引言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn),智能變電站在標(biāo)準(zhǔn)制定、設(shè)備研制和工程建設(shè)等領(lǐng)域取得重大突破,智能化設(shè)備、數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用加速了繼電保護(hù)專業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

繼電保護(hù)是電網(wǎng)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源之一,隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn),繼電保護(hù)告警信息、動作信息、中間接點(diǎn)信息等越來越規(guī)范化,為保證繼電保護(hù)信息的正確、標(biāo)準(zhǔn)化,需花費(fèi)大量時間與精力對繼電保護(hù)裝置信息進(jìn)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(hù)信息流,闡述了繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上開發(fā)了自動測試軟件對繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行驗證。

1繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容分析

1.1總體分析

智能電網(wǎng)遠(yuǎn)方調(diào)控一體化及變電站無人值守的推進(jìn),打破了傳統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)維人員的工作分工,對繼電保護(hù)信息的標(biāo)準(zhǔn)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(hù)裝置的信號觸點(diǎn)、報文、人機(jī)界面及日志記錄的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化,不同的保護(hù)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(hù)裝置狀態(tài)透明化,其信息能夠快速識別保護(hù)運(yùn)行狀態(tài),應(yīng)對裝置異常:滿足遠(yuǎn)方操作、遠(yuǎn)方可視化、在線監(jiān)測與分析等高級應(yīng)用。

1.2規(guī)范應(yīng)用

繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化是建設(shè)互動智能電網(wǎng)的必經(jīng)之路,即對各類繼電保護(hù)裝置信息開展規(guī)范應(yīng)用,其主要提出了以下新的要求:

1）保護(hù)裝置應(yīng)輸出與保護(hù)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(dǎo)致保護(hù)功能退出、保護(hù)功能相關(guān)的功能壓板和功能控制字投退導(dǎo)致保護(hù)功能退出、保護(hù)功能相關(guān)的全部sV、GOOsE接收壓板退出、檢修不一致導(dǎo)致保護(hù)功能退出以及其他原因?qū)е卤Ｗo(hù)功能退出時,對應(yīng)保護(hù)功能狀態(tài)應(yīng)輸出"0"。

2）裝置輸出保護(hù)功能閉鎖告警信息,根據(jù)不同保護(hù)類型的保護(hù)功能設(shè)置獨(dú)立的數(shù)據(jù)集,由保護(hù)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(hù)功能失效,且功能壓板和功能控制字投入,對應(yīng)的保護(hù)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(yuǎn)方操作保護(hù)軟壓板后相關(guān)保護(hù)功能投退狀態(tài)信息,"1"表示保護(hù)功能壓板投入且至少有一個相應(yīng)保護(hù)功能控制字投入:"0"表示保護(hù)功能壓板退出或相應(yīng)保護(hù)功能控制字退出,用于遠(yuǎn)方操作保護(hù)軟壓板雙確認(rèn)。

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

5）明確保護(hù)裝置信息時標(biāo)原則,要求如下:

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

2）裝置的告警時標(biāo)應(yīng)為裝置確認(rèn)告警的時標(biāo):

3）保護(hù)裝置的狀態(tài)變位類信息的時標(biāo)應(yīng)為消抖后時標(biāo):

4）保護(hù)裝置的保護(hù)動作信息的時標(biāo)應(yīng)通過保護(hù)啟動時間、保護(hù)動作相對時間二者結(jié)合的方式來表現(xiàn):

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

2繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化驗證系統(tǒng)研究

根據(jù)繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化要求,設(shè)計繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化驗證系統(tǒng),以實現(xiàn)對繼電保護(hù)信息規(guī)范化的自動驗證。

2.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用分層式平臺化設(shè)計,包括四個層次:接口層、自動測試層、二次開發(fā)平臺層、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)層:規(guī)范保護(hù)測試功能參數(shù)定義和描述、保護(hù)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)格式文件。

實現(xiàn)保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)報告的裝置測試方案,因此設(shè)計裝置測試方案開發(fā)平臺,以標(biāo)準(zhǔn)層定義的標(biāo)準(zhǔn)格式文件為基準(zhǔn),根據(jù)被測的保護(hù)裝置,編輯裝置測試方案。

自動測試層設(shè)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(biāo)準(zhǔn)程序調(diào)用接口,并實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)層中通信命令標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行測試儀接口程序,實現(xiàn)保護(hù)功能測試:調(diào)用MMS規(guī)約后臺程序?qū)崿F(xiàn)與被測保護(hù)裝置的通信。以接口程序和MMS規(guī)約后臺程序反饋的結(jié)果數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,自動判斷測試結(jié)果,形成標(biāo)準(zhǔn)格式的測試報告。

接口層包含了各廠家繼電保護(hù)測試儀的控制接口程序,實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)層的"保護(hù)測試功能標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計

信息規(guī)范化測試是對保護(hù)裝置上送報文進(jìn)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(shè)計需滿足如下要求:(1）能夠判斷應(yīng)該上送的報文必須包含,不應(yīng)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(jìn)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(shè)計

基于上述功能要求,采用面向?qū)ο蟮姆治龇椒?將一個報文抽象為一個對象,以對象為處理單元,設(shè)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(hù)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(biāo)示id:定義元素屬性的標(biāo)示,如name、value、q、t等:2）運(yùn)算操作符optr:定義屬性的操作運(yùn)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(diǎn)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(shè)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(hù)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(guān)報文及數(shù)目判定為合格。

3繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化驗證系統(tǒng)應(yīng)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(shè)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(jié)果如表1所示。

4結(jié)語

繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化是保證遠(yuǎn)方調(diào)控一體化及變電站無人值守實施的基礎(chǔ)。本文結(jié)合目前電網(wǎng)需求,提出了繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化的思路以及裝置規(guī)范應(yīng)用的具體要求,開發(fā)了繼電保護(hù)信息標(biāo)準(zhǔn)化自動測試軟件,驗證各類繼電保護(hù)裝置信息上送的正確性。對繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化開展相關(guān)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(hù)運(yùn)維信息展示平臺等高級應(yīng)用提供基礎(chǔ):能有效推進(jìn)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(shè),支撐電網(wǎng)實時控制和智能調(diào)節(jié),提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。