引言

隨著智能電網(wǎng)建設的推進,智能變電站在標準制定、設備研制和工程建設等領域取得重大突破,智能化設備、數(shù)字化技術、網(wǎng)絡控制技術的應用加速了繼電保護專業(yè)的技術進步。

繼電保護是電網(wǎng)重要的基礎數(shù)據(jù)源之一,隨著智能電網(wǎng)建設的穩(wěn)步推進,繼電保護告警信息、動作信息、中間接點信息等越來越規(guī)范化,為保證繼電保護信息的正確、標準化,需花費大量時間與精力對繼電保護裝置信息進行手動測試驗證。

為解決上述問題,本文分析了智能電網(wǎng)繼電保護信息流,闡述了繼電保護信息標準化的內(nèi)容,在此基礎上開發(fā)了自動測試軟件對繼電保護信息標準化進行驗證。

1繼電保護信息標準化內(nèi)容分析

1.1總體分析

智能電網(wǎng)遠方調(diào)控一體化及變電站無人值守的推進,打破了傳統(tǒng)調(diào)度和運維人員的工作分工,對繼電保護信息的標準化提出了更高的要求,總體分析如下:

1）用戶使用的一致性。保證繼電保護裝置的信號觸點、報文、人機界面及日志記錄的標準化和規(guī)范化,不同的保護裝置在同一輸入的情況下,有正確規(guī)范的信息表征,同一條信息反映的裝置狀態(tài)一致。

2）用戶對信息的需求。保證繼電保護裝置狀態(tài)透明化,其信息能夠快速識別保護運行狀態(tài),應對裝置異常:滿足遠方操作、遠方可視化、在線監(jiān)測與分析等高級應用。

1.2規(guī)范應用

繼電保護信息標準化是建設互動智能電網(wǎng)的必經(jīng)之路,即對各類繼電保護裝置信息開展規(guī)范應用,其主要提出了以下新的要求:

1）保護裝置應輸出與保護功能實際狀態(tài)一致的狀態(tài)信息。裝置故障或者外回路異常導致保護功能退出、保護功能相關的功能壓板和功能控制字投退導致保護功能退出、保護功能相關的全部sV、GOOsE接收壓板退出、檢修不一致導致保護功能退出以及其他原因導致保護功能退出時,對應保護功能狀態(tài)應輸出"0"。

2）裝置輸出保護功能閉鎖告警信息,根據(jù)不同保護類型的保護功能設置獨立的數(shù)據(jù)集,由保護功能狀態(tài)數(shù)據(jù)集信號經(jīng)本裝置功能壓板和功能控制字組合形成。任一保護功能失效,且功能壓板和功能控制字投入,對應的保護功能閉鎖數(shù)據(jù)集信號狀態(tài)置1",否則置"0"。

3）裝置提供遠方操作保護軟壓板后相關保護功能投退狀態(tài)信息,"1"表示保護功能壓板投入且至少有一個相應保護功能控制字投入:"0"表示保護功能壓板退出或相應保護功能控制字退出,用于遠方操作保護軟壓板雙確認。

4）裝置提供運行狀態(tài)信號,運行狀態(tài)信號與保護裝置面板顯示燈一一對應。通過裝置運行狀態(tài)信號與裝置面板顯示燈一一對應,方便就地監(jiān)控或遠方形成與裝置實際運行狀態(tài)一致的虛擬裝置。

5）明確保護裝置信息時標原則,要求如下:

1）裝置顯示、打印時標和上送監(jiān)控的時標應保持一致,其中時標精確到毫秒,按四舍五入處理:

2）裝置的告警時標應為裝置確認告警的時標:

3）保護裝置的狀態(tài)變位類信息的時標應為消抖后時標:

4）保護裝置的保護動作信息的時標應通過保護啟動時間、保護動作相對時間二者結合的方式來表現(xiàn):

5）繼電保護裝置信息性能指標:裝置生成狀態(tài)信息送出時間延時應不大于1s。

2繼電保護信息標準化驗證系統(tǒng)研究

根據(jù)繼電保護信息標準化要求,設計繼電保護信息標準化驗證系統(tǒng),以實現(xiàn)對繼電保護信息規(guī)范化的自動驗證。

2.1系統(tǒng)架構設計

系統(tǒng)采用分層式平臺化設計,包括四個層次:接口層、自動測試層、二次開發(fā)平臺層、標準層圖1）。

自動測試過程為兼容各測試儀廠家測試儀測試參數(shù),建立標準層:規(guī)范保護測試功能參數(shù)定義和描述、保護數(shù)據(jù)模型定義和描述、通信命令的定義和描述,建立相應的標準格式文件。

