一種數字保護測試儀、自動閉環測試系統及方法
2023-05-03 17:02:36 1
專利名稱：一種數字保護測試儀、自動閉環測試系統及方法
技術領域：
本發明涉及數位化智能變電站保護系統的測試技術領域，尤其涉及一種數字保護 測試儀、自動閉環測試系統及方法
背景技術：
隨著數位化變電站的推廣，目前國內各大測試儀廠家都在研製數字保護測試儀， 也紛紛推出了自己的產品，對數字保護測試技術也提出了一些建議。文獻1 (基於IEC61850 的數位化繼電保護GOOSE功能測試)提到了國外某公司研發的測試儀測試數字繼電保護 GOOSE功能的方案。文獻2(對支持IEC-61850標準的繼電保護測試方法的思考)對數字保 護測試方法作了一些展望，提出了自動測試的概念，比如自動讀取保護定值、報告。背景技 術存在一些缺陷，測試儀廠家為了滿足目前多樣化的數字保護裝置測試都在從接口和協議 上完善自己的產品，但測試方法上沒有太大改進，效率比較低，主要表現在以下幾個方面定值仍然要手動輸入，自動化程度低；採樣值、報告無法自動讀取。GOOSE參數配置麻煩，依賴保護廠家提供配置參數和數據集的定義。文獻1提到了某公司測試儀可以直接讀取SCL文件，獲得GOOSE配置參數。但仍 然要手動把這些參數導入到測試系統中，另外沒有解析GOOSE數據集中每個數據的描述信 肩、ο文獻2雖然提出了自動測試的概念，但沒有給出具體的實現方案。
發明內容
(一)發明目的本發明的目的是提供一種數字保護裝置測試儀，以及數位化智能變電站保護系統 自動、閉環測試的方法。
發明內容
一種數字保護測試儀，其特徵在於，包括PWF主控制板、FT3板、開入量板、開出量 板、乙太網接口和光纖接口，所述FT3板連接PWF主控制板，用於發送符合FT3格式的採樣值；所述開入量板連接PWF主控制板，用於和測試儀的輸入關聯；所述開出量板連接PWF主控制板，用於和測試儀的輸出關聯；所述乙太網接口和所述光纖接口分別連接PWF主控制板，用於所述測試儀和繼電 保護裝置間的數據通信；所述PWF主控制板包括32位嵌入式ARM處理器和數位訊號處理器，用於實現以太 網通信和數據處理。其中，所述光纖接口包括 FiberA、FiberB 和 FiberC 以及 CHl、CH2 和 CH3，FiberA 和FiberB用於發送符合IEC61850-9-1和IEC61850-9-2協議的採樣值，FiberC用於訂閱/發布GOOSE信息，CHI、CH2和CH3用於發送符合FT3格式的採樣值。一種自動閉環測試系統，包括計算機、網絡連接設備和上述的數字保護測試儀， 所述數字保護測試儀的乙太網接口通過網絡連接設備連接計算機，所述網絡連接設備和數 字保護測試儀分別連接待測保護裝置，用於獲取保護裝置的信息，計算機處理所述信息。其中，所述數字保護測試儀的FiberA、FiberB, CHI、CH2、或CH3連接所述保護裝 置的SMV接口用於發送採樣值，FiberC連接所述保護裝置的GOOSE接口，用於訂閱/發布 GOOSE信息，網絡連接設備連接保護裝置的乙太網埠，用於獲取所述保護裝置的保護定 值、保護裝置採樣值、跳閘/合閘報告，所述定值、採樣值、跳閘/合閘報告由計算機處理。一種基於上述系統的自動閉環測試方法，包括步驟測試人員根據測試計劃建立測試任務，自動配置GOOSE參數，自動讀/防寫定 值；根據測試任務和保護定值模擬故障，自動解析GOOSE報文獲得測試結果，讀取保 護裝置跳閘/合閘報告，測試完畢軟體自動生成一份完整的測試報告。其中，所述自動配置GOOSE參數，包括解析保護裝置的CID或I⑶文件獲得其GOOSE發布/訂閱信息，所述信息包括 GOOSE基本參數和GOOSE數據集及其每個數據的描述信息，所述基本參數包括目的地址、 GoCBRef、GoID 禾口 APPID ；根據GOOSE數據的描述信息將GOOSE數據和測試儀的開入量或開出量進行關聯；發布GOOSE時，GOOSE的數據集結構由測試系統軟體自動生成，所述數據結構包括 數據個數、每個數據的數據類型、數據默認值。其中，所述自動配置GOOSE參數，還包括讀取保護裝置的GOOSE模型，獲得其GOOSE發布/訂閱信息。其中，所述自動配置GOOSE參數，還包括解析保護裝置發布的GOOSE報文，獲得其GOOSE發布信息。