)繼電保護(hù)工程師們研究檢修有所啟發(fā)。