保护继电器测试

保护继电器的主要功能是，在尽量短的时间内检测一次侧故障或过载，同时使用断路器有选择地将受影响的设备或部分电网与电网或变电站的其余部分相互隔离。这样可以保护受影响或邻近的设备和人员，将停电范围降至最低，并在提供高度可靠的电力供应以及确保高可用性方面发挥关键作用。此外，由于设备损失和长时间停电会带来高昂的代价，因此此类测试还有助于实现经济高效的运营。为保证保护继电器能够在紧急情况下正常工作，必须定期对其进行测试，以确保其正常运行。

测试时间和间隔取决于具体国家/地区的法规，以及系统运营商制定的各项策略。

一般来说，保护继电器的产品生命周期有四个阶段，需要进行不同类型的测试。

• 保护继电器制造商在生产和开发阶段的型式试验和工厂验收试验
• 规划新变电站时进行的实验室测试
• 变电站现场的验收测试和调试试验
• 运行期间定期进行现场功能和维护测试

 

对于在调试和定期维护期间进行的测试，公用事业部门需要遵守的框架条件在特定国家的指南中指定，例如德国的 Netztechnik/Netzbetrieb 论坛 (FNN) 或美国的北美电力可靠性公司 (North American Electric Reliability Corporation, NERC)。
相应地，保护继电器制造商会进行具体测试，以验证其是否符合 IEC 60255 标准，该标准定义了测量继电器和保护设备的行为规则和要求。

这个问题只能由每个系统运营商根据具体情况来回答，但在某种程度上由具体国家/地区的指导方针或法规确定。从原则上来说，只要保护系统发生变化（例如，固件更新后），就建议在初始调试试验后进行测试。然而，保护继电器运行很长一段时间后行，可能会发生难以察觉的变化。为了检测此类变化，应该定义维护间隔和相应的测试范围。

定义测试间隔必须考虑多种因素，例如：

• 电网受保护部分对于整体供电安全的重要性
• 保护继电器的使用寿命和类型
• 特定国家/地区的法律、法规或指南
• 可提供服务的保护工程师的数量及其培训水平
• 使用某些设备类型的经验

 

由于这些因素是可变的，测试间隔也可能发生动态变化。因此，必须建立统一的测试策略，制成相关文档并整合到通用质量管理体系中。

对保护继电器进行测试时，第一要务是确保自己安全。准备保护继电器测试时，务必在测试开始前遵守所有相关的安全和保护措施。

保护继电器测试的各个方面
1.    目视评估继电器状况
2.    调试或重新接线后进行接线检查
3.    测试保护继电器参数，并将其与预定义要求进行匹配
4.    通过测试各项保护功能来检查继电器的功能
5.    检查吸合时间和跳闸时间值是否在定义的限制范围内
6.    从系统角度验证继电器行为

要了解 IEC 61850 的优势，与 IEC 61850 变电站相比，应该知道传统变电站的两个明显劣势。首先，在传统变电站中，所有设备必须使用铜电缆单独连接到其他组件。其次，不同制造商的设备的设计之间直接进行相互通信。

另一方面，对于 IEC 61850 标准，设备之间的通信通过共享以太网进行。IEC 61850 标准独立于制造商，是在变电站网络中实现数字通信的基础。不同制造商生产的设备和系统，能够使用一组标准化协议顺畅地交换数据、命令和测量值。在 IEC 61850 环境中，IED（智能电子设备）用作保护、自动化和控制设备。

Sampled Values 用于通过数字网络传输电力系统的模拟值，例如来自电流和电压互感器的模拟值。状态信息通过 GOOSE 消息在设备之间实现交换，同时信号通过客户端/服务器通信 (MMS) 传输到 SCADA 系统。

借助 IEC 61850 标准，能够大大减少在变电站内的设备与控制中心之间进行通信所需的接线工作量。此外，其还能提供、独立于制造商且面向未来的灵活基础，有助于提高电网的可靠性、安全性和效率。

