WO2013091277A1 - 基于iec61850的数字式继电保护装置同步性能测试方法 - Google Patents

基于iec61850的数字式继电保护装置同步性能测试方法 Download PDF

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digital relay
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rated delay
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井雨刚
王昕�
刘延华
张国辉
井俊双
唐新建
孙运涛
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山东电力研究院
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3277—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches

Definitions

  • the intelligent substation adopts new equipment and new technologies such as electronic transformers to realize the sampling of electric quantity such as current and voltage, and the secondary system adopts IEC61850 standard, which realizes network transmission of information, and enjoys standardization.
  • the ⁇ production equipment is also changed from the conventional cable input voltage and current analog quantity to the digital quantity received from the optical fiber, and the sampling mode has changed. This also changes the debugging items and debugging methods of the relay protection device. .
  • the meter-to-step performance test is one of the new and necessary test items for intelligent substation digital microcomputer protection.
  • the general protection device needs to collect a large amount of power, especially the bus differential protection, the transformer protection, etc., which need to collect the power of a plurality of interval units, and not only requires time synchronization of the voltage/current sample data in the same interval, different
  • the voltage/current value of the interval should also be guaranteed to 'time synchronization, so as to ensure that the protection action is correct and will not be mistaken or rejected.
  • the traditional secondary protection device leads the required amount of electricity to the device through the secondary cable, and the protection device completes the synchronization of the respective electric quantities, and the output of each electric quantity in the intelligent substation is digital after the conversion by the electronic transformer, the number The amount is sent to each protection device through the optical fiber. Therefore, the values received by the digital relay protection device of the intelligent substation are often not synchronized data, and the protection device needs to strictly synchronize the samples.
  • Interpolation is a method of predictive synchronization.
  • the protection device uses the accurate arrival time of the MU sampling information and the message delay time to estimate the sampling samples of the MU corresponding to the local time, and then obtains sampling sample information of different U corresponding to the same local time by interpolation calculation.
  • the premise is that the determined delay time of each MU sample arrival protection is known (or calculated). As shown in FIG. 2, the solid line indicates the exact time of the sample message, and the broken line indicates that the protection actually receives the MU sample message.
  • Time Engraved, A tl , ⁇ t 2 are the tens of liters unit MU1, MU2 11 ⁇ 2, respectively, the delay time of the mixing, by the delay time,
  • the transformers or merging units in the station are often not the same manufacturer's products, sometimes they can't be the same as the value of the same: when the amount is 3 ⁇ 43 ⁇ 4E, the value of b + B is the same as that of Tianbei. .
  • Another way to verify the synchronization performance of the protection device is: Add the same power supply to the primary side of the transformer. If the synchronous current test is performed on the current sampling values of the differential sides, the current transformers of each side are added with the same current at one time, and the current ⁇ value of each side is checked in the protection device to see if the phase is correct, to determine the protection device. Synchronization performance is normal. Usually this method is suitable for the factory-intensive test phase.
  • this method also has a lot of drawbacks: First, when the primary equipment is installed on site, usually the distance of each side of the transformer is far away, especially on each side of the transformer, without the condition of adding the same current, this method cannot Use; Second, can not add voltage and current at the primary side, so the synchronization performance between current and voltage can not be tested; Third, this test method requires a device such as a current regulator, a voltage regulator, etc. It takes a long time.
  • the object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a synchronous performance testing method for a digital relay protection device based on IEC61850, which has a new method for testing the synchronous performance of a digital relay protection device, which is simple and accurate.
  • a method for testing the synchronous performance of a digital relay protection device based on IEC6 i 850 using a digital relay protection tester to obtain a sample value of a digital relay protection device by introducing a CID model file of a digital relay protection device Channel definition and channel configuration, output sampling data conforming to the definition of digital relay protection device; analog merging unit according to IECSISSO- 9 - 2 , IEC 60044-8 frame format to send voltage and current sample values to digital relay protection Device; by changing the rated delay time in each interval sample value channel output by the digital relay protection tester, for each interval sample value of the synchronous test that needs to be performed by the digital relay protection device under different delay conditions, If the rated delay is not configured, the difference between the phase angles displayed by the digital relay protection device is corresponding to the rated ⁇ 1 ⁇ .
  • the synchronous performance test of the word relay protection device is correct. On the contrary, the synchronous performance of the digital relay protection device is incorrect.
  • the specific test process is to perform synchronous performance test on sample values of different intervals: set the rated delay of one interval sample value to tip s, and the rated delay of another interval sample value to s, then the two interval sample values
  • the analog merging unit uses the digital relay protection tester to send the voltage and current ⁇ sample values to the digital relay protection device, by changing the rated delay in each interval ⁇ sample channel output by the digital relay protection tester. Time, test the synchronization performance of the digital relay protection device under different delay conditions, that is, the phase difference ⁇ corresponding to the interval and the actual phase angle difference ⁇ are actually equal, indicating the synchronous performance test of the digital relay protection device Correct, otherwise, it is not synchronized.
  • This test method can correctly complete the protection synchronization performance test, and make up for the blank of the current synchronous performance test method without digital relay protection device, without the need for a primary device such as a current booster and a voltage regulator, saving a lot of manpower and material resources. Saves debugging time.
  • Figure 1 is a flow chart of the present invention
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the comparison between the time when the MU sample is accurate and the time when the digital relay protection device actually receives the MU sample message. detailed description
  • a method for synchronizing performance of digital relay protection device based on IEC61850 using a digital relay protection tester to obtain a channel definition of a digital relay protection device by introducing a CID model file of a digital relay protection device And performing channel configuration, outputting sampling data conforming to the definition of the digital relay protection device; transmitting the voltage and current sampling values to the digital relay protection device according to the frame format simulation merging unit of IEC61850-9-2, IEC 60044-8; By changing the rated delay time in each interval sampled value channel output by the digital relay protection tester, under different delay conditions, the rated sample values for the synchronous test of the digital relay protection device are rated.
  • the busbar protection ⁇ « is described in detail as follows: The busbar protection needs to access the current sampling value of all the intervals on the busbar and the sampling value of the busbar voltage.

