便携式跳闸逻辑矩阵与模拟开关测试装置设计

倪岳东 叶东华 柳杨 林毅斌 庄冬欣

国网福建省电力有限公司漳州供电公司

1.研究意义

随着电网规模的扩大及电网运行方式的需要，变压器保护、母差保护及线路保护,尤其变压器保护跳闸矩阵的检验显得比较重要。变压器保护装置是变压器发生故障时实现快速跳闸、切除故障保证变压器安全稳定运行的重要设备。当变压器发生故障时变压器保护通过跳闸矩阵实现出口跳闸,可见跳闸矩阵出现错误会造成严重后果,威胁电网安全。

2.典型事故案例

国内电网曾发生过220kV变电站跳闸矩阵出错导致10kV分段备自投误动,10kV避雷器炸裂的事故,根据现场相关设备的状态、后台信息以及故障录波器波形数据,分析得出10kv分段备自投误动是由于未收到变压器低后备保护发出的闭锁信号所致。查阅变压器保护装置说明书、图纸和现场定值单后,发现变压器低后备跳闸矩阵中“闭锁备自投”控制字未投入。由此可见检测变压器保护跳闸矩阵的正确性是非常必要。

3.研究内容

便携式跳闸逻辑矩阵与模拟开关测试装置设计主要从跳闸逻辑矩阵的业务流程出发，设计和规划整个系统。实现便携式跳闸逻辑矩阵测试装置，以及可以设置跳合闸时间设置、三相/分相操作选择、输入信号逻辑控制等功能的模拟高压断路器测试装置。

3.1高性能处理器在便携式跳闸逻辑矩阵中应用

目前FPGA对于浮点数的运算速度已经达到1TFLOP（每秒万亿次浮点运算），同时GPU和多核CPU通过利用最新的IC设计技术也大大提高了其运算能力，而便携式跳闸逻辑矩阵与模拟开关测试装置设计采用多核CPU进行信息处理，并配合FPGA进行时序测试。

3.2保护试验和跳闸逻辑矩阵模型的建立

建立保护试验和跳闸逻辑矩阵模型,便携式跳闸逻辑矩阵与模拟开关测试装置通过调入或写入模型值，输出电压、电流等信号，读取跳闸开关位置信息，然后分析数据，和设定矩阵策略进行比较，从而获得测试结果。

自动测试系统软件与测试仪客户端软件之间通过SOCKET（套接字）实现程序间通信，完成测试仪控制命令的下发和测试结果的反馈功能；与被测继电保护装置基于IEC61850标准采用MMS通信协议实现单播通信，实现保护装置控制命令的下发和装置动作报告、录波、遥信变位等信息的获取功能，自动测试系统软件实现测试任务调度控制、结果判别，最终实现全自动闭环测试。系统结构图如下：

图1 自动测试系统结构

自动测试系统模块中执行控制模块负责任务的调度执行、结果判别等；通信模块负责与测试仪客户端程序、保护装置完成通信，完成执行控制模块控制命令的下发及测试结果的接收和解析；用例编辑模块实现测试用例的灵活编辑，对于自动测试而言，需要提前建立丰富的测试用例库，故易用性设计是用例编辑模块的关键；用例管理模块实现用例的备份、加载等功能；日志模块记录自动测试的所有过程信息，便于问题分析定位；报告生成模块则负责测试完成后自动生成指定格式的测试报告。自动测试系统模块划分，如下图

图2 自动测试系统设计

3.3自动测试控制流程设计

变电站继电保护装置的自动测试大体分为测试前准备和测试执行两部分工作，主要自动测试控制流程如图所示：

图3 自动测试流程

4. 总结

便携式跳闸逻辑矩阵与模拟开关测试装置的主要经济指标可以大大减轻现场试验人员的重复劳动，使他们将更多的精力放在更需要关注的地方。也可以保证测试的质量，减少由于试验人员水平高低引起的测试质量问题，通过强大的数据管理功能，可以有效的管理试验的历史数据，为保护装置状态的评价提供有力的依据。

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