CN104571082A - 用于馈线自动化测试的数据再现系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于馈线自动化测试的数据再现系统，包括测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、动作数据存储模块、开关量变化数据存储模块、配电网络仿真模块和数据排序模块；所述测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、数据排序模块与配电网络仿真模块相连接，所述开关量变化数据存储模块与数据排序模块相连接，所述配电网络仿真模块与动作数据存储模块相连接。本发明仅存储测试用例、初始数据，网络模型，动作数据以及电气数据中的开关量变化数据，数据量小，不需要记录波形数据就可以实现整个测试过程的数据再现，从而找到被测的馈线自动化系统的故障，数据存储量小，准确度高，有利于推广应用。

Description

用于馈线自动化测试的数据再现系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化测试技术领域，特别涉及一种用于馈线自动化测试的数据再现方法。

背景技术

馈线自动化是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，其内容可以归纳为两大方面：一是正常情况下的用户检测、资料测量和运行优化；二是事故状态下的故障检测、故障隔离、转移和恢复供电控制。

在馈线自动化系统的现场测试时，如果发现被测馈线自动化系统有异常，需要进行分析并改进，但由于馈线自动化测试一般需要停电，所以事故分析往往难以采用多次验证，或者再次测试等方式进行，需要基于已有的测试数据进行反向分析，以查找被测馈线自动化发生异常的原因，所以测试数据的存储非常关键。

传统上对于这类数据的存储方法有：故障录波和事故追忆。这些方法难以应用于馈线自动化测试：

1、故障录波方法是对故障前后的几个周期的数据进行存储，数据量大，且对于被测馈线自动化系统的CPU和内存都有比较高的要求。许多被测馈线自动化系统并没有这个能力，而且不同被测馈线自动化系统的故障录波数据需要基于统一的时钟，被测馈线自动化系统一般不配置GPS时钟，所以即使在被测馈线自动化系统中存在故障录波数据，也难以重现故障过程，只能在测试系统本身上进行故障录波工作，这对故障发生器的CPU和内存要求较高，增加了成本。

2、事故追忆方法一般是在主站或后台上定时存储对应数据的全数据或变化数据，这些数据无法反应电网瞬态变化情况，只能在反映秒级数据的变化趋势，也就很难用于再现馈线自动化需要的故障前后电气数据瞬态变化。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种用于馈线自动化测试数据的再现系统及方法。本发明通过一种用于馈线自动化测试数据的再现方法，利用存储的测试用例、初始数据、馈线自动化系统所对应配电网络的网络模型以及开关量变化数据再现被测馈线自动化系统的测试数据。

本发明具体方案如下：

一种用于馈线自动化测试的数据再现系统，包括测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、动作数据存储模块、开关量变化数据存储模块、配电网络仿真模块和数据排序模块；

测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、数据排序模块与配电网络仿真模块相连接，开关量变化数据存储模块与数据排序模块相连接，配电网络仿真模块与动作数据存储模块相连接。

本发明用于馈线自动化测试的数据再现系统，运行在测试仪（如继电保护测试仪、馈线自动化测试仪等）中，通过测试仪提供的接口，将配电仿真模块仿真的电气数据输出，同时，实时获取开关动作数据。

测试用例存储模块用于存储测试用例，测试用例为被测的馈线自动化系统的故障列表。

初始数据存储模块存储网络模型中各个节点的初始电流、电压、功率的分布，以及各个设备的状态。

网络模型存储模块存储配电网络模型，，指一个配电网络的物理设备连接状态，如各个开关之间的连接关系，母线与开关、线路的连接关系，在本发明中，这种连接关系是采用设备表、节点端子表来表示的。其中设备表中包括了所有的设备信息，每个设备包括了一个或多个连接端子，所有的连接端子全局唯一。节点端子表中将相互有直接联系的端子用同一个节点连接在一起。这种表达方式与IEC 61968标准中定义的方式一致。

开关量变化数据存储模块存储根据测试用例进行测试所得到的开关量数据。

本发明利用存储的测试用例、初始数据、馈线自动化系统所对应配电网络的网络模型以及开关量变化数据再现被测馈线自动化系统的测试数据。

一种用于馈线自动化测试的数据再现方法，包括以下步骤：

S1、将测试用例、网络模型输入配电网络仿真模块，通过初始数据初始化配电网络仿真模块的电气数据；

S2、根据测试用例对被测馈线自动化系统进行测试，将测试用例输出的开关量变化数据按变化时间排序，计算每个开关量变化数据相对于初始态的相对时间间隔；

S3、开始计时，按照步骤S2时间变化排序，逐个将开关量变化数据输入配电网络仿真模块进行仿真，计算配电网络仿真模块的监测点的电气数据，实现测试过程中开关量变化数据对应时刻的电气数据再现；

