一種繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：繼電保護測試儀、繼電保護裝置及測試系統(tǒng)；繼電保護測試儀連接測試系統(tǒng)，繼電保護測試儀通過信號線連接繼電保護裝置，繼電保護裝置連接測試系統(tǒng)；其中，該測試系統(tǒng)包括：測試接口層模塊，用于根據(jù)用戶測試請求生成電壓電流值；硬件接口，用于連接該繼電保護測試儀，控制該繼電保護測試儀根據(jù)該電壓電流值生成電壓電流模擬量數(shù)據(jù)，并向該繼電保護裝置輸出該電壓電流模擬量數(shù)據(jù)；測試層模塊，用于獲取該繼電保護裝置生成的采樣值，并結(jié)合該電壓電流模擬量數(shù)據(jù)進行測試。通過本發(fā)明，能夠做到可靠、高效、自動的完成保護裝置的測試，從而提高測試效率。
【專利說明】一種繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于繼電保護裝置的測試技術(shù)，具體地，是關(guān)于一種繼電保護交流采樣 測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是實現(xiàn)供電可靠性的前提和基礎(chǔ)。作為電力系統(tǒng)第一道防線 的繼電保護，是保證電網(wǎng)和設(shè)備安全穩(wěn)定運行必不可少的設(shè)備之一。在各發(fā)電廠、變電站及 用戶供電系統(tǒng)中為實現(xiàn)各種保護功能應(yīng)用了大量的繼電保護裝置。而依據(jù)《繼電保護和電 網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程》規(guī)定，交流采樣值是針對繼電保護裝置進行測試時必不可少的 檢驗項目之一。目前交流采樣值的現(xiàn)場調(diào)試工作，不僅全都依賴調(diào)試人員在現(xiàn)場手動逐一 完成，而且必須依據(jù)檢修目的、計劃與規(guī)程要求，在一定時間內(nèi)完成大量、細致的調(diào)試工作 及檢修項目。隨著新投產(chǎn)設(shè)備的不斷增加，檢驗工作量同步增加。同時，為了保證供電可靠 性，對運行設(shè)備不得不縮短停電檢修時間，造成實際工作量增加而有效工作時間相對縮水。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種繼電保護交流采樣自動測試系統(tǒng)，以解決 以往對繼電保護裝置進行現(xiàn)場調(diào)試所存在的工作量大，耗時長的問題。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)，所述的 系統(tǒng)包括：繼電保護測試儀、繼電保護裝置及測試系統(tǒng)；所述繼電保護測試儀連接所述的 測試系統(tǒng)，所述繼電保護測試儀通過信號線連接所述的繼電保護裝置，所述的繼電保護裝 置連接所述的測試系統(tǒng)；其中，所述的測試系統(tǒng)包括：測試接口層模塊，用于根據(jù)用戶測試 請求生成電壓電流值；硬件接口，用于連接所述的繼電保護測試儀，控制所述的繼電保護 測試儀根據(jù)所述電壓電流值生成電壓電流模擬量數(shù)據(jù)，并向所述的繼電保護裝置輸出所述 電壓電流模擬量數(shù)據(jù)；測試層模塊，用于獲取所述繼電保護裝置生成的采樣值，并結(jié)合所述 電壓電流值進行測試。
[0005] 進一步地，上述硬件接口包括：電壓電流發(fā)生數(shù)據(jù)接口及以太網(wǎng)卡接口。
[0006] 進一步地，上述測試接口層模塊包括：測試控制接口，用于從所述的繼電保護測試 儀獲取所述測試結(jié)果信息。
[0007] 進一步地，上述測試層模塊包括：交流采樣測試模塊，用于結(jié)合所述采樣值和所述 電壓電流模擬量數(shù)據(jù)進行測試。
[0008] 進一步地，上述繼電保護測試儀包括：電源模塊、DSP板、直流模塊、電流模塊、電 壓模塊、模擬錄波模塊，所述的DSP板包括多個I/O接口。
[0009] 進一步地，上述繼電保護裝置包括：電源模塊、通信及管理模塊、CPU模塊、開入模 塊、開出模塊及人機接口。
[0010] 本發(fā)明的有益效果在于：通過本發(fā)明，能夠做到既可靠、高效、自動的完成保護裝 置的測試，又能自動計算誤差得出結(jié)論，以滿足為現(xiàn)場調(diào)試提高工效的實際需要。

【專利附圖】

【附圖說明】 toon] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0012] 圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)示意圖；
[0014] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的自動測試功能執(zhí)行測試的過程流程；
[0015] 圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的繼電保護測試儀2的結(jié) 構(gòu)圖；
