CN103744422B - 一种对基于iec61850标准的继电保护装置自动测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字式继电保护测试仪的自动化，具体涉及一种对基于IEC61850标准的继电保护装置的自动测试方法，包括测试仪客户端导入SCD文件，根据SCD文件相关配置信息自动配置试验参数，选定与被测继电保护装置对应的保护模型；进行一致性检验，对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置等是否正确等特征。本发明实现了数字式继电保护测试仪的自动化，保护模型的引入大大增加了测试仪的通用性，提高了测试质量；测试仪客户端与保护装置间的快速通讯，大幅度提升了自动化的速度。

Description

一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法

技术领域

本发明涉及自动化的数字式继电保护测试仪，具体涉及一种对基于IEC61850标准的继电保护装置的自动测试方法。

背景技术

随着数字化、智能化变电站的逐渐推广和应用，IEC61850标准被广泛应用于变电站自动化系统中。IEC61850使继电保护装置的内部数据具有极强的自描述特性，信息模型是按统一的方法、数据类建立起来的，IEC61850也对信息的访问方式做了统一规范，给设备间的互操作带来了基础，为数字式继电保护测试仪实现自动化提供了契机。

继电保护测试仪自动化的实现离不开站控层通讯功能，但在实际工程应用中站控层MMS通讯功能还是存在诸多问题，目前国内几大保护厂家都拥有自己的IEC61850站控层客户端工具（如南瑞科技的ClientMmi-NariTech，国电南自的PS61850_Conner等），基本上可以实现对被测测装置定值、压板、控制字的远方召唤与修改、远方复归功能，但是这些客户端都无一例外的是通过读取装置内部每个逻辑设备的模型文件来对该装置进行连接，再通过客户端对装置参数定值、保护定值、保护控制字、保护功能软压板、遥测值、遥信值等保护有关信息进行召唤时都需进行这样的一次连接，耗费不少时间。并且客户端从装置模型中召唤的保护有关信息存在不能完整显示、不能支持不同保护厂家的SCD文件导入的问题。因此，在发明中引入一种通过导入SCD文件增强站控层客户端功能的方法，解决上述存在的问题。

测试仪客户端通过站控层客户端功能可控制保护装置自动投退压板、设置控制字、读写定值、远方复归等。而对于同类型保护，不同厂家保护逻辑判断方式、保护有关信息（保护装置的装置参数定值、各保护功能的保护定值、保护控制字、保护功能软压板等信息）定义等方面会有差异。因此就不能将此类信息写入保护测试项中，否则无法实现保护测试项的通用性。为了对所有保护装置的测试更加全面、高效、准确，需要针对此类信息创建专门的模型。在此，本发明提出在测试仪客户端上针对各厂家的不同类型的保护装置设置不同的保护模型，各个厂家各种类型的保护装置都要有与它对应的保护模型在继电保护测试仪中供用户选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，解决了现有技术中对继电保护装置测试复杂耗时，而且保护装置标准不统一、兼容性差的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，包括以下步骤：

步骤一，测试仪客户端导入SCD文件，根据SCD文件相关配置信息自动配置试验参数，选定与被测继电保护装置对应的测试仪客户端的保护模型；

步骤二，进行一致性检验，对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置等是否正确；

步骤三，测试仪客户端利用站控层客户端功能通过站控层网络给继电保护装置下达定值、软压板、控制字、远方复归命令，继电保护装置根据这些命令投退相应保护功能，并将定值写入各保护段，然后测试仪客户端根据欲模拟的故障性质、相别和类型，自动计算出模拟故障量并下发至底层测试仪，底层测试仪生成相应SMV、GOOSE数字信号发送给继电保护装置，继电保护装置根据设定的定值、软压板、控制字以及底层测试仪送至的数字信号，进行保护逻辑运算，产生相应动作行为，并发出告警和保护事件信息；

