劉耀宗

（許昌隆源電力實(shí)業(yè)（集團(tuán)）有限公司長(zhǎng)葛分公司，河南 長(zhǎng)葛 461500）

智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用路徑和實(shí)施是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，這是因?yàn)殡S著技術(shù)進(jìn)步及市場(chǎng)變化等因素的影響，行業(yè)所面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。只有不斷探索，不斷創(chuàng)新，才能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求。同時(shí)，作為電力系統(tǒng)重要組成部分之一的繼電保護(hù)裝置，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用。但是，目前在實(shí)際運(yùn)行中仍然存在許多問(wèn)題，比如可靠性差等。這些都嚴(yán)重阻礙著保護(hù)裝置的正常使用，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生，無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有作用。因此，需要對(duì)其研發(fā)與建設(shè)投入更多精力，也就是在整個(gè)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中不斷積累經(jīng)驗(yàn)、解決問(wèn)題并逐步完善的過(guò)程。

1 智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試需求分析

確保測(cè)試系統(tǒng)中包括適用于光纖鏈路測(cè)試的設(shè)備和模塊。這些設(shè)備可能包括光纖測(cè)試儀、OTDR（光時(shí)域反射儀）等。在測(cè)試腳本中包括專門用于測(cè)試光纖鏈路的部分。這些部分應(yīng)能夠檢測(cè)光纖鏈路的性能、損耗和反射等參數(shù)。設(shè)計(jì)了一種基于OPNET 網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖鏈路的測(cè)試方法。將此方案應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，通過(guò)與傳統(tǒng)測(cè)試方法相比所獲得的結(jié)果證明了該方案是有效可行的。采用本設(shè)計(jì)方案后，可以使測(cè)試人員更容易地了解和掌握光纖通信技術(shù)的最新發(fā)展?fàn)顩r，并具有更好的擴(kuò)展性。該方法能滿足不同類型的業(yè)務(wù)需要，提供從一個(gè)終端到多個(gè)終端的可靠傳輸能力。使用Open Flow 協(xié)議進(jìn)行通信，以提高網(wǎng)絡(luò)通信效率，保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。創(chuàng)建智能變電站光纖鏈路拓?fù)鋱D，以便在測(cè)試中確保所有光纖連接都得到適當(dāng)?shù)母采w和測(cè)試。標(biāo)記和管理所有光纖連接，以便快速識(shí)別和定位問(wèn)題或故障。

對(duì)光纖鏈路的故障檢測(cè)和分析開(kāi)發(fā)專門的算法和工具，以便快速識(shí)別和解決問(wèn)題。實(shí)時(shí)監(jiān)控光纖鏈路的性能，包括損耗、延遲和信號(hào)質(zhì)量等參數(shù)。建立性能閾值，以便在性能下降時(shí)立即采取措施。確保測(cè)試系統(tǒng)能夠記錄和生成關(guān)于光纖鏈路測(cè)試的詳細(xì)數(shù)據(jù)和報(bào)告。這些報(bào)告應(yīng)包括性能參數(shù)、故障信息和維護(hù)建議。培訓(xùn)操作人員，使其熟悉光纖鏈路測(cè)試設(shè)備的使用和操作方法。將光纖鏈路測(cè)試系統(tǒng)整合到智能變電站的運(yùn)行中，以持續(xù)監(jiān)控光纖鏈路的性能和可靠性。不斷關(guān)注光纖測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)新的光纖鏈路技術(shù)和要求。確保自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具備適應(yīng)光纖鏈路測(cè)試需求的特殊功能和能力，以確保智能變電站繼電保護(hù)裝置的光纖鏈路得到有效測(cè)試和維護(hù)。

2 智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用路徑研究

2.1 繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化測(cè)試軟件設(shè)計(jì)流程與方法

繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化測(cè)試軟件設(shè)計(jì)是繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)都采用人工方式完成測(cè)試任務(wù)，存在工作量大、工作效率低的缺點(diǎn)。由于繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化測(cè)試程序必須在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行才能執(zhí)行，因此需要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)編寫測(cè)試程序。這不僅增加了軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用，而且嚴(yán)重影響了整個(gè)繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)軟件的可靠性。這種現(xiàn)狀已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的需求。隨著電力市場(chǎng)體制改革的深入推進(jìn)，對(duì)繼電保護(hù)裝置性能要求越來(lái)越高，為了提高測(cè)試效率，降低研發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，保證產(chǎn)品質(zhì)量，有必要將測(cè)試技術(shù)引入到繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試軟件設(shè)計(jì)中來(lái)。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置測(cè)試方法以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)研，提出了基于IEC61850 通信規(guī)約的繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并詳細(xì)介紹了該方案的主要功能模塊及其實(shí)現(xiàn)原理。

2.2 繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化測(cè)試結(jié)果評(píng)估方法研究

繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試儀設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要考慮多方面因素，比如：被測(cè)設(shè)備、測(cè)試環(huán)境、被測(cè)系統(tǒng)等。其中，被測(cè)設(shè)備是最關(guān)鍵也是最為復(fù)雜的一個(gè)環(huán)節(jié)。因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到保護(hù)裝置是否能夠正確動(dòng)作及能否正常運(yùn)行。另外，由于各種原因?qū)е碌谋Ｗo(hù)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)都會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)癱瘓，給用戶帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。而繼電保護(hù)裝置又屬于一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它具有許多獨(dú)特之處，如體積大、功能多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及技術(shù)要求高等等。這些特點(diǎn)決定了繼電保護(hù)裝置的可靠性非常重要，一旦發(fā)生問(wèn)題就難以挽回。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，用電需求也越來(lái)越大，這使得對(duì)電能供應(yīng)提出了更高要求。同時(shí)，中國(guó)人口眾多，目前人均用電量較少，這樣勢(shì)必會(huì)增加對(duì)電量的需求，從而進(jìn)一步加劇供需矛盾。所以對(duì)于繼電保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)，如果出現(xiàn)故障將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生很大不利影響，輕則影響供電質(zhì)量，重則可能引起停電事故，不僅影響電力生產(chǎn)效率，更重要的是威脅人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全。這將給企業(yè)和國(guó)家?guī)?lái)不可估量的損失，而且還會(huì)嚴(yán)重危及人身安全，甚至造成重大人員傷亡。因此，在繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)時(shí)必須充分考慮被測(cè)設(shè)備特性。只有合理地選擇和使用這些影響因素才能更好地完成繼電保護(hù)裝置測(cè)試工作，從而為提高繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試工作效率提供依據(jù)。其次根據(jù)實(shí)際情況提出了具體測(cè)試方法，最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了上述分析方法的正確性。

2.3 繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析是確保電力系統(tǒng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。這種分析可以幫助評(píng)估保護(hù)裝置的性能，發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。收集自動(dòng)化測(cè)試產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括測(cè)試結(jié)果、觸發(fā)保護(hù)裝置的條件、時(shí)間戳等。將這些數(shù)據(jù)整理成易于分析的格式，比如表格或數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)分析之前，必須先從采集到的信號(hào)中提取出故障特征量，如波形、電流相位等。由于保護(hù)動(dòng)作原理不同，其對(duì)應(yīng)的響應(yīng)模式也會(huì)存在差異。對(duì)于保護(hù)設(shè)備而言，首先要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即去除噪聲點(diǎn)，剔除不重要信息。根據(jù)需要確定采樣間隔，使之符合一定要求，選擇適當(dāng)?shù)姆治龇椒?，獲得合理的分析模型。建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，清理數(shù)據(jù)，檢查是否有缺失值、異常值或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要地修復(fù)或刪除。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)平滑、歸一化、去噪等，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。

分析測(cè)試數(shù)據(jù)的基本統(tǒng)計(jì)特征，如平均值、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、極值等，以了解數(shù)據(jù)的分布和變化情況。評(píng)估保護(hù)裝置的性能，這包括判斷保護(hù)裝置是否按預(yù)期觸發(fā)、觸發(fā)時(shí)間是否在合適的范圍內(nèi)等。將測(cè)試數(shù)據(jù)與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行比較，分析實(shí)際結(jié)果與預(yù)期結(jié)果之間的差異，并找出原因。利用歷史測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，以識(shí)別可能的性能變化或問(wèn)題，并采取相應(yīng)的措施。使用異常檢測(cè)算法，識(shí)別異?；虿徽５臏y(cè)試數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題或異常情況。使用圖表、圖形或其他可視化工具展示分析結(jié)果，以便更直觀地理解數(shù)據(jù)的特征和性能情況。根據(jù)分析結(jié)果得出結(jié)論，提出改進(jìn)建議或修復(fù)措施，以優(yōu)化保護(hù)裝置的性能和可靠性。這些步驟可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整和擴(kuò)展，以確保對(duì)繼電保護(hù)裝置自動(dòng)化測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行全面和有效地統(tǒng)計(jì)分析。

3 智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用分析

智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，用于確保電網(wǎng)的可靠性和安全性，它采用模塊化結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其硬件部分由保護(hù)測(cè)控模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊組成。軟件部分則通過(guò)圖形化編程語(yǔ)言—MATLAB/SIMULINK 完成，該系統(tǒng)已經(jīng)成功地運(yùn)用于多個(gè)實(shí)際工程當(dāng)中。系統(tǒng)的主要應(yīng)用是測(cè)試和驗(yàn)證變電站中的繼電保護(hù)裝置。這包括測(cè)試裝置的動(dòng)作時(shí)間、靈敏度、可靠性等，以確保它們?cè)诠收习l(fā)生時(shí)可以及時(shí)正確地切斷故障電路，防止電網(wǎng)不穩(wěn)定或損壞。另外還可用于對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估與故障診斷。系統(tǒng)提供了多種接口，例如：開(kāi)關(guān)量輸入端口、模擬信號(hào)輸出端口、數(shù)字信號(hào)輸出設(shè)備。這些接口均可作為一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)接入到系統(tǒng)中來(lái)使用，此外還提供了擴(kuò)展接口。系統(tǒng)通常具有模擬功能，可以生成各種類型的故障，如短路、地閘故障等，以測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置的反應(yīng)。這有助于確定裝置是否按照設(shè)計(jì)要求工作。允許系統(tǒng)工程師根據(jù)需要調(diào)整繼電保護(hù)裝置的參數(shù)。這可以通過(guò)模擬不同的電網(wǎng)條件來(lái)優(yōu)化裝置性能，以確保在各種情況下都能正常運(yùn)行。一些系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電站的電力參數(shù)，如電流、電壓、頻率等，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并采取適當(dāng)措施，以防止設(shè)備故障或電力系統(tǒng)不穩(wěn)定。

