智能变电站继电^ ¹ 功能自动测试的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种对智能变电站继电保护功能自 动测试的方法及装置， 属于 智能电力系统技术领域。

背景技术

在电力系统在运行过程中， 可能遭遇各种类型的故障和异常工作状况， 造 成用户停电或者送电质量变坏， 超出用电设备的允许工作条件， 甚至造成人身 伤亡和电气设备的损坏等。 因此， 在电力系统中， 需要装设各种继电保护设备， 在故障和异常发生的时候快速且有选择性的切 除故障部分， 以保证电力系统的 安全， 为了保证这些继电保护设备的长期可靠运行， 在其研发、 生产、 安装、 调试、 维护的各个阶段， 都需要对其进行各种试验以校验其性能。

随着智能变电站的发展， 对具有继电保护功能的设备测试装置也由传统 的 模拟式发展为现在的自动化继电保护功能测试 装置， 对智能变电站的继电保护 功能测试与之前相比， 在接线方式、 试验配置、 试验流程方面都发生了较大的 变化， 由于相应的测试人员的技术水平跟不上继电保 护及安全装置的技术发展， 因此， 需要提供一种简单、 有效、 自动的测试手段， 简化测试过程， 提高测试 的自动化程度， 是当前迫切需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的对智能变电站的继电保 护功能测试存在的不足， 本 发明提供的智能变电站继电保护功能自动测试 的方法及装置， 将智能变电站的 继电保护功能测试拆分成若干个最小的试验模 块， 并生成试验序列， 测试过程 中按照试验序列依次输出电压、 电流数据给被测设备， 然后监测被测设备的响 应， 记录整个测试过程以校验被测设备的性能， 简化测试过程， 提高测试的自 动化程度， 具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题， 本发明所采用的技术方案是：

智能变电站继电保护功能自动测试的方法， 其特征在于： 包括以下步骤， 步骤 （1 ) 根据智能变电站的继电保护功能的测试需求， 开发若干个不同的 试验模块， 构成测试模板库；

步骤 （2) 根据待测试继电保护装置的型号， 从测试模板库加载需要的试验 模块；

步骤 （3 ) 建立待测试继电保护装置的测试实例；

步步骤 （4) 依次设置测试实例中试验模块 MMS接口的 IP地址；

步骤 （5) 依次设置测试实例中各试验点实例的定值参数 映射表和控制字配 置表；

步骤 （6) 配置完成后， 进行全局校验， 并修改错误配置， 直到全局校验正 确；

步骤（7) 自动测试装置通过 MMS接口读取试验点实例的定值参数映射表配 置的参数和定值， 并更新测试实例中试验点实例的参数；

步骤（8) 自动测试装置根据试验类型的参数的控制字配 置， 通过 MMS接口 设置测试实例的控制字；

步骤 （9) 自动测试装置依照测试实例下属的各试验点实 例的排序依次进行 试验， 并记录试验结果， 生成试验报告。

前述的智能变电站继电保护功能自动测试的方 法， 其特征在于： 步骤 （1 ) 若干个不同的试验模块包括整组试验模块、 距离保护试验模块、 工频变化量距 离保护试验模块、 复合电压闭锁方向电流保护试验模块、 负序电流保护试验模 块、 方向零序电流保护试验模块、 自动重合闸试验模块、 变压器差动试验模块、 低频减载试验模块、 低压减载试验模块、 备自投试验模块和同期并列试验模块。

前述的智能变电站继电保护功能自动测试的方 法， 其特征在于： 各试验模 块内包括用于被测继电保护设备定值和试验参 数的关联的定值参数映射表。

前述的智能变电站继电保护功能自动测试的方 法， 其特征在于： 步骤 （3 ) 建立待测试继电保护装置的测试实例的方法， 包括以下步骤，

( 1 )通过依次选取试验模块生成待测试继电保护� �置需要的多个试验点实 例；

(2)将多个试验点实例通过依次排序建立待测试 继电保护装置的测试实例；

(3) 将建立的待测装置实例存储到实例模板库中， 下一次测试同型号的继 电保护装置， 快速建立测试实例。

基于上述的智能变电站继电保护功能自动测试 方法的测试装置， 其特征在 于： 包括

主控制处理模块， 用于测试实例的设置、 测试数据的数据处理输出；

存储模块， 用于存储测试数据及测试实例；

FPGA, 用于接收主控制处理模块输出的数据， 并转化为光数字报文；

光纤以太网模块， 用于接收 FPGA输出的光数字报文， 并发送给待测试继电保护 装置， 并将待测试继电保护装置反馈的信号发送给 FPGA;

电以太网模块， 用于实现主控制处理模块和上位机之间的数据 通信；

CPLD, 用于增加测试装置的外设接口； 所述存储模块、 FPGA 、 CPLD分别与主控制处理模块相连接， 所述 FPGA 通过光纤以太网模块与待测试继电保护装置相 连接， 所述主控制处理模块通过 电以太网模块与上位机进行数据通信。

前述的智能变电站继电保护功能自动测试方法 的测试装置， 其特征在于： 所述存储模块为 DDR2存储器。

前述的智能变电站继电保护功能自动测试方法 的测试装置， 其特征在于： 所述主控制处理模块通过 PCI-E总线与 FPGA相连接。

本发明的有益效果是： 本发明提供的智能变电站继电保护功能自动测 试的 方法及装置， 将智能变电站的继电保护功能测试拆分成若干 个最小的试验模块， 并生成试验序列， 测试过程中按照试验序列依次输出电压、 电流数据给被测设 备， 然后监测被测设备的响应， 记录整个测试过程以校验被测设备的性能， 简 化测试过程， 提高测试的自动化程度， 具有良好的应用前景。

