近年来,新型继电保护装置特别是数字式保护和安全自动化装置已经得到广泛的推广与应用 [1],在对这些设备检验的过程中,对测试技术提出了更高的要求,同时继电保护测试技术正在逐步由手动测试发展到自动化测试,在不远的将来继电保护自动化测试技术必将朝着逻辑更严密、智能化程序更高的方向发展。本文以自动化测试软件在 NSR600RF–D60 保护装置中的应用为实例,用以验证自动化测试技术对提高继电保护装置的测试质量和效率具有十分重要的作用。
1 继电保护自动化测试原理及系统结构
1.1 自动测试软件技术原理
自动测试软件系统采用平台化的设计思路,开发各种二次平台来编制测试过程和报告的格式,结合继电保护数据接口技术、继电保护测试仪接口技术,基于 XML 技术和 Word 程序控制接口,设计描述自动测试过程和测试方法的文件格式,开发编辑平台编辑自动测试方案文件和标准报告格式文件 Word ;开发自动测试执行平台根据自动测试方案和标准报告格式文件执行现场测试,形成标准格式的试验报告。
1.2 保护测试系统结构
传统的继电保护测试系统一般采用的是如图 1 所示的上位机和下位机工作方式:上位机一般由一台 PC 机通过以太网与下层的测试仪进行通信。下层由测试仪内的DSP 组件进行数字信号处理,同时检测保护的动作状态和响应时间,从而实现相应的继电保护测试功能。
新的保护测试系统解决方案的系统运行拓扑如图 2 所示,它增加了 PC 机与保护设备之间的数据通信。新的自动测试系统将 PC 机和保护通信的相关功能集成到测试平台中,实现了数据共享,闭环测试 [2]。进而基于更**更动态的数据测试平台可以自动生成更科学和完整的测试报告。
2 自动化测试系统关键技术
继电保护检验智能系统由继电保护测试仪接口、继电保护测试功能数据接口、自动测试系统、测试方案编辑平台、规约通信引擎程序、规约模版编辑平台等部分组成 [3]。测试仪通信控制接口层负责与测试仪硬件进行通信,测试仪通过数据接口与 PC 通信,控制测试仪进行电压、电流的输出和开关量的翻转;从测试仪读取开入量的动作时间,同时测试接口为测试仪控制程序开放的 COM接口,可采用 COM 组件技术 [4] 来实现测试仪控制软件接口,从而实现继电保护测试仪控制接口标准化。闭环自动测试层包括自动测试主程序、通信规约引擎过程序及标准报告。
自动测试主程序主要实现对测试过程进行管理。包括测试任务的导入、测试项目和测试方式的选择等。通信规约引擎程序为 exe 的 COM 程序,开放 COM
标准接口,供客户端程序调用,同时规约引擎程序具有规约监视、规约分析的功能。
系统直接使用标准报告 Word 程序界面,测试过程中每完成一个项目的测试,就按照标准报告格式填写一个测试项目的测试结果到报告中,这样现场检验完成后能够自动生成标准格式的试验报告。
二次开发平台层包括保护测试方案编辑平台程序、保护通信规约模板编辑平台程序和报告模板编辑平台程序,此层主要提供二次开发的接口,如脚本语言、组态工具等,使自动测试系统更加灵活、更加易于扩展。
保护测试方案编辑平台程序主要功能为编辑保护装置的测试方案,主要用来制定测试计划,并用 XML 这种计算机专用的数据描述语言来存储测试计划,编写试验中的每一步测试过程。
规约模板编辑程序主要功能是实现通信方式的选择和建立、通信规约的制作和导入、通信过程的监视和调试等功能。
报告模板编辑平台程序是实现将测试模板中的数据与标准报告文档位置进行关联的可视化软件。报告模板编辑程序直接打开Word程序,在Word程序中执行相关的操作。
3 主流保护装置的自动测试应用实例
以 NSR612RF–D60 线路保护装置的典型复压过电流保护为例,介绍自动化测试过程中所用到的所有物理设备,自动测试的标准测试流程图及自动化测试方法,从而更好地理解自动化测试全过程。
