CN101718841A - 继电保护装置自动检验系统及其检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种继电保护装置自动检验系统及其检验方法，包括测试仪，其与继电保护装置连接成为电气回路，测试仪通过网络与客户端工作站相连接，其特征在于：在客户端工作站内设置客户端模块和接口链接库，所述客户端模块提供所有的用户界面以及用于进行自动测试的脚本；所述继电保护测试仪接受测试脚本，执行对保护装置的实际测试、并根据脚本要求返回数据；所述接口链接库是客户端模块和测试仪之间的定义规范和执行时的数据传输通道。本发明通过定义标准化的接口规范，并对接口功能进行实现，使得客户端软件能够通过网络控制测试仪，按照脚本中描述的方法和流程进行试验操作，达到降低人员要求、简化工作过程和统一数据形式的目的。

Description

继电保护装置自动检验系统及其检验方法

技术领域

本发明涉及一种继电保护装置自动检验系统，用于控制继保测试仪自动完成规范化的保护装置检验，并获取标准化的结果数据。

背景技术

现有对保护装置进行检验一般采用人工方法，即使用通用功能的继电保护测试仪，模拟故障情况设定输出的电气参数，监测保护装置的动作情况，验证保护功能及定值设定是否正确，继而将检验结果记录在调试报告中。

现有的这种检验方法存在一些不足之处：

1)过分依赖工作人员个人的技术能力。现场工作人员必须充分了解某个特定的待检功能，根据保护定值参数推导计算其动作特性，然后才能模拟故障检验动作情况。但由于保护装置的生产商和型号众多，就要求工作人员熟悉并记忆大量的知识，并且要随着生产商的升级换代而同步更新。这既提高了对个人能力的要求，也容易导致混淆出错。

2)需要花费时间去熟悉测试仪。不同测试仪的性能参数和使用方法各不相同，且目前仪器大多采用了嵌入式可编程的软硬件结构，功能升级速度加快。一旦更换，又要重新花费时间去熟悉一套新系统的操作方法，既给现场工作造成不便，也浪费了大量的时间。

3)数据形式不统一。测试仪在进行一项功能试验后，往往会生成一份自定义格式的数据图表，不同的测试仪输出的格式各不相同。工作人员或者必须手动从中拷贝出数据重新整理，或者只能将其图表作为附件粘贴，而无法直接生成上级主管要求的标准格式的调试报告文档。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服在对保护装置进行检验过程中技术和方式过分依赖个人能力、工作效率低下、数据结果形式不统一的问题，提供一种针对继电保护装置的自动检验方法，达到降低人员要求、简化工作过程和规范数据形式的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供一种继电保护装置自动检验系统，包括测试仪，其与继电保护装置连接成为电气回路，测试仪通过网络与客户端工作站相连接，其特征在于：在客户端工作站内设置客户端模块和接口链接库，

所述客户端模块提供所有的用户界面以及用于进行自动测试的脚本；

所述继电保护测试仪接受测试脚本，执行对保护装置的实际测试、并根据脚本要求返回数据；

所述接口链接库是客户端模块和测试仪之间的定义规范和执行时的数据传输通道。

前述的继电保护装置自动检验系统，其特征在于：所述接口链接库包括接口规范定义模块、客户端接口模块和测试仪接口链接库。

所述的接口规范定义模块包含完整的自动检验系统架构、测试工作流程、接口载体形式、脚本语法定义、执行时序要求、电气安全、以及异常处理等功能模块。

所述的客户端接口模块，用于读取相应的原始测试脚本，对其中输入参数进行预处理；对测试仪接口链接库的装载和调用；各个试验模块能够正确调用测试仪接口链接库；以脚本形式向测试仪发送指令和参数；通过读取返回的数据文件，统一接收、显示并存储返回的数据；处理来自测试仪的异常。

