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智能化继电保护装置测试若干问题探讨

引言

智能电器装置以及 IEC61850 使用的普及性增强。尤其对于电子式互感器以及智能断路器,更使得自动化向着智能化的新时代迈进,现在,在我国对于数字变电的了解不断深入,电网公司进入数字化水平的有数百座之多。我局的 220kV 三乡变电站已于 2010 年完成数字化改造。而符合 IEC61850 标准过去使用的继电保护和现行的数字化模式之间已经有了显著的差异。而旧的办法渐渐落后。对于新方法的采用在内容,方法,程度上效果都较好。也发生了不小的改变。

以模拟量输出与开关量检查为基础的传统继电保护测试仪无法对采用 IEC 61850 技术的数字化继电保护开展测试。各继电保护测试仪生产厂家纷纷推出基于 IEC 61850 数字化技术的继电保护测试装置,但由于 IEC 61850 技术应用本身比较复杂,新产品的开发时间不长,周期很短,而真实工作可以借鉴的经验不多,技术原则缺乏统一的标准,缺少规章等等,这类机械在某些基本应用中都无法完成测试。此外,因为工作的重点和内容的不一样。型号不同的产品性能以及功能上有差异,这都造成了现场实际应用的不规范,不科学。无法实现继电保护的测试需要,所以,应尽快实现数字继电保护装置的测量和试验。将功能合理化规范化。

实现总体协调性。使继电保护变得更有可行性。手段和方法更为正规。

1 检测概况

1.1 检测目的

IEC 61850 数字化继电保护测试仪主要实现数字化及保护功能测试两大功能。其 IEC 61850 功能要求能够输出基于 IEC 61850-9 的采样值(SV)报文,并能配置 SVCB 的相关参数;能够发布 GOOSE 报文并对其进行参数配置;能够订阅 GOOSE 报文,科学说明报文内容。过去的继电保护装置和现行保护测试差异不大,要采用测试仪的测验状态,顺序,全体测验等模块作为保护装置的实现系统。

检测工作也是针对于上述两方面来说的。当中有些部分不能作为发展的主要方面,使用的范围也比较狭窄。在新标准当中已经被删除,所以,检测没有关于 IEC61850-9-1 的内容,而只关注 SV(9-2) 和 GOOSE功能,想要实现测试内容的广泛,选择了、北京博电、许继电气、华东电气、武汉豪迈、广东昂立、成都天进等 6 个主要数字式继电保护测试仪厂家的产品,力争掌握目前 IEC 61850 数字化继电保护测试仪的发展现状及技术水平。

1.2 GOOSE 与 SV(9-2——检查 SCL 文件导入、支持 IEC 61850 基本数据类型、开关量关联、数据集描述等功能。

1.2.2 GOOSE 发布报文一致性检验——检查发布的 GOOSE 报文的参数与数据是否与所配置的 GOCB 的参数一致。

1.2.3 GOOSE 发布功能检验——检查 StNum 序号、SqNum 序号、Test 功能配置、GOOSE 发布机制等。

1.2.4 GOOSE 订阅报文一致性检验——检查订阅 GOOSE 报文时是否按照 SCL 文件中的相关描述对 AppID,GOCB Reference 等进行检查后接收。

1.2.5 GOOSE 订阅功能检验——检查 GOOSE 订阅机制、断链报警等功能。

1.2.6 GOOSE 性能测试——发布/订阅*小分辨率检查、发布/订阅控制块数量检查、订阅负荷测试、发布/订阅延时测试。

1.2.7 SVCB 配置功能检查——SCL 文件导人、电流电压通道关联、SVCB 参数配置等功能检查。

1.2.8 SV (9-2) 发布报文一致性检验——检查 SV 发布报文中的SVCB 参数及数据集成员是否与相应 SCL 文件中的描述一致

1.2.9 SV(9-2)发布功能检验——检查采样率、同步标志配置等。(10)SV(9-2)传输性能测试——报文发布间隔检查、与 GOOSE 同步性检查、SVCB 控制块数量检查。

1.2.10 SV 输出准确度检验——输出电压、电流、相位的准确度检查。

1.2.11 时间准确度检查。

1.3 继电保护功能的测试模块检验

将数字保护与测试设备连接起来,找到其通用办法,进行顺序调整,间隔保障,全体实验等方面的模块,尝试进行接地,故障,短路等状态,以保证功能模块选用的正确,从而对于测试仪的可操作性进行评价。

1.4 检测平台及依据

以现行技术办法和装置作为基础。在实验室中实现一个测试模型,全部继电保护的测试装备都要以这一平台作为要素。测试平台与工具分别如图 1 及表 l 所示。

现在,国内的规范发展水平还较为落后,继电保护装置的应用原则和办法没有独立的**的参考标准,也只能够参考过去的旧有规范。例如 DL/T 624《继电保护微机型试验装置技术条件》,并将 DL/Z 860(IEC61850《) 变电站通信网络和系统》、Q/GDW 396-2009(IEC61850 工程继电保护应用模型》等数字化继电保护相关技术标准作为检测依据。

2 检测方法

2.1 GOCB,SV 配置功能检查

考察其是否能够实现代替以及导入使用 SCL 文件的功能,能不能实现准确录入相关的数据集合参数等等,检验它是不是支持基本数据,并确保其通过 GOCB 的数据集,实现手动配置。检验能够实现开出和开入的连接功能以及取消功能,数据集内容和数据通道是否可以相互沟通,实现工作的完成。