[0016] 圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的繼電保護裝置3的結(jié)構(gòu) 圖；
[0017] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的交流采樣輸出界面示 意圖；
[0018] 圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的交流采樣值獲取界面 示意圖；
[0019] 圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的交流采樣誤差計算界 面示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021] 本發(fā)明實施例提供一種繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的 繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)1結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括：繼電保護測試儀2、繼電保 護裝置3及測試系統(tǒng)4 ;繼電保護測試儀2連接測試系統(tǒng)4,繼電保護測試儀2通過信號線 5連接繼電保護裝置3,繼電保護裝置3連接測試系統(tǒng)4 ;其中，測試系統(tǒng)4包括：測試接口 層模塊42,用于根據(jù)用戶測試請求生成電壓電流值；硬件接口 41，用于連接繼電保護測試 儀3，控制繼電保護測試儀2根據(jù)上述電壓電流值生成電壓電流模擬量數(shù)據(jù)，并向繼電保護 裝置3輸出上述電壓電流模擬量數(shù)據(jù)；測試層模塊43,用于從繼電保護裝置3獲取所述繼 電保護裝置生成的采樣值，并結(jié)合所述電壓電流模擬量數(shù)據(jù)進行測試。
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)示意圖，在實際應(yīng)用中， 本發(fā)明實施例所涉及的測試系統(tǒng)可以是如圖2所示進行連接，測試系統(tǒng)4能夠通過通訊接 口與繼電保護裝置3通訊，該通訊接口可以是支持103規(guī)約（485或以太網(wǎng)）、IEC61850通 信規(guī)約（以太網(wǎng)）等通訊方式與繼電保護裝置進行實時通訊。能夠與有RS485 口（或以太網(wǎng) 口）的保護裝置以IEC60870-5-103規(guī)約或以太網(wǎng)口的IEC61850的MMS通信規(guī)約進行通信， 從而讀取繼電保護裝置3的交流采樣值，并將該交流采樣值與測試參數(shù)自動關(guān)聯(lián)，用于實 現(xiàn)對國內(nèi)主流保護廠家的線路或元件保護的交流采樣的自動校驗。測試系統(tǒng)4完成交流采 樣值的自動輸出，自動返回校驗，自動計算實測誤差，形成合格或超標的結(jié)論，并存儲為文 本W(wǎng)ord格式的文件作為報告保存。
[0023] 通過上述繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)，能夠使系統(tǒng)自動地，按照根據(jù)測試需要所 設(shè)置的測試參數(shù)，進行繼電保護交流采樣測試，并計算測試結(jié)果及誤差，生成測試報告，從 而克服了以往對繼電保護裝置進行現(xiàn)場調(diào)試所存在的工作量大，耗時長的問題。
[0024] 進一步地，上述硬件接口 41負責(zé)與繼電保護測試儀2硬件進行通訊，控制繼電保 護測試儀2進行電壓、電流模擬量的輸出。硬件接口 41開放電壓、電流發(fā)生數(shù)據(jù)接口和以 太網(wǎng)卡接口。
[0025] 進一步地，上述測試接口層模塊42包括：測試控制接口 421，用于從繼電保護測試 儀2獲取測試結(jié)果信息。
[0026] 實際應(yīng)用中，測試接口層模塊42在硬件接口層進行一次封裝，派生出繼電保護裝 置3的測試功能算法。此層根據(jù)繼電保護測試功能的需要，計算出繼電保護測試儀需要輸 出的電壓電流值，通過硬件接口層41與繼電保護測試儀2進行通訊。
[0027] 以下對繼電保護裝置交流采樣值的自動測試功能的流程進行詳細介紹。
[0028](一）自動測試功能定義
[0029] 在本發(fā)明的測試系統(tǒng)中，測試功能執(zhí)行模塊是實現(xiàn)繼電保護裝置測試的基本單 元，自動測試功能是一種數(shù)據(jù)接口定義，它開放數(shù)據(jù)接口供測試系統(tǒng)其他程序使用，自動測 試功能也是一種測試過程的描述，它通過腳本描述了測試的執(zhí)行過程，同時，它也包含了繼 電保護裝置測試的基本單元的故障計算方法。自動測試功能包含屬性定義、項目定義參 數(shù)、通用參數(shù)、結(jié)果參數(shù)、腳本臨時變量、試驗前處理、試驗數(shù)據(jù)處理、試驗后處理、結(jié)果轉(zhuǎn) 換。其中：
