继电保护装置自动测试系统优化设计_李宁.pdf

东北电力技术 年第 卷第 期继电保护装置自动测试系统优化设计李 宁，张留杰，张雨晨，罗珂珂，安思奇（许继电气股份有限公司，河南 许昌）摘要：针对现阶段继电保护装置自动测试系统适应性差、开放性差的问题，提出基于 编程技术的接口处理方法，通过模块化处理优化自动测试系统，实现不同种类测试仪之间的通信及状态序列识别，成功建立起与测试平台的通信，将其测试输出与预期结果进行对比验证。结果表明，优化后的测试系统能够支持多种测试仪和不同状态序列，测试结果准确可靠。关键词：自动测试；系统优化；适应性；对比验证中图分类号 文献标志码 文章编号（），（，）：，：；随着我国自动化程度持续提高和测试技术的深入发展，自动测试系统在众多领域广泛应用。一方面，自动测试技术能够将测试人员从重复、枯燥的传统测试工作中解放出来，缩短回归测试时间，提高测试效率；另一方面，自动测试技术增加了测试的深度和广度，从而提高了测试质量。但是由于诸多测试条件的约束，目前自动测试系统的适应性比较差，一种测试系统通常只能适用于一种测试仪，这就造成了目前测试系统的局限性和封闭性。文献针对自动测试系统的链路校准难题，通过链路去嵌入方法建立测试系统的误差模型，并设计了 标准件，实现了滤波器模型的去嵌入。文献设计了用于多通道采集模块的多功能可配置自动测试系统，以满足电子站设备模块多品种、小批量生产的测试需求。文献介绍了一种可实时监测装置温度相关性能的自动测试系统，基于 语言改变配置文本，从而实现对常规、数字化装置的自动测试。文献根据软件工程分析设计方法，结合自动测试系统和继电保护装置的需求，设计了物理数据库。文献针对传统自动检测中存在的故障信息接收不准确问题，在继电保护装置保护性能分析的基础上，对获取的数据信息进行系统管理，从而获取故障信息。现阶段自动测试系统方面的研究很多，但大多只针对一种测试系统作内部改进，关于测试系统的扩展性和适应性研究相对匮乏。目前的自动测试系统与测试仪之间主要依赖单一映射关系，更换测试仪需要重新匹配新的测试系统，而不同的测试仪接口和通信不尽相同，更换过程增加了较多重复性的工作，耗时耗力，造成了目前自动测试系统可执行性差、测试效率低下的问题。本文针对自动测试系统提出基于 编程技术的接口处理方法，实现目标状态序列与初始状态序列之间的识别与转换。搭建测试系统模型，并对其进行模块化处理，使其匹配目标测试仪，从而提高自动测试系统的适应性和可执行性，将其反馈 年第 卷第 期李 宁，等：继电保护装置自动测试系统优化设计 给测试平台，最终将测试输出与预期结果对比，验证改进后系统的可行性和准确性。自动测试系统基础理论分析自动测试系统主要包含测试方案管理系统、闭环测试系统、测试记录系统、自动测试平台 个子系统。自动测试系统结构如图 所示。图 自动测试系统结构测试方案管理系统根据测试需求选定测试用例。测试用例相当于测试方案的载体，测试用例编制内容主要包含定值、压板等设置信息、模拟量施加信息以及预期结果信息。闭环测试系统包含故障模拟系统和监视控制系统。故障模拟系统主要指测试仪，用以控制施加的模拟量与开入信息，并监视被测装置的实际出口。监视控制系统主要为装置后台，用以修改定值、压板等设置信息，并监视装置上送信息。测试记录系统主要用于记录闭环测试系统各节点输出与反馈信息，并将反馈信息与预期结果信息比较，生成相应的测试报告。测试平台承担着连接各个子系统的作用。首先测试平台获取测试方案管理系统中选取的测试方案，并将通过闭环测试系统施加预设值并获取反馈结果，然后将反馈结果与预期结果对比，得出测试结论，最后将预设值、反馈结果、测试结论传递给测试记录系统，生成对应的测试报告。自动测试平台的各个子系统之间关联紧密，相互配合的同时也相互制约。由于自动测试系统组成结构错综复杂以及系统的相对封闭性，目前的自动测试系统存在着不足：开放性差，针对不同的测试平台，需要根据其功能设计匹配不同的测试工装、测试电路和测试程序，不能互相通用；测试功能单一，如测试系统有设计变更，相应测试环境和测试程序也要做相应的变动。