步骤四，测试仪客户端收到继电保护装置上发送的遥测值、保护事件、告警事件等信息和测试方案进行比较，判断并给出测试结果，执行完成一个保护测试项，以此类推完成所有保护测试，测试过程中将相关测试参数及测试结果填写到事先规划好的测试报告模板中，待测试全部完成，实验报告也自动生成。

进一步的技术方案是，所述步骤一中，保护模型是站控层客户端与继电保护装置之间的桥梁，将保护有关信息从具体继电保护装置的装置模型中单独提取出来，构成测试仪客户端的保护模型，存放于测试仪客户端的保护模型库中，测试仪客户端对继电保护装置下达的指令包含于与该继电保护装置对应的保护模型内。保护模型的建立方法是：

首先测试仪客户端解析SCD/CID文件，SCD/CID文件中包含具体保护装置的保护有关信息的引用及其中文描述；

其次根据具体型号保护装置的保护功能配置以及定值清单，提取该型号保护装置各保护功能下保护有关信息；

然后在测试仪客户端与继电保护装置的保护功能对应的保护测试项内，将SCD/CID文件中这些保护有关信息的引用及其中文描述添加到上一步中提取出的对应的保护有关信息中，根据需要操作的继电保护装置的保护功能，在相应的保护有关信息中添加具体的值，形成保护模型；

最后，按照保护模型定制的保护有关信息的引用及引用的值，测试仪客户端通过站控层客户端功能使继电保护装置自行完成保护功能的软压板投退、控制字设置、远方复归以及将定值写入继电保护装置的保护功能的各保护段等功能。

所述步骤三中，保护测试项包括继电保护装置一致性检验、采样值精度检查、软压板及控制字检查和保护功能测试中的一种或多种。

更进一步的技术方案是，所述继电保护装置一致性检验的方法如下：

测试仪客户端在导入变电站SCD/CID文件后，根据一致性测试方案，底层测试仪将电流、电压和断路器位置发送给继电保护装置；

测试仪客户端利用站控层客户端功能，根据站控层通信规约，自动读取保护装置的电流、电压、断路器位置并与一致性测试方案中设置的量做比较；

根据比较数据，检查继电保护装置通信的一致性以及测试仪自身配置的一致性，一致性检验通过后，再执行其余的保护测试项检验，如果不一致则指出不一致的地方。

更进一步的技术方案是，所述步骤三中，站控层客户端功能，即根据站控层通讯规约实现IEC61850标准定义的对于服务器的控制服务、定值服务、报告服务、文件传输服务。用于远方召唤与修改继电保护装置的定值、软压板、控制字、装置参数，读取遥测值，获取被测保护装置动作事件，远方复归等。站控层客户端功能的实现是自动化继电保护测试仪实现自动测试的必要条件，但是目前的站控层客户端装置仅是对于原始数据的操作，对于一般的调试人员来说非常的不方便。

更进一步的技术方案是，采用一种通过导入SCD文件增强站控层客户端功能的方法如下：

测试仪客户端以离线方式获取与装置信息模型一致的SCD/CID文件；

客户端读取并解析SCD/CID文件中被测保护装置的保护有关信息，包括保护有关信息的引用及其中文描述；测试仪客户端利用站控层客户端功能，按照保护模型中针对具体型号保护装置定制的保护有关信息、保护模型中设置的相应的值以及SCD/CID文件中的控制服务、定值服务、报告服务等服务，来控制继电保护装置自行完成相关功能及设置。

增强功能后的站控层客户端使用户能够运用此客户端工具对全站装置进行更快的连接，以及对装置参数、定值、软压板、遥测、遥信等装置模型的内部数据进行更为方便、直观的召唤与修改。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本自动测试方法可以提高测试效率、减轻测试人员的工作负担、减少人为出错、降低人工测试不全面遗留下的安全隐患；引入站控层客户端功能，通过导入SCD文件增强其功能，使保护装置快速地自行完成投退压板、设置控制字、修改定值、远方复归等，对保护装置的测试更加方便，大幅度提升了自动化的速度；保护模型的应用，不需要针对每一种型号保护装置都创建保护测试项，实现了自动化继电保护测试仪保护测试项的通用性；同时在保护测试项中引入一致性检验，保证了试验顺利进行和测试结果的准确性。

