索江鐳，劉琨，袁亮榮，王增超，陳志光，李一泉，陳橋平，鄧旭陽(yáng)

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510600)

繼電保護(hù)的靜態(tài)模擬測(cè)試(以下簡(jiǎn)稱“靜模測(cè)試”)[1]是通過(guò)測(cè)試儀對(duì)繼電保護(hù)裝置施加特定的模擬量所開(kāi)展的測(cè)試，確保系統(tǒng)、設(shè)備的功能和性能符合指標(biāo)要求[2]。靜模測(cè)試主要考核繼電保護(hù)裝置的基本性能，在繼電保護(hù)設(shè)備的研發(fā)、出廠、入網(wǎng)、投運(yùn)等諸多環(huán)節(jié)，都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的靜模測(cè)試驗(yàn)證繼電保護(hù)裝置的可靠性[3]。對(duì)于新建變電站，傳統(tǒng)方法是采用繼電保護(hù)測(cè)試儀對(duì)所有保護(hù)裝置逐一開(kāi)展靜模測(cè)試，但變電站各電壓等級(jí)不同類(lèi)型保護(hù)裝置通常多達(dá)幾十套，目前存在測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)試效率較低的問(wèn)題[4]。

為提升繼電保護(hù)靜模測(cè)試效率，相關(guān)文獻(xiàn)主要圍繞“自動(dòng)測(cè)試”和“并行測(cè)試”開(kāi)展了研究工作。文獻(xiàn)[5-6]對(duì)智能繼電保護(hù)的自動(dòng)測(cè)試方法進(jìn)行了研究，在智能繼電保護(hù)測(cè)試儀的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出針對(duì)智能繼電保護(hù)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，通過(guò)提高測(cè)試的自動(dòng)化程度來(lái)提高繼電保護(hù)測(cè)試的效率，但是這些研究都是針對(duì)智能繼電保護(hù)裝置開(kāi)發(fā)的，不適用于常規(guī)繼電保護(hù)裝置。文獻(xiàn)[7]介紹了一種通用的繼電保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)站保護(hù)裝置和數(shù)字化站保護(hù)裝置的自動(dòng)測(cè)試，但1次測(cè)試只能接入1臺(tái)保護(hù)設(shè)備，無(wú)法對(duì)同類(lèi)型的多個(gè)裝置同時(shí)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于保護(hù)多重配置的變電站繼電保護(hù)測(cè)試以及集中式入網(wǎng)測(cè)試，單個(gè)裝置依次進(jìn)行測(cè)試將大幅降低測(cè)試效率，延長(zhǎng)測(cè)試周期。文獻(xiàn)[8]通過(guò)對(duì)繼電保護(hù)裝置測(cè)試用例的智能化自動(dòng)生成技術(shù)的深入研究，提出一種基于模塊接口標(biāo)準(zhǔn)化的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)方法，但是僅適用于繼電保護(hù)裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，不具備普適性。文獻(xiàn)[9-10]對(duì)測(cè)試用例的生成和重用性進(jìn)行了研究，但是仍然局限于智能繼電保護(hù)，且生成邏輯復(fù)雜，易用性和通用性程度不夠。同時(shí)，這些自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)時(shí)只針對(duì)本次開(kāi)發(fā)的測(cè)試儀提供控制接口，沒(méi)有考慮對(duì)不同測(cè)試儀的兼容性。而現(xiàn)場(chǎng)和測(cè)試機(jī)構(gòu)都有較多不同的測(cè)試儀，當(dāng)需要更換其他測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試用例需要重新編制。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文在分析傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)的工作原理以及存在的缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述繼電保護(hù)靜模并行測(cè)試的概念，分析并行測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備的特點(diǎn)，然后對(duì)模板化的測(cè)試用例生成方法、批量操作多裝置技術(shù)、測(cè)試系統(tǒng)接口能力提升方法以及測(cè)試儀統(tǒng)一控制技術(shù)等問(wèn)題提出詳細(xì)的解決方案。最后，通過(guò)110 kV線路保護(hù)并行測(cè)試實(shí)例，對(duì)本文提出的繼電保護(hù)靜態(tài)模擬并行測(cè)試系統(tǒng)的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

