一种智能保护逻辑及出口矩阵一键测试方法与流程

1.本发明涉及新建智能变电站二次设备基建验收装置调试技术领域，具体涉及一种智能保护逻辑及出口矩阵一键测试方法。


背景技术：

2.常规变电站二次回路连接、保护出口、功能压板看得见，摸得着，可形成明显的物理断口，保护调试人员形成了固有的习惯。在智能变电站继电保护调试中，常规站“看得见”、“摸得着”的二次连线变成了“看不见”、“摸不着”的“黑匣子”，大大增加了继电保护运维调试、检修试验的技术难度和不可控性。目前智能站保护的自动测试作为一种有效的测试手段，长期以来也是业界的研究热点，但由于传统变电站继电保护装置对外接口不统一(如通信规约版本过多、定值清单、动作报告内容格式不一致等)，很大程度上限制了自动测试的实际应用。随着各厂家对保护自动测试研究的深入，但仍存在以下问题：
3.(1)二次虚回路可视化程度低，用普通配置工具查看虚端子表以及模型，操作不直观，易出错；
4.(2)保护测试前需配置模板，配置工作量过大，模板建立耗时长，且配置模板的建立对用户专业水平要求过高，难度较大；
5.(3)由于保护装置模型不规范等原因，导致保护装置定值与标准定值存在一定的差异，尤其是“六统一”之前的保护装置更为明显，自动测试系统很难实现保护定值的闭环控制。
6.此外，现阶段智能站基建验收，存在一定问题。例如主变保护开始调试需等到厂家组网完成后进行，主变跳闸矩阵逻辑测试同样也需等组网完成，并且在测试时没有专用仪器，实际传动时不方便测试矩阵的时间，现场进行跳闸矩阵测试只能通过实际传动再利用网分或凯默测试仪等辅助装置查看，网分使用较为不便，凯默使用不够直观。二是测试跳闸矩阵实际传动需多次传动开关，可能对一次设备造成一定影响。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于研制一种智能保护逻辑及出口矩阵一键测试方法，采用闭环测试技术、信号交互等技术，实现智能站二次设备“一键式”自动化测试以及跳闸矩阵的测试。本发明的技术方案：
8.一种智能保护逻辑及出口矩阵一键测试方法，包括以下步骤：
9.步骤一，在自动建模流程中完成scd文件导入以及信息的自动配置后，选定与被测继电保护装置对应的测试模板进行检测；
10.步骤二，进行一致性检验；
11.步骤三，保护测试项被执行前，读取保护装置当前定值，自动测试软件根据欲模拟的故障性质、相别、类型和相关定值，自动计算出模拟故障量并下发至底层测试仪，底层测试仪生成相应smv、goose数字信号发送给继电保护装置；
12.步骤四，自动测试软件支持修改控制字/压板模式和不修改控制字/压板模式；
13.步骤五，自动测试软件收到继电保护装置发送的遥测值、保护事件、告警事件等信息和测试方案进行比较，判断并给出测试结果。
14.优选的，步骤二中对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置等是否正确。
15.优选的，步骤四中修改控制字/压板模式：自动测试软件在一键测试过程中修改保护装置控制字/压板信息，让继电保护装置根据设定的定值、软压板、控制字以及底层测试仪送至的数字信号，进行保护逻辑运算，产生相应的动作行为，自动测试软件回采保护动作出口，并通过保护动作出口以及动作时间来判断保护动作是否正确。
16.优选的，步骤四中不修改控制字/压板模式：自动测试软件建立保护动作出口标准信息与mms信息的对应关系，在一键测试过程中不修改保护装置控制字/压板信息，接收保护装置出口信息，并通过回采mms信息来判断所测保护逻辑是否动作以及动作时间是否正确。
17.优选的，步骤五中还包括以下步骤：判断并给出测试结果后执行完成一个保护测试项，以此类推完成所有保护测试。
18.优选的，步骤五中还包括以下步骤：测试过程中将相关测试参数及测试结果填写到事先规划好的测试报告模板中，待测试全部完成，实验报告也将自动生成。
19.优选的，测试方法利用一键式保护测试系统完成，所述一键式保护测试系统包括测试仪和保护装置，所述保护装置包括主变保护。
20.优选的，自动测试系统模块与测试仪下位机完成测试仪控制命令的下发和测试结果的反馈功能，与被测继电保护装置基于iec61850标准采用mms通信协议实现通信，实现保护装置控制命令的下发和装置动作报告、录波和遥信变位信息的获取功能，自动测试系统软件实现测试任务调度控制、结果判别，最终实现全自动闭环测试。
21.优选的，测试仪控制输出故障量，主变保护收到故障量后进行故障计算，对应保护元件动作后按照整定的跳闸矩阵进行出口，测试仪订阅保护出口goose控制块并解析出口序列，将出口序列转换为矩阵形式进行结果记录，实现对应保护元件的跳闸矩阵测试。