附图说明

图1为本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

SCD（SubstationConfigurationDescription，变电站配置描述）文件，描述变电站所有IED（IntelligentElectronicDevice，智能电子设备）的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构。

CID（ConfiguredIEDDescription,IED实例化描述）文件，由装置厂商根据SCD文件中本IED相关配置生成，即CID文件包含SCD文件中针对该IED的配置信息。

图2示出了本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的一个实施例：一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，包括以下步骤：

步骤一，测试仪客户端导入SCD文件，根据SCD文件相关配置信息自动配置试验参数，选定与被测继电保护装置对应的测试仪客户端的保护模型。

变电站继电保护装置的实际保护配置各不相同，所以测试仪按照最大化配置保护测试项，根据SCD文件中对被测继电保护装置保护功能的配置信息，自动选择保护测试项并自动配置保护测试项中的测试参数。例如，相间距离保护则按照距离保护I、II、III段的0.95、1.05、0.7倍以及AB、BC、CA相自动设置）。另外测试参数如装置参数、电压电流变比、采样值SMV及GOOSE的配置信息等也按照SCD文件相应的配置信息自动配置。

步骤二，进行一致性检验，对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置等是否正确。

步骤三，测试仪客户端利用站控层客户端功能通过站控层网络给继电保护装置下达定值、软压板、控制字、远方复归命令，继电保护装置根据这些命令投退相应保护功能，并将定值写入各保护段，然后测试仪客户端根据欲模拟的故障性质、相别和类型，自动计算出模拟故障量并下发至底层测试仪，底层测试仪生成相应SMV、GOOSE数字信号发送给继电保护装置，保护测试项检验，继电保护装置根据设定的定值、软压板、控制字以及底层测试仪送至的数字信号，进行保护逻辑运算，产生相应动作行为，并发出告警和保护事件信息。

步骤四，测试仪客户端收到继电保护装置上发送的遥测值、保护事件、告警事件等信息和测试方案进行比较，判断并给出测试结果，执行完成一个保护测试项，以此类推完成所有保护测试，测试过程中将相关测试参数及测试结果填写到事先规划好的测试报告模板中，待测试全部完成，实验报告也自动生成。

根据本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的一个优选实施例，所述步骤一中，保护模型是站控层客户端与继电保护装置之间的桥梁，将保护有关信息从具体继电保护装置的装置模型中单独提取出来，构成测试仪客户端的保护模型，存放于测试仪客户端的保护模型库中，测试仪客户端对继电保护装置下达的指令包含于与该继电保护装置对应的保护模型内。保护模型的建立方法是：

首先测试仪客户端解析SCD/CID文件，SCD/CID文件中包含具体保护装置的保护有关信息的引用及其中文描述，保护有关信息为装置参数定值、各保护功能的保护定值、保护控制字、保护功能软压板等信息；

其次根据具体型号保护装置的保护功能配置以及定值清单，提取该型号保护装置各保护功能下保护有关信息；

然后在测试仪客户端与继电保护装置的保护功能对应的保护测试项内，将SCD/CID文件中这些保护有关信息的引用及其中文描述添加到上一步中提取出的对应的保护有关信息中，根据需要操作的继电保护装置中的保护功能，在相应的保护有关信息中添加具体的值，形成保护模型；

最后，按照保护模型定制的保护有关信息的引用及引用的值，测试仪客户端通过站控层客户端功能使继电保护装置自行完成保护功能的软压板投退、控制字设置、远方复归以及将定值写入继电保护装置的保护功能的各保护段等功能。

保护模型的选择：若保护模型已经创建在保护模型库中，则自动选择与被测继电保护装置对应的保护模型。如果没有找到对应的保护模型，只需在原有的同类型保护模型的基础上稍作修改即可。