1 測(cè)試系統(tǒng)工作原理

1.1 傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)工作原理

傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)是由測(cè)試系統(tǒng)后臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、常規(guī)(智能)繼電保護(hù)測(cè)試儀和單個(gè)被測(cè)裝置組成的閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，常規(guī)和智能繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Traditional conventional relay protection test system structure

SV—采樣值，sampled value的縮寫(xiě)；GOOSE—面向通用對(duì)象的變電站事件，generic object-oriented substation event的縮寫(xiě)。圖2 傳統(tǒng)智能繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Traditional smart relay protection test system structure

測(cè)試系統(tǒng)后臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)測(cè)試儀與被測(cè)保護(hù)裝置的通信，并進(jìn)行測(cè)試命令的下發(fā)、測(cè)試結(jié)果的收集等，同時(shí)通過(guò)站控層控制軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)裝置的參數(shù)、定值和壓板的控制，保護(hù)錄波的調(diào)取，動(dòng)作報(bào)文的獲取等。

上述傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)存在諸多缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

a)目前的繼電保護(hù)測(cè)試儀后臺(tái)軟件在編制測(cè)試用例時(shí)只能通過(guò)測(cè)試軟件本身的遞變、狀態(tài)序列等基本功能來(lái)搭建復(fù)雜的測(cè)試腳本實(shí)現(xiàn)，由于不同繼電保護(hù)裝置測(cè)試用例差異很大，即使根據(jù)某種產(chǎn)品編制了測(cè)試用例，當(dāng)產(chǎn)品、定值范圍、誤差要求改變或多臺(tái)裝置測(cè)試需求出現(xiàn)時(shí)，修改測(cè)試用例也耗費(fèi)了巨大的精力，適應(yīng)性非常差。

b)靜模測(cè)試的過(guò)程同樣是不斷修改保護(hù)定值、投退保護(hù)控制字的過(guò)程，傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)的站控層控制軟件只能對(duì)單裝置進(jìn)行操作，當(dāng)多個(gè)同類(lèi)型裝置同時(shí)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，修改定值、控制字及投退壓板等需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。

c)目前的繼電保護(hù)測(cè)試儀在設(shè)計(jì)時(shí)都是針對(duì)單裝置的測(cè)試而開(kāi)發(fā)的，在軟件配置、硬件接口上不具備拓展性，不能滿足多個(gè)同類(lèi)型繼電保護(hù)裝置同時(shí)測(cè)試的需求。

d)不同廠家生產(chǎn)的繼電保護(hù)測(cè)試儀所使用后臺(tái)軟件不同，在開(kāi)發(fā)時(shí)基本上是以自行開(kāi)發(fā)為主，采用自定義的測(cè)試參數(shù)，只針對(duì)本廠家的測(cè)試儀提供接口，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮對(duì)其他廠家測(cè)試儀的兼容性[11]，因此即使是同類(lèi)型的常規(guī)繼電保護(hù)裝置和智能繼電保護(hù)裝置也需要分開(kāi)測(cè)試。

1.2 并行測(cè)試系統(tǒng)工作原理

針對(duì)傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)的缺點(diǎn)，本文提出并行測(cè)試的概念，即常規(guī)保護(hù)和智能保護(hù)同時(shí)測(cè)試，同類(lèi)型多裝置同時(shí)測(cè)試，并構(gòu)建了并行繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 繼電保護(hù)并行測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.3 Relay protection parallel test system structure