22.优选的，使用测试仪控制输出故障量，进行一类故障导致保护动作行为的渐进性跳闸矩阵测试，退出主保护，保留高复压i段各时限功能，测试仪施加高压侧故障使高复压i段满足，高复压i段1时限、2时限、3时限会依次动作，主变保护动作行为会依次按照高复压i段1时限、2时限、3时限对应的矩阵依次跳不同侧开关，1时限跳本侧及母联，2时限跳本侧，3时限跳三侧，测试仪会在时刻t1、t2、t3收到三次动作序列，解析出三组跳闸矩阵。
23.本发明的有益效果：
24.本发明在数模一体测试仪上进行二次开发，利用数模一体装置的sv、goose、模拟量发送功能来触发故障量，利用goose接收功能来模拟智能终端接收跳闸信号，分析多出口动作情况实现对跳闸矩阵的测试，通过导入scd文件，比较各个所模拟的智能终端收到goose跳闸信号时间来进行跳闸矩阵逻辑测试。除了可以输出故障量、订阅goose信号，还可以作为mms客户端与保护进行通信，实现对保护压板、控制字的自动控制，结合测试用例可以实现一键式自动测试，在无需人工干预的情况下完成主变保护跳闸矩阵的测试，数模一体测试仪接口众多，可以多侧施加故障量和接收多组goose，同时具备模拟量输出功能，可
以实现对常规采样数字跳闸继电保护的跳闸矩阵测试和保护功能“一键式”自动化测试。
25.本发明应用于新建智能变电站二次设备基建验收装置调试，一键测试保护装置各项逻辑及跳闸矩阵，并通过测试仪形象直观的进行结果展示，优化人机交互界面。
26.本发明应用于变电站间隔停电检修二次设备的保护检验、逻辑测试，以提高工作效率。
附图说明
27.图1为本发明测试仪基本原理图；
28.图2为本发明数模一体测试仪方案测试具体界面及测试结果图；
29.图3为本发明一键式保护测试系统结构图；
30.图4为本发明实施例3的原理图；
31.图5为本发明实施例3测试仪软压板投退页面例举图；
32.图6为本发明实施例3动作结果图；
33.图7为本发明软压板状态对应表图。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
37.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
38.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
39.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
40.实施例1
41.1.装置组合结构
42.具备8组光网口，8组光串口，6u6i模拟量，1组dc输出，1组mms网口，8di，8do，1组gps天线接口，1组485/232串行口，3组usb，1组调试网口，支持sv、goose收发功能，支持模拟量输出功能，支持开关量收发功能，支持mms客户端功能，支持远程修改软压板控制字。
43.2.测试仪基本原理
44.测试仪基本原理如图1所示：
45.测试仪控制输出故障量，主变保护收到故障量后进行故障计算，对应保护元件动作后按照整定的跳闸矩阵进行出口，测试仪订阅保护出口goose控制块并解析出口序列，将出口序列转换为矩阵形式进行结果记录，可以实现对应保护元件的跳闸矩阵测试。
46.更进一步的，使用测试仪控制输出故障量，可以进行一类故障导致保护动作行为的渐进性跳闸矩阵测试，例如退出主保护，保留高复压i段各时限功能，测试仪施加高压侧故障使高复压i段满足，高复压i段1时限、2时限、3时限会依次动作，主变保护动作行为会依次按照高复压i段1时限、2时限、3时限对应的矩阵依次跳不同侧开关，如1时限跳本侧及母联，2时限跳本侧，3时限跳三侧，测试仪会在时刻t1、t2、t3收到三次动作序列，解析出三组跳闸矩阵，以该模式可以方便直观的测试出保护时序动作行为及对应各时刻的矩阵。
47.数模一体测试仪方案测试具体界面及测试结果示例如图2所示：
48.基于上述原理和测试模块，可以实现主变保护各保护元件的跳闸矩阵测试，借助测试仪预制算法和软压板、控制字自动投退，可以实现一键式自动测试，包括单一保护元件矩阵测试和多个保护元件按照时序动作的多矩阵同时测试。
49.3.一键测试方案
50.一键式保护测试系统结构如图3所示。自动测试系统软件与测试仪下位机完成测试仪控制命令的下发和测试结果的反馈功能，与被测继电保护装置基于iec61850标准采用mms通信协议实现通信，实现保护装置控制命令的下发和装置动作报告、录波、遥信变位等信息的获取功能，自动测试系统软件实现测试任务调度控制、结果判别，最终实现全自动闭环测试。
