CN106980084A - 一种数模一体继电保护装置的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数模一体继电保护装置的测试装置及测试方法，数字化继电保护测试仪的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口和第二光纤通讯接口分别与测试控制装置的第二以太网通讯接口、第二光纤通讯接口和第三光纤通讯接口连接，数字化继电保护测试仪的第三光纤通讯接口与被测数模一体继电保护装置的第二光纤通讯接口连接；测试控制装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口分别与被测数模一体继电保护装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输入接口和电压模拟量输入接口连接；解决了现有技术很大程度上会影响测试结果的准确性和测试效率等问题。

Description

一种数模一体继电保护装置的测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于智能变电站继电保护装置测试技术，尤其涉及一种数模一体继电保护装置的测试装置及测试方法。

背景技术

随着IEC61850 规约的推广和智能电气设备的发展，特别是智能断路器、电子式互感器的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。但由于目前的智能变电站保护装置主要以电子互感器、采集器、合并单元等模式来实现采样回路数字化,这就导致数字化采样回路的采样环节较多，再者电子互感器、采集器、合并单元等装置的技术局限性及高精度的数据同步性等要求，很容易引起采样数据异常，且异常问题难定位,而且采样回路异常导致的保护装置拒动、误动现象时有发生。因此，基于常规模拟量采样和GOOSE网络开关量传输的数模一体化继电保护装置应运而生。

传统的继电保护装置、基于IEC 61850标准的数字化保护装置与基于常规模拟量采样和GOOSE网络开关量传输的数模一体化继电保护装置应在结构上有着很大的区别，传统的测试技术已经不再适用。

与此同时，继电保护检验的工作量也成倍增加，继电保护装置自动测试技术逐渐受到关注，但由于继电保护的重要性和复杂性，大多数继电保护装置的测试工作，特别是静模试验，仍是采用使用继电保护测试仪手动测试的传统方法，整个智能变电站继电保护装置现场校验过程中，一个人负责测试继电保护装置中定值和控制字的设置和修改，同时根据个人经验进行判断试验结果的正确性，而另外一个人负责设置继电保护测试仪的试验定值，需要人工计算加的电流、电压量，以及人工判断施加的开入量和开出量，尤其是在进行反时限时间计算时需要进行复杂计算，这些测试工作一般在现场至少2 人以上在现场共同完成。检验一套复杂的继电保护装置一般需要2到3 天，如果是主变保护、发电机-变压器保护等装置时测试时间会更长，并且由于现场工作人员对保护原理、测试方法、装置配置等的理解和熟练程度不同，因此在现场采用人工测试的方法存在测试效率低、受人为因素及技术水平的影响大等缺点，很大程度上会影响测试结果的准确性和测试效率。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种数模一体继电保护装置的测试装置及测试方法，解决现有技术的数模一体继电保护装置的测试采用人工测试的方法存在测试效率低、受人为因素及技术水平的影响大等缺点，很大程度上会影响测试结果的准确性和测试效率等问题。

本发明技术方案：

一种数模一体继电保护装置的测试装置，它包括数字化继电保护测试仪，数字化继电保护测试仪的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口和第二光纤通讯接口分别与测试控制装置的第二以太网通讯接口、第二光纤通讯接口和第三光纤通讯接口连接，数字化继电保护测试仪的第三光纤通讯接口与被测数模一体继电保护装置的第二光纤通讯接口连接；测试控制装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口分别与被测数模一体继电保护装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输入接口和电压模拟量输入接口连接。

所述测试控制装置包括PLC控制器；控制面板、第一以太网通讯接口分别与PLC控制器连接；第一光纤通讯接口与光电转换器连接，光电转换器与PLC控制器连接；PLC控制器与第二以太网通讯接口连接，PLC控制器与电光转换器连接，电光转换器与第二光纤通讯接口连接；第三光纤通讯接口与数字信号处理CPU连接，数字信号处理CPU与D/A转换器连接，D/A转换器与模拟量数据处理CPU连接，模拟量数据处理CPU与模拟量输出控制单元连接，模拟量输出控制单元分别与电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口连接。

