专利名称：一种数字保护测试仪、自动闭环测试系统及方法
技术领域：
本发明涉及数字化智能变电站保护系统的测试技术领域，尤其涉及一种数字保护 测试仪、自动闭环测试系统及方法
背景技术：
随着数字化变电站的推广，目前国内各大测试仪厂家都在研制数字保护测试仪， 也纷纷推出了自己的产品，对数字保护测试技术也提出了一些建议。文献1 (基于IEC61850 的数字化继电保护GOOSE功能测试)提到了国外某公司研发的测试仪测试数字继电保护 GOOSE功能的方案。文献2(对支持IEC-61850标准的继电保护测试方法的思考)对数字保 护测试方法作了一些展望，提出了自动测试的概念，比如自动读取保护定值、报告。背景技 术存在一些缺陷，测试仪厂家为了满足目前多样化的数字保护装置测试都在从接口和协议 上完善自己的产品，但测试方法上没有太大改进，效率比较低，主要表现在以下几个方面定值仍然要手动输入，自动化程度低；采样值、报告无法自动读取。GOOSE参数配置麻烦，依赖保护厂家提供配置参数和数据集的定义。文献1提到了某公司测试仪可以直接读取SCL文件，获得GOOSE配置参数。但仍 然要手动把这些参数导入到测试系统中，另外没有解析GOOSE数据集中每个数据的描述信 肩、ο文献2虽然提出了自动测试的概念，但没有给出具体的实现方案。
发明内容
(一)发明目的本发明的目的是提供一种数字保护装置测试仪，以及数字化智能变电站保护系统 自动、闭环测试的方法。
发明内容
一种数字保护测试仪，其特征在于，包括PWF主控制板、FT3板、开入量板、开出量 板、以太网接口和光纤接口，所述FT3板连接PWF主控制板，用于发送符合FT3格式的采样值；所述开入量板连接PWF主控制板，用于和测试仪的输入关联；所述开出量板连接PWF主控制板，用于和测试仪的输出关联；所述以太网接口和所述光纤接口分别连接PWF主控制板，用于所述测试仪和继电 保护装置间的数据通信；所述PWF主控制板包括32位嵌入式ARM处理器和数字信号处理器，用于实现以太 网通信和数据处理。其中，所述光纤接口包括 FiberA、FiberB 和 FiberC 以及 CHl、CH2 和 CH3，FiberA 和FiberB用于发送符合IEC61850-9-1和IEC61850-9-2协议的采样值，FiberC用于订阅/发布GOOSE信息，CHI、CH2和CH3用于发送符合FT3格式的采样值。一种自动闭环测试系统，包括计算机、网络连接设备和上述的数字保护测试仪， 所述数字保护测试仪的以太网接口通过网络连接设备连接计算机，所述网络连接设备和数 字保护测试仪分别连接待测保护装置，用于获取保护装置的信息，计算机处理所述信息。其中，所述数字保护测试仪的FiberA、FiberB, CHI、CH2、或CH3连接所述保护装 置的SMV接口用于发送采样值，FiberC连接所述保护装置的GOOSE接口，用于订阅/发布 GOOSE信息，网络连接设备连接保护装置的以太网端口，用于获取所述保护装置的保护定 值、保护装置采样值、跳闸/合闸报告，所述定值、采样值、跳闸/合闸报告由计算机处理。一种基于上述系统的自动闭环测试方法，包括步骤测试人员根据测试计划建立测试任务，自动配置GOOSE参数，自动读/写保护定 值；根据测试任务和保护定值模拟故障，自动解析GOOSE报文获得测试结果，读取保 护装置跳闸/合闸报告，测试完毕软件自动生成一份完整的测试报告。其中，所述自动配置GOOSE参数，包括解析保护装置的CID或I⑶文件获得其GOOSE发布/订阅信息，所述信息包括 GOOSE基本参数和GOOSE数据集及其每个数据的描述信息，所述基本参数包括目的地址、 GoCBRef、GoID 禾口 APPID ；根据GOOSE数据的描述信息将GOOSE数据和测试仪的开入量或开出量进行关联；发布GOOSE时，GOOSE的数据集结构由测试系统软件自动生成，所述数据结构包括 数据个数、每个数据的数据类型、数据默认值。其中，所述自动配置GOOSE参数，还包括读取保护装置的GOOSE模型，获得其GOOSE发布/订阅信息。其中，所述自动配置GOOSE参数，还包括解析保护装置发布的GOOSE报文，获得其GOOSE发布信息。