通过端到端测试，可以从所有端点同时对一段被保护线路，或者电气装置的受保护区域进行测试。至关重要的是，所有端点的测试程序在时间上彼此同步。测试的重点可以是验证各个保护功能，以及在执行系统端到端测试时整个保护系统的行为是否正确。请继续阅读，了解这两种测试方法有何不同。

端到端测试案例研究

端到端测试中最大的挑战是协调测试。保护测试解决方案有助于仅从一侧执行测试并记录结果，从而大大降低测试的复杂性和人员成本。通过使用 RelaySimTest 进行基于系统的端到端测试，您仅从一端即可执行测试，并在测试期间根据需要随时进行调整。

通常来说，在调试继电器时不会进行行波保护功能的测试，因为事实证明这种测试非常困难。为解决此问题，OMICRON 开发出 TWX1 附件——全球第一款使用传统保护测试仪，并能以简单的方式进行行波保护功能测试的解决方案。

该测试装置与添加了两个 TWX1 的端到端测试相匹配。借助 RelaySimTest，可以从一侧进行测试，并且全自动地记录结果。为实现这一点，可将系统和线路数据输入到 RelaySimTest 中。通过将不同的故障类型放置在电力系统模型中的所需位置，可以对所需的测试用例进行定义。之后，模拟结果将自动计算暂态信号和行波脉冲。执行测试期间，CMC 测试仪提供暂态信号，TWX1 附件以纳秒精度叠加三相电压和电流行波脉冲。所产生的信号可用于对行波保护和行波保护继电器的定位功能进行有效测试。
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轻松进行行波保护继电器测试 (PDF)

在保护继电器的开发和认证过程中，相关专家人员进行了广泛的型式试验。其表明所涉及的继电器符合规范和标准，并且可以用于电气装置。为了简化这些测试，我们为 IEC 60255 标准提供了特殊类型的测试包，涵盖了继电器行为的大多数方面。通过开放的应用程序编程接口，您还可以轻松地将我们的测试系统集成到您现有的测试环境中。

根据 IEC 60255 标准进行型式试验 (PDF)​​​​​​

基于参数的保护继电器测试方法（目前占主导地位的方法）和基于系统的创新方法之间存在差异。此外，还可以区分手动执行和自动执行。

通过基于系统的保护测试，能够以最小的工作量，验证保护系统中的各个组件在发生故障时是否可以作为一个整体正常运行。这种方法可以检测保护系统的设置、逻辑和设计中隐藏的错误，无论继电器类型或制造商如何。RelaySimTest 能为您提供最完善的准备和执行系统测试所需的各种工具。

基于设置的保护测试，则重点关注各个保护继电器的保护功能和相关整定值。现代化保护继电器能够提供数千种设置，这就是为什么自动测试远远优于手动方法的原因所在。在标准化和自动化方面，Test Universe 能为您提供包括全自动创建测试报告在内的广泛选项。借助测试计划，您能够以最高效率进行测试。与广泛的功能范围相结合，我们的测试软件还可以为您提供必要的灵活性，以便对保护继电器和其他辅助设备进行详细测试。

测试方法

• 系统级保护测试：RelaySimTest
• 参数级保护测试：Test Universe

 

自动化这个术语经常被过早地使用，尤其是在保护测试方面。事实上，保护工程师会接触众多不同制造商的设备，这使得完全自动化的测试过程愈加困难。在某些情况下，当供应商的解决方案仅能自动执行保护测试的某些部分时，供应商就会称之为自动化。因此，我们建议谨慎辨别。

要实现保护测试的高度自动化，您不仅需要获得不同制造商保护继电器的适应性测试模板，还需要在测试计划中灵活组合各个测试模块。通过对保护继电器制定统一的测试标准，可以进一步提高效率。对测试结果实现全自动记录也是一项基本要求，因为手动执行记录需要耗费相当大的精力。借助我们的 Protection Testing Library (PTL) 和 OMICRON 控制中心 (OCC)，您可以使用根据自身需求单独定制的测试程序，并且几乎可以完全自动执行。与手动保护测试相比，测试工作量最多可减少 80%。

可用的测试模板