繼電保護(hù)并行測(cè)試系統(tǒng)能夠使用同一個(gè)測(cè)試后臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能繼電保護(hù)測(cè)試儀和常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的同時(shí)控制，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)將多個(gè)同類(lèi)型的智能繼電保護(hù)和常規(guī)繼電保護(hù)接入測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)試實(shí)際需求，并行測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

a)能夠模板化生成測(cè)試用例，在產(chǎn)品、定值范圍、誤差要求改變或需要多臺(tái)裝置并行測(cè)試時(shí)，可快速修改相關(guān)配置信息，生成測(cè)試實(shí)例。

b)站控層控制軟件具備多裝置操作能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)裝置的并行控制。

c)具有較高的接口能力，包括應(yīng)用于智能繼電保護(hù)測(cè)試的智能I/O接口、常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試的模擬量接口及開(kāi)關(guān)量接口。

d)能夠?qū)ΤＲ?guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀和智能繼電保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)行并行控制，具有控制測(cè)試儀的通用接口。

2 并行測(cè)試系統(tǒng)解決方案

2.1 模板化測(cè)試用例生成方法

2.1.1 測(cè)試用例生成技術(shù)分析

目前繼電保護(hù)裝置主要分為線路保護(hù)、母線保護(hù)、變壓器保護(hù)、發(fā)電機(jī)-變壓器組保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)、斷路器保護(hù)等，通過(guò)分析這些保護(hù)的功能，靜模測(cè)試項(xiàng)目主要分為以下幾大類(lèi)：

a)動(dòng)作值遞變測(cè)試：過(guò)/欠電流、過(guò)/低電壓動(dòng)作值(實(shí)現(xiàn)過(guò)/欠電流、過(guò)/低壓等保護(hù)動(dòng)作值和返回值的測(cè)試)；過(guò)/低頻動(dòng)作值(實(shí)現(xiàn)頻率動(dòng)作值的測(cè)試)。

b)動(dòng)作/返回/延時(shí)時(shí)間測(cè)試：各保護(hù)功能的動(dòng)作/返回/延時(shí)時(shí)間、重合閘、后加速時(shí)間等。

c)動(dòng)作邊界值測(cè)試：差動(dòng)速斷、告警等不能緩慢施加測(cè)試的保護(hù)動(dòng)作值；阻抗測(cè)試。

d)滑差/滑壓測(cè)試。

e)復(fù)壓測(cè)試：低電壓測(cè)試；零序/負(fù)序電壓測(cè)試。

f)方向測(cè)試：過(guò)流保護(hù)方向測(cè)試；零序過(guò)流保護(hù)方向測(cè)試。

對(duì)于不同的測(cè)試項(xiàng)目，保護(hù)功能的原理決定其測(cè)試方法，測(cè)試用例的編制方法和測(cè)試結(jié)果的判定方法也隨之確定。以動(dòng)作值測(cè)試為例，1個(gè)動(dòng)作值的測(cè)試用例由初始值、終止值、遞變步長(zhǎng)、遞變時(shí)間組成，根據(jù)GB/T 7261—2016《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置基本試驗(yàn)方法》[12]中對(duì)測(cè)試的要求，這4個(gè)值均為定值的變量，例如過(guò)量元件的動(dòng)作值測(cè)試，各個(gè)變量與定值的關(guān)系見(jiàn)表1。

表1 變量與定值的關(guān)系Tab.1 Relationship between variables and settings

由此可以看出，這4個(gè)變量與定值的關(guān)系是固定的，因此可以從定值出發(fā)使測(cè)試用例的生成模板化。

2.1.2 測(cè)試用例生成方法

新生寶寶的身體各器官并沒(méi)有發(fā)育完全，其中也包括胃腸道，所以下面所講到的黃疸、濕疹等非腸道疾病都會(huì)使用到雙歧桿菌益生菌制劑。人是一個(gè)整體，因?yàn)樵谀阁w中是無(wú)菌環(huán)境，益生菌制劑能幫助寶寶更快的建立一個(gè)雙歧桿菌占優(yōu)的人體正常胃腸道有益菌群，促進(jìn)胃腸道發(fā)育成熟，從而促進(jìn)消化排除黃疸減少過(guò)敏。

第1步：建立定值清單庫(kù)，根據(jù)DL/T 478—2013《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》[13]的規(guī)定，檢測(cè)機(jī)構(gòu)需對(duì)保護(hù)定值的全范圍進(jìn)行檢測(cè)，需要檢測(cè)最小值、最大值，并抽測(cè)1個(gè)中間定值，根據(jù)被測(cè)的定值和誤差要求進(jìn)行判定。定值清單模板見(jiàn)表2。

