CN102520288A - 基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统及测试方法，基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统包括一次升流装置、光纤电流互感器、智能二次设备。升流装置用于给互感器提供真实一次电流模拟量，智能二次设备包括合并单元、继电保护装置、网络交换机，它们共同完成二次系统数据采集、传输与插值重采样计算。通过模拟真实的一次电流，考核智能变电站的含电子式互感器、合并单元环节在内的二次系统数据同步性能。本发明采用更接近真实运行环境的测试系统，测试结论将能更全面和准确地评测二次系统的整体数据同步性能。

Description

基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及基于一次升流技术的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统及测试方法，适用于含新型电流互感器（含采集单元）、合并单元等二次数据采集系统的电气量同步性能测试，属电力自动化技术领域。

背景技术

智能变电站的二次系统是分层分布的结构，各层之间通过网络进行信息和数据交换，通信协议、数据结构都需符合IEC61850统一标准，各智能设备之间通过光纤直连或通过交换机组网。

智能变电站中二次数据采集系统由原来的保护装置前移至合并单元和前置单元，该环节的延时及数据插值处理将直接影响到保护装置的数据同步结果。常规的对数字式保护测控数据采集测试的方法是通过数字式继电保护测试仪直接给输出符合9-2格式采样值报文给保护测控装置，以此对装置的采样精度等指标进行检查，但其中并没有手段对含互感器、前置单元、合并单元在内装置采样特性和回路延时环节进行验证，因此智能变电站二次系统调试中须对数据采集环节作为一个整体来考虑。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能变电站差动保护数据同步性能测试的系统及方法，该方法适用于包括数字式线路光纤差动保护、主变差动保护、母线差动保护在内的所有差动保护装置的数据同步性能检测。

 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统包括一次升流装置、光纤电流互感器和智能二次设备，升流装置用于给互感器提供真实一次电流模拟量；智能二次设备包括合并单元、保护装置和网络交换机，合并单元提供采样值数据，保护装置通过直接采样或网络采样的方式完成数据再采样与插值计算；通过调整升流器一次侧电流的大小，检查保护装置的差动电流幅值与相位变化情况。

前述的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统，其特征在于：所述一次升流装置可持续输出三相2500A电流，并且电流幅值可以连续调节。

前述的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统，其特征在于：一次升流装置输出的电流通过光纤电流互感器光纤环，通过调整电流流入极性，模拟数字式差动保护穿越性电流；一次升流装置的二次侧输出同相位模拟电流量，模拟数字式纵联差动保护和传统差动保护间穿越性电流。

前述的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）跨间隔保护采样数据同步测试：

采用升流器对线路互感器进行一次通流，母线保护接收各间隔合并单元的电流采样数据；采用升流器对主变压器高压侧、中压侧、低压侧互感器一次通流，主变保护接收各侧合并单元的电流采样数据；逐步升高一次电流，记录母差保护和主变压器保护在不同一次电流情况下的采样和差动电流变化趋势；

2）线路光纤电流差动保护数据同步测试：

一次升流装置提供大电流于光学电流互感器，采集单元执行数据采集并传输给线路合并单元，合并单元组包后以IEC61850-9-2标准将数据提供给数字式线路差动保护装置；同时升流装置通过标准互感器将一次电流转换为二次电流，直接提供给传统线路差动保护装置；逐步升高一次侧电流幅值，记录不同电流下数字式线路光纤差动保护与传统侧差动保护的采样与差动电流变化趋势。

本发明所达到的有益效果：

本发明的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统及方法，采用了一次升流设备来提供实际运行环境下的互感器一次侧大电流，用与现场一致的真实的电子式互感器取代电子式互感器模拟器，构成与实际的二次系统完全相符的完整的闭环测试系统，在这种更接近真实运行环境的测试系统下得到的测试结论能更加全面和准确的评测差动保护数据同步性，与常规的试验方法相比具有明显的优势。

附图说明

图1为采用数字式继电保护测试仪的智能二次设备测试系统示意图；

图2为采用电子式互感器模拟装置的智能二次设备试验系统示意图；        

图3为本发明的基于一次自升流结构的试验系统示意图；

图4为升流器与光纤电流互感器连接示意图；

图5为升流器工作原理图；

图6为跨间隔保护母差保护同步性测试示意图；

图7为跨间隔保护主变压器保护同步性测试示意图；

图8为数字式线路差动保护与传统侧差动保护电流同步性测试示意图。

具体实施方式

对于智能变电站数据同步性测试最基本的方法如图1所示。测试环节由IEC61850继电保护测试仪、线路保护测控装置、线路智能单元以及模拟断路器组成。数字式继电保护测试仪可以根据智能设备的配置文件灵活的输出9-2报文和GOOSE报文到保护装置。这种测试方法主要用于保护单体的采样性能试验，以及保护装置与智能操作箱的GOOSE开入开出。