所述的一种数模一体继电保护装置的测试装置的测试方法，它包括：

步骤1、读取被测数模一体继电保护装置中的定值清单、控制字和软压板状态，并将读取的信息通过被测数模一体继电保护装置的第一以太网通讯接口发送至测试控制装置；

步骤2、通过控制面板或上位机设置试验方式，试验内容项目1至项目n，设置试验步骤和流程，分别设置试验项目1至项目n所需要的试验定值、控制字和软压板状态；

步骤3、点击测试控制装置的测试启动按钮，开始试验；

步骤4、当试验项目1至项目n全部完成后，所有试验结果数据以.dat文件存储，所有试验曲线波形以comtrade文件格式存储，以便试验人员随时调阅和报告编写。

步骤2所述的1至n试验项目，其中任意一个试验项目i的试验步骤包括：

步骤2.1、将试验项目i所需要的定值、控制字和软压板信息通过测试控制装置的第一以太网通讯接口发给被测数模一体继电保护装置；

步骤2.2、PLC控制器计算数字化继电保护测试仪要下发的电流值和电压值，并解析变电站的SCD文件分析数字化继电保护测试仪需要的开入量和开出量；

步骤2.3、测试控制装置通过第二以太网通讯接口，将试验要下发的电流值、电压值和开入量和开出量发送至数字化继电保护侧试验仪；

步骤2.4、数字化继电保护测试仪通过第三光纤通讯接口将含开入量、开出量的GOOSE报文发送至被测数模一体继电保护装置；

同时数字化继电保护测试仪通过第二光纤通讯接口将含电压采样值、电流采样值的SV报文发送至测试控制装置，然后再由测试控制装置通过电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口将电压模拟量和电流模拟量发送至被测数模一体继电保护装置，开始试验；

步骤2.5、被测数模一体继电保护装置的试验项目i的保护动作后，保护动作的GOOSE报文和保护动作录波曲线通过第一光纤通讯接口发送至测试控制装置， PLC控制器判断保护正确动作，通过通讯第二光纤通讯接口发送停止试验指令给数字化继电保护测试仪，自动停止试验；PLC控制器控制自动进入下一步；

步骤2.6、当被测数模一体继电保护装置的试验项目i的保护未动作时，或者保护动作后，保护动作的GOOSE报文和保护动作录波曲线通过第一光纤通讯接口发送至测试控制装置，PLC控制器判断保护不正确动作时，经过延时t1，t1的时间可根据测试需要设定；一般设定为3-5秒；通过测试控制装置的第二光纤通讯接口发送停止试验指令给数字化继电保护测试仪，自动停止试验并发出告警信息提醒试验人员进行处理，处理完成后重复步骤2.1至步骤2.5。

本发明的有益效果：

本发明的测试控制装置通过设置不同的通讯接口，实现与数模一体继电保护装置和继电保护测试仪间的独立通讯，自动读取继电保护装置定值、控制字，自动控制继电保护测试仪的开入、开出、模拟量，实现装置的整个测试过程无需人工干预的一键测试，而且本装置通过PLC实现，具有成本低、可推广性强等优点；解决了现有技术的数模一体继电保护装置的测试采用人工测试的方法存在测试效率低、受人为因素及技术水平的影响大等缺点，很大程度上会影响测试结果的准确性和测试效率等问题。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明测试控制装置结构示意图。

具体实施方式：

一种数模一体继电保护装置的测试装置，它包括数字化继电保护测试仪，数字化继电保护测试仪的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口和第二光纤通讯接口分别与测试控制装置的第二以太网通讯接口、第二光纤通讯接口和第三光纤通讯接口连接，数字化继电保护测试仪的第三光纤通讯接口与被测数模一体继电保护装置的第二光纤通讯接口连接；测试控制装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口分别与被测数模一体继电保护装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输入接口和电压模拟量输入接口连接。

