龔宏奎，鄭寶明，溫光磊，陳 旺，姚 亮

（國電南京自動化股份有限公司，江蘇 南京 211100）

0 引 言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展、社會的不斷進步以及人們生活水平的極大提高，供電的可靠性和持續(xù)性受到了普遍重視。備用電源裝置是電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，主電源被斷開后能夠快速將備用電源投入運行從而恢復(fù)線路供電的一種裝置，大幅提高了供電的可靠性和持續(xù)性。為了防止備自投裝置在實際運行過程中出現(xiàn)拒動、誤動以及動作邏輯異常等問題，要對備自投裝置在現(xiàn)場應(yīng)用前進行完整的動作邏輯測試。目前，對備用電源自投裝置的測試均采用手動測試的方法。由于備自投裝置回路復(fù)雜、接線繁復(fù)、定值有多套以及修改定值煩瑣，利用傳統(tǒng)的測試方法測試效率低下且測試過程復(fù)雜。針對現(xiàn)有備自投動作邏輯測試方法不足的情況，深入分析備投裝置動作原理，設(shè)計測試用例，并搭建應(yīng)對備自投測試的綜合系統(tǒng)，為備自投功能測試提供了一種便捷化和自動化的測試方法。

1 備自投動作邏輯分析

1.1 進線及分段備投邏輯

按照電網(wǎng)實際運行方式不同，常見的備自投裝置的工作方式有進線互投方式和分段備投方式兩種。圖1為一次接線示意圖。當進線Ⅰ為主供線路、進線Ⅱ為備供線路時，斷路器1DL、3DL處于合位，2DL處于分位。若兩段母線有電壓且線路互投壓板投入，則延時T1后備投充電完成，此時線路Ⅱ進入熱備用狀態(tài)。當檢測到變電站Ⅰ、Ⅱ工作母線均失壓且運行線路無流時，經(jīng)延時跳開1DL開關(guān)，確認1DL開關(guān)跳開后發(fā)出合上2DL開關(guān)命令，整站恢復(fù)供電。當線路Ⅱ為主供線路、線路Ⅰ為備供線路時，它的動作邏輯如上。當線路Ⅰ和線路Ⅱ都為主供線路時，母聯(lián)開關(guān)3DL處于分位，此時備投處于分段備投方式。若兩段母線當前均有電壓且分段備投軟壓板投入，則延時T1后完成充電。當檢測到Ⅰ段（或II段）母線失壓、IL1（或IL2）無流時，即跳開斷路器1DL（2DL）。確認進線開關(guān)跳開后，發(fā)出合分段開關(guān)3DL命令，母線恢復(fù)供電[1]。

1.2 變壓器備投邏輯

圖1 變電站內(nèi)進線備投方式一次接線示意圖

變壓器備投方式可分為冷備用和熱備用兩種。一次接線示意圖如圖2所示，其中VT為電壓互感器，CT為電流互感器，VCB為主斷路器。冷備用方式下，備投裝置投入備用變壓器時要閉合高低壓側(cè)斷路器。熱備用方式下，投入備用變壓器時僅需閉合變壓器低壓側(cè)斷路器。根據(jù)現(xiàn)場實際應(yīng)用，通過二次接線或投退出口壓板跳開高壓側(cè)斷路器。站內(nèi)兩臺主變壓器，一臺運行，一臺備用。當運行主變壓器時，低壓側(cè)斷路器和母聯(lián)斷路器處于合位，備用主變低壓側(cè)斷路器處于分位，且兩段母線有電壓，則延時T1后備投充電完成。若此時檢測到Ⅰ段母線和Ⅱ段母線均無電壓，運行主變壓器線路無流，則備自投裝置動作跳開運行主變壓器各側(cè)斷路器。確認主變壓器低壓側(cè)斷路器跳開后，先合上備用主變壓器高壓側(cè)斷路器，再合上低壓側(cè)斷路器。當兩臺變壓器均為運行主變壓器時，母聯(lián)斷路器3DL處于分位。當檢測到Ⅰ段（或Ⅱ段）母線失壓、IL1（或IL2）無流時，即跳開斷路器1DL和4DL（或2DL和5DL），確認變壓器各側(cè)斷路器跳開后，發(fā)出合分段開關(guān)3DL命令，兩段母線電壓恢復(fù)[2]。

