0 引言
隨著變電站智能化二次設(shè)備應(yīng)用技術(shù)的逐步成熟，智能變電站的加速建設(shè)，智能化二次設(shè)備及系統(tǒng)的調(diào)試效率與二次班組工作承載力的矛盾日益突出，目前仍采用傳統(tǒng)人工手動(dòng)調(diào)試、手動(dòng)記錄報(bào)告等方法，無(wú)論是對(duì)變電站現(xiàn)場(chǎng)定檢消缺工作或是變電站基建工程二次專(zhuān)業(yè)驗(yàn)收等工作在效率上都造成較大約束，且繼電保護(hù)傳動(dòng)調(diào)試過(guò)程涉及邏輯計(jì)算及二次回路識(shí)圖，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)二次繼電保護(hù)員的技術(shù)水平及工作經(jīng)驗(yàn)有較高要求，故在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作過(guò)程中易發(fā)生因錯(cuò)誤調(diào)試或邏輯驗(yàn)證失誤出現(xiàn)的缺陷或隱患，繼電保護(hù)傳動(dòng)調(diào)試的效率和質(zhì)量問(wèn)題突出[1-2]。
國(guó)內(nèi)外對(duì)繼電保護(hù)智能傳動(dòng)的研究?jī)H停留于針對(duì)特定保護(hù)裝置型號(hào)的自動(dòng)測(cè)試，基于特定的測(cè)試場(chǎng)景或繼電保護(hù)設(shè)備定制，并不具備通用性，一旦測(cè)試對(duì)象、測(cè)試要求、測(cè)試結(jié)果等出現(xiàn)變化，自動(dòng)測(cè)試模板就不再適用，仍需回到手動(dòng)測(cè)試的方式來(lái)完成差異化的測(cè)試任務(wù)，局限于單一的作業(yè)工作，測(cè)試功能零散、單一，缺乏系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試思路，自動(dòng)化水平低，無(wú)法有效支撐大規(guī)模智能變電站高效運(yùn)維及檢修測(cè)試需求[3-4]。對(duì)此，文中提出一種基于模板的繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)，通過(guò)研究使用保護(hù)定值自動(dòng)匹配及校核技術(shù)，建立保護(hù)配置信息模板庫(kù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)定值與信息模板庫(kù)定值條目的自動(dòng)匹配，根據(jù)調(diào)試策略智能生成實(shí)例化靈活組態(tài)模板，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試內(nèi)容及生成調(diào)試報(bào)告靈活適配，兼容人工確認(rèn)與自動(dòng)測(cè)試項(xiàng)目，提高現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、驗(yàn)收效率[5]。
1 繼電保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)原理
繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)“三道防線”之一，對(duì)繼電保護(hù)裝置的校驗(yàn)對(duì)發(fā)現(xiàn)并消除電網(wǎng)安全隱患起著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)場(chǎng)結(jié)合停電計(jì)劃通過(guò)繼電保護(hù)試驗(yàn)儀輸入故障電流、電壓量模擬電力系統(tǒng)各類(lèi)故障，驗(yàn)證繼電保護(hù)裝置在各類(lèi)故障情況下動(dòng)作邏輯無(wú)誤[6-7]。傳動(dòng)試驗(yàn)即模擬變電站正常運(yùn)行過(guò)程，帶斷路器開(kāi)關(guān)實(shí)際動(dòng)作，進(jìn)一步校驗(yàn)二次保護(hù)裝置與一次設(shè)備的動(dòng)作配合。根據(jù)電網(wǎng)“九統(tǒng)一”設(shè)計(jì)規(guī)范，繼電保護(hù)裝置二次回路出口遵循邏輯判別，且實(shí)現(xiàn)相同功能的保護(hù)裝置出口邏輯大致相同且計(jì)算原理統(tǒng)一，其中保護(hù)程序結(jié)構(gòu)框圖可表示為圖 1 所示。
如圖 1 所示，進(jìn)行繼電保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)前需根據(jù)不同類(lèi)型保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)的不同功能，查閱相關(guān)定值信息進(jìn)行邏輯計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果作為輸入量使相應(yīng)繼電保護(hù)正確動(dòng)作，并做對(duì)應(yīng)記錄形成調(diào)試報(bào) 告 ，目 前 多 依 賴(lài) 于 現(xiàn) 場(chǎng) 技 術(shù) 人 員 手 動(dòng) 計(jì) 算 及調(diào)試。