合并单元为数据采集的关键设备，其数据处理环节的时间延时、对时方法、报文等间隔特性都将对差动保护的数据同步性产生影响，为此需要在同步性测试环节中考虑合并单元。图2为采用传统继电保护测试仪+互感器模拟装置模式下的差动保护同步性测试结构图。继电保护测试仪输出二次模拟量至互感器模拟装置，再接至合并单元完成数据采集和传输。

由于智能变电站一般采用电子式互感器或全光纤互感器，作为没有长期运行经验的新型互感器，其电流电压转换特性、运行中数据包的稳定性等都直接影响着整个二次系统的正常工作。因此在整个测试系统中，加入互感器测试这一环节才能模拟完整的二次系统的运行环境，同时考核电子式互感器与智能二次设备级联运行的可靠性。基于这一需要，我们首次提出了高压自升流的试验方法。

一次高压自升流试验系统如图3所示，它是采用了一次升流设备来提供实际运行环境下的互感器一次侧大电流条件，用与现场一致的真实的电子式互感器取代电子式互感器模拟器，构成与实际的二次系统完全相符的完整的闭环测试系统。

升流器与光纤环的接线如图4所示，接入工作电源后，通过调整调压器输出电压以获得试验所需的大电流。其工作原理图5所示。其中TA—停止按钮；QA—起动按钮； K—零位开关； A—电流表； V—电压表；KM—交流接触器； KT—互感器； T—调压器； HD、LD—信号灯。

表1 

试验系统	适用范围
		采用数字式继电保护测试仪	限于数字式保护的采样与同步性测试
采用电子式互感器模拟装置	限于二次侧数据采集同步性测试
		基于一次自升流的差动保护同步试验方法	可实现考虑一次电流互感器环节的数据同步性测试

表1 为三种测试方法对照表，三种测试方法对照显示，基于一次自升流结构的差动保护试验系统考核了新型电流互感器环节下的差动保护装置的采样同步性测试，试验时的电气环境最接近真实的运行情况，因此在进行智能变电站二次设备系统联调时，基于一次高压自升流的差动保护同步试验方法是比传统方法更为有效、更为可靠的方法。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统包括一次升流装置、光纤电流互感器和智能二次设备，升流装置用于给互感器提供真实一次电流模拟量；智能二次设备包括合并单元、保护装置和网络交换机，合并单元提供采样值数据，保护装置通过直接采样或网络采样的方式完成数据再采样与插值计算；通过调整升流器一次侧电流的大小，检查保护装置的差动电流幅值与相位变化情况。

2.根据权利要求1所述的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统，其特征在于：所述一次升流装置可持续输出三相2500A电流，并且电流幅值可以连续调节。

3.根据权利要求1所述的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统，其特征在于：一次升流装置输出的电流通过光纤电流互感器光纤环，通过调整电流流入极性，模拟数字式差动保护穿越性电流；一次升流装置的二次侧输出同相位模拟电流量，模拟数字式纵联差动保护和传统差动保护间穿越性电流。

4.根据权利要求1所述的基于一次升流的电流差动保护同步性能测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）跨间隔保护采样数据同步测试：

采用升流器对线路互感器进行一次通流，母线保护接收各间隔合并单元的电流采样数据；采用升流器对主变压器高压侧、中压侧、低压侧互感器一次通流，主变保护接收各侧合并单元的电流采样数据；逐步升高一次电流，记录母差保护和主变压器保护在不同一次电流情况下的采样和差动电流变化趋势；

2）线路光纤电流差动保护数据同步测试：

一次升流装置提供大电流于光学电流互感器，采集单元执行数据采集并传输给线路合并单元，合并单元组包后以IEC61850-9-2标准将数据提供给数字式线路差动保护装置；同时升流装置通过标准互感器将一次电流转换为二次电流，直接提供给传统线路差动保护装置；逐步升高一次侧电流幅值，记录不同电流下数字式线路光纤差动保护与传统侧差动保护的采样与差动电流变化趋势。

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