所述测试仪接口链接库以动态链接库形式存在，包含解析器和执行器，接受客户端提供的测试脚本，依照语法定义，解析脚本并执行测试，在测试过程中及时返回状态监视信息和结果数据。在软件层面解析和执行脚本描述的流程，不需要具备任何继电保护知识，其具体实现方式仅依赖厂家各自的测试仪产品，与保护装置无关，对所有保护装置型号通用。

前述的继电保护装置自动检验系统，其特征在于：所述的脚本语法定义模块，基于W3C的XML语法标准，使用结构化的信息描述方式，在继电保护专业层面完整描述测试方法和流程，承载所有与保护装置相关的信息。仅与被测保护装置功能及其作业指导书相关，不依赖于测试仪生产商及型号，对所有测试仪型号通用，按此规范定义实现接口的测试仪均可接入该自动检验系统。保护装置型号新增或版本升级时，只需要更新相应测试脚本即可，不需要客户端或测试仪修改接口实现程序。

上述的继电保护装置自动检验系统的检验方法，其特征在于：包括以下步骤

1)用户在客户端模块的界面上选择所需执行的测试项目；

2)客户端模块将相应测试脚本加载并进行语法检查；

3)语法检查无误后，根据脚本内容在用户界面上显示，提示用户输入相关物理参数；

4)参数输入后，客户端模块进行预处理过程，通过有效范围判断、读取保护定值、数学公式计算等操作，将数据写入脚本相关位置，并发送给测试仪接口实现；

5)测试仪接口模块在获取脚本后，解析、检查脚本有效性，并与测试仪下位机进行通讯完成初始化；

6)测试仪接口模块解析并执行脚本，下位机加载电气量进行试验；在试验过程中根据脚本编写的测试顺序执行，并通过接口与客户端信息互动；

7)测试得到的结果数据返回给客户端模块，客户端根据用户需求进行统一的展示和存储。

本发明主要包括三大部分：

1.客户端软件：根据主管部门制定颁布的保护检验标准，用以控制和规范现场作业的软件系统，运行在工作人员在现场使用的PC上。提供了符合标准的作业流程、统一的用户操作界面，具备数据存储、定值计算以及输出标准调试报告的功能。通过接口实现和调用，可操作测试仪完成保护试验，并接收结果数据。

2.测试仪：指继电保护测试仪，大多以嵌入式的软硬件结构实现，可与保护装置连接成为电气回路，进行实际测试任务。通过网络通信协议及接口，可与客户端软件进行通信，执行指令和返回数据。

3.接口：客户端模块和测试仪的接口，是存在于客户端软件和测试仪之间的一组规范及其实现，包括接口规范定义模块、客户端软件的接口模块、测试仪的接口模块。客户端软件通过接口操作测试仪，取得测试结果。其中：

接口规范定义模块：

以动态链接库和测试脚本作为接口载体形式

包含完整的测试执行和数据传递流程

通过基于XML的脚本描述测试方法和过程

对试验超时、失败等情况设计异常处理机制客户端软件接口模块：

读取相应的原始测试脚本，对其中输入参数进行预处理

对测试仪接口链接库的装载和调用

各个试验模块能够正确调用测试仪接口

以脚本形式向测试仪发送指令和参数

通过读取返回的数据文件，统一接收、显示并存储返回的数据

处理来自测试仪的异常测试仪接口模块：

实现接口定义的函数实体，能够被客户端软件接口部分所调用

封装与测试仪下位机之间网络通信协议

接受客户端发送的测试脚本，对其进行解析和执行

将执行过程信息和结果数据以特定格式及时返回客户端

对下位机的超时控制和异常上报机制

本发明所达到的有益效果：

本发明使用接口定义，严格按照相关的继电保护检验要求制定并公开，任何测试仪只要遵守并实现，即可无缝接入自动检验系统，客户端软件无需进行任何修改。通过客户端软件实现对继电保护装置检验流程标准化和定值计算自动化，降低对工作人员个人技术能力的要求和依赖。客户端软件通过标准接口操作测试仪，使测试仪的型号差异性被封装，工作人员无需花费时间熟悉不同的测试仪功能。通过接口的标准化，客户端软件可以整理输出统一的标准化格式的图表。测试脚本仅依赖保护装置功能和检验方法，与测试仪无关；解析器和执行器仅依赖语法定义和测试仪结构，与保护装置无关。保护知识和软件知识的分离，具有良好的开放性和扩展性。