表2 保護(hù)產(chǎn)品的定值清單模板Tab.2 Setting list template of protection products

表2中“清單庫(kù)定值名稱”為通用定值名稱，不可修改，其他值按照被測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際情況進(jìn)行修改，“裝置定值名稱”為裝置實(shí)際定值名稱，方便后續(xù)保護(hù)測(cè)試和數(shù)據(jù)記錄，“最大值”“最小值”“中間值”“誤差1”和“誤差2”列，方便后期測(cè)試值選擇和誤差判定。

第2步：建立基礎(chǔ)功能模板庫(kù)，包括與定值相關(guān)聯(lián)的故障時(shí)模擬量設(shè)置模板、故障時(shí)間設(shè)置模板和遞變?cè)O(shè)置模板，另外還包括與定值無(wú)關(guān)的故障前后模擬量輸出狀態(tài)模板、開(kāi)關(guān)量輸入輸出模板以及故障前后延時(shí)模板等，供建立測(cè)試類(lèi)型模板時(shí)調(diào)用。

第3步：建立測(cè)試類(lèi)型模板庫(kù)，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)功能模板庫(kù)排列組合，建立常用的測(cè)試類(lèi)型模板庫(kù)，例如動(dòng)作值測(cè)試模板、動(dòng)作時(shí)間測(cè)試模板、動(dòng)作邊界測(cè)試模板、變化率測(cè)試模板、復(fù)壓定值測(cè)試模板、方向測(cè)試模板等，各個(gè)模板實(shí)現(xiàn)的功能見(jiàn)表3。

表3 模板及其功能Tab.3 Templates and implemented functions

第4步：依據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的定值清單模板，與定值模板庫(kù)中的定值、延時(shí)和誤差對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)起來(lái)，建立各個(gè)保護(hù)類(lèi)型模板庫(kù)。

第5步：生成測(cè)試實(shí)例，通過(guò)引用被測(cè)產(chǎn)品的定值清單模板即可確定實(shí)際施加的模擬量，并指定對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量輸入和輸出值，快速生成測(cè)試用例。

該測(cè)試用例可以適應(yīng)多臺(tái)同類(lèi)型裝置測(cè)試，當(dāng)出現(xiàn)多臺(tái)測(cè)試需求時(shí)，根據(jù)已建立的產(chǎn)品類(lèi)型模板庫(kù)和定值清單，采取電流串聯(lián)、電壓并聯(lián)的方式，輸出與單臺(tái)測(cè)試同樣的施加量，只需為每臺(tái)裝置配置定義開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出即可。測(cè)試實(shí)例建立流程如圖4所示。

圖4 測(cè)試實(shí)例建立流程Fig.4 Test instance creation flow chart

2.2 批量操作多裝置技術(shù)

現(xiàn)階段IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)[14]已在繼電保護(hù)中得到廣泛的應(yīng)用，繼電保護(hù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范、接口要求、定值清單格式、繼電保護(hù)信息等也趨于統(tǒng)一。在此基礎(chǔ)上，本文基于開(kāi)源的IEC 61850底層函數(shù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了具備批量操作功能的站控層控制軟件。該軟件能夠解析變電站配置描述文件(substation configuration description，SCD)文件，通過(guò)制造報(bào)文規(guī)范(manufacturing message specification，MMS)協(xié)議與保護(hù)設(shè)備進(jìn)行通信，開(kāi)發(fā)了針對(duì)單裝置和多裝置的操作功能，具體功能見(jiàn)表4。根據(jù)多裝置批量檢測(cè)的需求，還開(kāi)發(fā)了多裝置批量檢驗(yàn)功能，包括信息規(guī)范檢驗(yàn)、定值區(qū)切換成功率檢驗(yàn)、軟壓板投退成功率檢驗(yàn)、整定值修改成功率檢驗(yàn)。

表4 站控層控制軟件操作功能Tab.4 Operation functions of station control layer control software

