继电保护装置远方操作测试研究及应用发表时间：2018-06-11T11:45:46.540Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：刘慧海1 张晓莉1 夏烨1 张逸帆1 王惠平1 [导读] 摘要：继电保护远方操作是保证远方调控一体化及变电站无人值守实施的基础。
(中国电力科学研究院有限公司北京市 100192)摘要：继电保护远方操作是保证远方调控一体化及变电站无人值守实施的基础。
本文分析了目前变电站继电保护远方操作体系架构及实施方案，结合目前电网需求，提出了继电保护装置远方操作测试方案，设计了继电保护装置定值远方控制、软压板远方控制及通信性能测试用例，并提出了具体的技术要求。
最后针对继电保护远方操作方案验证，提出了一套自动测试软件，该软件可实现标准化的全闭环、全覆盖高效率的自动测试。
关键词: 继电保护; 远方操作；自动测试软件0 引言随着电网规模的扩大和无人值班变电站的建设推广，电网一次设备、二次设备、自动化技术的发展，以及变电站智能化及综合自动化改造，调控主站系统的升级，变电站继电保护远方操作已逐渐具备了技术实施的条件[1-2]。
电力系统继电保护远方在线操作的具体含义是指以远方主站作为核心,利用通信通道的数据传输对变电站内不同间隔区域的继电保护装置进行切换和修改在线定值区、投退软压板以及复归保护信号等功能的实现。
近五年来电网输变电规模以平均每年超过12%的速度增长，电网发展速度与生产承载能力之间的矛盾日益突出。
变电站无人值班后，往往为了简单的操作，变电运维人员和继电保护技术人员频繁往返于各个变电站之间，占用了大量的有效工作时间。
为提高运维工作的效率，发挥大运行体系“调控一体”的技术优势，必须有效保证继电保护装置能安全、可靠地执行远方操作[3-4]。
本文分析了目前变电站继电保护远方操作实施方案，提出了继电保护装置远方操作测试方案，设计了装置定值远方控制、装置软压板远方控制及通信性能测试项目，并提出了对装置的要求。
自主开发了继电保护远方操作测试软件，并应用于继电保护专业检测。
1变电站继电保护远方操作实施方案“三集五大”建设体系下，调度实行调控一体化的“大运行”模式，国调中心2015年5月下发了71号文《继电保护和安全自动装置远方操作技术规范》，提出对于新建变电站，继电保护和安全自动装置应具备远方操作功能，并提出继电保护和安全自动装置远方操作技术原则和功能要求。
本文调研了目前新建变电站继电保护远方操作实施方案。
1.1继电保护远方操作的体系架构继电保护和安全自动装置远方操作覆盖调控主站、变电站和数据传输通道三部分内容，其总体架构如图 1 所示[5]。
图1 继电保护和安全自动装置远方操作系统架构图a) 继电保护和安全自动装置远方操作在调控主站端依托智能电网调度控制系统集中监控功能模块实现，遵循一体化的原则，充分利用调度控制系统基础平台提供的模型管理、数据传输、网络通信、人机界面、系统管理等服务。
b) 继电保护和安全自动装置远方操作在变电站端依托变电站监控系统实现。
通过Ⅰ区数据通信网关机将调控主站下发的操作指令转发继电保护和安全自动装置，并将继电保护和安全自动装置的状态信息、定值转发调控主站，同时完成变电站站控层和调度数据网之间服务模型的相互兼容转换。
c) 继电保护和安全自动装置远方操作采用调度数据网作为调控主站和变电站之间的数据传输通道。
1.2 实现模式继电保护远方操作严格按照《电力监控系统安全防护要求，在安全Ⅰ区通过调度自动化系统实现，其实现模式如下[6]： a）采用基于 DL/T634.5104 规约 (IEC104 规约 ) 的遥控业务实现继电保护和安全自动装置功能软压板投退操作。
b) 采用基于 IEC104 规约的遥调业务实现保护装置定值区的切换操作。
c) 为实现保护装置定值远方召唤功能，在现 IEC104 规约上嵌套 DL/T 667 规约 (IEC103 规约 ) ，通信规约采用 IEC104+103 协议框架。
在继电保护远方操作的各个环节包括保护装置、厂站端监控系统和调度自动化系统中采取可靠的加密认证技术，防止外来入侵，确保网络、设备及电网安全，其总则遵循《电力监控系统安全防护总体方案》的要求，具备控制命令传输的全过程安全认证机制。