附图说明

图1是本发明的总体结构图；

图2是常规手动测试与本发明自动测试方法的比较图；

图3是系统工作流程图；

图4是异常处理机制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本实施例的继电保护装置自动检验方法由图1所示的客户端软件模块、接口链接库和测试仪组成的系统实现。

客户端模块安装在工作人员现场使用的计算机上，提供用户界面以维护定值、发送操作及查看数据。使用自动检验功能时，客户端软件将用户设定的参数和指令转化为对测试脚本中的变量值。

接口链接库安装在同一台计算机上，供客户端软件调用。接口链接库和测试仪配套，客户端模块根据测试仪型号选择装载对应的链接库接口实现。客户端软件通过调用接口链接库中的接口函数来操作测试仪，并以数据文件等形式获得结果。

测试仪与工作计算机之间用通信线路连接，通常是以太网、串口、并口等。接口链接库和测试仪之间使用协议进行通信，通信细节作为测试仪接口实现的一部分被封装。测试仪接收指令，进行试验。得到数据后，再通过协议将数据回送至接口链接库，

测试仪和保护装置之间以电气接线相连接，测试仪通过输出特定相位和时间的电压、电流，模拟故障，监测保护装置的动作情况，完成试验。

以下部分以对许继电气的WXH-803保护装置进行零序过流I段试验为例，对具体接口和操作流程作出说明。其中代码部分为类C语言的伪码。

1)根据接口规范定义，由客户端模块和测试仪对接口两侧分别开发实现。在测试仪接口链接库中，开发脚本解析和执行程序；在客户端软件接口链接库中，提供用户界面，实现对脚本的装载和预处理。

2)根据《江苏省电力公司WXH-803线路保护检验现场作业指导书》等标准，编写该试验项目的自动测试脚本，描述其中的测试过程和参数定义。

例如对于该试验，标准要求的检验方法为：

加故障电流I＝1.05*I01(其中I01为零序过流I段定值)，故障电压30V，模拟A相正方向瞬时故障，保护应可靠动作。加故障电流I＝0.95*I01，故障电压30V，模拟A相正方向瞬时故障，零序过流保护不动作；

3)当现场工作人员进行某项检验操作时，打开测试仪，完成相关网络和电气连接，并运行客户端进入模块对应的用户界面。软件会载入上述测试脚本，根据<Variable>定义，提示用户该项试验所需要的参数。例如对于零序过流1段测试，需要零序过流1段定值，以及测试仪在网络上的IP地址。然后工作人员即可按下“开始试验”的按钮。

4)客户端软件对脚本进行预处理，将用户输入的参数填写至脚本中，

5)客户端模块将预处理后的脚本通过启动试验函数void Start(char*pScript)传递给测试仪链接库。测试仪链接库对其进行语法解析，并转换成指令交予测试仪下位机执行。在执行过程中，根据<HeartBeat>描述返回心跳信号，同时根据Timeout属性的要求对执行过程进行超时限制，实现测试过程中的监视和控制。

6)测试仪下位机在接收到链接库发送的指令后，根据其中所描述的检验方法，向保护装置输出电压、电流，执行实际测试。

再根据脚本要求将结果数据传输给链接库，链接库将其填写在结果数据文件中。

7)试验函数返回后，客户端软件根据返回值判断是否成功，若成功则从结果参数中取出数据，进行显示和存储。例如在零序过流I段测试中，客户端软件从结果参数中可以获得1.05倍和0.95倍整定值下的动作情况。客户端软件从测试仪链接库返回的文件中解析获取结果数据，进行展示和存储。

