本发明涉及一种直流测试仪可编程状态序列动态生成系统，属于直流输电设备检测技术领域。
背景技术：
特高压直流输电工程正在我国和海外大力发展和建设，电压等级由500kv到800kv，再到1100kv不断提高，传输功率也越来越大。
直流保护系统是特高压直流输电系统的安全卫士，实时监测换流器、直流极线及中性线、直流滤波器等设备及区域的运行状态参量，快速保护换流站内电气设备以及直流线路免受电气故障损害，对整个直流输电系统的安全稳定运行起着重要作用。
目前，直流保护系统的测试主要是在出厂前，进行厂内集中联调测试，由于直流控制系统和直流保护系统需要互相配合，耦合度高，集中联调时采用实时数字仿真系统进行直流控制系统和直流保护系统的整体功能试验，试验系统和设备庞大复杂，且只能顺序产生状态序列，难以满足测试需求。工程现场的调试和运维阶段均缺乏有效的试验技术和手段，一般只能通过厂家技术人员在直流控制和保护装置的调试软件中进行强制置数，或修改软件逻辑，来模拟保护动作条件，检验出口回路的正确性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种直流测试仪可编程状态序列动态生成系统，实现了状态序列根据输入开关量和现场总线输入动态生成，满足了直流控保设备的测试需求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种直流测试仪可编程状态序列动态生成系统，包括交互层、控制层和输出层；
所述交互层录入测试人员的需求，包括n-s图录入和故障模型库录入两种方式；
所述n-s图录入的是各个状态的时序、各个状态的执行条件和循环条件；所述故障模型库录入的是已经编辑完成的状态序列，是一组完整的时序控制模块和逻辑控制模块对应的指令；
所述控制层包括时序控制模块，逻辑控制模块和外部状态输入模块；
所述时序控制模块的控制方式为：按顺序依次执行，到达状态的持续时间后，执行下一状态；
所述逻辑控制模块的控制方式为：符合某条件时从某一编号开始执行状态，逻辑控制进行条件判断和编号跳转两种操作；
所述外部状态输入模块包括现场总线输入和开关量输入，是通过测试仪接口输入的开关量、状态量用于编辑逻辑条件表达式；
所述输出层用于根据控制层选择执行的状态，输出对应的开关量，数字量或模拟量。
前述的交互层支持测试人员选择任意一种方式录入。
前述的交互层录入的状态的基本属性包括：状态编号、持续时间和输出量，其中，输出量即输出的电压、电流和开关量。
前述的n-s图包括顺序结构，选择结构，直到型循环结构和当型循环结构，其中，直到型循环结构和当型循环结构统称为循环结构。
前述的顺序结构是指由时序控制模块控制按顺序执行状态；所述选择结构，直到型循环结构和当型循环结构由时序控制模块和逻辑控制模块组合控制。
前述的选择结构在控制层插入两个逻辑控制模块，第一个逻辑控制模块判断符合条件后，利用另一个逻辑控制模块跳出顺序执行；所述直到型循环结构在控制层插入两个逻辑控制模块，第一个逻辑控制模块判断符合条件后，利用另一个逻辑控制模块控制跳回循环；所述当型循环结构在控制层插入逻辑控制模块，在符合逻辑条件时，跳入循环，顺序执行相应的状态，不符合该逻辑条件时，跳过相应的状态。
前述的逻辑条件表达式是指通过将开关量或状态量和与非门连线，构成逻辑门电路，从而转换为等价的逻辑条件表达式；其中，状态量包括解锁状态、降压运行和闭锁线路保护，用0/1表示；所述开关量包括合位和分位，用0/1表示。
前述的如果交互层通过故障模型库的方式录入，则在控制层，时序控制模块根据时序控制指令控制状态按顺序依次执行，到达一个状态的持续时间后，执行下一状态，逻辑控制模块根据逻辑控制指令控制在某个状态处条件判断，对于符合条件的控制编号跳转，直至整个指令执行完成，最终完成整个状态序列的生成；
如果交互层通过n-s图录入，则首先将n-s图解析为相应的时序控制模块和逻辑控制模块对应的指令，发给控制层，再在控制层，由时序控制模块根据时序控制指令控制状态按顺序依次执行，到达一个状态的持续时间后，执行下一状态，逻辑控制模块根据逻辑控制指令控制在某个状态处条件判断，对于符合条件的控制编号跳转，直至整个指令执行完成，最终完成整个状态序列的生成。
本发明的有益效果为：
本发明实现了状态序列根据输入开关量和现场总线输入动态生成，满足了直流控保设备的测试需求。
附图说明
图1为本发明的直流测试仪可编程状态序列动态生成系统的架构图。
