0 引言

繼(ji)電保(bao)(bao)護(hu)(hu)裝(zhuang)置(zhi)是(shi)保(bao)(bao)護(hu)(hu)電力系統安全方面的重(zhong)要角色。保(bao)(bao)護(hu)(hu)裝(zhuang)置(zhi)的性(xing)能測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)工(gong)作在(zai)保(bao)(bao)護(hu)(hu)裝(zhuang)置(zhi)質量上起(qi)著決定性(xing)作用(yong)。目(mu)前，繼(ji)電保(bao)(bao)護(hu)(hu)裝(zhuang)置(zhi)的測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)主要依靠(kao)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)操作保(bao)(bao)護(hu)(hu)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)儀器(qi)模擬電網故障，手動修(xiu)改(gai)被測(ce)(ce)(ce)(ce)裝(zhuang)置(zhi)的各項參數，人(ren)(ren)工(gong)對比測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)結果來完成測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)。測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)同時，測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)還要進行復(fu)雜(za)繁瑣的測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)過程記錄。不僅(jin)需要測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)熟悉保(bao)(bao)護(hu)(hu)裝(zhuang)置(zhi)的工(gong)作原(yuan)理，并且要測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)(yuan)熟練操控(kong)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)儀器(qi)。這種測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)方式還存在(zai)被測(ce)(ce)(ce)(ce)裝(zhuang)置(zhi)與測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)儀之間接線(xian)復(fu)雜(za)，反(fan)復(fu)操控(kong)測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)儀工(gong)作量大，測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)面覆蓋不足，測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)效率較低，測(ce)(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)(shi)用(yong)例不易標準(zhun)化等(deng)缺點。

針對(dui)這些缺點，本文(wen)提出(chu)了繼電保護裝置自動測(ce)試系(xi)統(tong)的構(gou)成，設計(ji)開發了一套自動測(ce)試系(xi)統(tong)。并對(dui)該系(xi)統(tong)進(jin)行了性能分析，與(yu) OMICRON 測(ce)試儀的測(ce)試結果進(jin)行了對(dui)比。

1 繼電保(bao)護(hu)裝置自動測試(shi)系統

本文根據實驗研(yan)究與開發，分(fen)析總結自動測試系統，一(yi)般結構如圖 1 所示。

自動測(ce)試系統主(zhu)要由四部分(fen)組成(cheng)：上位機、測(ce)試儀、被測(ce)裝(zhuang)置及交換(huan)機。

上位機 PC 機安裝 AotoTest 軟件。PC 機通過對 AotoTest軟件的操作向下位機（測試儀）發出控制命令，下位機進一步控制被測裝置，從而達到控制被測裝置的目的。因此，在測試過程中不再需要通過人工另行控制被測裝置。控制命令包括修改被測裝置的定值，遙控命令，修改保護控制字等，下發這些均由下位機執行，取代人工操作。下位機向被測保護裝置提供所需的模擬量、驅動開關量和接收開出量，自動測試系統一并完成了保護測試儀器和人工控制被測裝置兩部分工作。

同時，自動測試系統接收下位機上送的測試結果，讀取被測裝置的報文，進一步替代人工讀取、比對測試結果的過程。而使用保護儀器測試，只能模擬電網故障提供模擬量，監視少量的出口，需要人工控制被測裝置滿足測試所需要求，且無法讀取被測裝置的報文，比對測試結果，需要人工參與。

2 自動測試系統(tong)的構建

2.1 測(ce)試儀的構建

2.1.1 硬件平臺的構建

測試儀硬件采用 CAN 總線背板的硬件架構，主要采用模塊化插件，如圖 2 所示。

模(mo)塊(kuai)化插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)主要包含DC 電(dian)源插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)、控(kong)制單(dan)(dan)元CPU 插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)、DAC 模(mo)擬小(xiao)信號輸(shu)出(chu)插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)、開(kai)入插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)、開(kai)出(chu)插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)，以(yi)及用(yong)于數字化保護裝置(zhi)的(de) SV 插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)和 GOOSE 插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)。這種設(she)計具有極好的(de)擴(kuo)展性，插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)的(de)數目均可(ke)以(yi)根據實際(ji)測(ce)試需(xu)求(qiu)增減(jian)。單(dan)(dan)塊(kuai) DAC 插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)能夠為待測(ce)裝置(zhi)提供 88 路模(mo)擬量(liang)。開(kai)入量(liang)和開(kai)出(chu)量(liang)，通(tong)過增加(jia)插(cha)(cha)件(jian)(jian)(jian)，各可(ke)擴(kuo)展至 192 路，可(ke)極大地同時滿足對(dui)開(kai)入量(liang)和開(kai)出(chu)量(liang)需(xu)求(qiu)較(jiao)多(duo)的(de)保護裝置(zhi)，克服了測(ce)試儀(yi)器(qi)在這方面(mian)地不足。

