CN103777092A - 一种基于云技术的继电保护测试系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于云技术的继电保护测试系统及其方法，系统包括服务器、存储器、专业波形回放数据库和基于逻辑框图的保护功能测试程序库；服务器、存储器、基于逻辑框图的保护功能测试程序库和专业波形回放数据库依次连接形成回路；服务器与基于逻辑框图的保护功能测试程序库连接；存储器与专业波形回放数据库连接；服务器包括分析模块和执行模块，用于根据客户需求解析及处理服务信息。方法包括：(1)用户根据需要提交检测服务申请；(2)将服务申请信息进行数据处理，解析及计算并生成基于标准化逻辑框图的继电保护测试程序；(3)生成的标准化测试程序发送到客户端，用户选择输出形式。本发明可根据实际需求订制专业化的保护测试服务。

Description

一种基于云技术的继电保护测试系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种云技术系统及其方法，具体讲涉及一种基于云技术的继电保护测试系统及其方法。

背景技术

云计算通常简称为“云”，是一种通过Internet按需交付计算资源(从应用到数据中心都属于计算资源)和按使用付费的基础架构。

云技术(cloud technology)是基于云计算商业模式应用的网络技术、信息技术、整合技术、管理平台技术、应用技术等的总称，可以组成资源池，按需所用，灵活便利。

云计算服务架构分为基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。

基础设施即服务(Infrastructure as a Service，IaaS)：提供给消费者的服务是对所有设施的利用，包括处理、存储、网络和其它基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。消费者不管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、存储空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件的控制。

平台即服务(Platform as a Service，PaaS)：是一种云计算服务，提供运算平台与解决方案堆栈即服务。平台即服务提供用户能将云基础设施部署创建至客户端，或者借此获得使用编程语言、程序库的服务。用户不需要管理与控制底层的云基础设施(包含网络、服务器、操作系统、存储等)，但客户能控制上层的应用程序部署与运行应用程序的托管环境配置。

软件即服务(Software as a Service，SaaS)：是一种软件布局模型，其应用专为网络交付而设计，便于用户通过互联网托管、部署及接入。提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序，用户可以在各种设备上通过客户端界面访问，如浏览器。消费者不需要管理或控制任何云计算基础设施。企业根据实际需要，从SaaS提供商租赁软件服务。

传统的继电保护测试，用户需要为测试软件、人员培训及数据存储支付高昂的费用，时间和经验的积累方能达到专业的测试水平。如果用户通过网络订制在获得专业级的测试服务同时构建个性化的检测数据库便可以节省大量的时间和资金投入。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于云技术的继电保护测试系统及其方法，本发明为基于云技术的继电保护测试系统一种全新的检测服务模式。在这一系统中用户可根据实际需求订制继电保护功能测试服务，通过互联网和物联网实现继电保护的专业化自动化测试。本发明提出了该系统的架构和实现方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于云技术的继电保护测试系统，其改进之处在于，所述系统包括服务器、存储器、专业波形回放数据库和基于逻辑框图的保护功能测试程序库；