图2为n-s图四种结构。
图3为n-s图录入状态与传统测试仪录入状态的界面对比，(a)为传统测试仪录入状态界面；(b)为n-s图录入状态界面。
图4为逻辑条件输入示意图。
图5为测试仪工作原理图。
图6为解析n-s选择结构示意图，(a)为n-s图，(b)为(a)的解析图。
图7为解析n-s直到型循环结构示意图，(a)为n-s图，(b)为(a)的解析图。
图8为解析n-s当型循环结构示意图，(a)为n-s图，(b)为(a)的解析图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的直流测试仪可编程状态序列动态生成系统包括三层架构，即交互层、控制层和输出层。
在交互层录入测试人员的需求，包括n-s(nassishneiderman)图录入和故障模型库录入两种手段，测试人员可以选择任意一种手段录入。n-s图录入的是各个状态的时序、各个状态的执行条件和循环条件，是对状态编程的手段，通过n-s图，输入状态序列中各种状态的执行条件和时序，以及该状态输出的电流、电压和开关量。故障模型库包含已经编辑完成的状态序列，是一组完整的时序控制模块和逻辑控制模块对应的指令。每个状态的基本属性包括：状态编号、持续时间和输出量，输出量即输出的电压、电流和开关量。
控制层包括时序控制模块，逻辑控制模块和外部状态输入模块。其中，时序控制模块的控制方式为：按顺序依次执行，到达状态的持续时间后，执行下一状态。逻辑控制模块的控制方式为：符合某条件时从某一编号开始执行状态，逻辑控制进行条件判断和编号跳转两种操作。外部状态输入模块包括现场总线输入和开关量输入，是通过测试仪接口输入的开关量、状态量用于编辑逻辑条件表达式，外部的开关量、状态量构成表达式的方法见图4。
输出层用于根据控制层选择执行的状态，输出对应的开关量，数字量或模拟量。
如图2所示，n-s图包括四种典型结构，包括顺序结构，选择结构，直到型循环结构和当型循环结构。在控制层，对于顺序结构时序控制模块根据时序控制指令按状态编号逐一执行；本发明通过组合时序控制模块和逻辑控制模块，实现“选择结构”、“当型循环结构”和“直到型循环结构”三种状态生成序列的结构，其中，“当型循环结构”和“直到型循环结构”属于“循环”结构。
如图3所示，传统测试仪状态序列输入界面和可编程状态序列的对比。参见图3(a)传统测试仪的状态序列只能顺序执行状态，一般是点击“+”符号，则新增一个状态，双击表示该状态的方框，设置需要输出的电压、电流和开关量。本发明为实现可编程状态序列，点击“+”符号后，弹出子菜单供选择，如果选择“顺序”，则和传统测试仪相同，如果选择“选择”、“循环”，则新增逻辑结构，对于“循环”，还有“当型循环结构”和“直到型循环结构”两种选择，在相应的位置提供新增逻辑条件或者状态的按钮。双击设置逻辑条件或者状态。如图3(b)中的，对于顺序结构，点击“+”符号，则新增一个状态，双击表示该状态的方框，则设置需要输出的电压、电流和开关量；如果新增选择结构，则出现选择分支，在相应分支出现“+”符号，可以新增状态，双击表示逻辑条件的三角形，可以设置逻辑条件；如果新增循环结构，则展开子菜单，选择新增“当型循环”还是“直到型”循环。如果新增“当型循环”，出现被“厂”字形包围的循环执行的状态，“厂”字形表示当型循环的逻辑条件，双击表示逻辑条件的“厂”字形框，可以设置逻辑条件，满足该条件时循环执行“厂”字形下方的状态，点击框内“+”符号，可以增加状态；如果新增“直到型循环”，出现被“丄”字形包围的循环执行的状态，“丄”字形为逻辑条件，双击表示逻辑条件的“厂”字形框，可以设置逻辑条件，满足该条件时循环执行“丄”字形上方的状态，点击框内“+”符号，可以增加状态。
如图4所示，对于逻辑条件的输入。逻辑条件就是一个由开关量(或状态量)构成的逻辑表达式。其中，状态量包括解锁状态、降压运行、闭锁线路保护等，都可以用0/1表示，开关量包括合位和分位，也可以用0/1表示，用户根据自己需求，决定用“1”表示合位还是用“0”表示合位。由于开关量和状态量都用0/1表示，因此不作区分。开关量或者状态量通过现场总线输入或者实测，作为逻辑表达式不区分开关量(或状态量)是现场总线输入的还是实测的。根据布尔代数理论，一个逻辑表达式总能化成“与非-与非”式或者“或非-或非”式，即通过开关量表示的逻辑表达式，需要转换为等价的“与非-与非”式。通过将开关量和与非门连线，构成逻辑门电路的方式，来编辑逻辑表达式。例如，用a1表示开关量1，a2表示开关量2，……，an表示开关量n，如图4所示的连线，表示表达式为