根据本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的另一个优选实施例，所述步骤三中，保护测试项包括继电保护装置一致性检验、采样值精度检查、软压板及控制字检查和保护功能测试中的一种或多种。

根据本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的另一个优选实施例，所述继电保护装置一致性检验的方法如下：

测试仪客户端在导入变电站SCD/CID文件后，根据一致性测试方案，底层测试仪将电流、电压和断路器位置发送给继电保护装置；

根据站控层通信规约,测试仪客户端利用站控层客户端功能，自动读取保护装置的电流、电压、断路器位置并与一致性测试方案中设置的量做比较；

根据比较数据，检查继电保护装置通信的一致性以及测试仪自身配置的一致性，一致性检验通过后，再执行其余的保护测试项检验，如果不一致则指出不一致的地方。

根据本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的另一个优选实施例，站控层客户端的功能是根据站控层通讯规约实现IEC61850标准定义的对于服务器的控制服务、定值服务、报告服务、文件传输服务，用于远方召唤与修改继电保护装置的定值、软压板、控制字、装置参数，读取遥测值，获取被测保护装置动作事件，远方复归等。

根据本发明一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法的另一个优选实施例，所述通过导入SCD文件增强站控层客户端功能的方法如下：

首先，测试仪客户端以离线方式获取与装置信息模型一致的SCD/CID文件。这样测试仪客户端在操作保护装置各层信息模型时，不必每次都与保护装置交互，可以更快捷的与被测装置间通讯，SCD文件中含有全站所有服务器端装置的配置信息，CID文件含有与该服务器装置有关的配置信息；

然后，客户端读取并解析SCD/CID文件中被测保护装置的保护有关信息，包括保护有关信息的引用及其中文描述。测试仪客户端加入解析环节，对装置模型内部数据进行中文描述展示，而不是一行行生涩难懂的数据，便于调试人员对于数据的操作。引用是对象的唯一标识，是由IEC61850分层模型结构的最上层直至引用对象所在层的全部名称级联组成的，可以说明对象在装置信息模型中的具体位置；

最后，测试仪客户端利用站控层客户端功能，按照保护模型中针对具体型号保护装置定制的保护有关信息、保护模型中设置的相应的值以及SCD/CID文件中的控制服务、定值服务、报告服务等服务，来控制继电保护装置自行完成相关功能及设置。将需要操作的软压板、控制字、定值等信息的值与其引用组合，通过上述IEC61850站控层通讯服务，使保护装置自行完成软压板、控制字的投退、定值的设置以及远方复归等操作。也可将同类的数据/数据属性的引用组成数据集，对软压板、定值等保护有关信息批量操作。

其中，测试仪客户端主要是与继电保护装置进行站控层通讯，底层测试仪主要是实现与继电保护装置的过程层通讯，测试仪客户端与底层测试仪通过以太网相连，二者共同组成一种自动化的数字式继电保护测试仪，实现对继电保护装置的自动测试。

站控层客户端功能用于远方召唤与修改继电保护装置的定值、软压板、控制字、装置参数，读取遥测值，获取被测保护装置动作事件，远方复归等。站控层客户端功能的实现是自动化继电保护测试仪实现的必要条件。但是目前的站控层客户端装置仅是对于原始数据的操作，对于一般的调试人员来说非常的不方便。导入SCD文件增强站控层客户端功能是：1，利用导入与装置信息模型一致的SCD中的数据，测试仪客户端在操作保护装置各层信息模型时，不必每次都与保护装置交互，可以更快捷的与被测装置间通讯；2，测试仪客户端加入解析环节，对模型内部数据进行中文描述展示，而不是一行行生涩难懂的数据，便于调试人员对于数据的操作。增强功能后的站控层客户端使用户能够运用此客户端工具对全站装置进行更快的连接，以及对装置参数、定值、软压板、遥测、遥信等装置模型的内部数据进行更为方便、直观的召唤与修改。

Claims (6)