其中，自动读/写保护定值，包括根据IEC61850规定的保护装置存储定值的特点，测试系统直接从保护装置的数 据集中读取保护定值；写保护定值时，首先读取定值控制块SGCB获得定值运行区、编辑区的值，然后把 编辑区的值修改为运行区，此时编辑区的所有定值同运行区相同，在编辑区修改定值，并确 认编辑。其中，还包括测试系统自动读取保护装置的采样值。(三)有益效果本发明的数字保护测试仪首先解决了目前数字化变电站测试这一难题，自动化测 试提高了测试效率、减轻了测试人员的工作负担；实现测试系统和保护装置进行实时通讯， 为将来新的需求提供了开发手段；在测试方法上的创新为数字化变电站其它智能装置的测 试提供了参考，有利于新标准下测试行业整体技术水平的提高。
图1是根据本发明的数字保护测试仪组成结构图；图2是包含本发明的数字保护测试仪的自动闭环测试系统连接图。
具体实施例方式本发明提出的数字保护测试仪、自动闭环测试系统及方法，用于数字化智能变电 站保护系统的测试，结合
如下。如图1所示，本发明的数字保护测试仪包括PWF主控制板、FT3板(链路层选定为 IEC 60870-5-1的FT3格式，按照FT3格式处理数据)、开入量板、开出量板、以太网接口和
光纤接口。所述FT3板连接PWF主控制板，包括CH1、CH2和CH3光纤接口，用于发送符合FT3 格式的采样值；开入量板连接PWF主控制板，用于和测试仪的输入关联，该开入量板包括8对开关 量输入端子、输入电平转换装置和光电隔离装置，其中8对开关量输入端子通过输入电平 转换装置和光电隔离装置连接PWF主控制板。开出量板连接PWF主控制板，用于和测试仪的输出关联，该开出量板包括4对开关 量输出端子、继电器接点隔离输出装置，其中4对开关量输出端子通过继电器接点隔离输 出装置连接PWF主控制板；以太网接口和光纤接口分别连接PWF主控制板，用于上位机控制软件和测试仪及 测试仪和保护装置间的数据通信。其中光纤接口包括FiberA、FiberB和FiberC以及CH1、 CH2 和 CH3，FiberA 和 FiberB 用于发送符合 IEC61850-9-1、IEC61850-9-2 协议的采样值， FiberC用于订阅/发布GOOSE信息，CHI、CH2和CH3用于发送符合FT3格式的采样值。PWF主控制板包括32位嵌入式ARM (Advanced RISC Machines)处理器和数字信号 处理器(DSP)，用于实现以太网通信和高效快速的数据处理。包含上述数字保护测试仪的自动闭环测试系统，还包括计算机、网络连接设备， 如hub (集线器)，所述数字保护测试仪的以太网接口通过网络连接设备连接计算机，所述 网络连接设备和数字保护测试仪分别连接待测保护装置，用于获取保护装置的信息，计算 机处理所述信息。该数字保护测试仪的FiberA、FiberB、CHl、CH2或CH3连接所述保护装置 的SMV接口用于发送采样值，FiberC连接所述保护装置的GOOSE接口用于订阅/发布GOOSE 信息，网络连接设备连接保护装置的以太网接口，用于读/写所述保护装置的保护定值、读 取所述保护装置的采样值、读取所述保护装置的跳间/合间报告，所述定值、采样值、跳闸/ 合闸报告由计算机处理。基于上述系统的自动闭环测试方法，该方法包括步骤测试人员根据测试计划建 立测试任务，自动配置GOOSE参数，自动读/写保护定值；然后根据测试任务和保护定值模 拟故障，自动解析GOOSE数据获得测试结果，自动读取保护装置跳闸/合闸报告，测试结束 软件自动生成一份完整的测试报告。本发明方法步骤中，自动配置GOOSE参数。测试仪订阅/发布GOOSE时必须配置一 些基本的参数，这些参数必须和保护装置的配置完全一致。订阅GOOSE时必须知道被测保 护装置发布的GOOSE信息，这些信息包括GOOSE的一些基本配置参数(目标地址、GoCBRef和GoID等)及数据集中每个数据的定义；发布GOOSE时必须知道被测保护装置订阅的 GOOSE信息，这些信息包括GOOSE的一些基本参数(目标地址、GoCBRef、GoID和Dataset reference等)及GOOSE数据集的结构(包括数据个数、数据类型)。