2.3 并行測(cè)試系統(tǒng)接口能力提升

目前，國(guó)內(nèi)外主流測(cè)試儀在設(shè)計(jì)時(shí)都是為單裝置的測(cè)試而開(kāi)發(fā)的，后臺(tái)軟件能夠配置的接口較少，而并行測(cè)試往往需要配置較多的模擬量、開(kāi)關(guān)量接口。為了滿足并行測(cè)試的需求，同時(shí)能夠適應(yīng)不同測(cè)試儀的接口能力，并行測(cè)試系統(tǒng)在設(shè)計(jì)后臺(tái)測(cè)試軟件時(shí)，統(tǒng)一按照模擬量輸出4組電壓(12相)、4組電流(12相)，開(kāi)關(guān)量輸出32對(duì)，開(kāi)關(guān)量輸入128對(duì)配置，該配置高于目前主流測(cè)試儀的配置，在與其他測(cè)試儀連接時(shí)，接口模塊程序?qū)y(cè)試模版中的配置量自動(dòng)進(jìn)行取舍。并行測(cè)試系統(tǒng)和主流測(cè)試儀的后臺(tái)軟件接口配置能力對(duì)比見(jiàn)表5。

表5 接口配置對(duì)比Tab.5 Comparison of interface configuration

常規(guī)裝置的并行測(cè)試通過(guò)常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀、電壓電流放大器擴(kuò)展裝置和開(kāi)關(guān)量輸入輸出擴(kuò)展裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)并行測(cè)試系統(tǒng)接口能力的提升。電壓電流放大器擴(kuò)展裝置能夠和常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀配合使用，提高并行測(cè)試系統(tǒng)模擬量接口的數(shù)量，開(kāi)關(guān)量輸入輸出擴(kuò)展裝置和常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀配合使用，提高并行測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量接口的數(shù)量。同時(shí)，測(cè)試儀和電壓電流放大器擴(kuò)展裝置應(yīng)具有較強(qiáng)的帶載能力，可以同時(shí)給多臺(tái)裝置施加模擬量，以滿足常規(guī)裝置并行測(cè)試的需求。

智能裝置的并行測(cè)試通過(guò)智能繼電保護(hù)測(cè)試儀的計(jì)算單元和接口單元來(lái)實(shí)現(xiàn)接口能力的提升。計(jì)算單元通過(guò)實(shí)時(shí)Linux和高性能工控機(jī)完成對(duì)測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)時(shí)解析執(zhí)行[15]，智能保護(hù)的并行測(cè)試為了解決多間隔數(shù)據(jù)同步輸出的難題，采用了整體數(shù)據(jù)打包再分組轉(zhuǎn)發(fā)的模式，本文通過(guò)重寫(xiě)編寫(xiě)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的整體打包發(fā)送，通過(guò)專用交換機(jī)的分組技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分組轉(zhuǎn)發(fā)。如圖5所示，計(jì)算單元通過(guò)網(wǎng)卡將多間隔的報(bào)文打包發(fā)出，通過(guò)智能接口單元將接收到的報(bào)文轉(zhuǎn)成光信號(hào)輸出，并通過(guò)虛擬局域網(wǎng)(virtual local area network，VLAN)分組技術(shù)將報(bào)文分成不同間隔的數(shù)據(jù)[16]，由于計(jì)算單元和接口單元的時(shí)間抖動(dòng)都很小，測(cè)試系統(tǒng)輸出12個(gè)間隔數(shù)據(jù)的間隔抖動(dòng)小于10 μs，滿足標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)囊骩17-18]。

圖5 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送Fig. 5 Peer-to-peer mode schematic diagram

2.4 測(cè)試儀控制接口設(shè)計(jì)

后臺(tái)軟件使用接口操作測(cè)試儀，取得測(cè)試結(jié)果，接口鏈接庫(kù)是接口的實(shí)現(xiàn)載體之一，通常由測(cè)試儀生產(chǎn)商根據(jù)自身硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