其中，自動讀/防寫定值，包括根據IEC61850規定的保護裝置存儲定值的特點，測試系統直接從保護裝置的數 據集中讀取保護定值；防寫定值時，首先讀取定值控制塊SGCB獲得定值運行區、編輯區的值，然後把 編輯區的值修改為運行區，此時編輯區的所有定值同運行區相同，在編輯區修改定值，並確 認編輯。其中，還包括測試系統自動讀取保護裝置的採樣值。(三)有益效果本發明的數字保護測試儀首先解決了目前數位化變電站測試這一難題，自動化測 試提高了測試效率、減輕了測試人員的工作負擔；實現測試系統和保護裝置進行實時通訊， 為將來新的需求提供了開發手段；在測試方法上的創新為數位化變電站其它智能裝置的測 試提供了參考，有利於新標準下測試行業整體技術水平的提高。
圖1是根據本發明的數字保護測試儀組成結構圖；圖2是包含本發明的數字保護測試儀的自動閉環測試系統連接圖。
具體實施例方式本發明提出的數字保護測試儀、自動閉環測試系統及方法，用於數位化智能變電 站保護系統的測試，結合
如下。如圖1所示，本發明的數字保護測試儀包括PWF主控制板、FT3板(鏈路層選定為 IEC 60870-5-1的FT3格式，按照FT3格式處理數據)、開入量板、開出量板、乙太網接口和
光纖接口。所述FT3板連接PWF主控制板，包括CH1、CH2和CH3光纖接口，用於發送符合FT3 格式的採樣值；開入量板連接PWF主控制板，用於和測試儀的輸入關聯，該開入量板包括8對開關 量輸入端子、輸入電平轉換裝置和光電隔離裝置，其中8對開關量輸入端子通過輸入電平 轉換裝置和光電隔離裝置連接PWF主控制板。開出量板連接PWF主控制板，用於和測試儀的輸出關聯，該開出量板包括4對開關 量輸出端子、繼電器接點隔離輸出裝置，其中4對開關量輸出端子通過繼電器接點隔離輸 出裝置連接PWF主控制板；乙太網接口和光纖接口分別連接PWF主控制板，用於上位機控制軟體和測試儀及 測試儀和保護裝置間的數據通信。其中光纖接口包括FiberA、FiberB和FiberC以及CH1、 CH2 和 CH3，FiberA 和 FiberB 用於發送符合 IEC61850-9-1、IEC61850-9-2 協議的採樣值， FiberC用於訂閱/發布GOOSE信息，CHI、CH2和CH3用於發送符合FT3格式的採樣值。PWF主控制板包括32位嵌入式ARM (Advanced RISC Machines)處理器和數位訊號 處理器(DSP)，用於實現乙太網通信和高效快速的數據處理。包含上述數字保護測試儀的自動閉環測試系統，還包括計算機、網絡連接設備， 如hub (集線器)，所述數字保護測試儀的乙太網接口通過網絡連接設備連接計算機，所述 網絡連接設備和數字保護測試儀分別連接待測保護裝置，用於獲取保護裝置的信息，計算 機處理所述信息。該數字保護測試儀的FiberA、FiberB、CHl、CH2或CH3連接所述保護裝置 的SMV接口用於發送採樣值，FiberC連接所述保護裝置的GOOSE接口用於訂閱/發布GOOSE 信息，網絡連接設備連接保護裝置的乙太網接口，用於讀/寫所述保護裝置的保護定值、讀 取所述保護裝置的採樣值、讀取所述保護裝置的跳間/合間報告，所述定值、採樣值、跳閘/ 合閘報告由計算機處理。基於上述系統的自動閉環測試方法，該方法包括步驟測試人員根據測試計劃建 立測試任務，自動配置GOOSE參數，自動讀/防寫定值；然後根據測試任務和保護定值模 擬故障，自動解析GOOSE數據獲得測試結果，自動讀取保護裝置跳閘/合閘報告，測試結束 軟體自動生成一份完整的測試報告。本發明方法步驟中，自動配置GOOSE參數。測試儀訂閱/發布GOOSE時必須配置一 些基本的參數，這些參數必須和保護裝置的配置完全一致。訂閱GOOSE時必須知道被測保 護裝置發布的GOOSE信息，這些信息包括GOOSE的一些基本配置參數(目標地址、GoCBRef和GoID等)及數據集中每個數據的定義；發布GOOSE時必須知道被測保護裝置訂閱的 GOOSE信息，這些信息包括GOOSE的一些基本參數(目標地址、GoCBRef、GoID和Dataset reference等)及GOOSE數據集的結構(包括數據個數、數據類型)。