系統(tǒng)通常能夠記錄測(cè)試結(jié)果和電力參數(shù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以用于后續(xù)的分析和故障排除，以改進(jìn)繼電保護(hù)裝置性能。許多智能變電站采用了先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)，因此可以利用這些信息對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行在線評(píng)估，以便于快速地確定保護(hù)裝置是否處于最佳狀態(tài)。智能變電站繼電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)也可以用于培訓(xùn)電力系統(tǒng)工程師和操作人員，他們可以使用系統(tǒng)進(jìn)行模擬測(cè)試和學(xué)習(xí)如何操作和維護(hù)繼電保護(hù)裝置。另外，還可將專家系統(tǒng)引入到繼電保護(hù)裝置的測(cè)試工作中來(lái)。這里介紹的是一個(gè)基于IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字測(cè)量及保護(hù)試驗(yàn)設(shè)備，它為電力系統(tǒng)管理員提供一種新的解決方案，該儀器具有良好的開(kāi)放性和兼容性。一些系統(tǒng)可以與電力系統(tǒng)的監(jiān)控和控制系統(tǒng)集成，以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，從而提高電力系統(tǒng)的可管理性和響應(yīng)能力?？傊悄茏冸娬纠^電保護(hù)裝置測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用分析涵蓋了測(cè)試、監(jiān)測(cè)、調(diào)整、數(shù)據(jù)記錄、培訓(xùn)和集成等多個(gè)方面，旨在確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。這對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，也有助于提高電力系統(tǒng)的效率和性能。

4 繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用案例分析

繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，用于確保電力系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)行。場(chǎng)地維護(hù)人員可以使用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)定期檢查和測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置的性能。這有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題并采取適當(dāng)維護(hù)措施，以確保電力系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可以用于快速診斷故障的原因。通過(guò)測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置的響應(yīng)時(shí)間和準(zhǔn)確性，可以確定故障是由設(shè)備故障、外部干擾還是其他因素引起的。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可以與其他裝置（如保護(hù)終端和GPS 設(shè)備）集成，用于幫助定位電力線路上的故障點(diǎn)。通過(guò)分析繼電保護(hù)裝置的報(bào)告和信號(hào)，可以確定故障位置，從而減少故障修復(fù)時(shí)間。定期對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行性能評(píng)估是確保電力系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可以模擬各種故障情況，以評(píng)估繼電保護(hù)裝置的性能是否符合要求，并記錄測(cè)試結(jié)果以供分析和記錄。

通過(guò)定期自動(dòng)測(cè)試?yán)^電保護(hù)裝置，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，并采取預(yù)防性維護(hù)措施，以避免系統(tǒng)故障和停電事件。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行全面的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，使保護(hù)能更有效地工作，同時(shí)也可節(jié)省維修費(fèi)用。隨著自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，以及智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)正逐步成為研究熱點(diǎn)。越來(lái)越多地應(yīng)用于實(shí)際中，這有助于提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。作為一種先進(jìn)的測(cè)試方法，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有強(qiáng)大的功能，能夠滿足不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)采集及分析處理提出的要求。它包括硬件配置和軟件平臺(tái)兩個(gè)部分，其中軟件平臺(tái)又分為軟件組件庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)兩大部分。當(dāng)電力系統(tǒng)的設(shè)備需要升級(jí)或替換時(shí)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可以用于驗(yàn)證新設(shè)備的性能是否滿足要求，并確保其與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)還可以用于培訓(xùn)和教育目的。操作人員可以使用這些系統(tǒng)來(lái)模擬各種情況，以提高其應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)故障和緊急情況的能力?？偟膩?lái)說(shuō)，繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的維護(hù)、故障診斷、性能評(píng)估和預(yù)防性維護(hù)等方面都發(fā)揮著重要作用。它們有助于確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少停電事件發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用路徑為電力生產(chǎn)帶來(lái)了顯著效益，不僅使電網(wǎng)更加安全可靠，而且降低了運(yùn)維成本。因此，智能變電站在未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展過(guò)程中占據(jù)重要地位，將是未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)之一，隨著智能變電站建設(shè)進(jìn)程的加快以及智能電網(wǎng)建設(shè)中大量新業(yè)務(wù)需求的出現(xiàn)，該電力系統(tǒng)也面臨著巨大挑戰(zhàn)。為了更好地發(fā)揮智能變電站在電力企業(yè)發(fā)展中的作用，需要進(jìn)一步研究智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試方法及相關(guān)技術(shù)。