并行測(cè)試系統(tǒng)所用到的智能繼電保護(hù)測(cè)試儀和常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀提供的接口差異較大，不能用同一個(gè)后臺(tái)軟件同時(shí)控制。本文針對(duì)智能繼電保護(hù)測(cè)試儀和常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的接口編寫(xiě)相應(yīng)的接口鏈接庫(kù)，不同的接口鏈接庫(kù)將同一個(gè)測(cè)試用例解析成不同的測(cè)試儀指令，下發(fā)給指定的測(cè)試儀，并接收測(cè)試儀返回的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，生成文件交給后臺(tái)軟件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀的并行控制。

圖6為典型的并行測(cè)試接口應(yīng)用模式，后臺(tái)測(cè)試軟件進(jìn)行測(cè)試用例的統(tǒng)一編制，編制完成的測(cè)試用例保存為XML統(tǒng)一格式，DLL接口模塊是針對(duì)不同測(cè)試儀的接口鏈接庫(kù)，連接不同的測(cè)試儀即調(diào)用不同的接口鏈接庫(kù)，將測(cè)試用例解析成該測(cè)試儀能夠執(zhí)行的指令，測(cè)試儀的執(zhí)行結(jié)果也通過(guò)接口模塊解析后返回至后臺(tái)測(cè)試軟件。

圖6 并行測(cè)試接口應(yīng)用模式Fig.6 Parallel test interface application mode

3 并行測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例

3.1 測(cè)試實(shí)例建立

以110 kV線路保護(hù)裝置并行測(cè)試為例，進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)實(shí)例的構(gòu)建，以驗(yàn)證本文方法的有效性，構(gòu)建步驟如下：

a)根據(jù)GB/T 15145—2017《輸電線路保護(hù)通用技術(shù)條件》[19]的要求，明確測(cè)試項(xiàng)目及技術(shù)要求，制訂測(cè)試方案，見(jiàn)表6。

表6 110 kV線路保護(hù)測(cè)試方案Tab.6 110 kV line protection test scheme

b)建立測(cè)試用例庫(kù)。依據(jù)測(cè)試方案，按照模板化的測(cè)試用例生成方法逐項(xiàng)建立詳細(xì)的測(cè)試用例，并對(duì)測(cè)試用例的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，合格后提交測(cè)試用例庫(kù)。

c)建立110 kV線路保護(hù)并行測(cè)試系統(tǒng)，如圖7所示，具體設(shè)備數(shù)量見(jiàn)表7。

圖7 110 kV線路保護(hù)并行測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.7 110 kV line protection parallel test system structure

表7 并行測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量Tab.7 Device numbers for parallel test system

后臺(tái)主機(jī)安裝測(cè)試系統(tǒng)后臺(tái)控制軟件和保護(hù)裝置站控層控制軟件，通過(guò)3臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)與智能測(cè)試儀、常規(guī)測(cè)試儀及被測(cè)保護(hù)裝置進(jìn)行通信[20]。后臺(tái)控制軟件負(fù)責(zé)測(cè)試用例的模板化編制、試驗(yàn)設(shè)置、測(cè)試命令的下發(fā)和測(cè)試結(jié)果的整理，站控層控制軟件負(fù)責(zé)保護(hù)裝置定值壓板的批量修改、保護(hù)報(bào)文的收集和保護(hù)錄波的批量調(diào)取等[21]。測(cè)試時(shí)后臺(tái)測(cè)試軟件能夠同時(shí)與智能測(cè)試儀和常規(guī)測(cè)試儀進(jìn)行通信，接口模塊將測(cè)試用例解析為不同的測(cè)試儀指令，從而實(shí)現(xiàn)常規(guī)裝置和智能裝置的并行測(cè)試。