2 基于模板的繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)研究
對(duì)于繼電保護(hù)設(shè)備的傳動(dòng)試驗(yàn)調(diào)試，如線路保護(hù)的整組回路測(cè)試，聯(lián)動(dòng)信號(hào)測(cè)試，開(kāi)關(guān)動(dòng)作結(jié)果、關(guān)聯(lián)保護(hù)聯(lián)動(dòng)結(jié)果、監(jiān)控后臺(tái)信號(hào)觸發(fā)、錄波結(jié)果、網(wǎng)分記錄等，部分測(cè)試條件的檢查、測(cè)試信號(hào)的檢查目前仍需要依賴(lài)于人工進(jìn)行，且由于現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)傳動(dòng)校驗(yàn)不同于單體測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目的靈活多變導(dǎo)致很難有統(tǒng)一的測(cè)試用例，即使是相同的測(cè)試項(xiàng)目也可能存在不同的測(cè)試要求、需要檢查不同的測(cè)試數(shù)據(jù)，使得傳動(dòng)試驗(yàn)難以固化測(cè)試用例，智能測(cè)試的實(shí)現(xiàn)異常困難，調(diào)試報(bào)告也因繼電保護(hù)調(diào)試功能不同或繼電保護(hù)裝置不同而存在差異，導(dǎo)致基于固定測(cè)試用例形式生成的模板也難以滿(mǎn)足測(cè)試報(bào)告的要求[8-9]。對(duì)此，提出一種基于模板的繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)不 同 情 況 繼 電 保 護(hù) 傳 動(dòng) 試 驗(yàn) 的“ 一 鍵 式 ”智 能傳動(dòng)。
2.1 建立靈活繼電保護(hù)模板組態(tài)
根據(jù)繼電保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)流程，需建立自適應(yīng)不同保護(hù)裝置及不同保護(hù)功能的調(diào)試模板組態(tài)及報(bào)告模板組態(tài)。
調(diào)試模板組態(tài)通過(guò)靈活編輯的方式生成調(diào)試模板，不再通過(guò)繼電保護(hù)試驗(yàn)儀固化調(diào)試模板，根據(jù)可能的傳動(dòng)調(diào)試內(nèi)容及功能，梳理需要使用的數(shù)字信號(hào)，統(tǒng)一按照設(shè)備形式進(jìn)行建模，以設(shè)備為對(duì)象形成一個(gè)中間數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)特定的傳動(dòng)任務(wù)，整理傳動(dòng)試驗(yàn)對(duì)應(yīng)要求要點(diǎn)，確定每項(xiàng)傳動(dòng)子項(xiàng)目需要滿(mǎn)足的前提條件、需要施加的信號(hào)狀態(tài)、需要檢查的動(dòng)作結(jié)果，然后通過(guò)中間數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)完成對(duì)應(yīng)的測(cè)試用例配置，*終形成完整的測(cè)試用例。該測(cè)試用例不基于特定的 SCD 文件信息，也不基于固定的算法，保證了測(cè)試用例的可擴(kuò)展性和通用性。報(bào)告組態(tài)可根據(jù)調(diào)試報(bào)告數(shù)據(jù)內(nèi)容等自動(dòng)生成統(tǒng)一格式的模板，將調(diào)試模板數(shù)據(jù)以靈活組態(tài)方式導(dǎo)入報(bào)告表格，以此保證調(diào)試報(bào)告的高適配性和可用性。模板組態(tài)生成的基本原理可用圖 2 表示。
2.2 保護(hù)定值自動(dòng)匹配及校核技術(shù)研究
繼電保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)應(yīng)不同繼電保護(hù)校驗(yàn)功能，需使用不同繼電保護(hù)裝置定值進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)，通過(guò)建立 PaddleOCR 模型實(shí)現(xiàn)檢測(cè)定值清單或召喚定值庫(kù)中文本，并識(shí)別其中的文本信息，搭建CLIP 模型將文本及對(duì)應(yīng)數(shù)值信息進(jìn)行編碼，將經(jīng)核對(duì)確認(rèn)的定值信息導(dǎo)入計(jì)算程序，由檢測(cè)代碼識(shí)別并完成自動(dòng)核對(duì)通過(guò)建立保護(hù)裝置配置信息模板庫(kù)，以此實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置定值與信息模板庫(kù)定值條目之間的自動(dòng)匹配及校核[10-11]。通過(guò)導(dǎo)入SCD文件，選擇待測(cè)