S4、循环执行步骤S3直至开关量变化数据全部输入配电网络仿真模块并仿真，再现整个测试过程的电气数据，并记录输出的动作数据。

较佳的，步骤S4之后还包括：根据步骤S4再现的测试过程的电气数据以及测试过程中被测馈线自动化系统的动作数据获取被测馈线自动化系统的故障。

较优地，步骤S3配电网络仿真模块进行仿真具体包括以下步骤：

配电网络仿真模块根据系统配置的网络拓扑参数，结合各个节点的初始数据和开关状态，利用电力系统潮流计算，获取各个监测点的电气数据；

通过电力系统潮流计算获取电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损；

对于正在运行的电力系统，通过潮流计算判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，采取措施，调整运行方式；

对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，为选择电网供电方案和电气设备提供依据；

潮流计算为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算提供原始数据。

潮流计算用以研究系统规划和运行中提出的各种问题:对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

开关量变化数据、动作数据的存储数据包括：类型、对象、动作、时间；

类型用于标识事件类型，0为开关量变化数据，1为动作数据；

对象用于标识事件的发生对象；

动作用于表示分闸合闸动作：0表示分闸，1表示合闸；

时间用于记录事件发生的时间。

相比与现有技术，本发明具有以下优点，

本发明仅存储测试用例、初始数据，网络模型，动作数据以及电气数据中的开关量变化数据，测试用例、初始数据，网络模型，动作数据都是系统的初始化配置数据，开关量变化数据是不连续点数据，数据量小，不需要记录波形数据就可以实现整个测试过程的数据再现，从而找到被测的馈线自动化系统的故障，数据存储量小，准确度高，有利于推广应用。

附图说明

图1为本发明用于馈线自动化测试的数据再现系统结构示意图；

图2所示的是馈线自动化测试的原理图；

图3所示的是本发明用于馈线自动化测试的数据再现方法的原理图；

图4所示的是本发明用于馈线自动化测试的数据再现方法的工作流程图。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示，一种用于馈线自动化测试的数据再现系统，包括测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、动作数据存储模块、开关量变化数据存储模块、配电网络仿真模块和数据排序模块；

所述测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、数据排序模块与配电网络仿真模块相连接，所述开关量变化数据存储模块与数据排序模块相连接，所述配电网络仿真模块与动作数据存储模块相连接。

本发明用于馈线自动化测试的数据再现系统，运行在测试仪（如继电保护测试仪、馈线自动化测试仪等）中，通过测试仪提供的接口，将配电仿真模块仿真的电气数据输出，同时，实时获取开关动作数据。测试用例存储模块用于存储测试用例，所述测试用例为被测的馈线自动化系统的故障列表。

初始数据存储模块存储网络模型中各个节点的初始电流、电压、功率的分布，以及各个设备的状态。

开关量变化数据存储模块存储根据测试用例进行测试所得到的开关量数据。

本发明利用存储的测试用例、初始数据、馈线自动化系统所对应配电网络的网络模型以及开关量变化数据再现被测馈线自动化系统的测试数据。

馈线自动化测试的原理如图2所示，基于特定的配电网络模型，编制测试方案，测试方案中包括多个测试用例，取出一个测试用例，注入到配电网络模型中，根据初始数据初始化配电网络的电气数据，运行配电网络仿真模块（配电网络仿真程序），计算各个对象（监测点或开关）的电气数据A，并实时注入到被测的馈线自动化系统，被测的馈线自动化系统根据检测到的数据及其变化，做出相应的控制动作B。配电网络仿真程序仿真模块接收动作数据，根据测试用例的配置及其配电网络模型，改变电气数据A，如此反复，形成一个闭环测试过程，观察动作结果，可以测试被测系统的馈线自动化功能是否正确。

被测的馈线自动化系统是指可以以某种原理如电压时间型、集中式FA、智能分布式FA等方式实现馈线自动化功能的系统。其主要原理是根据采集到的电气数据（包括实时电流数据、电压数据、开关状态数据）等，分辩配电网络故障种类，定位并隔离故障点，进而恢复非故障区域的供电恢复。其依赖的电气数据就是由配电网络仿真模块（配电网络仿真程序）实时产生的电气数据A。电气数据A中包括了各个监测点的模拟量数据，开关量数据，为确保系统观测的连续性，需要按每周波32点的方式存储。被测的馈线自动化系统的隔离故障点，进而恢复非故障区域的供电恢复是通过各种自动化设备发出的控制指令控制相应开关的合闸与分闸实现，也就是图2中的动作数据B。

网络模型，指一个配电网络的物理设备连接状态，如各个开关之间的连接关系，母线与开关、线路的连接关系，在本发明中，这种连接关系是采用设备表、节点端子表来表示的。其中设备表中包括了所有的设备信息，每个设备包括了一个或多个连接端子，所有的连接端子全局唯一。节点端子表中将相互有直接联系的端子用同一个节点连接在一起。这种表达方式与IEC 61968标准中定义的方式一致。

测试用例，指在网络模型中何时间何节点上发生了何类型的故障列表，故障类型包含了三相短路故障、AB间短路故障、AC间短路故障、BC间短路故障、A相接地故障、B相接地故障、C相接地故障。

初始数据，指对应网络模型中各个节点的初始电流、电压、功率的分布，以及各个设备的状态。

如图3和图4所示，本发明仅存储测试用例、初始数据，网络模型，动作数据B，以及电气数据A中的开关量变化数据，就可以实现整个测试过程的数据再现，从而找到被测的馈线自动化系统的故障：