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Abstract

本发明公开了一种基于IEC61850的数字式继电保护装置同步性能测试方法，利用数字式继电保护测试仪，模拟合并单元将电压和电流采样值发送到数字式继电保护装置；通过改变数字式继电保护测试仪输出的各间隔采样值通道中的额定延时时间，在不同的延时情况下，对数字式继电保护装置需要进行同步测试的各间隔采样值，进行额定延时的不同配置，查看数字式继电保护装置显示的各间隔相角差是否与额定延时差相对应。若对应，则数字式继电保护装置同步性能测试正确，反之，同步性能不正确。本发明的有益效果：本发明弥补了目前没有数字式继电保护装置同步性能测试方法的空白，不需要升流器、调压器等一次设备，节省了大量的人力、物力，节约了调试时间。

Description

基于 IEC61850的数字式继电保护装置同步性能测试^ 技术领域
太^昍姊 ¾— 同 ite½銥测 ¾t方法.允艽涉及一种»子 IEC619SG的钕李式继电保护蚨 g 同步性能测试方法。
背景技术
智能变电站釆用电子式互感器等新设备、 新技术实现了电流、 电压等电气量采样就地数 宁化， 二次系统采用 IEC61850标准， 实现了信息传输网络化， 倌息^享标准化， 继屯保产装 置也由传统的采用电缆接入电压、 电流模拟量变化为由从光纤接收数字量， 采样方式发生了 改变， ώ此也使得继电保护装置的调试项目、 调试方法都发生了变化。 米样值间步性能测试 就是智能变电站数字式微机保护新增且必须进行的试验项目之一。
在变电站中， 一般保护装置都需釆集多个电量， 尤其是母差保护、 变压器保护等需釆集 多个间隔单元的电量， 不仅要求同一间隔内电压 /电流釆样值数据时间同步，不同间隔间的电 压 /电流釆样值也要保证 '时间同步， 才能保证保护动作正确， 不会误动或拒动。传统二次保护 装置将需要的电量通过二次电缆引至装置， 由保护装置完成各电量的同步釆样， 而智能变电 站中的各电量在经电子式互感器转换后输出已是数字量， 数字量通过光纤送至各保护装置， 因此， 智能变电站数字式继电保护装置接收到的各釆样值往往不是同步的数据， 需由保护装 置对釆样进行严格同步。
对变电站的同步方案及同步原理的研究较多， 但对保护装置同步性能测试的方法目前尚 没有文献进行研究， 随着智能变电站建设的大规模开展， 如何对保护装置的同步性能进行测 试成为了调试过程中非常重要且不可回避的问题。
Q/GDW 441-2010 《智能变电站继电保护技术规范》 中明确要求 "保护装置应不依赖于外 部对时系统实现其功能"， 同时规范中也明确规定"保护应直接采样"， "保护装置采样值采用 点对点接入方式， 采样同步应由保护装置实现"， 根据以上要求， 数字式保护装置一般采用 基于 FT3 的 IEC 60044-8或 IEC 61850-9-2的点对点方式， 传输娃时固定， 采样值同步由保 护装置采用插值法完成。
插值法是一种推算式同步方式。 保护装置利用 MU采样信息的准确到达时刻、 报文延迟 时间来推算 MU对应本地时刻的采样样本，然后通过插值计算获取不同 U对应同一本地时刻 的采样样本信息。 其前提是已知 (或计算可得到）各个 MU采样到达保护的确定的延迟时间, 如图 2 中， 实线表示 Μϋ釆样报文的准确时刻， 虚线表示保护实际接收到 MU采样报文的时 刻， A tl , Δ t 2 分别为仑.升单元 MU1 、 MU2 1½闳定采拌延迟时问， 通过该延迟时间， 可以
*谇出 ΜΠ WJARP宋样 刈, ιΛ：的.小地 M、j , '.^,¾s.ife^. mm r - "j MU 在一本他时刻的采样数捣， 从而实现采样同歩计箅
目前进行保护装置同步测试的方法：
曰 ^向汊有 W侏炉装苴进仃冋步饪酡测 ¾明确的万沄， ¾^是在互感器迸行精度试验时， 将各个合并单元的额定延.时调整为相同的值， 以此来保证保护装置接收到的各个间隔的值是 同一时刻的值， 但这种办法其实是无法对保护装置的同步性能测试的， 仅仅能保证装置接收 到的各合并单元的釆样值是同一时刻的， 并不能保证经过保护装置的插值算法后， 各间隔的 采样值仍是同步的。 同时由于站内互感器或合并单元往往不是同一个厂家产品， 有时并不能 小仝^:敏 的额 ¾¾E时调魃 b +B同的值 田 貝有浪大的月
Figure imgf000004_0001
.
另一个对保护装置进行同步性能验证的方法是： 在互感器一次侧加同电源的方法。 如对 差动各侧电流采样值进行同步性能测试， 则将各侧电流互感器在一次加上同一个电流， 在保 护装置査看各侧电流釆栲值， 看相位是否正确， 来判断保护装置同步性能是否正常。 通常这 种方法适合在出厂集中测试阶段进行。 但这个方法也存在很大的弊端： 一、 当一次设备在现 场安装完毕后， 通常各侧互感器距离较远，特别是变压器各侧， 不具备加同一个电流的条件， 这种办法就无法使用； 二、 无法在一次侧同时加电压和电流， 因此对电流、 电压之间的同步 性能不能进行测试; 三、 这种测试方法需要升流器、 调压器等一次设备， 试验时非常麻烦， 需要时间较长。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于 IEC61850的数字式继电保护装置同 步性能测试方法,它具有一种对数字式继电保护装置同步性能测试的新方法，具有简单，准确， 节省时间的优点。