所述服务器、存储器、基于逻辑框图的保护功能测试程序库和专业波形回放数据库依次连接形成回路；

所述服务器与基于逻辑框图的保护功能测试程序库连接；

所述存储器与专业波形回放数据库连接；

所述服务器包括分析模块和执行模块，用于根据客户需求解析及处理服务信息。

优选的，所述系统通过以太网与客户端连接；所述客户端、数字保护测试仪、数字保护装置分别通过以太网连接至交换机。

优选的，用户可根据保护设备说明书所提供的保护原理逻辑框图手动构建或利用所述基于逻辑框图的保护功能测试程序库提供的功能逻辑框图模板构建。

优选的，所述服务器对用户构建的逻辑框图进行解析计算并生成保护测试程序。

本发明基于另一目的提供的一种基于云技术的继电保护测试方法，其改进之处在于，所述方法包括：

(1)用户根据需要提交检测服务申请；

(2)将服务申请信息进行数据处理，解析及计算并生成基于标准化逻辑框图的继电保护测试程序；

(3)生成的标准化测试程序发送到客户端，用户选择输出形式。

优选的，所述步骤(1)包括用户通过网络登陆检测服务平台，根据需要提交检测服务申请。

进一步地，所述申请包括相关配置信息、保护的功能类别、系统模型、系统参数、标准化逻辑框图、保护定值和相关参数。

进一步地，所述标准化逻辑框图包括

(8.1)用户选择个人数据库中保存过的逻辑框图；

(8.2)用户选择系统数据库中以付费或免费服务方式提供的逻辑框图模板直接进行测试；

(8.3)用户选择手动方式构建逻辑框图。

优选的，所述步骤(3)中所述输出形式包括状态序列、录波回放和与测试仪厂家硬件设备相兼容的其他格式。

进一步地，所述与测试仪厂家硬件设备相兼容后，厂家客户端测试仪可自动下装配置信息，对被试装置进行投退保护压板及控制字操作，并修改相关保护定值；调取最终生成的标准化测试程序自动进行专业化测试。

进一步地，所述测试后的结果将自动发送至客户端进行测试评估并保存。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明充分整合了相关专业检测实验的技术资源，并面向整个网络用户提供专业化服务。用户可利用平台数据库的丰富资源借助光数字保护测试仪的波形回放功能模拟真实的故障波形。基于标准化保护逻辑框图构建测试模型保证了用户获得测试程序的准确性和唯一性。基于该平台还可以为用户提供专业化和个性化的检测程序数据库服务，用户可以构建积累自己的检测数据资源。

随着云计算、互联网和物联网技术的发展，该平台通过开发APP，用户可以通过移动终端接入，在实现接口兼容的条件下，通过移动设备控制光数字保护测试仪进行继电保护专业化自动测试。

本发明提供了一种基于云技术的继电保护测试系统与实现方法，使用户可以充分利用专业检测实验平台资源根据企业的实际需求订制专业化的保护测试服务。云技术的应用最大限度的实现了资源的有效利用达到了低碳环保节能的目的。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于云技术的继电保护测试系统示意图。

图2为本发明提供的一种基于云技术的继电保护测试系统及其方法架构图。

图3为本发明提供的“220kV主变高压侧复压闭锁方向过流后备保护”逻辑框图。

图4为本发明提供的保护逻辑框图中“负序电压元件动作”逻辑模块设置示意图。

图5为本发明提供的保护逻辑框图中“低电压元件动作”逻辑模块设置示意图。

图6为本发明提供的保护逻辑框图中“过流元件动作”逻辑模块设置示意图。

图7为本发明提供的保护逻辑框图中编辑名称与添加备注操作示意图。

图8为本发明提供的保护逻辑框图中保护功能压板及控制字逻辑模块设置示意图。

图9为本发明提供的保护逻辑框图中“过流保护控制字投入”逻辑模块设置示意图。

图10为本发明提供的逻辑功能第一组测试示意图(逻辑路径及预期结果)。

图11为本发明提供的逻辑功能第二组测试示意图(逻辑路径及预期结果)。

图12为本发明提供的逻辑功能第三组测试示意图(逻辑路径及预期结果)。

图13为本发明提供的逻辑功能第四组测试示意图(逻辑路径及预期结果)。

图14为本发明提供的定值准确度测试的第一组状态序列示意图(表格矩阵)。

图15为本发明提供的定值准确度测试的第二组状态序列示意图(表格矩阵)。

图16为本发明提供的定值准确度测试的第二组状态序列变化量参数示意图(表格矩阵)。

图17为本发明提供的定值准确度测试的压板及控制字信息示意图(表格矩阵)。

图18为本发明提供的专业波形回放数据库的“变压器A相接地故障”波形示意图(时间轴刻度20ms)。

图19为本发明提供的专业波形回放数据库的“变压器A相接地故障”波形示意图(时间轴刻度50ms)。

图20为本发明提供的一种基于云技术的继电保护测试系统示意图(服务提供方、用户及测试端相互关系及用户接入方式)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图2所述，本发明一种基于云技术的继电保护测试系统系统架构可分为三层。

