探讨电网安全稳定控制装置测试技术研究

金树伟

（南京南瑞继保工程技术有限公司）

0 引言

如今的社会越发的现代化和信息化，互联网的时代已然全面降临，在此背景下，电力系统的稳定运行就显得尤为重要，但随着其市场越发扩大，电网的结构体系也越发的复杂化，电力系统的运行模式和方法也在此背景下进行了创新改革，使其更具有灵活性和容错率，但是其电网的运行却因为其本身较为复杂，无法跟上时代改革创新的步伐，导致其功能和运行越发复杂。因此使得电网系统需要在运行的过程中需要通过使用安全稳定控制装置进行自身系统运行的稳定，对此国内许多学者都在进行电网安全稳定控制装置测试的技术研究。但是，我国在此领域的相关技术目前还不够成熟，对于装置的技术研究处于起步阶段，其中在进行装置研究的过程中发现，其装置需要有着线路、主变、机组等多个元件作为接入口，并且此类元件还需要三相电压和三相电流以及多个开入量作为能源输入，而目前依照我国在此领域研发的装置技术水平，暂时无法作为其进行测试的支撑，现在使用的方式只是将出现故障的部分进行解除，没有对其故障本质原因进行实际调查和深度分析，无法满足区域用电的安全。对此，本文研究将对于电网稳定测试装置能够在实验场地和现场作业的过程中进行随时测试和调整，以及保障其装置自身的原则性和稳定性进行深入研究探讨，在此装置原有的基础上进行通用实用的改良创新。

1 电网安全稳定控制装置测试技术的特点和研究

我国目前电力领域中进行稳定控制装置测试的主要过程为：初期研发阶段的测试——中期成品综合测试——外界环境干扰测试——挂网试运行——实际运用后异常测试［1］。此次研究主要是针对于初期研发阶段的测试和中期成品综合测试以及实际运用后异常测试，并且将研究重点和重心放在对于波形仿真和电力仿真此外还将参与测试方案的设计规划。

1.1 对于波形仿真的研究

1.1.1 波形仿真的来源

我国在对于安全测试装置中监测和采录波形仿真的方法共有四种。其一是通过将仿真波形的数据进行还原成波形，为了能保证其波形不会断裂和其平滑度，则需要对其数据进行合理的线性插值处理，例如在进行某组仿真波形数据转换的过程中，若又有两个相邻的数据转换时间大于D／A转换的采样周期，就需要将其进行还原成正波形；其二是通过使用故障录波回放，此项功能是常见的安全稳定控制装置自身所包含的，其原理是在工作的过程中，将所遇到的故障问题和数据信息转化成数字量形式从而进行保存。此方式具有将故障发生的现场进行回放观看以及便于保存等优点，但其也有缺点，此项功能是通过录波的形式进行数据保存，而电网系统的稳定性较高，故障发生频率较低，从而使得其不能将每一种故障下的录波数据供给稳定控制装置进行测试；其三是通过自定义仿真波形技术，对现场故障形式进行分析和计算，将稳定控制装置设定为常见值，当发生偏差时能够第一时间知晓，高效快捷，但其缺点是需要相关工作人员完善工作职能体系和丰富的工作经验，能够准确判断其是否发生故障，误判的概率会增高，从而降低其测试结果的准确性，此方法一般只用于辅助测试工作的开展；其四是通过使用仿真软件进行测试，常见的软件有EMTP、PSASP、BPA等，信息化的技术可以使得在面对复杂多变的电力系统时，直接通过对于电力系统设置的数值进行输入就可以获取到需要的仿真波形数据，然后建立对应的仿真波形，此方法更加高效和稳定，极大程度地保证了数据来源的实时性和准确性。

1.1.2 波形仿真的特点

安全稳定装置在进行测试的过程中需要将电力系统在任何情况下的仿真波形都进行采集和分析，这就需要对于仿真波形的特点进行分析探讨和分类研究。电力系统的仿真波形通常来源于其继电保护装置，但是其保护装置的仿真波形却和安全稳定控制装置在进行测试时所要求的仿真波形大相径庭，在此过程中需要考虑到控制装置测试中需要的故障前后的波形以及故障解除后的波形；而继电保护装置测试则只需要对于故障前后的波形进行观察［2］。例如线路A相金属短路故障，通过图1A相电压波形、图2A相电流波形可以得知，-20ms时刻路线出现了故障，75ms将故障进行解除，其中的波形包含了故障出现前和出现过程以及解除故障后三个时间段。因为安全稳定控制装置需要在故障结束后依旧对于电力系统进行一段时间的追踪，所以其波形就需要将三个时刻的波形进行记录，而继电器保护装置测试只需要将故障前后20ms的波形进行采集。