本发明的方法提出以 下三种方式来自动配置GOOSE参数(1)读取GOOSE模型文件获得GOOSE参数及数据集定义该方法解析保护装置的CID或I⑶文件获得其GOOSE发布、订阅信息，该信息包括 GOOSE的一些基本参数(目的地址、GoCBRef、GoID和APPID等)、GOOSE数据集及其每个数 据的描述信息，其中GOOSE的基本参数(比如MAC地址、GOID等)可自动配置，测试人员只 需要根据某个GOOSE数据的描述和测试仪的开入(或开出)进行关联，将来开入(开出) 的状态直接反映其关联的GOOSE数据的值。发布GOOSE时，GOOSE的数据集结构软件自动 生成，测试人员只需要修改某个或某些GOOSE数据值。(2)测试系统和保护装置通讯，读取其GOOSE模型获得GOOSE发布、订阅信息若没有被测保护装置的模型文件，测试系统可以和保护装置通讯，读取其GOOSE 模型，自动获得其GOOSE发布、订阅信息，该信息包括GOOSE的一些基本参数(目的地址、 GoCBRef、GoID和APPID等)、GOOSE数据集及其每个数据的描述信息。采用这种方式对保护装置的要求是保护装置数据模型里必须有GOOSE模型或者 有单独的GOOSE接口可以读取GOOSE模型。(3)解析保护装置发布的GOOSE报文，获得其GOOSE发布信息该方法自动解析保护发布的GOOSE报文，获得其GOOSE发布信息，该信息包括 GOOSE的一些基本参数(目的地址、GoCBRef、GoID和APPID等)及GOOSE数据集，但GOOSE 数据集中每个数据的描述信息通过这种方式无法获得，需要保护装置厂家提供。通过这种 方式只能订阅保护发布的GOOSE数据，不能给保护装置发布GOOSE数据。本发明方法步骤中，自动读/写保护装置的定值。自动读取保护定值是自动测试整个 开发中的重要工作。测试系统作为客户端，以C/S方式与保护装置进行通讯，读取保护定值。在保护装置的数据模型中，整定值及其相关的动作信息是建模在各相关的逻辑节 点中的。如LLNO里边定义的是公用定值，PTOC节点为定时过流保护接点。目前各个厂家其 逻辑节点下的定值都放在数据集中。数据集中定值的顺序和定值单表的顺序是一样的。根 据保护装置存储定值的特点，以及减少客户端和服务器的交互次数，直接从数据集中获取 定值，取得变量名、数值、描述，传递给测试系统，测试系统不需要人工干预(或尽可能少) 根据变量名解析出定值，供模拟故障使用。自动测试过程中，有时用户需要修改保护定值， 比如投\退压板，其方法如下首先读取SGCB (定值控制块)获得定值运行区、编辑区的值， 然后把编辑区的值修改为运行区。此时编辑区的所有定值同运行区相同，在编辑区修改定 值，最后确认编辑。采用这种方式后，测试人员只需要修改定值，确认编辑。本发明方法步骤中，自动读取采样值。保护装置的采样值(电压、电流的有效值、 相位)以数据集的形式传递给后台，每个保护装置厂家一般都会有一个固定的数据集名， 读取数据集可获得每个变量的值，另外通过数据集下每个元素的路径读取每个数据的描 述、单位，从而测试系统可获得每个采样值的名称、数值和单位。本发明方法步骤中，自动读取保护装置跳闸/合闸报告。实现包括两部分一是读 取报告，另一部分是读取报告后的处理。主线程调用读取报告线程后该线程一直运行，等待保护装置动作事件的到来，来一个读一个，并把事件存入缓冲区。主线程在做下个测试点前 读取缓冲区的报告，并清空缓冲区，以保证缓冲区的内容为下个测试点的报告。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
一种数字保护测试仪，其特征在于，包括PWF主控制板、FT3板、开入量板、开出量板、以太网接口和光纤接口，所述FT3板连接PWF主控制板，用于发送符合FT3格式的采样值；所述开入量板连接PWF主控制板，用于和测试仪的输入关联；所述开出量板连接PWF主控制板，用于和测试仪的输出关联；所述以太网接口和所述光纤接口分别连接PWF主控制板，用于所述测试仪和继电保护装置间的数据通信；所述PWF主控制板包括32位嵌入式ARM处理器和数字信号处理器，用于实现以太网通信和数据处理。
