浅谈智能变电站继电保护测试技术研究及应用获突破

变电站是电网中重要的组成部分，积极开展智能变电站研究和实践，对于保障能源安全、提高能源效率、改善能源结构、应对气候变化、提升服务水平都具有重要作用。由中国电力科学研究院周春霞、周泽昕、詹荣荣、李仲青、艾淑云、李岩军、张晓莉、杜丁香、余越、董明会、项灿芳、詹智华、贾琰、崔佳、刘慧海等研究团队完成的智能变电站继电保护测试技术研究及应用项目，针对智能变电站继电保护运行特性与智能设备及网络数据流密切相关的特点，从设备单元、系统集成、总体性能测试三方面考虑，进行了智能变电站继电保护测试技术研究。

智能变电站继电保护测试技术研究及应用项目研究，顺应世界电网发展趋势。我国提出到2020年，全面建成坚强智能电网，截至2012年底，国网系统内已经投运的智能变电站达217座，2013年建成新一代智能变电站六座，2014年—2015年计划建设新一代智能变电站50座。坚强智能电网是功能强大的能源转换、高效配置和互动服务平台，是坚强电网与智能控制紧密融合的现代电网，是涵盖发电、输电、变电、配电、用电和调度各环节的智能化电力系统。发展坚强智能电网具有巨大的经济价值、社会价值、环保价值，是实现能源可持续发展的战略选择，将为经济社会发展提供更安全、更高效、更清洁的电力保障。

针对智能变电站大量使用电子式互感器的特点，研究并提出电子式互感器传变特性测试技术，分析电子式互感器对智能变电站继电保护装置的影响；研究了网络交换机接入不同设备和不同数据流量时的优化配置及不同交换机之间的兼容性测试技术；研究了数据采集单元守时精度、发送报文的均匀度及延迟的测试技术；研究了智能终端与各类保护控制装置配合的动作可靠性测试技术。研究了智能变电站的过程层、间隔层、站控层的智能设备与保护子站、信息子站、录波子站之间多种信息交互方式及测试技术。

首创了智能变电站二次系统设备在模拟运行环境下的性能测试及评价技术；

首次提出了合并单元数据畸变、数据丢帧等数据异常情况时评估保护装置的数据处理机制的有效性技术；

首次使用了基于对称光原理的分光测试方法，实现了不同光通信口的报文传输差异性比较测试，为研究其对保护装置的影响提供了有效的方法；

使用多端数据采集单元非同步工况对保护装置影响的测试方法，得出直采模式下数据采集单元失步时保护不应闭锁的重要结论。

项目共授权国家发明专利2项，受理2项，发表学术论文4篇，提出国家电网公司标准5个，培养硕士2人。

应用本项目对国内外十八家智能设备厂家生产的64种型号百余套智能设备进行测试，进行了浙江、桂林数字化变电站、智能电网调度技术支持系统二次设备及智能变电站继电保护配置与应用等项目的研究，在研究中发现和解决诸多技术问题和设备缺陷，取得了良好的社会经济效益。

突破传统单装置测试模式，研究完成了包括多电压等级、多变电站节点的系统特性分析方法，首创了基于智能变电站过程层设备、间隔层设备、站控层设备的系统集成检测技术，实现了智能变电站不同数据传输方式下继电保护测试的新技术。

提出各环节延时可控的智能终端动作时间的闭环检测方法，显着提高了测试准确性，解决了传统测试方法无法准确测试智能终端动作特性的问题，为智能变电站环境下系统故障切除时间评估提供了重要计算依据。

提出了同步量测装置的合并单元守时能力的高精度测试方法，实现对合并单元的守时能力测试，并提出5min内守时误差小于4us的指标要求，本项目提出守时测试方法，可测得不同时间节点时的合并单元时钟偏移，该技术作为规范数据采集单元装置性能的重要依据。

提出了基于对称光原理的分光测试方法，首次实现了智能变电站中光纤通信的报文传输差异性测试，为光纤组网的传输特性对继电保护装置影响的分析提供了技术手段，提出的测试技术为us级误差数据，可以精确测试评价智能设备不同光通信口的报文传输性能。

提出多输入端数据单元非同步时对保护装置影响的测试方法，得出在一定条件下数据单元失步保护不应闭锁的重要结论。首次进行保护装置对电子式互感器双A/D采样适应性研究，为规范保护装置双A/D数据处理机制提供重要依据。项目首次进行了双A/D采样模式下动作性能适应性研究，发现了部分厂家合并单元的双AD差异给保护处理双AD数据带来一定影响，解决了部分装置双A/D数据差异性使保护装置动作行为不一致的技术缺陷。

提出合并单元数据畸变、数据延迟偏差、采样值丢帧、采样计数标号不连续等数据异常的模拟方法，全面评估智能变电站保护装置的数据处理机制的有效性，克服了单一评估方法的片面性，技术成功应用于保护装置的数字采样适应性测试项目。

应用项目成果对国内主流智能设备生产厂家生产的过程层、间隔层、站控层共百余套智能设备的整体配合性能、互操作能力进行了进行浙江数字化变电站过程层数字采样、500kV桂林数字化变电站、智能电网调度技术支持系统二次设备联调及智能变电站继电保护配置及应用等大规模仿真试验。

试验中测试了多个制造厂商的保护设备，并使其以多种方式相互配合工作。由于各厂家实现方式的差异造成不同厂家设备的配合出现问题。测试表明，经过试验和调试各厂家设备之间得到一定程度的统一，已能适应工程需要。同时也说明系统级动模试验能有效提高各类IED设备间互操作能力，推动智能变电站技术的发展，具有显着的经济和社会效益。

项目负责人周春霞，中国电力科学研究院继电保护研究所，高级工程师，长期从事继电保护及动态模拟技术的研究工作，电机工程协会高级会员，全国量度继电器和保护设备标准化技术委员会静态继电保护装置分技术委会委员，电力行业高压开关设备及直流电源标准化委员。多次参加重大工程的前期试验研究和建设工作。获中国电力科学技术奖3项； 获国家电网公司科技进步奖多项项；获中国电力科学研究院科技进步奖20余项。