继电保护自动测试接口设计范文

摘要

本文结合继电保护自动测试的需求，针对测试系统中的保护逻辑测试和继电保护测试仪控制进行了标准化设计，提出了一种基于XML的通用的继电保护自动测试接口，并以此为基础，在广东昂立电气自动化有限公司的三种不同的测试仪型号上进行了实现和验证，证明了该接口的通用性和可行性，可以进一步推广应用到其他厂家的测试仪，从而实现自动测试系统对多种继电保护测试仪的兼容性。

关键词

继电保护；自动测试；测试仪驱动保护；逻辑测试

1引言

自动测试系统的测试项目以保护的逻辑测试为核心，逻辑测试需要驱动测试仪按照测试需求向保护输出序列化的电压电流，并根据保护的相关开出接点记录保护的反应，从而完成保护的逻辑功能测试。由此可以看出，继电保护自动测试标准接口的设计包括两个方面的内容：标准化的继电保护测试功能数据，标准化的测试仪控制。目前的自动测试系统开发模式基本上还是以各测试仪生产厂家自行开发为主。各厂家开发自动测试时基本上都是采用自定义的测试参数，并且只针对本厂家的测试仪提供控制接口，在系统设计时没有从架构上考虑对别的厂家测试仪器的兼容性，不仅限制了自动测试用户对于测试仪的自主选择权，也给自动测试系统的使用和推广带来了诸多不便。本文通过对继电保护装置（如：距离保护、零序保护、差动保护等）逻辑测试功能的研究，抽象其功能测试，提出了一套标准化的继电保护测试项目和数据接口，并以此为基础，通过对各测试仪生产厂家测试过程的分析比对，求同存异，设计出一套通用的继电保护测试仪控制接口，从而实现了继电保护测试仪的标准化控制。

2标准化的继电保护测试功能数据接口

目前继电保护装置主要包括线路保护、变压器保护、母线保护、发变组保护、发电机保护、断路器保护等。综合分析各类型保护的逻辑功能，基本上可以归结为以下几大类（1）采样值测试（2）电流型保护功能，如过流、零序过流、负序过流，过负荷等；（3）电压型保护功能，如过压、欠压、过激磁等；（4）阻抗型保护功能，如距离保护、阻抗保护、工频变化量保护等；（5）差动型保护功能，如变压器差动、母线差动、线路差动等；对于不同类型的保护，保护逻辑的工作原理决定了其对应的测试方法，包括测试需要提供的数据、测试后应记录的结果数据。以“距离保护”为例，距离保护的工作原理为“三相系统发生短路故障时，保护通过测量保护安装处的三相电压、电流，计算故障点到保护安装处的正序阻抗，从而判断短路点位置是否处于保护范围之内，确定动作与否”。由此可知，距离保护定值校验时需要提供短路点的位置信息，即短路点距离保护安装处的短路阻抗（包括幅值和角度），同时测试过程需要测试仪模拟三相系统的短路故障，所以还必须提供相应的短路计算参数，包括故障类型、故障方向、短路电流，等等。距离保护的动作逻辑结果为在规定的时间范围内跳开断路器的ABC相接点，所以测试结果数据表现现为A、B、C相跳闸时间。基于以上方法，本文通过对以上各类常见的保护逻辑测试功能测试过程的研究，抽象其功能测试，设计了一套标准化的继电保护测试功能数据接口。每一种测试功能数据接口包括三部分，分别为测试项目标识、测试数据、结果数据，采用XML标准格式表示。仍然以“距离保护”为例，其标准化的测试功能数据接口描述如下图所示，左侧为树状结构描述，右侧为XML描述，其中clsid部分为测试项目标识，params部分为测试数据，result部分为结果数据。如图1所示。

3标准化的继电保护测试仪控制接口

自动测试系统要完成保护的逻辑测试，必须通过与测试仪器的数据交互，控制测试仪实现电压电流输出，记录保护接点反馈信息，从而完成保护逻辑功能的测试。各继电保护测试仪生产厂家的软件互不相同，因此需要进行抽象分析，提取其中的共性，同时结合标准化的继电保护测试功能数据接口，设计出一套测试仪控制的通用接口，从而实现继电保护测试仪的控制标准化。

3.1测试仪控制接口设计通过对各厂家测试仪软件对测试仪控制过程的分析，总结得出以下几个共同的控制操作点：（1）测试仪连接：通过接口（网口）与PC机通讯；（2）测试参数下载；（3）测试执行；（4）测试结果获取；由此可以根据以上共同的操作定义一组通用的测试仪控制接口，包括测试仪连接、启动测试、停止测试、开出量发送、开入量状态读取等等。其中“测试参数下载”和“测试结果获取”两个操作需要提供相关数据，这一部分的数据已经通过前面标准化的继电保护测试功能数据接口描述来加以定义。测试仪的控制接口包括下行消息和上行事件两部分，具体定义如下面所示：

3.1.1下行消息定义如表1所示。

3.1.2上行事件定义如表2所示。

3.2通用控制接口的实现方式自动测试的测试仪控制接口实现包括“客户端”和“服务器端”两部分。客户端由自动测试系统通过“自动测试服务进程”的方式实现，包括发送下行消息、接收测试仪的上行反馈信息，包括开入接点的变位、测试结果等事件。服务器端由具体的测试仪生产厂家提供实现，用于完成测试仪控制接口的具体功能，包括下行消息的处理、上行事件的发送等等。客户端和服务器端之间采用TCP协议进行数据传输，数据格式定义为XML格式，服务器端的端口固定为TCP4566。

3.2.1客户端和服务器端之间的通讯数据结构定义如表3所示。

3.2.2客户端和服务器端之间的通讯数据编码方式定义

4应用举例

按照本文提出的标准化的测试功能数据接口以及标准化的测试仪接口控制设计，针对广东昂立电气自动化有限公司的三种不同的测试仪型号，包括A/AD系列传统测试仪、F系列光数字化测试仪、B系列数模一体化测试仪，进行了实现和验证，TCP实现过程如表4所示。

5结论

本文结合继电保护自动测试的需求，通过对继电保护装置逻辑测试功能的抽象，提出了一套标准化的继电保护测试功能数据接口，并以此为基础，设计出一种基于XML的通用的继电保护自动测试接口，从而实现了继电保护测试仪的标准化控制。通过在广东昂立电气自动化有限公司三种不同的测试仪型号的实现和验证，证明了该接口的通用性和可行性，可以进一步推广应用到其他厂家的测试仪，从而实现自动测试系统对多种继电保护测试仪的兼容性。

参考文献

[1]陈泾生，陈久林，郑海雁，等.继电保护检验标准化作业专家系统的研发和应用实践[J].电力系统自动化，2009,33(16):108-111.

[2]赖擎，华建卫，吕云，等.通用继电保护自动测试系统软件的研究[J].电力系统保护与控制,2010,38(3):90-94.

[3]朱忠亭,张沛超,汪可友.等基于自动测试的继电保护测试软件研究[J].继电器,2004,32(17):31-33.

作者：王增超 袁亮荣 刘世丹 梁博 单位：广东电网公司电力调度控制中心