2.1.2 軟件平臺的構建

測試儀軟件系統是基于南瑞軟件平臺實現的，平臺主要由板級支持程序包、系統程序和通用應用程序三部分構成。測試儀的功能程序采用模塊化設計（如圖 3 所示），包括：通信模塊、狀態控制模塊、模擬量輸出模塊、開入模塊、開出模塊、直流輸出模塊、時間測試模塊及保護功能模塊。

2.2 上位(wei)機(ji)的構(gou)建

上位機采用模塊化設計，分為界面處理層、業務處理層和通信協議層。界面處理層主要實現測例的編輯；業務處理層主要有兩大功能：一是完成測例參數的下發，實現定值修改、參數修改、保護控制字修改等，二是遙測值比對和整組報告、告警報告、SOE 報告、變位報文等報文的比對功能；通信協議層完成上位機與被測裝置的 103 和 61850 通信協議等。上位機的界面如圖 4 所示：

上位機就是系統測試管理和控制(zhi)軟件。其(qi)主要功(gong)能包括：

（1）整(zheng)定定值、比對報文、下發遙(yao)測值比對和(he)遙(yao)控(kong)命令(ling)等(deng)；（2）測試(shi)用(yong)例的編寫；（3）測試(shi)用(yong)例管(guan)理：包括測試(shi)用(yong)例的導入(ru)、導出、復制、粘貼、輪轉和(he)遞(di)增等(deng)；（4）下發測試(shi)參(can)數給下位(wei)機(ji)，并接收下位(wei)機(ji)上送的測試(shi)結果；（5）測試(shi)報告(gao)的自動生成和(he)管(guan)理。

2.3 自動測試系統的構建(jian)

自動測試系統的結構圖如圖 5，系統由上位機、測試儀、功率放大器、交換機組成。

3 實際應用(yong)

該自動測試系統研制成功以后，在南瑞科技 NSR 系列保護裝置上進行了大量的試驗，大量的重復性的生產測試，以及研發性功能測試，以驗證該系統的測試效果。研發測試實驗平臺實物圖，如圖 6 所示。

以(yi)研(yan)發測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)中的(de)備(bei)自(zi)投裝置(zhi)為例，備(bei)自(zi)投裝置(zhi)一般都(dou)具有多(duo)種運行方(fang)式，模(mo)擬量輸入通道多(duo)，開入和(he)開出(chu)數量多(duo)，報文多(duo)，整體邏輯復(fu)雜，測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)(cheng)繁(fan)瑣，測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)文檔(dang)記錄(lu)耗費(fei)時間量大。使用(yong)自(zi)動(dong)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)系統(tong)，（1）固定化接(jie)線端子，使用(yong)時直接(jie)插(cha)拔無(wu)需重(zhong)(zhong)新接(jie)線；（2）編寫測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)測(ce)(ce)(ce)例，測(ce)(ce)(ce)例可(ke)保存，測(ce)(ce)(ce)例可(ke)重(zhong)(zhong)復(fu)多(duo)次調(diao)用(yong)大大簡(jian)化重(zhong)(zhong)復(fu)性工作（測(ce)(ce)(ce)例圖示(shi)如(ru)(ru)圖 7 所示(shi)）；（3）測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)步(bu)驟(zou)明晰，過(guo)程(cheng)(cheng)可(ke)追溯；（4）測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)過(guo)程(cheng)(cheng)中出(chu)現錯誤或(huo)者問(wen)題(ti)，提(ti)示(shi)清晰明確，方(fang)便測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)問(wen)題(ti)查找及解決（錯誤提(ti)示(shi)，如(ru)(ru)圖8 所示(shi)）；（5）報文自(zi)動(dong)比對(dui)（如(ru)(ru)圖 9 所示(shi)）；（6）測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)報告根據執行的(de)測(ce)(ce)(ce)例自(zi)動(dong)生成，節省測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)用(yong)例人工的(de)記錄(lu)過(guo)程(cheng)(cheng)（測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)報告如(ru)(ru)圖 10 所示(shi)）。