實(shí)例中智能保護(hù)的并行測(cè)試系統(tǒng)采用1個(gè)計(jì)算單元和8臺(tái)智能接口單元構(gòu)建，被測(cè)裝置包括3臺(tái)110 kV線路智能保護(hù)裝置，裝置的生產(chǎn)廠家及型號(hào)見(jiàn)表8。計(jì)算單元通過(guò)實(shí)時(shí)Linux和高性能工控機(jī)完成對(duì)測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)時(shí)解析執(zhí)行，接口單元負(fù)責(zé)信號(hào)的輸入輸出，1個(gè)接口單元擁有24個(gè)光以太網(wǎng)接口、4個(gè)100 Mbit/s電以太網(wǎng)接口和4個(gè)1 000 Mbit/s電以太網(wǎng)接口，1個(gè)計(jì)算單元允許使用多達(dá)8個(gè)接口單元，完全滿足智能保護(hù)并行測(cè)試的接口需求。智能保護(hù)裝置通過(guò)光纖與接口單元的光口連接，獲取對(duì)應(yīng)間隔的SV報(bào)文和GOOSE報(bào)文。

表8 被測(cè)裝置的生產(chǎn)廠家及型號(hào)Tab.8 Manufacturers and models of the device under test

實(shí)例中常規(guī)保護(hù)的并行測(cè)試系統(tǒng)采用1臺(tái)常規(guī)測(cè)試儀、2臺(tái)放大器和3臺(tái)常規(guī)接口單元構(gòu)建，被測(cè)裝置包括3臺(tái)110 kV線路常規(guī)保護(hù)裝置，裝置的生產(chǎn)廠家及型號(hào)見(jiàn)表8。常規(guī)測(cè)試儀能夠輸出4相電壓和6相電流，放大器能夠輸出4相電壓和6相電流，可與常規(guī)測(cè)試儀配合使用，1臺(tái)常規(guī)測(cè)試儀允許使用多達(dá)2個(gè)放大器。常規(guī)接口單元可以擴(kuò)展開(kāi)關(guān)量輸入和輸出，1臺(tái)測(cè)試儀允許使用多達(dá)3個(gè)常規(guī)接口單元。常規(guī)測(cè)試儀和放大器均具有較強(qiáng)的帶載能力，在額定值下可以同時(shí)給十幾臺(tái)裝置施加模擬量，輸出20 A的情況下可以同時(shí)給8臺(tái)裝置施加模擬量，完全滿足常規(guī)裝置并行測(cè)試的需求。常規(guī)保護(hù)裝置通過(guò)電纜連接電壓電流和開(kāi)入開(kāi)出信號(hào)，不同的保護(hù)裝置之間通過(guò)電壓信號(hào)并聯(lián)、電流信號(hào)串聯(lián)的方式進(jìn)行模擬量信號(hào)的連接。

d)開(kāi)始測(cè)試，測(cè)試時(shí)點(diǎn)擊測(cè)試用例庫(kù)中的測(cè)試大組，即可選中測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試。

3.2 并行測(cè)試結(jié)果分析

利用該并行測(cè)試系統(tǒng)同時(shí)給上述3臺(tái)110 kV線路保護(hù)常規(guī)裝置和3臺(tái)110 kV線路保護(hù)智能裝置進(jìn)行SV測(cè)試和保護(hù)功能測(cè)試，考核并行測(cè)試系統(tǒng)的輸出能力和保護(hù)功能測(cè)試能力。

3.2.1 SV測(cè)試

通過(guò)并行測(cè)試系統(tǒng)分別給保護(hù)裝置施加0.05 A、1 A、20 A的電流和0.58 V、57.74 V、86.61 V的電壓，6臺(tái)線路保護(hù)裝置的電流電壓SV和平均誤差見(jiàn)表9、表10，DL/T 478—2013中要求電流SV的誤差不超過(guò)±2.5%或±0.01 A，電壓SV的誤差不超過(guò)±2.5%或±0.115 V，表中數(shù)據(jù)完全滿足要求。

表9 電流SV測(cè)試結(jié)果Tab.9 Test results of current sampling values

表10 電壓SV測(cè)試結(jié)果Tab.10 Test results of voltage sampling values

3.2.2 保護(hù)功能測(cè)試

以線路保護(hù)過(guò)流Ⅰ段動(dòng)作值和延時(shí)時(shí)間測(cè)試為例，分析并行測(cè)試系統(tǒng)的保護(hù)功能測(cè)試能力。從已經(jīng)建立完成的測(cè)試用例庫(kù)中選取過(guò)流保護(hù)Ⅰ段的測(cè)試用例，對(duì)過(guò)流保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作定值和動(dòng)作時(shí)間的最小值、中間值、最大值分別進(jìn)行測(cè)試，6臺(tái)線路保護(hù)的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表11和表12。