顶层：应用和服务

使用户可以通过终端进行访问，订制个性化的检测服务。

中间层：运行平台

1)客户需求服务信息解析及处理；

2)计算并生成基于标准化逻辑框图的继电保护测试程序；

3)数据的提取、存储。

底层：基础架构

1)服务器(用于进行大量的解析及计算工作)；

2)存储器(用于存储用户数据)；

3)专业波形回放数据库、基于逻辑框图的保护功能测试程序库

继电保护测试的基础是保护的逻辑框图，它可以对所有保护功能进行准确清晰地描述。

采用本发明用户构建标准化逻辑框图的方式灵活，既可以根据保护设备说明书所提供的保护原理逻辑框图手动构建也可利用平台提供的各类功能逻辑框图模板构建。

服务器对用户构建的标准化逻辑框图进行解析计算并生成保护测试程序，逻辑框图的准确性唯一性是专业化测试程序的保证。

注册用户可以利用云存储技术构建自己的功能逻辑框图数据库。

本发明一种基于云技术的继电保护测试方法，具体步骤如下：

1)用户通过网络登陆专业检测服务平台，根据需要提交检测服务申请。(申请信息要求提供相关配置信息、保护的功能类别、系统模型、系统参数、标准化逻辑框图、保护定值及相关参数等)；

2)服务申请信息通过网络提交至服务器进行数据处理，解析及计算并生成基于标准化逻辑框图的继电保护测试程序。

3)生成的标准化测试程序发送到客户端，用户可以选择多种输出形式(状态序列、录波回放、与测试仪厂家硬件设备相兼容的其他格式等)。

其中，如果数字保护测试仪与厂家客户端接口实现兼容，测试仪可以自动下装配置信息，对被试装置进行投退保护压板及控制字等操作，并修改相关保护定值。调取最终生成的标准化测试程序自动进行专业化测试。

其中，如果数字保护测试仪与厂家客户端接口实现兼容，测试后的结果还会自动发送至客户端进行测试评估并保存。

实施例

以实现“220kV主变高压侧复合电压闭锁方向过流后备保护”测试功能为例：

1、构建逻辑框图。用户登录后可通过三种方式构建保护逻辑框图：

1)选择个人数据库中保存过的逻辑框图；

2)选择系统数据库中以付费或免费服务方式提供的逻辑框图模板直接进行测试；

3)选择手动方式构建逻辑框图。

以选择手动方式构建逻辑框图为例，依据被测试保护设备说明书中提供的逻辑框图，通过“可视化逻辑框图构建工具”进行构建。某保护设备提供商“220kV主变高压侧复合电压闭锁方向过流后备保护”的逻辑框图如3所示。

如说明书为PDF格式，工具软件可识别PDF截图自动生成逻辑框图，极大减轻用户工作量。

2、逻辑框图够建完成后应对逻辑框图中各保护元件的具体参数和实现方式进行确以。

其中，以“负序电压元件动作”保护元件为例，如图4所示，具体为：

选择左侧“负序电压元件动作”逻辑模块进行模式和参数设置：

1)定义“模块类型”。这里选择“动作元件模块”；

2)定义“元件动作模式”。这里选择“高于定值动作”；

3)选择“变化方式”。这里选择“阶梯递变”；

4)选择“故障量构建方式”，包括：采用三相对称纯负序故障量、采用序分量叠加构建故障量(即输入正序分量、零序分量的限制范围和负序分量定值，可自动计算出施加相量的变化参数)。这里选择“采用三相对称纯负序故障量”。