1.一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，测试仪客户端导入SCD文件，根据SCD文件配置信息自动配置试验参数，选定与被测继电保护装置对应的测试仪客户端的保护模型；

步骤二，进行一致性检验，对保护装置的通信一致性以及测试仪自身配置的一致性进行检验，用于检验设备接线、通信配置是否正确；

步骤三，测试仪客户端利用站控层客户端功能通过站控层网络给继电保护装置下达定值、软压板、控制字、远方复归命令，继电保护装置根据这些命令投退相应保护功能，并将定值写入各保护段，然后测试仪客户端根据欲模拟的故障性质、相别和类型，自动计算出模拟故障量并下发至底层测试仪，底层测试仪生成相应SMV、GOOSE数字信号发送给继电保护装置，保护测试项检验，继电保护装置根据设定的定值、软压板、控制字以及底层测试仪送至的数字信号，进行保护逻辑运算，产生相应动作行为，并发出告警和保护事件信息；

步骤四，测试仪客户端收到继电保护装置上发送的遥测值、保护事件、告警事件信息和测试方案进行比较，判断并给出测试结果，执行完成一个保护测试项，以此类推完成所有保护测试，测试过程中将测试参数及测试结果填写到事先规划好的测试报告模板中，待测试全部完成，实验报告也自动生成。

2.根据权利要求1所述的一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，其特征在于：所述步骤一中，保护模型的建立方法是：

测试仪客户端解析SCD/CID文件，SCD/CID文件中包含保护有关信息的引用及其中文描述；

根据保护有关信息中的具体型号保护装置的保护功能配置以及定值清单，提取该型号保护装置各保护功能下保护有关信息；

在测试仪客户端与继电保护装置的保护功能对应的保护测试项内，将SCD/CID文件中这些保护有关信息的引用及其中文描述添加到上一步中提取出的对应的保护有关信息中，根据需要操作的继电保护装置的保护功能，在相应的保护有关信息中添加具体的值，形成保护模型；

按照保护模型定制的保护有关信息的引用及引用的值，测试仪客户端通过站控层客户端功能使继电保护装置自行完成保护功能的软压板投退、控制字设置、远方复归以及将定值写入继电保护装置的保护功能的各保护段功能。

3.根据权利要求1所述的一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，其特征在于：所述步骤三中，保护测试项包括继电保护装置一致性检验、采样值精度检查、软压板及控制字检查和保护功能测试中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，其特征在于：所述继电保护装置一致性检验的方法如下：

测试仪客户端在导入变电站SCD文件后，根据一致性测试方案，底层测试仪将电流、电压和断路器位置发送给继电保护装置；

测试仪客户端利用站控层客户端功能，根据站控层通信规约，自动读取保护装置的电流、电压、断路器位置并与一致性测试方案中设置的量做比较；

根据比较数据，检查继电保护装置通信的一致性以及测试仪自身配置的一致性，一致性检验通过后，再执行其余的保护测试项检验，如果不一致则指出不一致的地方。

5.根据权利要求1所述的一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，其特征在于：所述步骤三中，站控层客户端的功能是根据站控层通讯规约实现IEC61850标准定义的对于服务器的控制服务、定值服务、报告服务、文件传输服务，用于远方召唤与修改继电保护装置的定值、软压板、控制字、装置参数，读取遥测值，获取被测保护装置动作事件，远方复归。

6.根据权利要求5所述的一种对基于IEC61850标准的继电保护装置自动测试方法，其特征在于：通过所述导入SCD文件增强站控层客户端功能的方法如下：

测试仪客户端以离线方式获取与装置信息模型一致的SCD/CID文件；

客户端读取并解析SCD/CID文件中被测保护装置的保护有关信息，包括保护有关信息的引用及其中文描述；

测试仪客户端利用站控层客户端功能，按照保护模型中针对具体型号保护装置定制的保护有关信息、保护模型中设置的相应的值以及SCD/CID文件中的控制服务、定值服务、报告服务，来控制继电保护装置自行完成功能及设置。