智能变电站就地化保护装置自动测试方案及智能分析应用研究

发布时间：2020-09-08 10:25

　　智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑,是电网运行数据调度采集源头和命令执行单元,是智能电网的重要组成部分。无防护就地化保护装置技术的发展,为智能变电站的发展提供了新思路。当前智能变电站继电保护装置的出厂及现场测试主要是利用数字式继电保护测试仪进行的。根据现场的调试经验,特别是保护的单体调试来看,利用现有的继电保护测试仪进行保护装置的单体调试常常需要调试人员在全站所有保护装置上不断的对各类型保护进行软压板、控制字、定值的设定,以及在继电保护测试仪上进行故障量、故障时间等一系列的修改与设置。由于无防护就地化保护装置物理形式发生了根本变化,现有的测试仪不适用于就地化保护装置的功能校验。对于测试结果,仍需借助有经验的技术员对保护装置动作、告警等信息进行综合分析判断,测试系统对保护动作、告警等信息没有进行有效利用,使得保护测试的自动化及智能化程度较低,调试过程消耗大量的人力和时间。为此,本文结合就地化保护装置的特点,设计了就地化保护检测平台的整体方案。对其中涉及的就地化保护装置的测试功能进行深入分析,在传统测试技术及数字式继电保护测试基础上,开展了就地化保护装置的自动测试方法研究。同时以神经网络算法为基础进行测试结果的智能分析研究。全文主要工作如下:分析了智能变电站的基本概念、通信标准及二次系统架构;讨论了就地化保护装置的概念及其特点,对比就地化保护装置与常规保护装置调试方式的区别;针对就地化保护“保护就地化、采样数字化、信息共享化、元件保护专网化”的特征,从工厂化和便携式两个方向设计了就地化保护装置的测试方案。设计的工厂化测试平台包括仿真计算模块、一次建模模块、二次建模模块以及配置文件模块;运用于现场的便携式就地化保护装置测试平台,具备就地化保护配置管理、一键式测试、回路检测、多种方式接口等功能,可提高就地化保护现场测试效率和丰富测试项目。本文分类详细阐述了上述方案中各模块所应具备的功能。在继电保护测试技术方面,分析了传统测试技术的存在的不足,介绍了一种基于IEC61850标准的测试方法。该方法集成保护测试功能与站控层功能,结合保护测试模型、站控层模型等技术,通过导入SCD文件增强站控层客户端功能、建立保护模型、加入继电保护装置一致性检测等方法,解决了现有技术中继电保护装置测试复杂耗时,而且保护装置标准兼容性不足的问题。在充分利用IEC 61850标准带来的规约统一化、模型文件配置化以及国网公司“六统一”规范等有利条件的基础上,结合上述的一种基于IEC61850标准的测试方法,设计了一种具有自动测试功能、自动给出测试结果的自动化继电保护测试仪。通过实验测试分析,证明了该测试仪的实用性,并根据实验过程的相关情况,提出可进一步增强测试仪智能化能力的方案。为了进一步提升继电保护测试技术的智能化水平,针对自动测试技术中存在的对测试结果欠缺分析的问题,设计了一种基于神经网络模型的继电保护测试仪测试结果智能分析方法。该方法依据继电保护装置的各保护逻辑,从软压板、控制字、定值、采样值等参数中,选取符合当前测试逻辑的参数类型,建立该逻辑测试结果智能分析的数据模板。本文以线路保护为例,根据可能出现的测试结果,将故障类型分为11种,并依此共选取972组数据,通过神经网络训练模型进行数据训练,选取不同误差下的模型进行数据校验。实验结果表明该方法基本可完成对测试结果的智能分析,在一定程度上提升了自动测试技术的智能化水平。
【学位单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM63
【部分图文】：

智能设备,发展趋势

图 1.1 智能设备发展趋势Fig. 1.1 Trends in smart devices主要工作站是坚强智能电网的重要基础和支撑，是电网运行数据调度采集源头是未来发展方向。因此，本文在传统继电保护测试技术的基础上，深站就地化保护装置自动测试方案和测试仪自动测试结果的智能分析。其中，第一部分为就地化保护装置的工厂化及便携式自动测试平台部分为基于神经网络的测试仪自动测试结果的智能分析应用研究。本对应章节分配如下：阐述课题的研究背景及意义，对智能变电站、继电保护自动测试技术的研究现状和发展趋势进行综述。阐述了智能变电站的概念、通信标准和结构体系。介绍了就地化保护点，并分析了其调试方式与常规调试的区别，为后续章节中就地化保案的设计打下基础。

示意图,智能变电站,信息分层,通信接口

智能变电站就地化保护装置自动测试方案及智能分析应用研究层完成，同时还完成对一次设备下发操作闭锁等控制命令的工作，实现对一次设备的操作控制功能。为了使其拥有同时处理不同指令的能力，间隔层还应对测控信息采集、控制信息发出等不同的指令具有优先级的区别与处理机制。间隔层是站控层与过程层两者之间的中间层次，与两个层次均具有通信联系，通信繁忙时，应具有对上对下网络接口的全双工通信方式，以保证通信通道的冗余度，提高信息传输的可靠性。3.站控层设备：站控层的功能是完成对本站内间隔层设备及一次设备的控制，包括继电保护故障信息系统、远动系统及变电站监控系统等。设备主要包括应用服务器、电能量采集终端、同步相量测量装置、实时和非实时采集终端及等。站控层由通信系统、自动化站级监视控制系统、站域系统和对时系统等构成，用于完成电能量和同步向量等数据的采集、监视控制、保护信息管理及操作闭锁等功能，进而实现整个变电站内设备的监视、控制、信息交互和报警功能。

保护装置

图 2.2 就地化保护装置Fig. 2.2 On-site protection device示，有如下特点：“虚拟显示”；性能优于智能柜；插拔，防误插拔；厂化调试。以“采样数字化、保护就地化、元件保护专网技术为解决上述问题提供了有利途径和技术支的发展，以及装置高防护、热设计、电磁兼容等施提供了技术基础。护装置直接接收电子式互感器输出数字信号，护装置采用低功耗、高防护、小型化设计，安主保护的速动性和独立性得到保障。

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