程序语言设计宏观上讲，程序语言的设计是从驱动层面实现接口的联系与统一。对上层结构而言，语言相当于为用户提供了一个统一的模拟接口，用户可以直接通过该接口操作测试仪，无需对其进行特殊匹配；对下层结构而言，语言通过资源管理器可以对不同内部结构的测试仪进行所需的管理和调度。程序语言的设计主要包括配置模块、用例模块以及操作助手模块 部分。配置模块根据不同的被测装置对测试系统进行配置，主要立足于被测装置的输入输出数据格式定义帧格式，根据源测试仪输出数据格式以及目标测试仪的输入数据格式对数据进行解析，根据目标测试仪对其输入数据格式和输出数据格式按照协议进行配置。然后按照配置好的数据帧进行处理，并以配置文件为载体存储相关数据信息，该文件在测试过程中可以重复使用。用例模块主要负责生成测试用例，根据配置文件生成独立帧数据；操作助手模块是对配置模块和用例模块的功能补充，协助完成上述 个模块的任务，如解释分析输出、验证结果是否满足需求、补充生成测试用例等。优化方案设计为了改善目前自动测试系统多方面的局限性，提高系统的通用性，丰富其测试功能，本文研究设计了自动测试系统的优化策略。方案采用闭环双回路结构，以测试仪客户端为控制核心，利用 通信技术，连接上下级测试模块，搭建满足继电保护装置通信协议一致性测试和互操作性测试需求的测试平台。具体优化设计方案如图 所示。图 自动测试系统通用性优化设计方案标准协议测试仪客户端是优化策略的控制运算核心，也是自动测试系统软件的载体。根据系统测试平台的配置要求，在满足各硬件模块的通信接口需求基础上，采用嵌入式工业平板电脑作为系统控制枢纽和交互终端，实现测试通用功能的拓展。东北电力技术 年第 卷第 期测试用例库中的测试用例经自动测试平台处理，转化为标准状态信息，然后通过 通信方式传递给标准协议测试仪客户端。客户端根据各个厂家提供的测试仪控制接口来进行协议转换，将故障量信息转换为包含模拟量、触发方式、持续时间、开出监视等能够被目标测试仪识别的标准状态信息。目标测试仪通过状态序列对被测装置施加量值，模拟故障态对装置进行测试。当测试仪接收到装置的出口反馈信息后，通过控制接口传送信息至标准协议测试仪客户端，客户端再把试验结果转换为标准的反馈信息，通过 通信接口反馈给自动测试平台。实现自动测试系统功能拓展的关键是获取并转换目标测试仪能够识别的信号。本研究采用模块化处理与编程相结合方式，基于 平台实现对测试用例的处理，主要包括数据库中源测试用例的获取、目标测试仪函数模型的调用以及源测试用例到目标函数模型的转换。通过串口、网口等现场总线技术实现各硬件模块通信，协调配合，在满足判断逻辑和测试环境的基础上，按照测试规范要求提供测试点采集端口完成测试任务。可行性分析为了验证上述优化方案的可行性，本研究结合现场 测试仪和北京博电测试仪设置了测试验证。测试系统实现流程设计如图 所示。图 自动测试系统实现流程设计设置 组对照试验，参考试验为传统自动测试系统控制测试试验，对照试验为优化系统控制测试试验。其中，继电保护装置自动测试系统通用性测试内容如表 所示。表 继电保护装置自动测试系统通用性测试内容装置测试项目内容后台（）测试项目内容交流采样交流上送直流采样直流上送开入功能开入信息上送开出功能开出信息上送遥控操作遥控信息上送压板、控制字及定值压板、控制字及定值上送智能 异常告警信息智能 异常告警信息上送 断线、断线功能 断线、断线告警信息上送被测保护功能被测保护相关动作信息上送首先根据测试任务搭建好测试环境，试验涉及的设备如表 所示。表 试验设备及其参数名称参数数量继电保护装置低压线路保护测控装置博电测试仪 路电压 路电流 测试仪 路电压 路电流放大器交换机工作电压 工作电流 频率 通信规约按照操作规范和测试流程完成试验，试验结果对比如图 所示。图 对比试验结果图 中数值 表示功能正常，数值.表示功 年第 卷第 期李 宁，等：继电保护装置自动测试系统优化设计 能异常。