2 继电保护装置远方操作测试方案基于变电站继电保护远方操作实施方案，调研并分析现场调度系统等对继电保护远方操作的要求及其存在的问题，研究继电保护装置远方操作测试方案，提出继电保护装置远方操作的正确性、可靠性及安全性测试用例。
2.1 测试项目根据变电站对继电保护装置的技术要求及现场远方操作需求，设计了如下表1的测试项目[7-8]。
表1 测试项目列表2.2 测试要求装置定值远方控制测试要求如下[9]： 1）装置支持执行远方切换定值区、远方修改保护定值操作，操作成功率为100%； 2）装置支持远方召唤当前定值区和指定定值区的定值，包括定值的组标题、量纲、精度、量程、描述，应做到主站端免填写。
3）装置远方切换保护定值区、远方修改保护定值失败后，应能够返回切换失败信息。
4）远方定值读取定值操作、修改定值操作超时或者通信中断的条件下，仍然能够恢复定值远方读取能力。
5）装置处于允许远方定值切换状态时，应不允许就地切换定值区；装置处于允许远方修改定值状态时，应不允许就地修改定值。
6）定值区切换时继电保护及安全自动装置闭锁时间不应大于 500 毫秒。
7）远方切换定值区时发生电网故障，装置定值区切换后能够立即执行新定值，不误动；在定值区切换中，装置掉电，在装置重新上电后，不应出现定值区异常和定值异常现象，装置的保护功能应按定值区切换的结果进行运行，定值区切换的结果不应出现非修改值或恢复到默认值。
8）装置支持定值服务 SelectActiveSG 进行定值区切换操作。
装置软压板远方控制测试要求如下[10]： 1）装置支持执行软压板操作，操作成功率不低于100%。
2）软压板远方操作选择指令通过保测一体装置或保护装置校验后，应返回返校结果；软压板远方投退成功时，应返回遥控成功信息；远方投退不成功时，应返回遥控失败信息。
3）应确保每次只有一块软压板被选择，被选择后在设定时间内未收到遥控执行确认信息应自动释放遥控指令，时限不宜超过30秒。
4）远方投退软压板过程中发生通信超时，装置应能自动释放遥控指令。
5）装置远方投退软压板期间，保护装置不误动。
在压板投退过程中，装置掉电。
在装置重新上电后，不应出现压板状态异常现象，装置的保护功能应按压板状态修改的结果进行运行。
6）“远方修改定值”软压板、“远方切换定值区”软压板、“远方投退压板”软压板只能在装置本地修改，不允许通过远方遥控的方式修改。
7）软压板状态、充电完成状态、“当前定值区号” 发生变化时，装置应主动上送变位信息。
通信性能测试要求如下： 1）每个定值区全部定值时间传输不大于10s。
2）投退软压板执行响应时间：不大于3s；投退软压板选择响应时间：不大于2s。
3）定值区切换响应时间不大于30s。
4）定值修改响应时间不大于30s。
3 测试方案的实施基于试验室继电保护自动测试系统，依据继电保护远方操作测试方案，开发继电保护远方操作自动测试模块，开展国网六统一继电保护装置远方操作专业检测。
3.1 测试系统为解决在对继电保护装置进行检验过程中技术和方式过分依赖个人能力、测试工作效率低下、测试数据格式不统一等问题，提供了一种针对被测数字保护置的规范化、标准化和高效率化的自动测试检验方法，达到降低人员要求、简化工作过程和规范数据形式的目的。
继电保护远方操作测试系统软件结构框架图如图2所示[11-12]。
图2 继电保护远方操作测试系统图远方操作测试端包括测试文件编辑层和自动测试层。
所述测试文件编辑层包括测试文件编辑模块以及分别连接测试文件编辑模块的基础模型文件、通讯命令标准文件和测试仪功能标准参数文件，所述测试文件编辑模块输出基础远方操作测试文件，并由设备性文件替换模块生成远方操作测试文件。
测试文件编辑模块为被测继电保护装置远方操作测试文件的编辑软件；所述自动测试层包括远方操作自动测试模块及分别与远方操作自动测试模块通信的保护通信后台模块和报告模块。
3.2 测试流程步骤一，测试文件编辑模块根据所述基础模型文件、所述通讯命令标准文件和所述测试仪功能标准参数文件编辑并生成基础远方操作测试文件并通过设备性文件替换模块最终生成远方操作测试文件[13-15]。
具体包括以下：1）根据保护装置的开放的供外部访问的数据定义，包括定值、压板等编辑基础模型，包括线路保护基础模型、母线保护基础模型等。
