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基于IEC61850的配电自动化系统功能测试

北极星输配电网  来源:供用电杂志  作者:Alexander A  2016/10/19 10:45:07  我要投稿  

北极星输配电网讯:基于IEC61850的配电自动化系统功能测试对于保证系统在实际工况下的正确运行起到重要作用。但功能测试也面临很多挑战,尤其是配电自动化系统的组成部分在地理上分布很广泛。文章首先介绍了IEC61850Ed2.0中定义的与测试相关的特性;然后讨论了各种功能测试的方法;最后提出了一些专门的测试类型。这些测试可保证配电自动化系统作为整体在有通信延时的实际工况下满足功能要求。

0 引言

对于保护与控制系统,功能和应用测试已是被广泛采用的测试技术了。为保证在各种不同系统条件下,尤其当分布式能源(DER)接入配电系统时,配电自动化系统(DAS)都能按照设计运行,功能和应用测试对配电自动化系统也是需要的。

本文讨论配电自动化系统中设备和分布式功能的功能测试详细需求,并提出系统测试方法和类型。当配电网发生事故时,配电自动化系统对于保证供电质量起到重要作用。它们在地理上覆盖大小不同的很多区域,使用高速通信将多功能保护智能电子设备(PIED)连接起来执行各种功能。

DAS在需要动作时拒动或非故障条件下误动都会对系统供电质量造成很大影响或造成不必要的负荷切除,这些都会造成经济损失。这就是为什么需要通过合适的测试方法与技术确保DAS正确性的原因。

在一个复杂的DAS中,需要使用标准通信协议来集成不同的多功能设备,以通过广域网高速可靠地实现保护和配电自动化功能。IEC61850就是满足这种需求的标准,一方面能够对DAS的组成部分进行建模;另一方面可以提供用于实现信息交换所需的服务。

如图1所示,处于DAS底层、基于IEC61850的PIED可执行各种不同的功能,如检测配电系统拓扑改变、检测配电系统负荷改变、检测故障、清除故障,以及重构配电系统。这些功能使用IEC61850-7-4所定义的各种逻辑节点进行建模。PIED的保护逻辑设备PROT的简化对象模型见图2。

图1DAS结构

图2保护功能的IEC61850对象模型

逻辑节点PIOC和PTOC可用于检测故障和清除故障,RREC可用于自动重合闸。IEC61850Ed2.0定义了允许图2所示模型的嵌入逻辑设备。由于继承了内部嵌套结构的行为,因此这对DAS的测试产生很大影响。

如图3所示,可通过监测系统参数瞬时值在模拟量死区附近的变化量来实现对配电系统负荷变化的监测。例如,被MMXU所描述的电流,任何时刻只要其值超出了死区,最新的数值就以模拟量GOOSE上报。

图3模拟量GOOSE的死区

模拟量死区会随着最新上送量移动,直到当监测量下次超越死区。利用对开关或刀闸辅助节点的监测,通过XCBR和XSWI可实现对配电系统网络拓扑改变的监测,这些逻辑节点也可用于清除故障和重构配电系统。

在DAS测试中,有一个假设就是所选用设备都是符合IEC61850Ed2.0,来自不同厂家的设备是可以互操作的。本文讨论DAS中所用设备和分布式功能的功能测试详细需求。按照下列顺序测试系统组件,提出系统测试方法。

测试顺序为:①系统中所使用的各IED的功能测试;②变电站中分布式功能的功能测试;③变电站间分布式功能的功能测试;④整个DAS功能测试;⑤DAS端对端测试。

系统组件及整个系统的测试方法为:①黑盒测试;②白盒测试;③自顶向下测试;④自底向上测试。

本文讨论上述每种方法的应用场合,提出针对单独设备以及分布式功能的详细方案。一旦DAS投入运行,需要确保即使系统中的任何组件出现问题,也不能错误动作。

延伸阅读:IEC61850在配电自动化应用中的关键技术研究

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