IED以及對(duì)應(yīng)測(cè)試模板，程序自動(dòng)識(shí)別并查找此 IED定值對(duì)應(yīng)定值庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)定值，進(jìn)而根據(jù)調(diào)試模板中的定值修改項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試模板實(shí)例化。當(dāng)繼電保護(hù)試驗(yàn)儀與保護(hù)裝置通訊時(shí)，獲取保護(hù)定值并自動(dòng)計(jì)算測(cè)試參數(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)例化，定值校核原理可用圖3表示。
2.3 智能“一鍵式”傳動(dòng)技術(shù)研究
通過(guò)以上靈活模板組態(tài)的生成以及自動(dòng)獲取校核定值技術(shù)的研究，可實(shí)現(xiàn)“一鍵式”的繼電保護(hù)智能傳動(dòng)功能，首先使用具備建立模板組態(tài)及獲取定值校對(duì)功能的自動(dòng)測(cè)試軟件與繼電保護(hù)試驗(yàn)儀適配，智能傳動(dòng)調(diào)試軟件記錄繼電保護(hù)試驗(yàn)儀的輸出指令與計(jì)算結(jié)果，使用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)MMS通信協(xié)議完成
與繼電保護(hù)裝置的通信連接，智能傳動(dòng)調(diào)試軟件通過(guò)記錄繼電保護(hù)試驗(yàn)儀的數(shù)據(jù)輸出與計(jì)算結(jié)果[12-13]，并通過(guò)相應(yīng)通信協(xié)議與靈活組態(tài)模板獲取繼電保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)文、節(jié)點(diǎn)變位等信息，繼電保護(hù)智能傳動(dòng)軟件軟件貫穿智能傳動(dòng)全過(guò)程，由繼電保護(hù)裝置邏輯計(jì)算保護(hù)至動(dòng)作、信息獲取并生成調(diào)試報(bào)告，實(shí)現(xiàn)“一鍵式”繼電保護(hù)智能傳動(dòng)智能化閉環(huán)調(diào)試?！耙绘I式”繼電保護(hù)智能傳動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。
智能傳動(dòng)程序首先在自動(dòng)建模流程中完成 SCD文件導(dǎo)入以及信息的自動(dòng)配置后，即可選定與被測(cè)保護(hù)對(duì)應(yīng)的測(cè)試模板進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)一致性檢驗(yàn)，確認(rèn)
設(shè)備接線、通信配置正確，通過(guò)讀取裝置當(dāng)前定值，自動(dòng)計(jì)算出故障量并下發(fā)至底層測(cè)試儀，底層測(cè)試儀生成相應(yīng)SMV、GOOSE數(shù)字信號(hào)發(fā)送給繼電保護(hù)裝置。并通過(guò)保護(hù)動(dòng)作出口、動(dòng)作時(shí)間、以及MMS信息來(lái)綜合判斷保護(hù)動(dòng)作是否正確。*終輸出測(cè)試結(jié)果，執(zhí)行完成一個(gè)測(cè)試項(xiàng)，以此類(lèi)推完成所有測(cè)試，測(cè)試過(guò)程中將相關(guān)測(cè)試參數(shù)及測(cè)試結(jié)果填寫(xiě)到事先規(guī)劃好的測(cè)試報(bào)告模板中[14-15]。智能傳動(dòng)流程可用圖5表示。
3 繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用
為將繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)適應(yīng)變電站現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用與推廣，提出一種基于模板的“一鍵式”自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置測(cè)試軟件，繼電保護(hù)智能傳動(dòng)調(diào)試軟件具備各類(lèi)繼電保護(hù)裝置不同功能板塊與相關(guān)參數(shù)配置、定值獲取與相應(yīng)計(jì)算邏輯、輸出數(shù)據(jù)及報(bào)文提取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與報(bào)告生成等板塊構(gòu)成，以此實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)智能傳動(dòng)程序標(biāo)準(zhǔn)化。同時(shí)設(shè)計(jì)基于模板的“一鍵式”自動(dòng)化繼電保護(hù)裝置測(cè)試儀硬件系統(tǒng)架構(gòu)，包括光數(shù)字測(cè)試功能單板、電壓電流功率源模塊、主電源模塊、前面板結(jié)構(gòu)組件等。并將成果應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)前后數(shù)據(jù)，驗(yàn)證繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。