为了实现上述百的， 本发明采用如下技术方案：
一种基于 IEC6i850的数字式继电保护装置同步性能测试方法，利用数字式继电保护测试 仪， 通过导入数字式继电保护装置的 CID模型文件， 获得数字式继电保护装置采样值的通道 定义并进行通道配置， 输出符合数字式继电保护装置定义的采样数据； 按照 IECSISSO- 9 - 2、 IEC 60044-8 的帧格式模拟合并单元将电压和电流采样值发送到数字式继电保护装置； 通过 改变数字式继电保护测试仪输出的各间隔采样值通道中的额定延时时间， 在不同的延时情况 下， 对数字式继电保护装置需要进行同步测试的各间隔采样值， 进行额定延时的不 配置， 査看数字式继电保护装置显示的各间隔相角差是 与額定 ^^1^^ 若对应， 字式继电保护装置同步性能测试正确， 反之， 数字式继电保护装置同步性能不正确。
具体测试过程是， 对不同间隔的采样值进行同步性能测试： 设定其一间隔采样值的额定 延时为 tip s， 另一个间隔釆样值的额定延时为 s, 则两个间隔采样值的额定延时为 (t2 tl ) μ s， 各釆样值均为频率为 50Hz的正弦波， 因此每毫秒角度为 360° /20ms=18° ' 在额定延时相差为（t2- tl ) s的情况下,两个间隔釆样值对应的相角差为： Δφ理论 =(t2-tl ) μ s*18° /1000， 査看数字式继电保护装置两个间隔采样值对应实际相角差为： 厶 φ实际， 若 △φ理论 =Δφ实际， 则数字式继电保护装置同步性能测试正确， 反之， 数字式继电保护装置 同步性能不正确。
本发明的工作原理
利用数字式继电保护测试仪， 模拟合并单元将电压和电流釆样值发送到数字式继电保护 装置， 通过改变数字式继电保护测试仪输出的各间隔釆样值通道中的额定延时时间， 在不同 的延时情况下测试数字式继电保护装置的同步性能， 即间隔对应的相角差 Δφ理论和实际相 角差 Δφ实际若相等， 则说明数字式继电保护装置同步性能测试正确， 反之， 则不同步。
本发明的有益效果：
本测试方法可以正确完成保护同步性能测试, .弥补了目前没有数字式继电保护装置同步 性能测试方法的空白， 不需要升流器、 调压器等一次设备， 节省了大量的人力、 物力， 节约 了调试时间。
附图说明
图 1为本发明的流程图；
图 2为 MU釆样准确时刻与数字式继电保护装置实际接收到 MU釆样报文的时刻比较示意图。 具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
一种基于 IEC61850的数字式继电保护装置同步性能测试方法，利用数字式继电保护测试 仪， 通过导入数字式继电保护装置的 CID模型文件， 获得数字式继电保护装置采样值的通道 定义并进行通道配置， 输出符合数字式继电保护装置定义的采样数据； 按照 IEC61850- 9 - 2、 IEC 60044-8 的帧格式模拟合并单元将电压和电流采样值发送到数字式继电保护装置； 通过 改变数字式继电保护测试仪输出的各间隔采样值通道中的额定延时时间， 在不同的延时情况 下' 对数字式继电保护装置需要进行同步测试的各间隔采样值， 进行额定延时的不同配置， 查看数字式继电保护装置显示的各间隔相角差是否与额定延时相角差相对应。 若对应， 则数 字式继电保护装置同步性能测试正确， 反之， 数字式继电保护装置同步性能不正确。 以母线保^ «为例详细介绍如下： 母线保护需接入本条母线上所有间隔的电流采样值和母 线电压的采.样值， 对这些不同间隔的采样值进行同步性能测试如下： 设定一个间隔采样值的 额定延时为 ΐΐμ s , 另一'个间隔釆样值的额定延时为 ΐ2μ s， 则两个间隔釆样值的额定延时为 ( t2-tl ) μ s, 各釆样值均为频率为 50Hz的正弦波， 因此每毫秒角度为 360° /20mS=18 ， 在额定延时相差为 （t2-tl ) μ s的情况下， 两个间隔对应的相角差为： Δφ理论 = ( t2-tl ) μ s*18° /1000. 査看数字式继电保护装置两个间隔对应实际相角差为： Δφ实际， 若 Δφ理 论-Δφ实际， 则数字式继电保护装置同步性能测试正确， 反之， 数字式继电保护装置同步性 能不正确。
例如:
Figure imgf000006_0001
Figure imgf000006_0002
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述， 但并非对本发明保护范围的限 制， 所属领域技术人员应该明白， 在本发明的技术方案的基础上， 本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

