继电保护装置自动化测试系统

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【摘要】本文主要介绍了一套继电保护装置自动化测试系统。该系统的部分测试用例能根据icd模型的数据集自动生成，能实现保护测量的数据比对，遥信、遥控及保护动作等信号的报文及出口比对，能实现整个装置的自动测试及回归测试等功能。

【关键词】继电保护；自动化测试系统；回归测试；用例

Abstract：This paper describes a set of automated test system about relay protection devices.The part of use cases in the automation testing systemcan be automatically generated through protection devices’s icd model.The system can realize comparison of relay’s measure value，remotesignaling，remote control and protective action and the output comparison.And the system can realize the function such as the device testing’sautomation and performing regression testing，etc.

Keywords：Relay Protection；automated testing systems；regression testing；Use Cases

1.引言

近几年，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和应用。在对这些设备检验的过程中，已经逐步摒弃传统试验方法而引进新的试验手段，涉及计算机自动测试、数字仿真、微电子等先进技术的微机型继电保护试验装置已成为继电保护测试领域必不可少的专用设备。

传统的继电保护自动化测试大都是基于继电保护测试仪的软硬件平台来实现的。通过调用继电保护测试仪的软件平台的相关保护功能模块，编写相应逻辑的脚本语言来实现对保护装置的自动控制。此种测试方式的缺点是，第一，需要测试仪厂家开放相关的测试软件功能模块接口；第二，需要厂家的装置与测试仪保持相同的通讯方式且规约格式要统一；第三，无法进行系统的自动回归测试。第四，无法完成对装置站控层通信、录波等高级功能的测试。

本文介绍的继电保护自动化测试系统，和被测装置间采用最常用的变电站标准通信规约（例如103、61850），可适用于对不同厂家各类变电站产品的自动测试。

2.继电保护自动化测试系统

该测试系统主要由上位机（PC机），下位机（自动测试仪），网络交换机，被测试装置几个部分组成。

系统接线如图1所示：

上位机的功能分成两个部分，离线功能包括测试用例的编写、测试用例的管理、测试用例程序编译等功能。在线功能包括测试用例下载，测试参数下载，测试命令发送和测试报告生成等。对于智能化装置，上位机可以根据装置的cid模型中部分数据集自动生成相应的测试用例，与常规自动化测试系统相比，大大提高了测试用例编写的时间和效率。可以复用的测试用例，我们可以通过测试用例管理系统将其添加到测试用例管理库中，下次使用时，直接调用管理库中的测试用例。我们既可以单步运行每个测试用例，也可以将所有的测试用例全部选中，一并执行，生成相应的测试报告。未通过的测试用例，程序修改完成后，可统一执行回归测试。

下位机的主要负责测试用例的接收、测试过程中的实时控制、测试报告的归并和上传。

该系统的中上下位机数据的交互如图2所示：上位机发送“控制命令”到下位机的“消息处理模块”，下位机的“消息处理模块”根据下发的“控制命令”调用“测试用例运行管理”模块，“测试用例运行管理”根据测试用例的状态序列逐步加载模块、运行模块，并将相关的运行结果输送到“模块运行空间”，“消息处理模块”将“模块运行空间”送过来的数据上送给上位机，上位机经过采集、分析信息，形成测试报告。

3.系统功能模块实现

3.1 遥测功能

目前，继电保护装置遥测分为两种，一种是以61850中SV方式接收到的遥测数据，一种是通过普通交流插件接收测试仪上送的模拟量。对于SV形式接收的遥测数据，下位机需配置相应的SV发送数据板件，上位机测试用例中只需配置模拟量上送的时间及icd模型中对应的遥测量的dU描述即可。对于普通交流插件接收的模拟量，下位机充当了保护测试仪的功能。上位机按保护装置的通道顺序将需要施加的电压、电流、角度和交流插件的CT、PT变比系数送给下位机，保护装置的DSP直接接收下位机处理好的小电压信号。

3.2 遥信功能

上位机通过icd模型中的遥信数据集自动生成遥信测试用例，通过轮转/递增的方式向下位机的DO插件发送出口闭合命令，促使保护装置相应的遥信闭合，保护装置将闭合信号的名称以报文形式上送给上位机，完成装置遥信接点及描述的正确性自动比对。

3.3 遥控功能

将icd模型中遥控的reference（路径）填入上位机遥控参数中，上位机会根据icd中遥控的reference搜索到对应的遥控信息，在对应的遥控测试用例中填上相关遥控出口及对应的下位机遥信信息，上位机会完成遥控出口及描述的比对工作。具体实现过程如下：上位机先通知下位机做好测试开始准备，同时下发对应对象的遥控命令。装置接收到遥控命令闭合对应的出口，装置的正电送到下位机的开入板，下位机上送遥信报文完成报告的比对工作。

3.4 保护逻辑功能

保护逻辑功能的方法是，针对各测试点建立测试用例。

如表1所示，以不带复压闭锁的过流1段为例，我们需要设计反应保护功能准确性测试用例，如“过流1段压板投入”“过流1段压板退出”“0.95倍电流定值”“1.05倍电流定值”“时间定值”，等等；反应保护装置抗压力的测试用例，如“小电流定值”和“大电流定值”等；保护装置临界值测试，如修改定值越限的错误报告等等。

保护逻辑功能的测试用例主要由“状态控制”、“定值修改”、“状态序列”“、出口比对”“报文比对”、“信号复归”这几个功能模块组成。其中，“状态控制”主要是选择该测试由几个状态组成，每个状态是由时间触发还是由开关量触发；“定值修改”模块主要是在启动测试后，状态控制前修改装置的定值表。装置定值修改成功后，才能触发“状态控制”。“状态序列”是选择在“状态控制”中相应的状态来施加电压及电力。“出口比对”“报文比对”主要是选择在保护动作的过程中比对动作出口及报告的正确性。“信号复归”模块在所有的状态执行完成后将所有的数据进行清零复归。

4.总结

该继电保护自动化测试系统主要是针对变电站保护测控装置，对其软件程序进行全面的检验、检测，完善测试手段，提高工作效率，从而保证保护、测控装置软件的开发质量。同时该系统使用的目标人群可为研发人员、工程调试人员、用户检测验收人员。

随着国网保护高低压产品六统一标准的制定和推广，本测试系统用于各类装置的测试用例也可相对确定，

参考文献

[1]王保民，扬志国，高冬那，黄家栋.智能变电站自动化平台技术研究[J].电力信息化，2012，4.

[2]郑新才，丁卫华，韩潇，王志勇，郑华龙.基于测试模板的继电保护装置自动测试技术研究与实现[J].电力系统保护与控制，2010，12.

作者简介：张琼（1978—），女，湖北红安人，硕士，工程师，研究方向：电力系统及其自动化。