龚宏奎，郑宝明，温光磊，陈 旺，姚 亮

（国电南京自动化股份有限公司，江苏 南京 211100）

0 引 言

随着经济的飞速发展、社会的不断进步以及人们生活水平的极大提高，供电的可靠性和持续性受到了普遍重视。备用电源装置是电力系统发生故障时，主电源被断开后能够快速将备用电源投入运行从而恢复线路供电的一种装置，大幅提高了供电的可靠性和持续性。为了防止备自投装置在实际运行过程中出现拒动、误动以及动作逻辑异常等问题，要对备自投装置在现场应用前进行完整的动作逻辑测试。目前，对备用电源自投装置的测试均采用手动测试的方法。由于备自投装置回路复杂、接线繁复、定值有多套以及修改定值烦琐，利用传统的测试方法测试效率低下且测试过程复杂。针对现有备自投动作逻辑测试方法不足的情况，深入分析备投装置动作原理，设计测试用例，并搭建应对备自投测试的综合系统，为备自投功能测试提供了一种便捷化和自动化的测试方法。

1 备自投动作逻辑分析

1.1 进线及分段备投逻辑

按照电网实际运行方式不同，常见的备自投装置的工作方式有进线互投方式和分段备投方式两种。图1为一次接线示意图。当进线Ⅰ为主供线路、进线Ⅱ为备供线路时，断路器1DL、3DL处于合位，2DL处于分位。若两段母线有电压且线路互投压板投入，则延时T1后备投充电完成，此时线路Ⅱ进入热备用状态。当检测到变电站Ⅰ、Ⅱ工作母线均失压且运行线路无流时，经延时跳开1DL开关，确认1DL开关跳开后发出合上2DL开关命令，整站恢复供电。当线路Ⅱ为主供线路、线路Ⅰ为备供线路时，它的动作逻辑如上。当线路Ⅰ和线路Ⅱ都为主供线路时，母联开关3DL处于分位，此时备投处于分段备投方式。若两段母线当前均有电压且分段备投软压板投入，则延时T1后完成充电。当检测到Ⅰ段（或II段）母线失压、IL1（或IL2）无流时，即跳开断路器1DL（2DL）。确认进线开关跳开后，发出合分段开关3DL命令，母线恢复供电[1]。

1.2 变压器备投逻辑

图1 变电站内进线备投方式一次接线示意图

变压器备投方式可分为冷备用和热备用两种。一次接线示意图如图2所示，其中VT为电压互感器，CT为电流互感器，VCB为主断路器。冷备用方式下，备投装置投入备用变压器时要闭合高低压侧断路器。热备用方式下，投入备用变压器时仅需闭合变压器低压侧断路器。根据现场实际应用，通过二次接线或投退出口压板跳开高压侧断路器。站内两台主变压器，一台运行，一台备用。当运行主变压器时，低压侧断路器和母联断路器处于合位，备用主变低压侧断路器处于分位，且两段母线有电压，则延时T1后备投充电完成。若此时检测到Ⅰ段母线和Ⅱ段母线均无电压，运行主变压器线路无流，则备自投装置动作跳开运行主变压器各侧断路器。确认主变压器低压侧断路器跳开后，先合上备用主变压器高压侧断路器，再合上低压侧断路器。当两台变压器均为运行主变压器时，母联断路器3DL处于分位。当检测到Ⅰ段（或Ⅱ段）母线失压、IL1（或IL2）无流时，即跳开断路器1DL和4DL（或2DL和5DL），确认变压器各侧断路器跳开后，发出合分段开关3DL命令，两段母线电压恢复[2]。

图2 变电站内变压器备投方式一次接线示意图

2 备用电源自投装置接线方式分析

基于继电保护测试仪模拟量输出端子、开入量以及开出量连接端口，定义备投装置测试前各通道映射情况，为后续实现自动测试奠定基础。对于常规站备投装置而言，所需的模拟量输入需手动与测试仪的电流和电压输出端子连接，跳闸出口与测试仪开入量端口连接，刀闸位置和开入信号的变位与开出量硬节点连接。智能站备投装置的模拟量采样和开关量输入输出均是数字量，是基于IEC61850标准的SV和GOOSE报文。相应的接线方式直接在智能继电保护测试仪中进行配置即可。以进线备投为例，接线方式如图3所示。其中，I1～I3为分段电流，I4和I5分别为线路Ⅰ和线路Ⅱ电流，UL1和UL2为线路Ⅰ和线路Ⅱ电压，Ua1、Ub1、Uc1为线路Ⅰ母线电压，Ua2、Ub2、Uc2为线路Ⅱ母电压。

图3 采样通道连接示意图

3 自动测试系统的设计与开发

3.1 系统结构设计

目前，电网系统一直推行供电智能化改革。国家电网公司对ICE61850保护装置规约有技术要求，各大厂家保护装置均需在此规约上进行研发。统一的通信规约和相同的设计思路，使整站保护装置不断趋于统一，为电网内部网络的架设和信息的传输及调取提供了极大便利。在此基础上建立的符合技术标准的智能化继电保护测试系统应运而生。该测试系统可以枚举并解析出备投装置的ICD文件，读出装置定值、压板以及保护行为等具体动作，然后根据库中已有脚本对生成的数据和事件进行比较分析，最终得出结果，生成分析报告。结合备投装置运行方式及特点，智能自动化测试系统结构如图4所示。该系统由5个部分组成：①②为硬件和硬件接口转换层，在测试过程中驱动测试仪施加模拟量，下达试验指令；③为自动测试层，借助主控程序和通信程序进行环形封闭测试；④为自动测试模版开发层，利用测试方案编辑平台生成合乎对应功能的保护测试模版；⑤为模板库，管理存储模版数据，形成备投装置的自动测试系统[3]。

图4 继电保护自动测试系统结构图

3.2 系统测试用例设计

自动测试系统的关键部分在于测试用例的设计。测试用例应具有可重用性和有效性特点，通过自动测试系统的开放式设计，可以根据备投装置不同动作方式灵活设计测试用例。备投装置测试用例包含故障施加量和预期结果两个部分。故障施加量又包含装置参数整定和故障参数设置，即测试前需对备投装置进行参数定值、保护定值修改和压板投退等操作，随后设置故障类型，包括施加故障量和整定故障持续时间等。预期结果是整个闭环测试中的重要一步，包括保护动作信息、遥信变位信息以及测试反馈的动作出口信息3个部分。通过编译的脚本实现最终数据结果的误差计算和自动判定[4]。

3.3 自动测试系统生成报告设计

测试过程中，数据的收集和测试结果的分析是自动测试系统发展的重要因素。由于需要实现数据自动填写、数据对比分析以及结果判断等功能，在生成报告时，基于自动测试系统的报表生成模块需利用word文档书签功能设计备投装置数据报告，实现测试数据的自动填写，借助判断脚本整理分析测试结果，最终形成完整的测试报告。以进线备投和变压器备投设计报告为例，分别设计了备投充放电条件验证的自动测试报告和动作逻辑验证的数据分析报告。

4 结 论

通过分析备用电源自投装置动作原理，充分利用业界现有的技术支持，从自动测试系统总框架、测试用例以及分析报告等方面，详细设计和分析备投装置自动测试系统，目前已成功应用于备用电源自投装置的测试验证工作，提高了测试效率，简化了测试流程，在确保产品质量方面发挥了重要作用。该系统的设计思路及操作方法对其他型号备投装置用例的设计具有很强的参考价值，在提高变电站安全性和可靠性方面具有重要的现实意义。