本發明的方法提出以 下三種方式來自動配置GOOSE參數(1)讀取GOOSE模型文件獲得GOOSE參數及數據集定義該方法解析保護裝置的CID或I⑶文件獲得其GOOSE發布、訂閱信息，該信息包括 GOOSE的一些基本參數(目的地址、GoCBRef、GoID和APPID等)、GOOSE數據集及其每個數 據的描述信息，其中GOOSE的基本參數(比如MAC地址、GOID等)可自動配置，測試人員只 需要根據某個GOOSE數據的描述和測試儀的開入(或開出)進行關聯，將來開入(開出) 的狀態直接反映其關聯的GOOSE數據的值。發布GOOSE時，GOOSE的數據集結構軟體自動 生成，測試人員只需要修改某個或某些GOOSE數據值。(2)測試系統和保護裝置通訊，讀取其GOOSE模型獲得GOOSE發布、訂閱信息若沒有被測保護裝置的模型文件，測試系統可以和保護裝置通訊，讀取其GOOSE 模型，自動獲得其GOOSE發布、訂閱信息，該信息包括GOOSE的一些基本參數(目的地址、 GoCBRef、GoID和APPID等)、GOOSE數據集及其每個數據的描述信息。採用這種方式對保護裝置的要求是保護裝置數據模型裡必須有GOOSE模型或者 有單獨的GOOSE接口可以讀取GOOSE模型。(3)解析保護裝置發布的GOOSE報文，獲得其GOOSE發布信息該方法自動解析保護髮布的GOOSE報文，獲得其GOOSE發布信息，該信息包括 GOOSE的一些基本參數(目的地址、GoCBRef、GoID和APPID等)及GOOSE數據集，但GOOSE 數據集中每個數據的描述信息通過這種方式無法獲得，需要保護裝置廠家提供。通過這種 方式只能訂閱保護髮布的GOOSE數據，不能給保護裝置發布GOOSE數據。本發明方法步驟中，自動讀/防寫裝置的定值。自動讀取保護定值是自動測試整個 開發中的重要工作。測試系統作為客戶端，以C/S方式與保護裝置進行通訊，讀取保護定值。在保護裝置的數據模型中，整定值及其相關的動作信息是建模在各相關的邏輯節 點中的。如LLNO裡邊定義的是公用定值，PTOC節點為定時過流保護接點。目前各個廠家其 邏輯節點下的定值都放在數據集中。數據集中定值的順序和定值單表的順序是一樣的。根 據保護裝置存儲定值的特點，以及減少客戶端和伺服器的交互次數，直接從數據集中獲取 定值，取得變量名、數值、描述，傳遞給測試系統，測試系統不需要人工幹預(或儘可能少) 根據變量名解析出定值，供模擬故障使用。自動測試過程中，有時用戶需要修改保護定值， 比如投\退壓板，其方法如下首先讀取SGCB (定值控制塊)獲得定值運行區、編輯區的值， 然後把編輯區的值修改為運行區。此時編輯區的所有定值同運行區相同，在編輯區修改定 值，最後確認編輯。採用這種方式後，測試人員只需要修改定值，確認編輯。本發明方法步驟中，自動讀取採樣值。保護裝置的採樣值(電壓、電流的有效值、 相位)以數據集的形式傳遞給後臺，每個保護裝置廠家一般都會有一個固定的數據集名， 讀取數據集可獲得每個變量的值，另外通過數據集下每個元素的路徑讀取每個數據的描 述、單位，從而測試系統可獲得每個採樣值的名稱、數值和單位。本發明方法步驟中，自動讀取保護裝置跳閘/合閘報告。實現包括兩部分一是讀 取報告，另一部分是讀取報告後的處理。主線程調用讀取報告線程後該線程一直運行，等待保護裝置動作事件的到來，來一個讀一個，並把事件存入緩衝區。主線程在做下個測試點前 讀取緩衝區的報告，並清空緩衝區，以保證緩衝區的內容為下個測試點的報告。
以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
一種數字保護測試儀，其特徵在於，包括PWF主控制板、FT3板、開入量板、開出量板、乙太網接口和光纖接口，所述FT3板連接PWF主控制板，用於發送符合FT3格式的採樣值；所述開入量板連接PWF主控制板，用於和測試儀的輸入關聯；所述開出量板連接PWF主控制板，用於和測試儀的輸出關聯；所述乙太網接口和所述光纖接口分別連接PWF主控制板，用於所述測試儀和繼電保護裝置間的數據通信；所述PWF主控制板包括32位嵌入式ARM處理器和數位訊號處理器，用於實現乙太網通信和數據處理。