圖2 變電站內(nèi)變壓器備投方式一次接線示意圖

2 備用電源自投裝置接線方式分析

基于繼電保護測試儀模擬量輸出端子、開入量以及開出量連接端口，定義備投裝置測試前各通道映射情況，為后續(xù)實現(xiàn)自動測試奠定基礎(chǔ)。對于常規(guī)站備投裝置而言，所需的模擬量輸入需手動與測試儀的電流和電壓輸出端子連接，跳閘出口與測試儀開入量端口連接，刀閘位置和開入信號的變位與開出量硬節(jié)點連接。智能站備投裝置的模擬量采樣和開關(guān)量輸入輸出均是數(shù)字量，是基于IEC61850標準的SV和GOOSE報文。相應(yīng)的接線方式直接在智能繼電保護測試儀中進行配置即可。以進線備投為例，接線方式如圖3所示。其中，I1～I3為分段電流，I4和I5分別為線路Ⅰ和線路Ⅱ電流，UL1和UL2為線路Ⅰ和線路Ⅱ電壓，Ua1、Ub1、Uc1為線路Ⅰ母線電壓，Ua2、Ub2、Uc2為線路Ⅱ母電壓。

圖3 采樣通道連接示意圖

3 自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

目前，電網(wǎng)系統(tǒng)一直推行供電智能化改革。國家電網(wǎng)公司對ICE61850保護裝置規(guī)約有技術(shù)要求，各大廠家保護裝置均需在此規(guī)約上進行研發(fā)。統(tǒng)一的通信規(guī)約和相同的設(shè)計思路，使整站保護裝置不斷趨于統(tǒng)一，為電網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)和信息的傳輸及調(diào)取提供了極大便利。在此基礎(chǔ)上建立的符合技術(shù)標準的智能化繼電保護測試系統(tǒng)應(yīng)運而生。該測試系統(tǒng)可以枚舉并解析出備投裝置的ICD文件，讀出裝置定值、壓板以及保護行為等具體動作，然后根據(jù)庫中已有腳本對生成的數(shù)據(jù)和事件進行比較分析，最終得出結(jié)果，生成分析報告。結(jié)合備投裝置運行方式及特點，智能自動化測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。該系統(tǒng)由5個部分組成：①②為硬件和硬件接口轉(zhuǎn)換層，在測試過程中驅(qū)動測試儀施加模擬量，下達試驗指令；③為自動測試層，借助主控程序和通信程序進行環(huán)形封閉測試；④為自動測試模版開發(fā)層，利用測試方案編輯平臺生成合乎對應(yīng)功能的保護測試模版；⑤為模板庫，管理存儲模版數(shù)據(jù)，形成備投裝置的自動測試系統(tǒng)[3]。

圖4 繼電保護自動測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 系統(tǒng)測試用例設(shè)計

自動測試系統(tǒng)的關(guān)鍵部分在于測試用例的設(shè)計。測試用例應(yīng)具有可重用性和有效性特點，通過自動測試系統(tǒng)的開放式設(shè)計，可以根據(jù)備投裝置不同動作方式靈活設(shè)計測試用例。備投裝置測試用例包含故障施加量和預(yù)期結(jié)果兩個部分。故障施加量又包含裝置參數(shù)整定和故障參數(shù)設(shè)置，即測試前需對備投裝置進行參數(shù)定值、保護定值修改和壓板投退等操作，隨后設(shè)置故障類型，包括施加故障量和整定故障持續(xù)時間等。預(yù)期結(jié)果是整個閉環(huán)測試中的重要一步，包括保護動作信息、遙信變位信息以及測試反饋的動作出口信息3個部分。通過編譯的腳本實現(xiàn)最終數(shù)據(jù)結(jié)果的誤差計算和自動判定[4]。

3.3 自動測試系統(tǒng)生成報告設(shè)計

測試過程中，數(shù)據(jù)的收集和測試結(jié)果的分析是自動測試系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。由于需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動填寫、數(shù)據(jù)對比分析以及結(jié)果判斷等功能，在生成報告時，基于自動測試系統(tǒng)的報表生成模塊需利用word文檔書簽功能設(shè)計備投裝置數(shù)據(jù)報告，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的自動填寫，借助判斷腳本整理分析測試結(jié)果，最終形成完整的測試報告。以進線備投和變壓器備投設(shè)計報告為例，分別設(shè)計了備投充放電條件驗證的自動測試報告和動作邏輯驗證的數(shù)據(jù)分析報告。

4 結(jié) 論

通過分析備用電源自投裝置動作原理，充分利用業(yè)界現(xiàn)有的技術(shù)支持，從自動測試系統(tǒng)總框架、測試用例以及分析報告等方面，詳細設(shè)計和分析備投裝置自動測試系統(tǒng)，目前已成功應(yīng)用于備用電源自投裝置的測試驗證工作，提高了測試效率，簡化了測試流程，在確保產(chǎn)品質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用。該系統(tǒng)的設(shè)計思路及操作方法對其他型號備投裝置用例的設(shè)計具有很強的參考價值，在提高變電站安全性和可靠性方面具有重要的現(xiàn)實意義。