附图说明

图 1是本发明的智能变电站继电保护功能自动测� �的方法的流程图。

图 2是本发明的智能变电站继电保护功能自动测� �的装置的系统框图。 具体实51^式

下面将结合说明书附图， 对本发明作进一步的说明。

本发明的智能变电站继电保护功能自动测试的 方法， 将智能变电站的继电 保护功能测试拆分成若干个最小的试验模块， 并生成试验序列， 测试过程中按 照试验序列依次输出电压、 电流数据给被测设备， 然后监测被测设备的响应， 记录整个测试过程以校验被测设备的性能， 简化测试过程， 提高测试的自动化 第一步， 根据智能变电站的继电保护功能的测试需求， 开发若干个不同的 试验模块， 构成测试模板库， 这里的若干个不同的试验模块包括整组试验模 块、 距离保护试验模块、 工频变化量距离保护试验模块、 复合电压闭锁方向电流保 护试验模块、 负序电流保护试验模块、 方向零序电流保护试验模块、 自动重合 闸试验模块、 变压器差动试验模块、 低频减载试验模块、 低压减载试验模块、 备自投试验模块和同期并列试验模块， 各试验模块内包括用于被测继电保护设 备定值和试验参数的关联的定值参数映射表， 且各试验模块可以针对多个具体 的试验目标进行测试， 例如距离保护试验模块可以测试距离保护的动 作值、 动 作时间。

第二步， 根据待测试继电保护装置的型号， 从测试模板库加载需要的试验 模块；

第三步， 建立待测试继电保护装置的测试实例， 具体步骤如下：

1) 通过依次选取试验模块生成待测试继电保护装 置需要的多个试验点实 例；

2) 将多个试验点实例通过依次排序建立待测试继 电保护装置的测试实例；

3 )将建立的待测装置实例存储到实例模板库中� � 下一次测试同型号的继电 保护装置， 快速建立测试实例；

第四步， 依次设置测试实例中试验模块 MMS (制造报文规范） 接口的 IP地 址；

第五步， 依次设置试验模块中的定值参数映射表和控制 字配置表； 第六步， 配置完成后， 进行全局校验， 并修改错误配置， 直到全局校验正 确； 第七步， 自动测试装置通过 MMS接口读取试验模块的定值参数映射表配置 的参数和定值， 并更新测试实例中试验点实例的参数；

第八步， 自动测试装置根据试验类型的参数的控制字配 置， 通过 MMS接口 设置测试实例的控制字；

第九步， 自动测试装置依照测试实例下属的试验点实例 的排序依次进行试 验， 并记录试验结果， 生成试验报告。

基于上述的智能变电站继电保护功能自动测试 方法的测试装置， 其特征在 于： 包括

主控制处理模块， 用于测试实例的设置、 测试数据的数据处理输出， 包括 Power PC核心处理器；

存储模块， 用于存储测试数据及测试实例；

FPGA, 用于接收主控制处理模块输出的数据， 并转化为光数字报文， 光数 字报文发送的实现过程为： 主控制处理模块将所需发送的采样值数据和开 关量 数据通过 PCI-E总线高速发送给 FPGA, FPGA将接收到的采样值数据和开关量数 据编码为指定格式的光数字报文， 并将光数字报文发送给光纤以太网模块， 同 样光纤以太网模块将接收的反馈信号转换成二 进制位串， 发送给 FPGA, FPGA 将二进制位串解码， 并提取出相应的采样值数据和开关量数据， 并发送给主控 制处理模块处理；

光纤以太网模块， 用于接收 FPGA输出的光数字报文， 并发送给待测试继电 保护装置， 并将待测试继电保护装置反馈的信号发送给 FPGA, 包括光纤以太网 PHY芯片和光纤收发器；

电以太网模块， 用于实现主控制处理模块和上位机之间的数据 通信； CPLD, 用于增加测试装置的外设接口， 增加其他逻辑功能， 如增加 UART (串口） 接口用于系统调试和其他外设；

所述存储模块、 FPGA 、 CPLD分别与主控制处理模块相连接， 所述 FPGA 通过光纤以太网模块与待测试继电保护装置相 连接， 所述主控制处理模块通过 电以太网模块与上位机进行数据通信， 主控制处理模块通过 PCI-E总线与 FPGA 相连接， 实现数据的高速传输。

本发明的智能变电站继电保护功能自动测试装 置的工作过程如下： 主控制 处理模块通过电以太网模块， 从上位机加载需要的试验序列， 并存储在存储模 块中， 主控制处理模块从存储模块中获取试验点实例 的定值参数映射表， 以及 其所属的测试实例的 IP地址， 主控制处理模块通过电以太网模块， 以 MMS接口 获取待测试继电保护装置的定值信息， 然后根据试验点实例的定值参数映射表， 将获取到的定值存储到存储模块中， 根据试验类型的参数的控制字配置， 通过 MMS接口设置测试实例的控制字； 主控制处理模块根据试验点实例的参数， 实 时计算数据， 并传输给 FPGA; FPGA对计算数据进行编码， 并通过光纤以太网 模块发送给上位机； 光纤以太网模块接收待测试继电保护装置的反 馈信息， 并 传输给 FPGA, FPGA对反馈信息进行解码并传输给主控制处理� �块； 主控制处 理模块对反馈信息进行分析， 得到各种试验数据和结果并存储到存储模块中 ， 并通过电以太网模块， 将试验数据和结果发送给上位机， 用于显示和试验报告 的输出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、 主要特征及优点。 本行业的技术人 员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只 是说明本发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各 种变化和改进， 这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围 内。 本发明要求 保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。