在本实例对WXH-803保护装置进行零序过流1段试验的过程中：

工作人员的操作除了必要的硬件连接外，只需要设定测试仪IP地址、电流扫描的起止点和步长这样的简单参数，点击按钮让测试仪开始工作即可。不需要深入了解保护装置的内部原理和定值计算，甚至可以不知道该项测试的具体方法，系统在无人干预的情况下用标准方法进行扫描，自动完成试验获取数据，既降低了对工作人员个人技术能力的依赖，又保证了测试方法的正确。

工作人员只操作客户端软件，而不直接操作测试仪。用户界面只与检验的保护功能相关，不再需要花费时间去熟悉测试仪的用法。无论测试仪型号是否更换，只要能接入该自动检验系统，都以相同的方式进行操作，使现场工作简单易行。

通过在脚本中定义结果参数，试验的结果填写在文件中返回，而不再由测试仪输出自定义的图表。客户端软件获取动作时间后，根据要求对其进行整理、计算、绘图和排版，生成统一格式的调试报告，避免测试仪自定义格式的处理困难。

接口按照《指导书》等相关的继电保护检验规范对于零序过流试验的要求，编写了相关脚本，定义了参数。脚本语法作为一种通用的标准规范公开，任何测试仪只要遵守并实现解析和执行功能，即可接入系统进行测试，客户端软件无需进行任何修改，可实现对不同测试仪厂家和型号兼容性。

测试脚本仅依赖该保护装置的零序过流保护功能和检验方法，与测试仪无关；解析器和执行器仅依赖语法定义和测试仪结构，与WXH-803保护装置无关。保护知识和软件知识的分离，实现了接口的开放性和扩展性。

客户端预处理

客户端预处理指在客户端在测试脚本发送到测试仪接口链接库之前的一系列处理过程，其中包含了语法检查、数据验证、公式计算、数值填写等，从而使脚本达到规范性、一致性、正确性、有效性，在处理过程中对于错误的脚本给出相应处理。具体包括以下内容：

1)检查整个测试脚本的语法，确保符合文档结构定义。

2)对脚本变量段进行解析，通过映射文件查找数据源，将需要用户填写的内容展示在界面上。用户填写后，检查数据有效性，并计算所有变量的值和一些必要的属性值，填写进脚本。

3)客户端预处理后应保证脚本中所有变量均已计算出常数结果，并且已涵盖执行测试所需的所有参数。

测试仪预处理

测试仪预处理指测试仪接口链接库收到测试脚本后所应当首要进行的处理过程。该过程的具体内容和顺序由各测试仪生产商自行决定，建议包括以下内容：

1)检查整个测试脚本的语法，确保符合文档结构定义。

2)计算和检查所有输入变量和参数，确保电气量不超出测试仪的输出能力，对可能引起电气事故的参数值返回异常信息。

结果数据展示

结果数据展示指客户端获得测试仪返回的结果数据后，将其展现在用户界面上的过程。客户端根据映射文件将测试结果与界面展现形式进行对应，将数据填写到表格中或绘制成图形。

异常处理

异常处理机制用于在自动测试过程中，对可能发生的各种异常情况加以应对处理，以确保系统整体不会因外部干扰而崩溃。该部分机制主要包括以下方面：

超时：在测试过程中，接口链接库应根据脚本中设定的最大工作时间对下位机工作进行监控。若超过最大时间仍未完成试验，则停止下位机工作，清除所加电气量，并告知客户端，客户端收到信息后在界面上通知用户。在测试过程中，如遇到提示用户进行人工操作的情况，则接口链接库应通知计时器停止计时，直到收到客户端继续测试指令后，开始继续计时。