試驗結果表明，該系統采樣值精度可靠，實時性較好，能夠代替人工測試，提高測試質量和效率，完善自動測試手段，適合保護設備廠家在產品開發和生產過程中使用。

3.1 模擬量(liang)測(ce)試

該自動(dong)測試系統(tong)支持 88 路模(mo)擬量(liang)輸(shu)出，輸(shu)出的模(mo)擬量(liang)的精度(du)誤差(cha)小于±0.2%，模(mo)擬量(liang)的數量(liang)、輸(shu)出范圍和模(mo)擬量(liang)的質量(liang)均能夠滿足測量(liang)要求。

3.2 開入開出量(liang)測試

該系統可以分別提供 192 路開入量和 192 路開出量。測試時間的分辨率為 0.25ms，完全滿足《DL/T624-2010 繼電保護微機型試驗裝置技術條件》標準中“時間分辨率不大于 1ms”的要求。

 3.3 與 OMICRON 測(ce)(ce)試儀的(de)測(ce)(ce)試值的(de)對比

在線路保護裝置上，用自動測試系統和 OMICRON 測試儀分別做了測試，測試結果見表 1。從表中可以看出：過流測試值誤差小于規定的±2.5%要求，動作時間滿足不大于±40ms的要求。

3.4 測試效(xiao)率

 以線路保護為例(li)(li)，通過測(ce)(ce)(ce)例(li)(li)的(de)(de)輪(lun)轉(zhuan)遞增功(gong)能，一個測(ce)(ce)(ce)例(li)(li)自動(dong)執行 3 遍便可覆蓋 A、B、C 三(san)相(xiang)的(de)(de)單相(xiang)別測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)，完(wan)(wan)全不(bu)用像手動(dong)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)那樣，分(fen)相(xiang)進(jin)行 3 遍測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)。完(wan)(wan)成生產類的(de)(de)自動(dong)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)所需時(shi)間(jian)為 6 分(fen)鐘，而人(ren)工測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)則(ze)需要 40 分(fen)鐘左右；完(wan)(wan)成研發(fa)類的(de)(de)自動(dong)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)任務所需時(shi)間(jian)為7 小(xiao)時(shi)，而人(ren)工利用第三(san)方測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)儀進(jin)行測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)則(ze)需要 1-2 星(xing)期。自動(dong)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)系統大大提高(gao)了(le)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)的(de)(de)效率。

4 結語

本文(wen)設(she)計開發了一(yi)套自(zi)(zi)動(dong)測(ce)試(shi)(shi)系統并進行了大(da)量(liang)測(ce)試(shi)(shi)工作，通過大(da)量(liang)測(ce)試(shi)(shi)結(jie)果數據，可以得出(chu)結(jie)論，自(zi)(zi)動(dong)測(ce)試(shi)(shi)系統有(you)(you)效(xiao)提高繼電保護裝(zhuang)置(zhi)測(ce)試(shi)(shi)的質量(liang)和(he)效(xiao)率。該系統具有(you)(you)優越的軟硬件(jian)擴(kuo)展(zhan)性(xing)和(he)兼(jian)容性(xing)，能夠提供足夠的模擬量(liang)、開入量(liang)和(he)開出(chu)量(liang)通道，測(ce)試(shi)(shi)用(yong)例自(zi)(zi)動(dong)往下執行，自(zi)(zi)動(dong)完成(cheng)測(ce)試(shi)(shi)結(jie)果（報文(wen)、出(chu)口(kou)等）比對工作，只要有(you)(you)測(ce)例執行完畢(bi)就(jiu)自(zi)(zi)動(dong)生(sheng)成(cheng)測(ce)試(shi)(shi)報告，方便測(ce)試(shi)(shi)人員讀取，真(zhen)正意(yi)義實現“一(yi)鍵(jian)式”自(zi)(zi)動(dong)測(ce)試(shi)(shi)。