（1）、在配电网络仿真程序仿真模块中注入测试用例、网络模型，并用初始数据初始化配电网络的电气数据。

（2）、根据测试用例对被测馈线自动化系统进行测试，将收集到对应测试用例的开关量变化数据按变化时间顺序排队，计算每个变化相对初始态的相对时间间隔。

（3）、开始计时，检查经过排序的开关变化数据中最早发生的数据，并用最早发生的数据注入到配电网络仿真模块（系统）中。

（4）、配电网络仿真模块启动仿真，按照步骤2时间变化顺序，逐个将所述开关量变化数据输入配电网络仿真模块进行仿真，重新计算各个监测点的电气数据，实现对应时刻的数据再现。配电网络仿真程序仿真模块根据系统配置的网络拓扑参数，结合各个节点的初始数据和开关状态，利用潮流计算，可以得到各个监测点的电气数据。电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。所谓潮流计算用于计算电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损。对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。潮流计算用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。（本实施例步骤（3）和步骤（4）为发明内容部分步骤S3内容）

（5）、循环执行步骤4，直到所有开关数据变化全部注入，可以实现整个测试过程的电气数据回放。

（6）、通过回放的测试过程的电气数据以及动作数据B查找被测馈线自动化系统的故障。

动作数据B和开关量变化数据的存储格式：

a类型：标识该事件的类型，0为开关量变化，数据1为动作数据。

b对象：标识该事件的发生对象，即哪一个开关，或者哪一个监测点。

c动作：0表示分闸，1表示合闸。

d时间：记录该事件发生的时间。通过该时间可以在回放时确定该条事件的发生时间。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于馈线自动化测试的数据再现系统，其特征在于，包括测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、动作数据存储模块、开关量变化数据存储模块、配电网络仿真模块和数据排序模块；

所述测试用例存储模块、初始数据存储模块、网络模型存储模块、数据排序模块与配电网络仿真模块相连接，所述开关量变化数据存储模块与数据排序模块相连接，所述配电网络仿真模块与动作数据存储模块相连接。

2.根据权利要求1所述的用于馈线自动化测试的数据再现系统，其特征在于， 所述测试用例存储模块用于存储测试用例，所述测试用例为被测的馈线自动化系统的故障列表。

3.根据权利要求1所述的用于馈线自动化测试的数据再现系统，其特征在于， 所述初始数据存储模块用于存储网络模型中各个节点的初始电流、电压、功率的分布，以及设备的状态。

4.根据权利要求1所述的用于馈线自动化测试的数据再现系统，其特征在于， 所述网络模型存储模块用于存储配电网络模型，所述配电网络模型为配电网络的物理设备连接状态。

5.根据权利要求1所述的用于馈线自动化测试的数据再现系统，其特征在于， 所述开关量变化数据存储模块用于存储根据测试用例进行测试所得到的开关量数据。

6.一种用于馈线自动化测试的数据再现方法，其特征在于，利用存储的测试用例、初始数据、配电网络的网络模型以及开关量变化数据再现被测馈线自动化系统的测试数据，具体包括以下步骤：

S1、将测试用例、网络模型输入配电网络仿真模块，通过初始数据初始化配电网络仿真模块的电气数据；

S2、根据测试用例对被测馈线自动化系统进行测试，将测试用例输出的开关量变化数据按变化时间排序，计算每个开关量变化数据相对于初始态的相对时间间隔；

S3、开始计时，按照步骤S2时间变化排序，逐个将所述开关量变化数据输入配电网络仿真模块进行仿真，计算所述配电网络仿真模块的监测点的电气数据，实现测试过程中所述开关量变化数据对应时刻的电气数据再现；

S4、循环执行步骤S3直至所述开关量变化数据全部输入配电网络仿真模块并仿真，再现整个测试过程的电气数据，并记录输出的动作数据。

7.根据权利要求6所述的用于馈线自动化测试的数据再现方法，其特征在于，步骤S4之后还包括：

根据所述步骤S4再现的测试过程的电气数据以及测试过程中所述被测馈线自动化系统的动作数据获取所述被测馈线自动化系统的故障。

8.根据权利要求6所述的用于馈线自动化测试的数据再现方法，其特征在于，

步骤S3配电网络仿真模块进行仿真具体包括以下步骤：

配电网络仿真模块根据系统配置的网络拓扑参数，结合各个节点的初始数据和开关状态，利用电力系统潮流计算，获取各个监测点的电气数据；

通过电力系统潮流计算获取电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损；

对于正在运行的电力系统，通过潮流计算判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，采取措施，调整运行方式；

对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，为选择电网供电方案和电气设备提供依据；

潮流计算为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算提供原始数据。

9.根据权利要求6所述的用于馈线自动化测试的数据再现方法，其特征在于，所述开关量变化数据、动作数据的存储数据包括：类型、对象、动作、时间；

所述类型用于标识事件类型，0为开关量变化数据，1为动作数据；

所述对象用于标识事件的发生对象；

所述动作用于表示分闸合闸动作：0表示分闸，1表示合闸；

时间用于记录事件发生时间。