权利要求书
1.—种基于 IEC61850的数字式继电保护装置同步性能测试方法，其特征是，利用数字式 继电保护测试仪， 通过导入数字式继电保护装置的 CID模型文件， 获得数字式继电保护装置 采样值的通道定义并进行通道配置， 输出符合数字式继电保护装置定义的采样数据； 按照 IEC61850-9- 2、 IEC 60044-8 的帧格式模拟合并单元将电压和电流采样值发送到数字式继电 保护装置； 通过改变数字式继电保护测试仪输出的各间隔采样值通道中的额定延时时间， 在 不同的延时 f青况下， 对数字式继电保护装置需要进行同步测试的各间隔采样值， 进行额定延 时的不同配置，査看数字式继电保护装置显示的各间隔相角差是否与额定延时相角差相对应； 若对应， 则数字式继电保护装置同步性能测试正确， 反之， 数字式继电保护装置同步性能不 正确。
2. 如权利要求 1所述的基于 IEC61850的数字式继电保护装置同步性能测试方法， 其特 征是, 数宇式继电保护装置显示的各间隔相角差和额定延时相角差具体测试过程是， 对不同 间隔的釆样值进行同步性能测试： 设定其一间隔采样值的额定延时为 tip s, 另一个间隔采 样值的额定延时为 2μ s, 则两个间隔釆样值的额定延时为 （t2-tl ) μ s， 各采样值均为频 率为 50Hz的正弦波， 因此每毫秒角度为 360° /2Qms=18 , 在额定延时相差为 （t2- tl ) μ s 的情况下， 两个间隔采样值对应的相角差为： Δφ理论 = ( t2-tl ) μ s*18° /1000， 査看数字 式继电保护装置两个间隔采样值对应实际相角差为： Δφ实际， 若厶 φ理论 =Δφ实际， 则数 字式继电保护装置同步性能测试正确， 反之， 数字式继电保护装置同步性能不正确。
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