[0030] (1)自動測試功能屬性定義
[0031] 屬性定義描述自動測試功能的基本信息，包含如下：測試功能名稱、測試功能ID、 測試功能版本、底層測試功能、測試結(jié)果來源、測試進度公式以供自動測試平臺便于調(diào)用。
[0032] (2)自動測試功能項目定義
[0033] 項目定義參數(shù)也可以叫做測試點參數(shù)，為測試功能的故障計算用參數(shù)數(shù)據(jù)的接 口，也是測試模板編輯平臺、報告模板編輯平臺使用的數(shù)據(jù)接口。每一個參數(shù)需要定義參數(shù) 名稱、參數(shù)變量、數(shù)據(jù)類型、缺省值、單位五個基本屬性。
[0034] (3)通用參數(shù)
[0035] 區(qū)別于項目定義參數(shù)，通用參數(shù)為測試功能之外的參數(shù)，在一個測試點的集合對 象中(例如接地距離保護一段定值校驗)，零序補償系數(shù)為所有測試點公用的參數(shù)。
[0036] (4)腳本臨時變量
[0037] 測試功能試驗前處理腳本、故障計算腳本、試驗后處理腳本、結(jié)果轉(zhuǎn)換腳本中使用 的中間變量聲明。用于處理復(fù)雜過程。
[0038] (二）自動測試的執(zhí)行過程
[0039] 自動測試功能通過交流采樣模塊完成相應(yīng)的測試項目，交流采樣模塊執(zhí)行測試的 過程流程如圖3所示：
[0040] 步驟301 :交流采樣模塊加載交流采樣自動測試功能，進行自動測試功能的試驗 前處理腳本，進行測試的初始化工作，同時測試系統(tǒng)根據(jù)通訊接口連接保護裝置，讀取相關(guān) 的試驗參數(shù)并導(dǎo)入系統(tǒng)等待調(diào)用；
[0041] 步驟302 :測試執(zhí)行組件執(zhí)行采樣值計算腳本，根據(jù)測試功能的項目定義參數(shù)和 通用參數(shù)進行采樣值輸出計算，得到繼電保護測試儀需要輸出的電壓電流值；對底層測試 功能模塊的各數(shù)據(jù)進行賦值。
[0042] 步驟303 :底層測試功能執(zhí)行模塊控制繼電保護測試測試儀，輸出電壓電流模擬 量數(shù)據(jù)；
[0043] 步驟304 :繼電保護測試儀執(zhí)行一次采樣值輸出完成一次測試，自動測試功能執(zhí) 行模塊獲取繼電保護測試儀的動作情況，執(zhí)行試驗后處理腳本，并通過通訊接口讀取采樣 值數(shù)據(jù)信息，通過通訊解析程序解析出需要的保護采樣值信息；
[0044] 步驟305 :測試完成，生成并輸出測試報告。
[0045] 其中，試驗后處理腳本是在繼電保護測試儀執(zhí)行一次采樣值輸出完成一次測試 后，判斷測試是否測試真正完成，如果測試真正完成，返回結(jié)束測試標志，如果還需要繼續(xù) 測試，設(shè)置下一個測試點的參數(shù)，返回繼續(xù)測試標志。
[0046] 通過上述自動測試功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對繼電保護裝置的參數(shù)調(diào)試工作的自動化，有 效節(jié)省工作時間，縮減人工工作量。
[0047] 上述測試控制接口 421為測試接口層模塊42開放出來供執(zhí)行測試功能測試的 接口，外部系統(tǒng)只要給出自動測試功能需要的標準參數(shù)數(shù)據(jù)接口，就能夠控制繼電保護測 試儀完成測試，并通過接口獲取自動測試功能的測試結(jié)果數(shù)據(jù)(測試得時間或測試得動作 值)。
[0048] 進一步地，上述的測試層模塊43包括：交流采樣測試模塊431，用于結(jié)合所述采樣 值和所述電壓電流模擬量數(shù)據(jù)進行測試。
[0049] 上述交流采樣測試模塊431通過對繼電保護裝置3生成的交流采樣值和繼電保護 測試儀2輸出的電流電壓模擬量數(shù)據(jù)進行誤差比對，自動完成測試，并形成標準格式的測 試報告。交流采樣測試模塊431具有一與繼電保護裝置的通訊接口，系統(tǒng)可以通過該繼電 保護裝置通訊接口，實現(xiàn)與繼電保護裝置的通訊，完成采樣值的讀取進行綜合結(jié)果判斷。
[0050] 圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的繼電保護測試儀2的結(jié) 構(gòu)圖。如圖4所示，繼電保護測試儀2包括：電源模塊21、DSP板22、直流模塊23、電流模 塊24、電壓模塊25、模擬錄波模塊26,其中，DSP板22包括多個I/O接口。
[0051] 其中，繼電保護測試儀2通過電流模塊24、電壓模塊25及4X開出量模塊、8X開 入量模塊與繼電保護裝置連接，完成于繼電保護裝置的通訊工作，實現(xiàn)電流、電壓模擬量的 輸出。