被测数模一体继电保护装置通过第一以太网通讯接口与测试控制装置的第一以太网通讯接口连接，用于测试控制装置读取被测数模一体继电保护装置的定值、控制字、软压板状态等；同时可以下发并修改被测数模一体继电保护装置的定值、控制字、软压板状态等。

被测数模一体继电保护装置通过第一光纤通讯接口与测试控制装置的第一光纤通讯接口相连，用于测试控制装置接收被测数字化继电保护装置的试验GOOSE报文和试验录波信息等。

测试控制装置通过第二以太网通讯接口与数字化继电保护测试仪的第一以太网通讯接口相连，用于测试控制装置将试验需要下发的电流值、电压值、开入量和开出量发送至数字化继电保护侧试验仪；

测试控制装置通过第二光纤通讯接口与数字化继电保护测试仪的第一光纤通讯接口相连，用于测试控制装置对数字化继电保护侧试验仪下发开始试验和停止试验指令；

数字化继电保护测试仪通过其第三光纤通讯接口与被测数模一体继电保护装置的第二光纤通讯接口相连，用于数字化继电保护测试仪将含开入量、开出量的GOOSE报文发送至被测数模一体继电保护装置。

数字化继电保护测试仪通过其第二光纤通讯接口与测试控制装置的第三光纤通讯接口相连，用于数字化继电保护测试仪将含电压采样值、电流采样值的SV报文发送至测试控制装置；

测试控制装置通过其电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口分别与被测数模一体继电保护装置的电流模拟量输入接口和电压模拟量输入接口相连，用于试验需要施加的电流模拟量和电压模拟量传输给被测数模一体继电保护装置。

电源模块用于提供测试控制装置的电源，还可输出5V、24V给装置其它插件供电；

测试控制装置的第一以太网通讯接口用于测试控制装置读取被测数模一体继电保护装置的定值、控制字、软压板状态等；同时可以下发并修改被测数模一体继电保护装置的试验用定值、控制字、软压板状态等。

测试控制装置的第一光纤通讯接口用于测试控制装置接收被测数模一体继电保护装置的试验GOOSE报文和试验录波信息等。

测试控制装置的第二以太网通讯接口用于测试控制装置将试验需要下发的电流值、电压值、开入量和开出量发送至数字化继电保护侧试验仪；

测试控制装置的第二光纤通讯接口用于测试控制装置对数字化继电保护侧试验仪下发开始试验和停止试验指令；

上位机或控制面板用于实现修改PLC控制器的参数设置、定值管理、功能管理、配置数据导入导出以及信息查看和曲线展示等功能。

光电转换器和电光转换器用于实现光电信号和电光信号的转换。

PLC控制器用于实现核心控制功能，主要包括：读取和解析被测数模一体继电保护装置的定值、控制字、软压板状态等；下发并修改被测数模一体继电保护装置的试验用定值、控制字、软压板状态等；接收和解析被测数模一体继电保护装置的试验GOOSE报文和试验录波信息等；根据试验内容和定值下发数字化继电保护侧试验仪需要的电流值、电压值、开入量和开出量；对数字化继电保护侧试验仪下发开始试验和停止试验指令。

测试控制装置的第三光纤通讯接口用于接收数字化继电保护测试仪下发的含电压采样值、电流采样值的SV报文；

电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口用于将需要施加的电流模拟量和电压模拟量传输给被测数模一体继电保护装置，电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口分别含有ψ和φ个接口，ψ和φ可根据满足母线保护、主变保护、发电机-变压器组保护的各侧试验情况选择。