表11 過(guò)流保護(hù)動(dòng)作值測(cè)試結(jié)果Tab.11 Test results of over current protection action values

表12 過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間測(cè)試結(jié)果Tab.12 Test results of over current protection action time

DL/T 478—2013中要求動(dòng)作值準(zhǔn)確度誤差不超過(guò)±5%或±0.02In(In為額定電流)，動(dòng)作時(shí)間準(zhǔn)確度(電流1.2倍整定值下)誤差不超過(guò)±1%或±40 ms，從表中數(shù)據(jù)可以看出測(cè)試結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)該并行測(cè)試系統(tǒng)可以自動(dòng)判別測(cè)試結(jié)果，并統(tǒng)計(jì)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文信息，進(jìn)一步提高測(cè)試效率，記錄格式見(jiàn)表13。

表13 報(bào)文信息記錄格式Tab.13 Recording format of message information

3.3 測(cè)試效率比較

與使用常規(guī)測(cè)試方式(單裝置串行測(cè)試)且具有相同測(cè)試規(guī)模的檢測(cè)任務(wù)進(jìn)行比較，使用該并行測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，在測(cè)試用例的編制、測(cè)試過(guò)程的實(shí)施、測(cè)試結(jié)果的判定等不同環(huán)節(jié)，測(cè)試效率均顯著提升，測(cè)試周期大幅縮短，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表14。

表14 常規(guī)測(cè)試與并行測(cè)試的比較Tab.14 Comparison of routine test and parallel test

從表14數(shù)據(jù)可以看出，在相同的工作量下，常規(guī)測(cè)試模式需要同時(shí)投入6人、40 d才可以完成，而使用該自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)只需要投入1人、15 d就可以完成，測(cè)試效率提高了數(shù)十倍。

3.4 在其他保護(hù)測(cè)試中的應(yīng)用

除了上述110 kV線路保護(hù)并行測(cè)試實(shí)例，該并行測(cè)試系統(tǒng)還在其他電壓等級(jí)的線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、電抗器保護(hù)、電容器保護(hù)等的靜模測(cè)試中得到了應(yīng)用，裝置類(lèi)型涵蓋常規(guī)保護(hù)、智能保護(hù)、混合保護(hù)等，試驗(yàn)結(jié)果均表明該并行測(cè)試系統(tǒng)滿足各種保護(hù)設(shè)備并行測(cè)試的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)繼電保護(hù)靜模傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)的缺點(diǎn)，構(gòu)建了繼電保護(hù)靜模并行測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)并行測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備的特點(diǎn)給出了解決方案，解決了測(cè)試用例編制、站控層控制、接口能力限制及測(cè)試儀控制等并行測(cè)試的難點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)裝置與智能裝置的并行測(cè)試、多個(gè)同類(lèi)型裝置的并行測(cè)試。實(shí)際應(yīng)用表明，該并行測(cè)試系統(tǒng)具備并行測(cè)試的能力，達(dá)到了預(yù)期效果，顯著提高了測(cè)試效率，對(duì)繼電保護(hù)靜模測(cè)試具有良好的借鑒價(jià)值。

需要注意的是，靜模測(cè)試的項(xiàng)目眾多，不同測(cè)試項(xiàng)目之間差異很大，部分測(cè)試項(xiàng)目邏輯復(fù)雜，使用模板化方式編制測(cè)試用例仍然難以實(shí)現(xiàn)，還需要進(jìn)一步研究。同時(shí)，市場(chǎng)上測(cè)試儀種類(lèi)繁多，還沒(méi)有解決全部測(cè)試儀的接口兼容性問(wèn)題，如何將不同測(cè)試儀的接口標(biāo)準(zhǔn)化并最終實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)測(cè)試還需要深入研究。