如图5所示，在控制状态序列输出时，增加逻辑控制模块，即“符合某条件时跳转到某一编号开始执行”这一功能，将现场总线输入和开关量输入满足某一逻辑表达式时，进行状态序列执行顺序的动态跳转。为实现状态序列的可编程，将状态序列的执行控制按照结构化程序设计方法分解为“顺序”、“选择”、“循环”三种方式，其中循环包括“当型循环”和“直到型循环”，通过人机交互方式采用n-s图(nassishneiderman图)方式录入状态，或者选取故障模块状态录入。测试仪根据测试人员录入的n-s图，通过时序控制模块和逻辑控制模块实现状态序列的输出。
由于单个逻辑控制模块的功能只有“符合某条件时跳转到某一编号开始执行”，不满足时，就顺序执行，即只有一次跳转。对于选择、循环结构，包括了“满足某条件”和“不满足条件”两个分支，需要跳转到不同编号，因此，需要两个逻辑控制模块进行配合，本发明在图6到图8，通过流程图方式，表示测试仪根据n-s图执行相应的状态和进行逻辑条件的判断。
如图6所示，图6(a)为n-s图选择结构，图6(b)为测试机的执行过程。对于选择结构，控制层插入两个逻辑控制模块，第一个逻辑控制模块用于条件判断，另一个逻辑控制模块用于编号跳转。第一个逻辑控制模块执行结束后，利用另一个逻辑控制模块跳出循环。参照图6(a)具体执行过程为：首先执行状态0，然后逻辑控制模块判断是否符合跳转条件，如果符合，则另一个逻辑控制模块控制跳转执行状态3，然后由时序控制模块控制按顺序执行状态4，状态5，结束；如果不符合跳转条件，则由时序控制模块控制按顺序执行状态1，状态2，再由逻辑控制模块判断是否符合跳转条件，如果符合，则另一个逻辑控制模块控制跳转执行状态5，结束。
如图7所示，图7(a)为n-s图直到型循环结构，图7(b)为测试机的执行过程。对于直到型循环结构，控制层同样插入两个逻辑控制模块，第一个逻辑控制模块用于条件判断，另一个逻辑控制模块用于编号跳转。对于直到型循环结构，当符合条件时，利用逻辑控制模块控制跳回循环。参照图7(a)具体执行过程为：由时序控制模块控制按顺序执行状态0，状态1，状态2，执行完状态2后，逻辑控制模块判断是否符合跳转条件，如果符合，则另一个逻辑控制模块控制跳转执行状态1，进入循环；如果不符合跳转条件，则由时序控制模块控制按顺序执行状态3，结束。
如图8所示，图8(a)为n-s图当型循环结构，图8(b)为测试机的执行过程。“当型循环”结构是在符合逻辑条件时，顺序执行相应的状态，不符合该逻辑条件时，跳过相应的状态。因此对于测试仪需要用逻辑控制块和时序控制块来实现。对于当型循环结构，首先利用逻辑控制模块控制跳入循环，执行完相应的状态序列后，跳回逻辑控制模块。参照图8(b)具体执行过程为：执行完状态0后，顺序进行条件判断1；如果条件判断1符合，则跳过下一个逻辑控制模块——条件判断2，执行状态1、状态2……，执行结束后，跳转到一个逻辑表达式结果恒为1的逻辑控制模块——条件判断3，由条件判断3进行跳转回“条件判断1”的逻辑控制模块；如果条件判断1不符合，则顺序执行一个逻辑表达式结果恒为1的逻辑控制模块——条件判断2，由条件判断2跳过状态1、状态2，跳转至状态3开始顺序执行。
综上，本发明的可编程状态序列动态生成方法具体过程为：
如果交互层通过故障模型库的方式录入，则录入的是一组完整的时序控制模块和逻辑控制模块对应的指令，在控制层，时序控制模块根据时序控制指令控制状态按顺序依次执行，到达一个状态的持续时间后，执行下一状态，逻辑控制模块根据逻辑控制指令控制在某个状态处条件判断，对于符合条件的控制编号跳转，直至整个指令执行完成，最终完成整个状态序列的生成。
如果交互层通过n-s图录入，则需要通过n-s图解析，在交互层先按照图6到图8在生成相应的时序控制模块和逻辑控制模块对应的指令，发给控制层。在控制层，时序控制模块根据时序控制指令控制状态按顺序依次执行，到达一个状态的持续时间后，执行下一状态，逻辑控制模块根据逻辑控制指令控制在某个状态处条件判断，对于符合条件的控制编号跳转，直至整个指令执行完成，最终完成整个状态序列的生成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。