實現(xiàn)保護裝置的信息規(guī)范化自動測試,需編輯描述測試流程、測試方法、標準報告的裝置測試方案,因此設計裝置測試方案開發(fā)平臺,以標準層定義的標準格式文件為基準,根據(jù)被測的保護裝置,編輯裝置測試方案。

自動測試層設計分為兩個部分,自動測試程序和MMS規(guī)約后臺程序。MMS規(guī)約后臺程序開放標準程序調(diào)用接口,并實現(xiàn)標準層中通信命令標準文件中定義的通信命令。自動測試程序打開裝置測試方案,運行測試儀接口程序,實現(xiàn)保護功能測試:調(diào)用MMS規(guī)約后臺程序實現(xiàn)與被測保護裝置的通信。以接口程序和MMS規(guī)約后臺程序反饋的結果數(shù)據(jù)和標準數(shù)據(jù)進行對比,自動判斷測試結果,形成標準格式的測試報告。

接口層包含了各廠家繼電保護測試儀的控制接口程序,實現(xiàn)標準層的"保護測試功能標準文件"中定義和描述的測試功能,供自動測試程序調(diào)用。

2.2報文驗證設計

信息規(guī)范化測試是對保護裝置上送報文進行驗證,檢驗上送報文是否滿足信息規(guī)范化要求。報文驗證分析功能的設計需滿足如下要求:(1）能夠判斷應該上送的報文必須包含,不應該上送的報文不能有:(2）報文的上送必須遵循先后次序:(s）報文包含的數(shù)據(jù)值與實際測試一致:(3）分析出一次試驗中缺失報文、多余報文,進行測試分析:(5）計算報文之間的時間差。

2.2.1報文驗證對象設計

基于上述功能要求,采用面向對象的分析方法,將一個報文抽象為一個對象,以對象為處理單元,設計元素對象、序列對象、引用數(shù)據(jù)集對象和元素屬性對象。

(1）元素對象:描述規(guī)則文本單元,屬性定義。1）Text屬性:文本,定義元素的文本描述:2）Minocc屬性:表示元素最少出現(xiàn)的次數(shù),"0"表示可以不出現(xiàn):s）Maxocc屬性:表示元素可以出現(xiàn)的最多次,"_1"表示-。如元素對象(保護啟動,0,1）表示"突變遙信報文"可以出現(xiàn)0～1次。

(2）序列對象:定義一組順序出現(xiàn)的序列,包括兩個屬性定義:minocc、maxocc,含義同元素對象。

(4）引用數(shù)據(jù)集對象:表示數(shù)據(jù)驗證范圍被限定在一個數(shù)據(jù)集中。

(3）元素屬性對象:描述元素的判定條件,元素屬性對象包括如下屬性定義。1）屬性標示id:定義元素屬性的標示,如name、value、q、t等:2）運算操作符optr:定義屬性的操作運算符號,如等于、小于等于、大于、大于等于、不等于、字符串包含、字符串不包含、數(shù)字范圍、數(shù)值范圍等:s）值類型datatype:數(shù)據(jù)類型,如整數(shù)、浮點數(shù)、字符串等:3）數(shù)據(jù)值:屬性的數(shù)值。

2.2.2報文驗證對象規(guī)則設計

(1）元素對象沒有子對象,元素對象可以定義屬性:

(2）序列對象的子對象有序列對象、元素對象,順序任意:(s）保護信息驗證方式:序列驗證和檢索驗證。序列驗證定義按照規(guī)定順序及數(shù)目上送判斷為合格,檢索驗證定義按照上送報文中包含相關報文及數(shù)目判定為合格。

3繼電保護信息標準化驗證系統(tǒng)應用

自動測試系統(tǒng)執(zhí)行編輯好的測試方案,可實現(xiàn)與設備的自動通信、與測試儀的數(shù)據(jù)交換、報表數(shù)據(jù)的自動填寫等功能。

驗證的結果如表1所示。

4結語

繼電保護信息標準化是保證遠方調(diào)控一體化及變電站無人值守實施的基礎。本文結合目前電網(wǎng)需求,提出了繼電保護信息標準化的思路以及裝置規(guī)范應用的具體要求,開發(fā)了繼電保護信息標準化自動測試軟件,驗證各類繼電保護裝置信息上送的正確性。對繼電保護標準化開展相關研究及驗證工作,能為變電站建立電網(wǎng)故障分析和繼電保護運維信息展示平臺等高級應用提供基礎:能有效推進變電站無人值守工作的深化,支撐變電站未來的信息平臺建設,支撐電網(wǎng)實時控制和智能調(diào)節(jié),提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。