变电站自动化测试系统研究

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　　【摘要】随着智能变电站的大规模投入使用，数字化设备相对于传统设备的区别对专业人员提出了更高的学习要求，智能变电站的安全稳定运行必将需要从业者在现有技术基础上学习更多的专业知识和技能的提升。但在智能变电站实际工作中，工作人员测试条件和技术能力目前仍有待提高。本技术研究前期分析了现有实际工作中存在的主要问题，研究一些技术方法和测试装置，旨在克服实际的困难，提升现场工作的简便和实效性。
　　【关键词】智能变电站；手持式；测试仪器
　　1前期准备调研工作
　　本课题开展了大量的前期调研和需求分析工作，针对智能变电站工作中测试、校验、分析以及相关知识的培训情况等调阅，通过需求分析确定了本课题能研究客服解决的问题，并针对存在的问题提出可行的技术方案。调研中发现目前存在的主要问题表现在以下几个方面：1.数字化专业知识不熟悉，能力薄弱，对智能站的构架、基础以及虚端子等概念还不清晰，无法对SCD文件的连接进行判断查看；2.相较于传动保护装置对于数字化保护设备不熟悉，校验方式方法未能掌握；3.对现有数字化设备的校验测试仪器使用未能掌握，测试方法流程不清楚，同时也增加了对现场保护设备调试的复杂度；4.由于接触数字化装置时间不长，对于智能变电站的异常情况、告警情况、动作问题的分析经验不足，尤其是在一些偶发性动作，缺少足够的经验积累。
　　2设计思路
　　针对以上的问题，本课题提出设计一款手持式的便携装置，用于保护装置的测试、分析校验等功能。具体需要研究内容包括有：①采样值传输标准体系：当前采用的电气采样的数字化传输模式提高了站内的信息容量，简化了变电站的信息共享及设备间互操作。②SCD文件解析：SCD文件是通过XML文件格式来描述的，本次研究采用应用范围比较广泛的DOM解析方法。它的特点是可以在任何时候访问XML文档中的任何一部分数据，特别是当文档比较大或结构比较复杂时，可以提高程序的运行效率。③硬件平台拟考虑FPGA+ARM相结合的方式来实现，FPGA用来保证SV数据的等间隔传输。在考虑发送常规的SV数据的同时，需要发送SV数据定制的功能，④GOOSE报文的发送。GOOSE主要传输保护跳闸、闭锁等重要报文，对其发送的可靠性和实时性要求极高。⑤客户端通信。研究由本装置发作为客户端给保护设备发出各类保护装置内有的四遥、压板、报告等信息，并实现保护装置能正确读取识别。⑥设计自动化逻辑。可实现通过召唤保护内设置的定值，分析后能在设备中生成测试程序，并通过控制装置的输出达到试验的目的，并能分析实现自动测试。
　　3总体硬件架构
　　本课题研究的装置主要由32位嵌入式CPU系统和对外接口组成，对外接口包括8组光以太网、3组光串口、一个SD卡接口、USB接口、一个电以太网口。锂电池供电，自带按键与屏幕，可实现手动控制设备光以太网接口实现IEC61850-9-1/2、GOOSE报文的接收与发送、IEEE1588报文的接收，可接入光数字保护装置、合并单元、智能终端及IEEE1588时钟；光串口采用复用技术，可接入FT3接口的光数字保护装置、合并单元，或具有光IRIG-B的时间同步系统，电以太网口实现MMS客户端、服务端通讯仿真，SD、USB接口支持全站配置文件的导入和录波数据的导出。
　　4装置实现效果及实施成效
　　设计的装置可實现专业人员针对智能站保护装置常用的测试与校验功能，而且具备自动生成和分析功能，具备有如：①电压电流试验可手动输入测量数值，也可改变步长变化，控制对装置的输入数值；②整组试验，具备常见的整组试验功能，也具备单相、两相、三相故障类型的模拟；③状态系列，可模拟实际故障情况下的多个状态变化信息，按照时间或是手动控制状态的转换，发送报文以反映试验结果。④报文测试，可模拟各种SV、GOOSE参数错误或是错误报文等；⑤MMS客户端/服务端，可以读取装置定值、装置参数、遥测值、遥信值、压板值、告警、事件等信息，并具备修改写入功能，也可以仿真不同智能装置的MMS通讯，具备上送装置信息功能⑥、自动化测试，通过召唤定值、分析定值、设置加量、控制输出、检测结果等全面的流程，进行对二次设备自动测试。
　　实施后：通过测试设备能方便检修人员查看智能变电站配置信息和各设备联络关系、整体构架等系统体系的熟悉，提升专业人员对数字化设备故障排查能力和拓展思路，克服原有测试设备对智能站设备的运行工况测试、分析能力的局限性，手持式的装置在专业人员日常工作中具备携带方便、操作便捷的功效，同时能简化测试流程，缩短测试准备时间，加快测试进度。此外更能建立标准化的智能变电站测试校验体系，同时实现自动化测试校验工作，提高智能变电站的测试、调试工作。
　　5经济、社会效益
　　在研究技术使用以来，使测试操作更加便捷，携带更为方便，工作效率提升明显，较之以往大幅度缩短了测试时间，同时也减少了间隔的停役时间。就数据统计来看，该系统大大减少了测试所花费的时间和人力成本，经济效益是不言而喻的。另一方面，新成果的应用可以减少运行设备停役的时间，提高了电力系统的安全稳定性，减少了停电次数，为群众提供了舒适的环境，提高了电力部门的社会形象。
　　6项目推广前景和价值
　　随着电力技术的发展和变电站的扩建，我们的设备管理带来越来越大的压力。本项目面对工作中遇到的实际难题，群策群力，通过变电站测试设备的研制，从而提高了测试校验能力，具有巨大的推广应用价值。
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