2.如權利要求1所述的數字保護測試儀，其特徵在於，所述光纖接口包括FiberA、 FiberB 和 FiberC 以及 CHl、CH2 和 CH3, FiberA 和 FiberB 用於發送符合 IEC61850-9-1 和 IEC61850-9-2協議的採樣值，FiberC用於訂閱/發布GOOSE信息，CHU CH2和CH3用於發 送符合FT3格式的採樣值。
3.一種自動閉環測試系統，其特徵在於，包括計算機、網絡連接設備和權利要求1所 述的數字保護測試儀，所述數字保護測試儀的乙太網接口通過網絡連接設備連接計算機， 所述網絡連接設備和數字保護測試儀分別連接待測保護裝置，用於獲取保護裝置的信息， 計算機處理所述信息。
4.如權利要求3所述的自動閉環測試系統，其特徵在於，所述數字保護測試儀的 FiberA、FiberB、CHl、CH2、或CH3連接所述保護裝置的SMV接口用於發送採樣值，FiberC連 接所述保護裝置的GOOSE接口，用於訂閱/發布GOOSE信息，網絡連接設備連接保護裝置的 乙太網埠，用於獲取所述保護裝置的保護定值、保護裝置採樣值、跳閘/合閘報告，所述 定值、採樣值、跳閘/合閘報告由計算機處理。
5.一種基於權利要求3所述系統的自動閉環測試方法，其特徵在於，包括步驟 測試人員根據測試計劃建立測試任務，自動配置GOOSE參數，自動讀/防寫定值； 根據測試任務和保護定值模擬故障，自動解析GOOSE報文獲得測試結果，讀取保護裝置跳間/合間報告，測試完畢軟體自動生成一份完整的測試報告。
6.如權利要求5所述的自動閉環測試方法，其特徵在於，所述自動配置GOOSE參數，包括解析保護裝置的CID或ICD文件獲得其GOOSE發布/訂閱信息，所述信息包括GOOSE基 本參數和GOOSE數據集及其每個數據的描述信息，所述基本參數包括目的地址、GoCBRef、 GoID 禾口 APPID ；根據GOOSE數據的描述信息將GOOSE數據和測試儀的開入量或開出量進行關聯； 發布GOOSE時，GOOSE的數據集結構由測試系統軟體自動生成，所述數據結構包括數據 個數、每個數據的數據類型、數據默認值。
7.如權利要求5所述的自動閉環測試方法，其特徵在於，所述自動配置GOOSE參數，還 包括讀取保護裝置的GOOSE模型，獲得其GOOSE發布/訂閱信息。
8.如權利要求5所述的自動閉環測試方法，其特徵在於，所述自動配置GOOSE參數，還 包括解析保護裝置發布的GOOSE報文，獲得其GOOSE發布信息。
9.如權利要求5所述的自動閉環測試方法，其特徵在於，自動讀/防寫定值，包括 根據IEC61850規定的保護裝置存儲定值的特點，測試系統直接從保護裝置的數據集中讀取保護定值；防寫定值時，首先讀取定值控制塊SGCB獲得定值運行區、編輯區的值，然後把編輯 區的值修改為運行區，此時編輯區的所有定值同運行區相同，在編輯區修改定值，並確認編輯。
10.如權利要求5-9任一所述的自動閉環測試方法，其特徵在於，還包括 測試系統自動讀取保護裝置的採樣值。
全文摘要
本發明公開了一種數字保護測試儀，包括PWF主控制板、FT3板、開入量板、開出量板、乙太網接口和光纖接口。一種自動閉環測試系統，包括計算機、網絡連接設備和上述的數字保護測試儀，數字保護測試儀通過光纖接口連接保護裝置，用於發送採樣值及發布/訂閱GOOSE信息。一種自動閉環測試方法，包括測試人員根據測試計劃建立測試任務，自動配置GOOSE參數，自動讀/寫繼電保護裝置定值；根據測試任務和保護定值模擬故障，自動解析GOOSE數據獲得測試結果；自動讀取繼電保護裝置採樣值；自動讀取保護裝置跳閘/合閘報告；測試完畢軟體自動生成一份完整的測試報告。本發明能夠完成自動化測試，提高了測試效率、減輕了測試人員的工作負擔。
文檔編號G01R25/00GK101923126SQ20091024316
公開日2010年12月22日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者何劍, 向前, 張長久, 戰秀河, 袁敬中, 趙琳, 郝海珍, 錢玉春 申請人:華北電網有限公司;華北電網有限公司唐山供電公司;北京國電華北電力工程有限公司;北京博電新力電力系統儀器有限公司