3.1 智能“一鍵式”傳動(dòng)技術(shù)研究
基于模板的繼電保護(hù)智能傳動(dòng)測(cè)試儀包含軟件架構(gòu)及硬件設(shè)計(jì)，繼電保護(hù)智能傳動(dòng)軟件支持參數(shù)設(shè)置、調(diào)試模板組態(tài)生成、保護(hù)定值校核、保護(hù)功能測(cè)試、報(bào)告模板組態(tài)生成、測(cè)試數(shù)據(jù)展示。硬件包括主控制硬件組件、前面板硬件組件、開(kāi)入開(kāi)出硬件等，模擬電源電路采用單級(jí)設(shè)計(jì)，分散電流，提高散熱性能，數(shù)字電源電路用于給DIDO板以及風(fēng)扇電路等供電，可通過(guò)跳線選擇板載電源或者NET板輸出的電源，支持現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試內(nèi)容靈活組態(tài)和測(cè)試報(bào)告靈活組態(tài)，兼容人工確認(rèn)與自動(dòng)測(cè)試項(xiàng)目，能顯著提高現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、驗(yàn)收效率。繼電保護(hù)智能傳動(dòng)測(cè)試儀系統(tǒng)框圖如圖6所示。
3.2 繼電保護(hù)智能傳動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
通過(guò)隨機(jī)抽取 5 座 500 kV 變電站進(jìn)行繼電保護(hù)智能傳動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)比使用繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)與否各站的繼電保護(hù)調(diào)試時(shí)間，以5座變電站全站基
建驗(yàn)收繼電保護(hù)調(diào)試部分平均繼電保護(hù)調(diào)試時(shí)間為單位，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。
如表1所示，使用繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)，可將現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)調(diào)試時(shí)間由89.52人·天縮短至6.68人·天，實(shí)施繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用效果顯著，可大大縮短現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)調(diào)試時(shí)間，提升工作效率。
4 結(jié)語(yǔ)
無(wú)論是變電站基建工程驗(yàn)收亦或是繼電保護(hù)裝置定期檢驗(yàn)、消缺等，繼電保護(hù)傳動(dòng)調(diào)試試驗(yàn)工作均貫穿其中并起著至關(guān)重要的作用，繼電保護(hù)傳動(dòng)調(diào)試試驗(yàn)需根據(jù)不同類(lèi)型的繼電保護(hù)裝置及其不同的繼電保護(hù)功能，通過(guò)輸入相應(yīng)繼電保護(hù)定值及投入相應(yīng)軟硬壓板，經(jīng)正確邏輯計(jì)算輸出相應(yīng)故障模擬量完成相應(yīng)測(cè)試，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)人員技術(shù)水平有較高要求，而實(shí)際上變電站各項(xiàng)工程仍依賴(lài)于人工計(jì)算與調(diào)試。此外，現(xiàn)有繼保測(cè)試儀中一鍵式自動(dòng)測(cè)試模板用例都是基于特定的測(cè)試場(chǎng)景或繼電保護(hù)設(shè)備而定制的，并不具備通用性，一旦測(cè)試對(duì)象、測(cè)試要求、測(cè)試結(jié)果等出現(xiàn)變化，自動(dòng)測(cè)試模板就不再適用，還是需要回到手動(dòng)測(cè)試的方式來(lái)完成差異化的測(cè)試任務(wù)。文中提出一種基于模板繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試內(nèi)容靈活組態(tài)及測(cè)試報(bào)告靈活組態(tài)，兼容人工確認(rèn)與自動(dòng)測(cè)試項(xiàng)目，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)用，使用基于模板的繼電保護(hù)智能傳動(dòng)技術(shù)可大幅縮短現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)調(diào)試時(shí)間，提高現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、驗(yàn)收效率。