由图 可知，优化测试系统测试关于开关量的结果准确无误。由于保护功能涉及信息较多，在此不便逐一列举，本文以过流保护动作时间为例进行论证。对比试验测试结果如图 所示。（）过流保护动作时间整定值为.（）过流保护动作时间整定值为 （）过流保护动作时间整定值为 （）过流保护动作时间整定值为 图 过流保护动作时间测试结果对比由图 可知，过流保护动作时间整定值为.时，优化方案对应的测试结果与传统自动测试系统的测试偏差介于.之间；过流保护动作时间整定值为 时，优化方案对应的测试结果与传统自动测试系统的测试偏差介于 .之间；过流保护动作时间整定值为 时，优化方案对应的测试结果与传统自动测试系统的测试偏差介于.之间；过流保护动作时间整定值为 时，优化方案对应的测试结果与传统自动测试系统的测试偏差介于.之间。基于优化自动测试系统的过流保护动作时间与传统自动测试系统的测试结果基本吻合，测试结果偏差满足测试误差要求。对照试验验证了本研究优化方案的可行性和有效性。结语本研究通过程序语言处理测试用例来优化自动测试系统，在满足测试要求的基础上，能够提高自动测试系统的适应性和开放性，更大程度上节约投资成本和人力资源，对自动测试相关行业具有重要的理论指导意义和现实意义。参考文献：彭安虎，韩周安，李志强 阵列自动测试系统去嵌入技术研究 中国测试，（）：雷江妮，成鹏展，聂同攀 基于自动测试系统的小信号模拟量测量方法研究 计算机测量与控制，（）：唐彬浛，李 仪，柳明辉，等 基于 的多通道采集模块通用可配置自动测试系统 科技风，（）：黄 辉 基于温度实时监控的装置性能自动测试系统 电力自动化，（）：陈桂棠，孙园，侯攀科 继电保护功能自动测试系统数据库设计 工业控制计算机，（）：林 彤，陈峰云 微机继电保护系统故障信息自动检测方法研究 电子设计工程，（）：孙宏斌 智能变电站继电保护装置自动测试系统的分析 机械管理开发，（）：康计良 语言的可视化编程环境的设计与实现 西安：西安电子科技大学，闫 强 航天嵌入式软件测试系统配置模块的设计与实现 西安：西安电子科技大学，施振波，宋石磊 便携式直流充电桩自动测试系统的研究与实现 电子乐园，（）：张玉中，浮明军，李国杰，等 就地化保护智能管理单元自动测试系统设计 自动化仪表，（）：东北电力技术 年第 卷第 期 张文雯 自动测试系统软件开发模式研究 电子世界，（）：陈飞建，吕元双，樊国盛，等 基于信息融合的智能变电站继电保护设备自动测试系统 电力系统保护与控制，（）：彭安虎，韩周安，李志强 阵列自动测试系统去嵌入技术研究 中国测试，（）：谢 春 自动化测试系统设计与实现 成都：电子科技大学，作者简介：李 宁（），女，硕士，工程师，从事继电保护及自动化产品和二次设备的研发测试工作。（收稿日期）（编辑：孙丝萝）（上接第 页）潘俊东 分布式光伏并网系统中逆变器调压策略 通信电源技术，（）：李 鹏，于 航，夏曼，等 分布式光伏集群分层多模式无功控制策略 电网技术，（）：刘 蕊，吴奎华，冯亮，等 含高渗透率分布式光伏的主动配电网电压分区协调优化控制 太阳能学报，（）：刘 辉，邓长虹，张志刚，等 基于光伏逆变器功率协调控制的电压调节方法 现代电力，（）：黄 堃，刘 澄，吕潇，等 计及本地负荷的分布式光伏并网电压协同控制策略 电网与清洁能源，（）：高 冰，周文博，王正平 配电网多太阳能光伏系统分布式协调控制策略 电力电容器与无功补偿，（）：作者简介：顾泰宇（），男，硕士，主要从事配电运维管理、分布式光伏接入、配电无功补偿等技术研究。（收稿日期）（编辑：孙丝萝）（上接第 页）丁 杰，尹华杰，赵世伟 反激式隔离型高增益 变换器 电源学报，（）：丁 杰，赵世伟，尹华杰 新型软开关隔离型高增益 变换器 电工电能新技术，（）：，.，（），：，.，（），.，.，（）：作者简介：吕 洋（），男，硕士在读，研究方向为高增益 变换器拓扑及控制等。（收稿日期）（编辑：孙丝萝）节能减排就在你我身边