[0052] DSP板22為繼電保護測試儀2的核心板，提供各種I/O接口，信號處理平臺以美國 最新型的DSP器件為核心，集成了 FPGA先進技術(shù)，具備強大的信號處理能力。繼電保護測 試儀采用最新一代DSP數(shù)字信號處理技術(shù)以及16位的數(shù)模轉(zhuǎn)換和32位的數(shù)值計算精度。 DSP具有高速的運算能力，采用先進的DSP技術(shù)，使繼電保護測試儀每周波輸出的數(shù)據(jù)點提 高到600點，大大提高和改善了繼電保護測試儀的暫態(tài)響應(yīng)速度和幅頻特性，而且使繼電 保護測試儀具有十分強大的實時閉環(huán)功能。利用DSP+FPGA構(gòu)成的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，使繼 電保護測試儀在小信號輸出精度和輸出波形方面有了極大的提高和改善。
[0053] 圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)的繼電保護裝置3的結(jié)構(gòu) 圖。如圖5所示，繼電保護裝置3包括：電源模塊31、通信及管理模塊32、CPU模塊、開入模 塊34、開出模塊35及人機接口 36，其中，CPU模塊包括CPU1及CPU2。
[0054] 在具體的測試過程中，上述繼電保護裝置3通過交流變換器37來接收由繼電保護 測試儀發(fā)出的電壓、電流輸出模擬量。
[0055] 以下給出一個具體的例子，描述一組真實的測試數(shù)據(jù)在本發(fā)明的繼電保護交流采 樣測試系統(tǒng)中完成該測試的過程。
[0056] 打開測試系統(tǒng)，在任務(wù)列表中將交流采樣檢驗各測試任務(wù)點列出，繼電保護測試 儀按照測試任務(wù)列表的流程自動測試。
[0057] 當測試交流回路采樣檢驗（Un/In)點時，繼電保護測試儀輸出Va、Vb、Vc為 57. 735V的正序交流量，la、lb、Ic為1A的正序交流量，交流采樣輸出界面見圖6所示。
[0058] 在繼電保護測試儀輸出模擬量同時，通過繼電保護測試儀與繼電保護裝置通訊讀 取繼電保護裝置的采樣值，讀取到的采樣值顯示界面圖7所示，讀取到的Va相交流采樣值 幅值大小為57. 655842V，相角為0度；讀取到的Vb相交流采樣值幅值大小為57. 661774V， 相角為240. 008163度；讀取到的Vc相交流采樣值幅值大小為57. 659069V，相角為 120. 001034度。點擊該頁面的導(dǎo)出后，自動將采樣值輸出值和實測值、誤差大小及評估自動 計算出來，并顯示在圖8所示界面上。
[0059] 按照任務(wù)列表的自動測試流程，測試完畢后，將測試結(jié)果自動填寫到測試報告中， 顯示測試結(jié)果合格，生成的測試結(jié)論表格如表一所示：
[0060] 表一
[0061]

【權(quán)利要求】
1. 一種繼電保護交流采樣測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括：繼電保護測試儀、 繼電保護裝置及測試系統(tǒng)；所述繼電保護測試儀連接所述的測試系統(tǒng)，所述繼電保護測試 儀通過信號線連接所述的繼電保護裝置，所述的繼電保護裝置連接所述的測試系統(tǒng)；其中， 所述的測試系統(tǒng)包括： 測試接口層模塊，用于根據(jù)用戶測試請求生成電壓電流值； 硬件接口，用于連接所述的繼電保護測試儀，控制所述的繼電保護測試儀根據(jù)所述電 壓電流值生成電壓電流模擬量數(shù)據(jù)，并向所述的繼電保護裝置輸出所述電壓電流模擬量數(shù) 據(jù)； 測試層模塊，用于獲取所述繼電保護裝置生成的采樣值，并結(jié)合所述電壓電流值進行 測試。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的硬件接口包括：電壓電流發(fā)生數(shù)據(jù) 接口及以太網(wǎng)卡接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測試接口層模塊包括： 測試控制接口，用于從所述的繼電保護測試儀獲取所述測試結(jié)果信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的測試層模塊包括： 交流采樣測試模塊，用于結(jié)合所述采樣值和所述電壓電流模擬量數(shù)據(jù)進行測試。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的繼電保護測試儀包括：電源模塊、 DSP板、直流模塊、電流模塊、電壓模塊、模擬錄波模塊，所述的DSP板包括多個I/O接口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的繼電保護裝置包括：電源模塊、通 信及管理模塊、CPU模塊、開入模塊、開出模塊及人機接口。
【文檔編號】G01R31/00GK104101790SQ201310125197
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月11日
【發(fā)明者】孫二雙, 崔吉方, 鄭增成, 李印陽, 趙煜, 高培峰, 向前, 梁志琴 申請人:云南電網(wǎng)公司曲靖供電局, 北京博電新力電氣股份有限公司