2.2 GOOSE,SV 报文一致性测试

利用 MMS Ethereal 软件截取测试仪所发送的 GOOSE,SV 报文,检查报文中信息是否与手动配置或 SCL 文件中的描述一致。对于 GOOSE报文,应检查 MAC Address,VLAN ID,Priority,AppID,GOCB reference,Time Allowed to Live,Dataset reference,GOOSE ID,Config Revision,Data 等参数及数据;对于 SV 报文,检查 MAC Address,VLAN ID ,Pri-ority,AppID,NoASDU,SV ID,Data 等参数及数据。

2.3 GOOSE,SV 发布功能检查

利用 MMS Ethereal 软件。监视测试仪所发送的 GOOSE,SV 报文,当事件发生变化后,GOOSE 报文中的 StNum 应增加,SqNum 应清零:实现重新配置或者重启机器之后,一般条件下 GOOSE 报文中 sqNum 与stNum 应当显示为 1,确认控制块是否具备人工配置的能力,并且得到SV 报文的速度和效率。检验控制块当中的其他必要元件是否具备人工配置能力。

2.4 GOOSE 订阅功能

对于同一 GOOSE 控制块.利用 CMC256 作为报文发布者,被测测试仪作为报文订阅者。在 CMC256 软件中修改 GOOSE 控制块 MAC,Ap-pID,GOCB reference 等参数,考察被测仪器是不是把上面的参数作为下一步工作的出发点来接受报文,观察 CMC256 实现变位能力以后测试是不是可以清楚而明确的实现显示,发送双点信息也必须明确是不是正常接收的状态以及实现。

2.5 SV 发布性能及同步性测试

连接报文记录分析装置和测试装置,将内部单元时间的 SV 报文进行记录规划。因为记录分析装置的解码方法是 FPGA,它的特点是准确度高。等级上达到 ns,所以能够将其用作 SV 报文发送的等间隔性。周波 80点采样的 SV 报文,其发送间隔应为 250μs。另外,在测试仪中模拟各电流电压通道幅值突变,同时 GOOSE 中的事件发生变位,报文记录分析仪记录此时的报文,可以检查 SV 内部各通道之间的同步性以及与 GOOSE报文发布的同步性。

3 存在的主要技术问题

通过恰当的检验,厂家和厂家之间应当依据检验结果找到恰当的办法,并有针对性地进行产品改进。

这些产品基本上属于合格,能够实现基本的配置工作。也能够实现必要的测试,不过,仍然在某一范围和使用前提下属于非合格品。举例如下:

3.1 GOOSE 发布/订阅功能对 IEC 61850 中的基本数据类型支持不够**。只有少数产品能够支持 IEC 61850 的所有基本数据类型,大多数产品只能支持 Boolean,Dbpos,Timestamp 3 种数据类型。因此,当GOOSE 发送的数据集(DataSet)中存在其他数据类型时,GOOSE 将不能正确地发布 GOOSE 报文。为了保证 GOOSE 发布/订阅功能的完善性,应实现对 IEC 61850-6 中的基本数据类型的**支持,包括 Boolean,Int,Float,Enum,Dbpos,Quality,Timestamp,VisString,Struct 等。

3.2 SEE 输入方面不够科学,数字继电要求人员的控制能力,参数等有较强的配置规划能力,并且以程序化为主,一些生产者的配置能力还仅仅是人工化的,使得工作的效果差,能力低,并可能发生配置误差,所以,应当具有支持 SCL 文件的能力,并将必要自动配置的模块实现自动化智能化,提升工作效率。检查后得出结论,很大一部分产品不能支持 SCL 文件的使用,经过细心研究进行调试后,虽然实现了导入工作,不过一些功能上不健全,没有必要的信息提示,以及无法稳定持续工作的效果。

3.3 测试仪均已具备 GOOSE 控制块、SV 控制块手动配置功能,不过功能上有所缺失,也不能方便使用。出现了手写功能的数据和导入功能之间产生偏差,对于使用方来说引起了不小的麻烦。

3.4 有相当一部分生产者没有遵守 IEC61850 标准和相应的技术守则,只是程度上有所不同。有一些对于 DA 属性的范围掌握不当,并配置冗余参数,该清零的地方不清零。改变值的地方不变值。造成很大困难。

3.5 将自身看做 GOOSE 程序的订阅者,应当具备如果发生GOOSE,能够实现自动报警。保护器和测试仪器中如果产生断链的时候,也应当具备提醒的功能,使测试人员收到信号,测试设备对于各种控制模块,如果在规定的时间内没有感受到心跳报文,就可以将其作为断链的标志信息并将其作为报警的直接标志。

4 结束语

数字继电在我国的发展尚未成熟,而规范上也较为简陋,无法适应实际需要。不能实现大范围统一的状态。不同的型号所带来的性能和差别也很大。对实际中的选用方面带来的隐患较多。所以,应当尽快实现技术规范和条件,设施等的统一,并实现将其应用于提升数字测试仪的能力。生产数字继电保护测试的生产者为了功能上的**,能够支持多种型号和规格。但是,因为多而杂,就不利于专业性能的发挥,使得某些地方存在严重的使用缺陷。生产者应当将实际需要和质量的保证相结合,做到二者之间地充分结合。才能保证装置工作能向着更好更稳定的方向发展。





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