继电保护信息标准化自动测试技术研究与实现

引言

随着智能电网建设的推进,智能变电站在标准制定、设备研制和工程建设等领域取得重大突破,智能化设备、数字化技术、网络控制技术的应用加速了继电保护专业的技术进步。

继电保护是电网重要的基础数据源之一,随着智能电网建设的稳步推进,继电保护告警信息、动作信息、中间接点信息等越来越规范化,为保证继电保护信息的正确、标准化,需花费大量时间与精力对继电保护装置信息进行手动测试验证。

为解决上述问题,本文分析了智能电网继电保护信息流,阐述了继电保护信息标准化的内容,在此基础上开发了自动测试软件对继电保护信息标准化进行验证。

1继电保护信息标准化内容分析

1.1总体分析

智能电网远方调控一体化及变电站无人值守的推进,打破了传统调度和运维人员的工作分工,对继电保护信息的标准化提出了更高的要求,总体分析如下:

1）用户使用的一致性。保证继电保护装置的信号触点、报文、人机界面及日志记录的标准化和规范化,不同的保护装置在同一输入的情况下,有正确规范的信息表征,同一条信息反映的装置状态一致。

2）用户对信息的需求。保证继电保护装置状态透明化,其信息能够快速识别保护运行状态,应对装置异常:满足远方操作、远方可视化、在线监测与分析等高级应用。

1.2规范应用

继电保护信息标准化是建设互动智能电网的必经之路,即对各类继电保护装置信息开展规范应用,其主要提出了以下新的要求:

1）保护装置应输出与保护功能实际状态一致的状态信息。装置故障或者外回路异常导致保护功能退出、保护功能相关的功能压板和功能控制字投退导致保护功能退出、保护功能相关的全部sV、GOOsE接收压板退出、检修不一致导致保护功能退出以及其他原因导致保护功能退出时,对应保护功能状态应输出"0"。

2）装置输出保护功能闭锁告警信息,根据不同保护类型的保护功能设置独立的数据集,由保护功能状态数据集信号经本装置功能压板和功能控制字组合形成。任一保护功能失效,且功能压板和功能控制字投入,对应的保护功能闭锁数据集信号状态置1",否则置"0"。

3）装置提供远方操作保护软压板后相关保护功能投退状态信息,"1"表示保护功能压板投入且至少有一个相应保护功能控制字投入:"0"表示保护功能压板退出或相应保护功能控制字退出,用于远方操作保护软压板双确认。

4）装置提供运行状态信号,运行状态信号与保护装置面板显示灯一一对应。通过装置运行状态信号与装置面板显示灯一一对应,方便就地监控或远方形成与装置实际运行状态一致的虚拟装置。

5）明确保护装置信息时标原则,要求如下:

1）装置显示、打印时标和上送监控的时标应保持一致,其中时标精确到毫秒,按四舍五入处理:

2）装置的告警时标应为装置确认告警的时标:

3）保护装置的状态变位类信息的时标应为消抖后时标:

4）保护装置的保护动作信息的时标应通过保护启动时间、保护动作相对时间二者结合的方式来表现:

5）继电保护装置信息性能指标:装置生成状态信息送出时间延时应不大于1s。

2继电保护信息标准化验证系统研究

根据继电保护信息标准化要求,设计继电保护信息标准化验证系统,以实现对继电保护信息规范化的自动验证。

2.1系统架构设计

系统采用分层式平台化设计,包括四个层次:接口层、自动测试层、二次开发平台层、标准层图1）。

自动测试过程为兼容各测试仪厂家测试仪测试参数,建立标准层:规范保护测试功能参数定义和描述、保护数据模型定义和描述、通信命令的定义和描述,建立相应的标准格式文件。

实现保护装置的信息规范化自动测试,需编辑描述测试流程、测试方法、标准报告的装置测试方案,因此设计装置测试方案开发平台,以标准层定义的标准格式文件为基准,根据被测的保护装置,编辑装置测试方案。

自动测试层设计分为两个部分,自动测试程序和MMS规约后台程序。MMS规约后台程序开放标准程序调用接口,并实现标准层中通信命令标准文件中定义的通信命令。自动测试程序打开装置测试方案,运行测试仪接口程序,实现保护功能测试:调用MMS规约后台程序实现与被测保护装置的通信。以接口程序和MMS规约后台程序反馈的结果数据和标准数据进行对比,自动判断测试结果,形成标准格式的测试报告。

接口层包含了各厂家继电保护测试仪的控制接口程序,实现标准层的"保护测试功能标准文件"中定义和描述的测试功能,供自动测试程序调用。

2.2报文验证设计

信息规范化测试是对保护装置上送报文进行验证,检验上送报文是否满足信息规范化要求。报文验证分析功能的设计需满足如下要求:(1）能够判断应该上送的报文必须包含,不应该上送的报文不能有:(2）报文的上送必须遵循先后次序:(s）报文包含的数据值与实际测试一致:(3）分析出一次试验中缺失报文、多余报文,进行测试分析:(5）计算报文之间的时间差。

2.2.1报文验证对象设计

基于上述功能要求,采用面向对象的分析方法,将一个报文抽象为一个对象,以对象为处理单元,设计元素对象、序列对象、引用数据集对象和元素属性对象。

(1）元素对象:描述规则文本单元,属性定义。1）Text属性:文本,定义元素的文本描述:2）Minocc属性:表示元素最少出现的次数,"0"表示可以不出现:s）Maxocc属性:表示元素可以出现的最多次,"_1"表示-。如元素对象(保护启动,0,1）表示"突变遥信报文"可以出现0～1次。

(2）序列对象:定义一组顺序出现的序列,包括两个属性定义:minocc、maxocc,含义同元素对象。

(4）引用数据集对象:表示数据验证范围被限定在一个数据集中。

(3）元素属性对象:描述元素的判定条件,元素属性对象包括如下属性定义。1）属性标示id:定义元素属性的标示,如name、value、q、t等:2）运算操作符optr:定义属性的操作运算符号,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、数字范围、数值范围等:s）值类型datatype:数据类型,如整数、浮点数、字符串等:3）数据值:属性的数值。

2.2.2报文验证对象规则设计

(1）元素对象没有子对象,元素对象可以定义属性:

(2）序列对象的子对象有序列对象、元素对象,顺序任意:(s）保护信息验证方式:序列验证和检索验证。序列验证定义按照规定顺序及数目上送判断为合格,检索验证定义按照上送报文中包含相关报文及数目判定为合格。

3继电保护信息标准化验证系统应用

自动测试系统执行编辑好的测试方案,可实现与设备的自动通信、与测试仪的数据交换、报表数据的自动填写等功能。

验证的结果如表1所示。

4结语

继电保护信息标准化是保证远方调控一体化及变电站无人值守实施的基础。本文结合目前电网需求,提出了继电保护信息标准化的思路以及装置规范应用的具体要求,开发了继电保护信息标准化自动测试软件,验证各类继电保护装置信息上送的正确性。对继电保护标准化开展相关研究及验证工作,能为变电站建立电网故障分析和继电保护运维信息展示平台等高级应用提供基础:能有效推进变电站无人值守工作的深化,支撑变电站未来的信息平台建设,支撑电网实时控制和智能调节,提升电网运行的稳定性和可靠性。