数据信号处理CPU用于将接收数字化继电保护测试仪下发的含电压采样值、电流采样值的SV报文进行校验和同步修正；

D/A转换器用于将数据信号处理CPU处理后的采样数字量数据转换为采样模拟量数据；

模拟量数据处理CPU用于对D/A转换器输出的采样模拟量数据进行滤波等环节处理和修正；

模拟量输出控制单元用于控制模拟量输出的数量和输出接口。

所述测试控制装置包括PLC控制器；控制面板、第一以太网通讯接口分别与PLC控制器连接；第一光纤通讯接口与光电转换器连接，光电转换器与PLC控制器连接；PLC控制器与第二以太网通讯接口连接，PLC控制器与电光转换器连接，电光转换器与第二光纤通讯接口连接；第三光纤通讯接口与数字信号处理CPU连接，数字信号处理CPU与D/A转换器连接，D/A转换器与模拟量数据处理CPU连接，模拟量数据处理CPU与模拟量输出控制单元连接，模拟量输出控制单元分别与电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口连接。

所述的一种数模一体继电保护装置的测试装置的测试方法，它包括：

步骤1、读取被测数模一体继电保护装置中的定值清单、控制字和软压板状态，并将读取的信息通过被测数模一体继电保护装置的第一以太网通讯接口发送至测试控制装置；

步骤2、通过控制面板或上位机设置试验方式，试验内容项目1至项目n，设置试验步骤和流程，分别设置试验项目1至项目n所需要的试验定值、控制字和软压板状态；

步骤3、点击测试控制装置的测试启动按钮，开始试验；

步骤4、当试验项目1至项目n全部完成后，所有试验结果数据以.dat文件存储，所有试验曲线波形以comtrade文件格式存储，以便试验人员随时调阅和报告编写。

步骤2所述的1至n试验项目，其中任意一个试验项目i的试验步骤包括：

步骤2.1、将试验项目i所需要的定值、控制字和软压板信息通过测试控制装置的第一以太网通讯接口发给被测数模一体继电保护装置；

步骤2.2、PLC控制器计算数字化继电保护测试仪要下发的电流值和电压值，并解析变电站的SCD文件分析数字化继电保护测试仪需要的开入量和开出量；

步骤2.3、测试控制装置通过第二以太网通讯接口，将试验要下发的电流值、电压值和开入量和开出量发送至数字化继电保护侧试验仪；

步骤2.4、数字化继电保护测试仪通过第三光纤通讯接口将含开入量、开出量的GOOSE报文发送至被测数模一体继电保护装置；

同时数字化继电保护测试仪通过第二光纤通讯接口将含电压采样值、电流采样值的SV报文发送至测试控制装置，然后再由测试控制装置通过电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口将电压模拟量和电流模拟量发送至被测数模一体继电保护装置，开始试验；

步骤2.5、被测数模一体继电保护装置的试验项目i的保护动作后，保护动作的GOOSE报文和保护动作录波曲线通过第一光纤通讯接口发送至测试控制装置， PLC控制器判断保护正确动作，通过通讯第二光纤通讯接口发送停止试验指令给数字化继电保护测试仪，自动停止试验；PLC控制器控制自动进入下一步；

步骤2.6、当被测数模一体继电保护装置的试验项目i的保护未动作时，或者保护动作后，保护动作的GOOSE报文和保护动作录波曲线通过第一光纤通讯接口发送至测试控制装置，PLC控制器判断保护不正确动作时，经过延时t1，t1的时间可根据测试需要设定；一般设定为3-5秒；通过测试控制装置的第二光纤通讯接口发送停止试验指令给数字化继电保护测试仪，自动停止试验并发出告警信息提醒试验人员进行处理，处理完成后重复步骤2.1至步骤2.5。

Claims (4)