51.自动测试系统测试的保护装置主要有线路保护、变压器保护、母线保护、断路器保护等。继电保护测试仪自动测试开始测试后，测试程序会按照以下程序依次执行步骤，直至完成该测试。
52.步骤一，在自动建模流程中完成scd文件导入以及信息的自动配置后，就可以选定与被测继电保护装置对应的测试模板进行检测；
53.步骤二，进行一致性检验，对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置等是否正确；
54.步骤三，保护测试项被执行前，读取保护装置当前定值，自动测试软件根据欲模拟的故障性质、相别、类型和相关定值，自动计算出模拟故障量并下发至底层测试仪，底层测试仪生成相应smv、goose数字信号发送给继电保护装置。
55.步骤四，自动测试软件支持修改控制字/压板模式和不修改控制字/压板模式。
56.修改控制字/压板模式：自动测试软件在一键测试过程中修改保护装置控制字/压板信息，让继电保护装置根据设定的定值、软压板、控制字以及底层测试仪送至的数字信号，进行保护逻辑运算，产生相应的动作行为，自动测试软件回采保护动作出口，并通过保护动作出口以及动作时间来判断保护动作是否正确。
57.步骤五，自动测试软件收到继电保护装置发送的遥测值、保护事件、告警事件等信息和测试方案进行比较，判断并给出测试结果，执行完成一个保护测试项，以此类推完成所有保护测试，测试过程中将相关测试参数及测试结果填写到事先规划好的测试报告模板中，待测试全部完成，实验报告也将自动生成。
58.实施例2
59.1.装置组合结构
60.具备8组光网口，8组光串口，6u6i模拟量，1组dc输出，1组mms网口，8di，8do，1组gps天线接口，1组485/232串行口，3组usb，1组调试网口，支持sv、goose收发功能，支持模拟量输出功能，支持开关量收发功能，支持mms客户端功能，支持远程修改软压板控制字。
61.2.测试仪基本原理
62.测试仪基本原理如图1所示：
63.测试仪控制输出故障量，主变保护收到故障量后进行故障计算，对应保护元件动作后按照整定的跳闸矩阵进行出口，测试仪订阅保护出口goose控制块并解析出口序列，将出口序列转换为矩阵形式进行结果记录，可以实现对应保护元件的跳闸矩阵测试。
64.更进一步的，使用测试仪控制输出故障量，可以进行一类故障导致保护动作行为的渐进性跳闸矩阵测试，例如退出主保护，保留高复压i段各时限功能，测试仪施加高压侧故障使高复压i段满足，高复压i段1时限、2时限、3时限会依次动作，主变保护动作行为会依次按照高复压i段1时限、2时限、3时限对应的矩阵依次跳不同侧开关，如1时限跳本侧及母联，2时限跳本侧，3时限跳三侧，测试仪会在时刻t1、t2、t3收到三次动作序列，解析出三组跳闸矩阵，以该模式可以方便直观的测试出保护时序动作行为及对应各时刻的矩阵。
65.数模一体测试仪方案测试具体界面及测试结果示例如图2所示：
66.基于上述原理和测试模块，可以实现主变保护各保护元件的跳闸矩阵测试，借助测试仪预制算法和软压板、控制字自动投退，可以实现一键式自动测试，包括单一保护元件矩阵测试和多个保护元件按照时序动作的多矩阵同时测试。
67.3.一键测试方案
68.一键式保护测试系统结构如图3所示。自动测试系统软件与测试仪下位机完成测试仪控制命令的下发和测试结果的反馈功能，与被测继电保护装置基于iec61850标准采用
mms通信协议实现通信，实现保护装置控制命令的下发和装置动作报告、录波、遥信变位等信息的获取功能，自动测试系统软件实现测试任务调度控制、结果判别，最终实现全自动闭环测试。
69.自动测试系统测试的保护装置主要有线路保护、变压器保护、母线保护、断路器保护等。继电保护测试仪自动测试开始测试后，测试程序会按照以下程序依次执行步骤，直至完成该测试。
70.步骤一，在自动建模流程中完成scd文件导入以及信息的自动配置后，就可以选定与被测继电保护装置对应的测试模板进行检测；
71.步骤二，进行一致性检验，对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置等是否正确；
72.步骤三，保护测试项被执行前，读取保护装置当前定值，自动测试软件根据欲模拟的故障性质、相别、类型和相关定值，自动计算出模拟故障量并下发至底层测试仪，底层测试仪生成相应smv、goose数字信号发送给继电保护装置。
73.步骤四，自动测试软件支持修改控制字/压板模式和不修改控制字/压板模式。
74.不修改控制字/压板模式：自动测试软件建立保护动作出口标准信息与mms信息的对应关系，在一键测试过程中不修改保护装置控制字/压板信息，接收保护装置出口信息，并通过回采mms信息来判断所测保护逻辑是否动作以及动作时间是否正确。