其中，以“低电压元件动作”保护元件为例，如图5所示，具体为：

选择左侧“低电压元件动作”逻辑模块进行模式和参数设置：

1)定义“模块类型”。这里选择“动作元件模块”；

2)定义“元件动作模式”。这里选择“低于定值动作”；

3)选择“变化方式”。这里选择“阶梯递变”；

4)选择“故障量构建方式”，包括：采用三相对称纯正序故障量、采用序分量叠加构建故障量(即输入负序分量、零序分量的限制范围和正序分量定值，可自动计算出施加相量的变化参数)。这里选择“采用三相对称纯正序故障量”。

其中，以“过流元件动作”保护元件为例，如图6所示，具体为：

选择左侧“过流元件动作”逻辑模块后可进行模式和参数设置：

1)定义“模块类型”。这里选择“动作元件模块”；

2)定义“元件动作模式”。这里选择“高于定值动作”；

3)选择“变化方式”。这里选择“阶梯递变”；

4)选择“故障量构建方式”，包括：采用三相对称纯正序故障量、采用序分量叠加构建故障量(即输入负序分量、零序分量的限制范围和正序分量定值，可自动计算出施加相量的变化参数)。这里选择“采用三相对称纯正序故障量”。

“过流保护启动元件”、“PT断线”、“方向判别满足”逻辑模块的设置与上面方法类似，在此省略。

3、如图7所示，用户可对框图中各部分的名称进行编辑并添加备注。例如可将“低电压元件动作”改为“低电压闭锁过流”备注为“高于低电压定值时闭锁过流保护，低于低电压定值时开放过流保护”。

4、如图8所示，用户需对保护功能压板及控制字进行定义。

如图9所示，以“过流保护控制字投入”逻辑模块为例，具体为：

选择逻辑框图中位于左侧的“过流保护控制字投入”逻辑模块后进行模式和参数设置(图9中箭头所指)：

1)定义“模块类型”。这里选择“压板及控制字模块”；

2)确定“1／0定义”。这里选择“1”定义为“投入过流保护”，“0”定义为“退出过流保护”，

3)如有SCD文件，可将控制字进行关联；

其他保护功能压板及控制字同上操作。

5、核对确认后用户通过网络平台将试验参数(包括逻辑框图及框图中各模块定义和相关变量参数)提交至服务器。

6、服务器对用户提交的逻辑框图进行解析计算并生成试验测试方案的过程如下：

1)标准化。对用户编辑的框图调整各部分模块为标准化格式。

2)解析计算。基于科学试验遵循的“单一变量原则”，对由最基本的“与门”、“或门”构成的逻辑框图进行解析计算。生成逻辑矩阵并与模块参数进行关联。

3)生成试验方案。

生成的方案依然以标准化逻辑框图的形式体现，每个模块中的测试参数可由用户实现手动编辑调整。

7、服务器通过网络将试验方案发至客户端。

8、用户点击标准化逻辑框图中相应模块即可实现逻辑功能验证或定值准确度测试，具体实现过程如下：

1)逻辑功能的验证。如图10～13所示，选择任一逻辑模块，逻辑框图会显示逻辑路径并显示预期结果。可靠验证某一逻辑关系，须对若干组试验结果进行考核，这里以验证“低电压闭锁元件”与“负序电压闭锁元件”的“或门”逻辑模块为例进行说明(图10～13中箭头所指)，四组测试均符合预期结果时才能判定为“或逻辑”正确。

2)定值准确度测试。

如图14～17所示，试验方案以表格矩阵形式显示一整组状态序列，作为保护测试仪的测试参数。

(以考核“220kV主变高压侧复压闭锁方向过流后备保护”中的“低电压定值”为例。将被测试装置的“低电压定值”整定为“线电压70V”，“过流定值”整定为“1A”，“指向母线控制字”整定为“0”即指向变压器。)

9、用户可通过网络平台获取专业波形回放数据库中的波形回放文件(波形数据为COMTRADE格式，可通过保护测试仪进行录波回放)。如图18、19所示，波形数据为“变压器A相接地故障”动态模拟仿真试验录取的实际故障波形。