2）用基础模型编辑远方操作测试流程，包括测试前准备项目、测试仪输出测试量的项目、通讯命令项目和测试后恢复项目等； 3）编辑报告格式文件；4）保存基础远方操作文件。
5）枚举被测保护装置模型文件并和基础模型文件建立数据集映射关系；6）根据映射关系将基础远方操作测试文件通过设备性文件替换模块，把基础模型文件替换成保护装置的模型文件，并最终生成保护装置的远方操作测试文件。
步骤二，远方操作自动测试模块根据远方操作测试文件进行测试。
具体包括如下：1）远方操作自动测试模块获得装置远方操作测试文件，根据装置远方操作测试文件（测试方法文件和报告格式文件）形成初始测试记录文件和报告文件；2）开始测试，远方操作自动测试模块根据装置远方操作测试文件的测试流程，依次完成各测试项目的测试，自动记录测试结果、自动进行结果判断、自动填写报告；3）测试完成，形成标准格式的测试报告，报告模块输出并保存。
3.3 测试应用该软件可实现标准化的全闭环、全覆盖、便利性一键式远方操作自动测试，自动记录测试全过程，在国家电网公司继电保护及安全自动装置专业检测工作中得到广泛应用，应用范围全面覆盖了各电压等级的线路保护、变压器保护和母线保护等产品类型,测试应用如图3所示。
图3 继电保护远方操作自动测试系统应用4 结语继电保护远方操作是保证远方调控一体化及变电站无人值守实施的基础。
本文调研并分析了目前变电站继电保护远方操作实施方案，结合目前电网需求，提出了继电保护装置定值远方控制、装置软压板远方控制及通信性能测试项目及测试要求，自主开发了继电保护远方操作自动测试模块验证了各类继电保护装置远方操作的正确性。
对继电保护远方操作开展相关的研究及验证工作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，提升电网运行稳定性和可靠性。
参考文献:[1] 谢恩彦,潘勇伟,何鸣一，等．500kV无人值班站集控系统保护通信和远方操作功能设计与实现[J]．华东电力，2008，36(1)：47-51．[2] 吴小勇,刘春艳,李健，等．继电保护和自动装置压板回路远方控制技术与应用[J].电力系统自动化,2008,32(15):100-103[3] 陆圣芝,薛钟兵. 基于EMS一体化的保护定值远方操作研究与应用[J]. 电力系统保护与控制. 2014，42(20)：150-154[4] 郝文斌, 洪行旅. 智能电网地区继电保护定值整定系统关键技术研究[J]. 电力系统保护与控制, 2011, 39(02): 80- 82[5] 赵勇,韩平,王洪涛，等．利用IEC 61850实现继电保护远程校验[J]. 电力系统自动化. 2010,34(03)：63-66[6] 苏俊妮.基于继电保护故障及信息系统的定值自动校核[D].华南理工大学,2013.[7] 丛培杰.电力系统继电保护远方在线操作的研究[D].华南理工大学,2012.[8] 刘必晶，徐海利，林静怀，等．远动遥控的双校验方法研究 [J]．电力系统保护与控制.2015 ,43(8) :134-138[9] 陈水耀，刘宏君，陈川. 智能变电站继电保护在线测试方案研究[J]．电网与清洁能源，2014，30(9)：58-64．[10] 金乃正，张亮，章坚民等．面向信息安全的广义继电保护远方操作闭环管控关键设计 [J]．电力系统自动化，2016，40 (21)：117-122．[11] 刘志超, 黄俊, 承文新. 电网继电保护及故障信息管理系统的实现[J]. 电力系统自动化, 2003, 27(1): 72-75.[12] 刘华, 白义传. 河南电网继电保护及故障信息管理系统建设[J]. 电力系统自动化, 2006, 30(9): 84-87.[13] 李忠安, 沈全荣, 王言国, 等. 电力系统智能装置的自动化测试系统设计[J]. 电力系统自动化, 2009, 33(8): 77-79.[14] 张晓莉, 刘慧海，李俊庆，智能变电站继电保护自动测试平台[J]. 电力系统自动化. 2012，39(18):91-96.[15]王峰，张智锐，任春梅，等．继电保护故障信息系统子站自动测试系统设计开发[J].电力系统保护与控制. 2012，40(18)：127-131. 作者简介:刘慧海(1981—)，女，硕士，高级工程师，主要从事电力系统继电保护领域的研究工作。