75.步骤五，自动测试软件收到继电保护装置发送的遥测值、保护事件、告警事件等信息和测试方案进行比较，判断并给出测试结果，执行完成一个保护测试项，以此类推完成所有保护测试，测试过程中将相关测试参数及测试结果填写到事先规划好的测试报告模板中，待测试全部完成，实验报告也将自动生成。
76.实施例3
77.1.装置组合结构
78.具备8组光网口，8组光串口，6u6i模拟量，1组dc输出，1组mms网口，8di，8do，1组gps天线接口，1组485/232串行口，3组usb，1组调试网口，支持sv、goose收发功能，支持模拟量输出功能，支持开关量收发功能，支持mms客户端功能，支持远程修改软压板控制字。
79.2.测试仪基本原理
80.智能站保护装置操作软压板与监控后台对位人工操作较为繁琐，可通过测试仪的一键测试功能进行软压板按顺序投退，从而减轻工作量，提高工作效率。测试仪一键测试基本原理如图3所示。
81.首先建立连接，测试仪通过mms网连接保护装置，修改软压板的状态，从而实现软压板与监控后台对位的功能。
82.需要有以下三点准备：1)投入被测保护的远方投退压板软压板；
83.2)修改测试仪ip，使其与被测保护在同一网段；
84.3)测试仪导入变电站scd文件。
85.正确将测试仪与保护装置连接成功后，通过测试仪自带的模型映射配置功能将测试仪软压板控制与保护装置中的需操作的软压板进行映射，确定所需控制投退的软压板条目及顺序。原理如图4所示。再通过控制测试仪操作压板状态传输给保护装置以控制软压板投退，同时进行保护装置与监控后台软压板对位查看。软压板状态对应表见图7，测试仪软
压板投退页面例举如图5所示。通过设置完成测试仪压板投退状态、项目及顺序，然后通过mms传输至保护装置，保护装置接收指令后软压板按顺序进行变位。
86.更进一步的，结合测试仪一键测试功能，如上述的保护装置软压板自动投退，可配合线路保护进行不同保护逻辑(主保护+后备保护)的测试，如纵联差动保护、距离保护、零序保护、过压保护等，以达到对智能站保护逻辑及出口矩阵校验的目的。通过程序使用测试仪控制输出故障量，可以进行一类故障导致保护动作行为的保护逻辑测试，例如退出差动主保护及其他后备保护，保留距离保护各段功能，测试仪施加故障量使距离ⅰ、ⅱ、ⅲ段依次动作，如图6；测试后，退出距离保护软压板，投入零序保护软压板，测试仪施加故障量使零序ⅱ、ⅲ段依次动作，同理也可测试主保护。测试仪会在不同的时刻收到不同逻辑的动作序列，解析出动作行为及出口矩阵。
87.3.一键测试方案
88.一键式保护测试系统结构如图3所示。自动测试系统软件与测试仪下位机完成测试仪控制命令的下发和测试结果的反馈功能，与被测继电保护装置基于iec61850标准采用mms通信协议实现通信，实现保护装置控制命令的下发和装置动作报告、录波、遥信变位等信息的获取功能，自动测试系统软件实现测试任务调度控制、结果判别，最终实现全自动闭环测试。
89.自动测试系统测试的保护装置主要有线路保护、变压器保护、母线保护、断路器保护等。继电保护测试仪自动测试开始测试后，测试程序会按照以下程序依次执行步骤，直至完成该测试。
90.步骤一，在自动建模流程中完成scd文件导入以及信息的自动配置后，就可以选定与被测继电保护装置对应的测试模板进行检测；
91.步骤二，进行一致性检验，对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置等是否正确；
92.步骤三，保护测试项被执行前，读取保护装置当前定值，自动测试软件根据欲模拟的故障性质、相别、类型和相关定值，自动计算出模拟故障量并下发至底层测试仪，底层测试仪生成相应smv、goose数字信号发送给继电保护装置。
93.步骤四，自动测试软件支持修改控制字/压板模式和不修改控制字/压板模式。
94.不修改控制字/压板模式：自动测试软件建立保护动作出口标准信息与mms信息的对应关系，在一键测试过程中不修改保护装置控制字/压板信息，接收保护装置出口信息，并通过回采mms信息来判断所测保护逻辑是否动作以及动作时间是否正确。
95.步骤五，自动测试软件收到继电保护装置发送的遥测值、保护事件、告警事件等信息和测试方案进行比较，判断并给出测试结果，执行完成一个保护测试项，以此类推完成所有保护测试，测试过程中将相关测试参数及测试结果填写到事先规划好的测试报告模板中，待测试全部完成，实验报告也将自动生成。
96.实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。