图1 A相电压波形

图2 A相电流波形

1.2 对于电力系统仿真的研究

电力系统的运行带动了安全稳定控制装置工作的运行，所以在进行安全稳定装置测试的过程中需要对于电力系统的运行状态进行仿真并且将其呈现出来。其中需要注意到两个主要方面，第一，在以往使用的继电器保护装置测试中，为了能够提高测试效率从而将其电力系统的整体模型进行了放大化的构建和对于其系统进行简化［3］；而目前使用的安全稳定控制装置对于电网进行测试时，则需要考虑到电网的覆盖范围广和电力系统整体的因素，从而也需要将系统的整体模型进行简化和适当放大。其次是在进行安全稳定控制装置进行测试时，需要对于电力系统的各种故障和状态进行采集以此保障控制装置的准确性，例如对于电力系统的静态、暂态和动态进行稳定以及不同的故障如单向永久性、相间、过负荷、单向瞬间时接地等故障，此外还有对于各类元件和接线方式以及电力系统潮流的方向和大小都有进行参考。

1.3 测试方案的设计要求

在进行测试方案设计的过程中需要考虑的因素有很多，上文只是进行了一个方面的描述，除此之外还需要对于其装置自身面对复杂系统时功能较多导致的不稳定性以及对于其装置监测的工作人员的能力。对此，在进行测试的过程中需要进行测试结构的总体规划，将其中的主要测试项目如故障动作、故障报告、数据采集准确度和通信进行测试，其中需要对于其故障动作进行严密观察和研究，需要对其软件的整体控制流程的周密性和严谨性按照要求进行监测以及对于其硬件的故障动作和时间考核，保障其准确率［4］。但是其工作任务极为繁重，对每一个项目都做到严丝合缝是不现实的，对此本次研究进行了相对应的方案措施的设计并以此作为参考建议：首先需要对于故障类型进行详细分类；其次是在进行元件故障时间间隔计算时需要对其详细把握，通过随机挑选故障位置进行稳定装置的能力测试，再者就是通过随机元件组合发生故障进行测试，最后通过进行严重事故故障环境的模仿，通过恶劣的故障对于装置进行测试。以上是对于装置故障的测试建议，而对于工作人员的建议则是在进行工作的过程中，多利用其相关的软件，以此减轻自身的工作总量，从而保证工作质量的高水准。

2 安全稳定控制装置的基本工作原理

目前国内市场上常用的安全稳定控制装置工作的基本原理就是通过依附电力系统的运行，实地观察其状态是否出现异常，然后通过后台传输和远程控制进行电网信息的传送。简单来说，就是其装置会自动识别系统当前的状态，通过自身分析和工作人员的指令相结合，从而将其故障解除［5］。其工作流程如图3所示。其本质就是通过在监测到系统出现问题和故障时状态会发生变化，装置通过状态的变化和继电器保护信号的变化、断路器位置的变化以及远程传输的信号进行辨别，判断电网系统是否出现问题，再根据其故障的详细信息如类别、程度、范围进行方案的使用，而此项判断能力则是通过后台系统的信息传输和工作人员在测试之初安装的预运行设计流程进行的，发生故障后，会按照之前的运行方式进行运转，并将发生的故障类型和状态进行结合，选择对应的方案进行二次决策，以达到对于问题的解决，其中会进行将机器运行切断、负荷能力切断、对其进行直流制动和电阻制动等指令的下达，如若此类指令已全部下达后已然没有将故障进行解除，则会进行方案B的执行，以此来作为电网系统稳定运行的主要保障［6］。

图3 安全稳定控制装置的几倍构成原理图

3 结束语

本次研究对于其装置的现有特点进行分析和讨论，并且结合调查的相关文献进行结合，对电网安全稳定控制装置测试技术进行详细研究和创新改革。并且此次研究具有一定的研究意义，此项装置仪器已经在进行实际投入使用，反馈的实际效果优异。此项装置有着高效率、低功耗、使用收取便捷以及发送信息高度准确和及时，能够为相关测试研究提供极大的助力作用，并且此项装置在设计时留有许多的接口连接处，可以在往后的工作中对此进行开发，以保证其功能越发的完善，为将来的研究测试和创新改革提供便利。