10、连接图如图1所示，对满足接口程序的保护测试仪，以上由系统服务器计算解析后生成的测试方案和测试参数通过网络自动下装至保护测试仪并进行自动测试。

11、系统存储器对用户的测试方案可提供1G的自动备份服务。注册用户也可根据需要选择更大容量的云存储服务保存试验方案，构建个人的专业测试数据库。

12、如图20所示，用户通过客户端接入测试平台的方式有两种。用户通过个人电脑主机接入测试平台，具体连接如下：测试端电脑主机、光数字保护测试仪和智能变电站数字保护装置(被试装置)通过以太网连接至交换机，光数字保护测试仪与被试装置间通过光纤连接。用户也可通过个人移动设备的APP应用程序接入测试平台，具体连接如下：移动设备通过WiFi无线方式连接至路由器、光数字保护测试仪和智能变电站数字保护装置(被试装置)通过以太网连接至路由器，光数字保护测试仪与被试装置间通过光纤连接。基于云技术用户可根据需求订制继电保护功能测试服务，通过互联网和物联网实现继电保护的专业化自动化测试。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种基于云技术的继电保护测试系统，其特征在于，所述系统包括服务器、存储器、专业波形回放数据库和基于逻辑框图的保护功能测试程序库；

所述服务器、存储器、基于逻辑框图的保护功能测试程序库和专业波形回放数据库依次连接形成回路；

所述服务器与基于逻辑框图的保护功能测试程序库连接；

所述存储器与专业波形回放数据库连接；

所述服务器包括分析模块和执行模块，用于根据客户需求解析及处理服务信息。

2.如权利要求1所述的一种基于云技术的继电保护测试系统，其特征在于，所述系统通过以太网与客户端连接；所述客户端、数字保护测试仪、数字保护装置分别通过以太网连接至交换机。

3.如权利要求1所述的一种基于云技术的继电保护测试系统，其特征在于，用户可根据保护设备说明书所提供的保护原理逻辑框图手动构建或利用所述基于逻辑框图的保护功能测试程序库提供的功能逻辑框图模板构建。

4.如权利要求1所述的一种基于云技术的继电保护测试系统，其特征在于，所述服务器对用户构建的逻辑框图进行解析计算并生成保护测试程序。

5.一种基于云技术的继电保护测试方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)用户根据需要提交检测服务申请；

(2)将服务申请信息进行数据处理，解析及计算并生成基于标准化逻辑框图的继电保护测试程序；

(3)生成的标准化测试程序发送到客户端，用户选择输出形式。

6.如权利要求5所述的一种基于云技术的继电保护测试方法，其特征在于，所述步骤(1)包括用户通过网络登陆检测服务平台，根据需要提交检测服务申请。

7.如权利要求6所述的一种基于云技术的继电保护测试方法，其特征在于，所述申请包括相关配置信息、保护的功能类别、系统模型、系统参数、标准化逻辑框图、保护定值和相关参数。

8.如权利要求7所述的一种基于云技术的继电保护测试方法，其特征在于，所述标准化逻辑框图包括

(8.1)用户选择个人数据库中保存过的逻辑框图；

(8.2)用户选择系统数据库中以付费或免费服务方式提供的逻辑框图模板直接进行测试；

(8.3)用户选择手动方式构建逻辑框图。

9.如权利要求5所述的一种基于云技术的继电保护测试方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述输出形式包括状态序列、录波回放和与测试仪厂家硬件设备相兼容的其他格式。

10.如权利要求9所述的一种基于云技术的继电保护测试方法，其特征在于，所述与测试仪厂家硬件设备相兼容后，厂家客户端测试仪可自动下装配置信息，对被试装置进行投退保护压板及控制字操作，并修改相关保护定值；调取最终生成的标准化测试程序自动进行专业化测试。

11.如权利要求10所述的一种基于云技术的继电保护测试方法，其特征在于，所述测试后的结果将自动发送至客户端进行测试评估并保存。

Images