2.如权利要求1所述的数字保护测试仪，其特征在于，所述光纤接口包括FiberA、 FiberB 和 FiberC 以及 CHl、CH2 和 CH3, FiberA 和 FiberB 用于发送符合 IEC61850-9-1 和 IEC61850-9-2协议的采样值，FiberC用于订阅/发布GOOSE信息，CHU CH2和CH3用于发 送符合FT3格式的采样值。
3.一种自动闭环测试系统，其特征在于，包括计算机、网络连接设备和权利要求1所 述的数字保护测试仪，所述数字保护测试仪的以太网接口通过网络连接设备连接计算机， 所述网络连接设备和数字保护测试仪分别连接待测保护装置，用于获取保护装置的信息， 计算机处理所述信息。
4.如权利要求3所述的自动闭环测试系统，其特征在于，所述数字保护测试仪的 FiberA、FiberB、CHl、CH2、或CH3连接所述保护装置的SMV接口用于发送采样值，FiberC连 接所述保护装置的GOOSE接口，用于订阅/发布GOOSE信息，网络连接设备连接保护装置的 以太网端口，用于获取所述保护装置的保护定值、保护装置采样值、跳闸/合闸报告，所述 定值、采样值、跳闸/合闸报告由计算机处理。
5.一种基于权利要求3所述系统的自动闭环测试方法，其特征在于，包括步骤 测试人员根据测试计划建立测试任务，自动配置GOOSE参数，自动读/写保护定值； 根据测试任务和保护定值模拟故障，自动解析GOOSE报文获得测试结果，读取保护装置跳间/合间报告，测试完毕软件自动生成一份完整的测试报告。
6.如权利要求5所述的自动闭环测试方法，其特征在于，所述自动配置GOOSE参数，包括解析保护装置的CID或ICD文件获得其GOOSE发布/订阅信息，所述信息包括GOOSE基 本参数和GOOSE数据集及其每个数据的描述信息，所述基本参数包括目的地址、GoCBRef、 GoID 禾口 APPID ；根据GOOSE数据的描述信息将GOOSE数据和测试仪的开入量或开出量进行关联； 发布GOOSE时，GOOSE的数据集结构由测试系统软件自动生成，所述数据结构包括数据 个数、每个数据的数据类型、数据默认值。
7.如权利要求5所述的自动闭环测试方法，其特征在于，所述自动配置GOOSE参数，还 包括读取保护装置的GOOSE模型，获得其GOOSE发布/订阅信息。
8.如权利要求5所述的自动闭环测试方法，其特征在于，所述自动配置GOOSE参数，还 包括解析保护装置发布的GOOSE报文，获得其GOOSE发布信息。
9.如权利要求5所述的自动闭环测试方法，其特征在于，自动读/写保护定值，包括 根据IEC61850规定的保护装置存储定值的特点，测试系统直接从保护装置的数据集中读取保护定值；写保护定值时，首先读取定值控制块SGCB获得定值运行区、编辑区的值，然后把编辑 区的值修改为运行区，此时编辑区的所有定值同运行区相同，在编辑区修改定值，并确认编辑。
10.如权利要求5-9任一所述的自动闭环测试方法，其特征在于，还包括 测试系统自动读取保护装置的采样值。
全文摘要
本发明公开了一种数字保护测试仪，包括PWF主控制板、FT3板、开入量板、开出量板、以太网接口和光纤接口。一种自动闭环测试系统，包括计算机、网络连接设备和上述的数字保护测试仪，数字保护测试仪通过光纤接口连接保护装置，用于发送采样值及发布/订阅GOOSE信息。一种自动闭环测试方法，包括测试人员根据测试计划建立测试任务，自动配置GOOSE参数，自动读/写继电保护装置定值；根据测试任务和保护定值模拟故障，自动解析GOOSE数据获得测试结果；自动读取继电保护装置采样值；自动读取保护装置跳闸/合闸报告；测试完毕软件自动生成一份完整的测试报告。本发明能够完成自动化测试，提高了测试效率、减轻了测试人员的工作负担。
文档编号G01R25/00GK101923126SQ20091024316
公开日2010年12月22日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者何剑, 向前, 张长久, 战秀河, 袁敬中, 赵琳, 郝海珍, 钱玉春 申请人:华北电网有限公司;华北电网有限公司唐山供电公司;北京国电华北电力工程有限公司;北京博电新力电力系统仪器有限公司