物理设备目前主要包括测试仪、PC 机、交换机和保护装置,现主要对测试仪和保护装置做具体介绍。
自动化测试所需测试仪要求精度高,波形要光滑连续,输出稳定,长时间连续工作发热少且不影响精度,交直流通道数、开入开出口数目多且能长时间承受 220 V 直流电压及继电器闭合时能承受过载冲击过流。
被测试保护装置要求程序和硬件运行稳定,在后续的保护程序升级过程中要有程序的继承性。
3.1 自动化测试标准流程图
以复压过电流保护为例介绍自动测试的标准流程,如图 3 所示。
计算机专用的数据描述语言来存储测试计划,编写试验中的每一步测试过程。
规约模板编辑程序主要功能是实现通信方式的选择和建立、通信规约的制作和导入、通信过程的监视和调试等功能。
报告模板编辑平台程序是实现将测试模板中的数据与标准报告文档位置进行关联的可视化软件。报告模板编辑程序直接打开Word程序,在Word程序中执行相关的操作。
3 主流保护装置的自动测试应用实例
以 NSR612RF–D60 线路保护装置的典型复压过电流保护为例,介绍自动化测试过程中所用到的所有物理设备,自动测试的标准测试流程图及自动化测试方法,从而更好地理解自动化测试全过程。物理设备目前主要包括测试仪、PC 机、交换机和保护装置,现主要对测试仪和保护装置做具体介绍。
自动化测试所需测试仪要求精度高,波形要光滑连续,输出稳定,长时间连续工作发热少且不影响精度,交直流通道数、开入开出口数目多且能长时间承受 220 V 直流电压及继电器闭合时能承受过载冲击过流。
被测试保护装置要求程序和硬件运行稳定,在后续的保护程序升级过程中要有程序的继承性。
3.1 自动化测试标准流程图
以复压过电流保护为例介绍自动测试的标准流程,如图 3 所示。
3.2 自动化测试方法
通过自动化测试通信接口 PpEngine.exe 软件建立保护装置与电脑的通信,进行数据和控制命令的交互通信如召唤定值和描述建立点表等功能,从而实现规约报文解析和制造、规约过程的控制、规约通信方式的配置等。
通过模版编辑软件 GuideBookDev.exe 编辑测试方案模板,描述了保护装置的标准测试流程、各测试项目的测试方法及测试结果的判别脚本详细描述,测试模板采用XML 文件格式保存。
运行 PAutoTest.exe 自动化测试软件对保护装置进行自动化测试,自动化测试软件运行的同时启用测试仪应用软件 PowerTest.exe,自动化测试主程序进入复压过电流保护投入压板及定值写入过程(如电流定值 5 A,时间定值 0 s),然后自动化测试主程序与测试仪进行通信输出测试量(测试电气量是依据测试模板中测试方法而输出的),输出停止后自动测试主程序汇总测试过程中的相关数据。
依据事先设计好的判别方案来判断实验结果是否满足要求(如动作值误差在一定范围内且动作报文是相应的保护事件),*后将测试数据填入实验报告,完成测试后直接进行下一个测试任务的测试;保护自动测试系统可以实现保护装置大部分的自动化测试内容,少部分测试内容要靠中断提示后人工操作实现半自动测试;自动化测试技术对提高测试任务的工作效率、降低测试工作的技术门槛、扩展测试工作的测试方法、减少测试中人为的出错等都具有十
分重要意义。
4 结束语
现在电网迅速发展,保护装置等电力设备的测试日趋重要,测试工作也日益繁重,测试要求也越来越高。从继电保护测试技术的发展历程与当今科技日新月异的发展水平不难看出,继电保护测试技术正在逐步由手动测试发展到自动化测试,随着自动测试技术的进一步深入研究,随着电网的智能测试与检测的发展,自动测试技术会越来越显示出其社会经济效益。