心跳信息：根据脚本中心跳周期(HeartBeat)的定义，接口链接库需在周期范围内返回心跳信息(如电压，电流等数据)，以此来判断接口链接库是否正常工作；如果在周期范围而内没有收到心跳信息，则认为接口链接库发生异常，终止测试并提醒用户进行相应检查，以避免烧坏设备。

异常：测试仪在测试的过程中，遇到的异常情况应及时清除电气量输出，终止测试并返回信息，当客户端收到返回信息时应提醒用户。

以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种继电保护装置自动检验系统，包括测试仪，其与继电保护装置连接成为电气回路，测试仪通过网络与客户端工作站相连接，其特征在于：在客户端工作站内设置客户端模块和接口链接库；

所述客户端模块提供所有的用户界面以及用于进行自动测试的脚本；

所述测试仪接受测试脚本，执行对保护装置的实际测试、并根据脚本要求返回数据；

所述接口链接库是客户端模块和测试仪之间的定义规范和执行时的数据传输通道。

2.根据权利要求1所述的继电保护装置自动检验系统，其特征在于：所述接口链接库包括接口规范定义模块、客户端接口模块和测试仪接口链接库。

所述的接口规范定义模块包含完整的自动检验系统架构、测试工作流程、接口载体形式、脚本语法定义、执行时序要求、电气安全、以及异常处理等功能模块。

所述的客户端接口模块，用于读取相应的原始测试脚本，对其中输入参数进行预处理；对测试仪接口链接库的装载和调用；各个试验模块能够正确调用测试仪接口链接库；以脚本形式向测试仪发送指令和参数；通过读取返回的数据文件，统一接收、显示并存储返回的数据；处理来自测试仪的异常。

所述测试仪接口链接库以动态链接库形式存在，包含解析器和执行器，接受客户端提供的测试脚本，依照语法定义，解析脚本并执行测试，在测试过程中及时返回状态监视信息和结果数据。

3.根据权利要求2所述的继电保护装置自动检验系统，其特征在于：所述的脚本语法定义模块，基于W3C的XML1.0语法标准，使用结构化的信息描述方式，在继电保护专业层面完整描述测试方法和流程，承载所有与保护装置相关的信息。

4.根据权利要求1所述的继电保护装置自动检验系统的检验方法，其特征在于：包括以下步骤

1)用户在客户端模块的界面上选择所需执行的测试项目；

2)客户端模块将相应测试脚本加载并进行语法检查；

3)语法检查无误后，根据脚本内容在用户界面上显示，提示用户输入相关物理参数；

4)参数输入后，客户端模块进行预处理过程，通过有效范围判断、读取保护定值、数学公式计算等操作，将数据写入脚本相关位置，并发送给测试仪接口链接库；

5)测试仪接口链接库在获取脚本后，解析、检查脚本有效性，并与测试仪下位机进行通讯完成初始化；

6)测试仪接口模块解析并执行脚本，下位机加载电气量进行试验；在试验过程中根据脚本编写的测试顺序执行，并通过接口与客户端信息互动；

7)测试得到的结果数据返回给客户端模块，客户端根据用户需求进行统一的展示和存储。

5.根据权利要求4所述的继电保护装置自动检验系统的检验方法，其特征在于：在所述步骤4)中，客户端预处理包括以下内容：

1)检查整个测试脚本的语法，确保符合文档结构定义；

2)对脚本变量段进行解析，通过映射文件查找数据源，将需要用户填写的内容展示在界面上，用户填写后，检查数据有效性，并计算所有变量的值和一些必要的属性值，填写进脚本；

3)保证脚本中所有变量均已计算出常数结果，并且已涵盖执行测试所需的所有参数。

6.根据权利要求4所述的继电保护装置自动检验系统的检验方法，其特征在于：在所述步骤5)中，具体包括以下步骤

1)检查整个测试脚本的语法，确保符合文档结构定义；

2)计算和检查所有输入变量和参数，确保电气量不超出测试仪的输出能力，对可能引起电气事故的参数值返回异常信息。

Images