1.一种数模一体继电保护装置的测试装置，它包括数字化继电保护测试仪，其特征在于：数字化继电保护测试仪的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口和第二光纤通讯接口分别与测试控制装置的第二以太网通讯接口、第二光纤通讯接口和第三光纤通讯接口连接，数字化继电保护测试仪的第三光纤通讯接口与被测数模一体继电保护装置的第二光纤通讯接口连接；测试控制装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口分别与被测数模一体继电保护装置的第一以太网通讯接口、第一光纤通讯接口、电流模拟量输入接口和电压模拟量输入接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种数模一体继电保护装置的测试装置，其特征在于：所述测试控制装置包括PLC控制器；控制面板、第一以太网通讯接口分别与PLC控制器连接；第一光纤通讯接口与光电转换器连接，光电转换器与PLC控制器连接；PLC控制器与第二以太网通讯接口连接，PLC控制器与电光转换器连接，电光转换器与第二光纤通讯接口连接；第三光纤通讯接口与数字信号处理CPU连接，数字信号处理CPU与D/A转换器连接，D/A转换器与模拟量数据处理CPU连接，模拟量数据处理CPU与模拟量输出控制单元连接，模拟量输出控制单元分别与电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口连接。

3.如权利要求2所述的一种数模一体继电保护装置的测试装置的测试方法，它包括：

步骤1、读取被测数模一体继电保护装置中的定值清单、控制字和软压板状态，并将读取的信息通过被测数模一体继电保护装置的第一以太网通讯接口发送至测试控制装置；

步骤2、通过控制面板或上位机设置试验方式，试验内容项目1至项目n，设置试验步骤和流程，分别设置试验项目1至项目n所需要的试验定值、控制字和软压板状态；

步骤3、点击测试控制装置的测试启动按钮，开始试验；

步骤4、当试验项目1至项目n全部完成后，所有试验结果数据以.dat文件存储，所有试验曲线波形以comtrade文件格式存储，以便试验人员随时调阅和报告编写。

4.根据权利要求3所述的一种数模一体继电保护装置的测试装置的测试方法，其特征在于：步骤2所述的1至n试验项目，其中任意一个试验项目i的试验步骤包括：

步骤2.1、将试验项目i所需要的定值、控制字和软压板信息通过测试控制装置的第一以太网通讯接口发给被测数模一体继电保护装置；

步骤2.2、PLC控制器计算数字化继电保护测试仪要下发的电流值和电压值，并解析变电站的SCD文件分析数字化继电保护测试仪需要的开入量和开出量；

步骤2.3、测试控制装置通过第二以太网通讯接口，将试验要下发的电流值、电压值和开入量和开出量发送至数字化继电保护侧试验仪；

步骤2.4、数字化继电保护测试仪通过第三光纤通讯接口将含开入量、开出量的GOOSE报文发送至被测数模一体继电保护装置；

同时数字化继电保护测试仪通过第二光纤通讯接口将含电压采样值、电流采样值的SV报文发送至测试控制装置，然后再由测试控制装置通过电流模拟量输出接口和电压模拟量输出接口将电压模拟量和电流模拟量发送至被测数模一体继电保护装置，开始试验；

步骤2.5、被测数模一体继电保护装置的试验项目i的保护动作后，保护动作的GOOSE报文和保护动作录波曲线通过第一光纤通讯接口发送至测试控制装置， PLC控制器判断保护正确动作，通过通讯第二光纤通讯接口发送停止试验指令给数字化继电保护测试仪，自动停止试验；PLC控制器控制自动进入下一步；

步骤2.6、当被测数模一体继电保护装置的试验项目i的保护未动作时，或者保护动作后，保护动作的GOOSE报文和保护动作录波曲线通过第一光纤通讯接口发送至测试控制装置，PLC控制器判断保护不正确动作时，经过延时t1，t1的时间可根据测试需要设定；一般设定为3-5秒；通过测试控制装置的第二光纤通讯接口发送停止试验指令给数字化继电保护测试仪，自动停止试验并发出告警信息提醒试验人员进行处理，处理完成后重复步骤2.1至步骤2.5。