CN113064011B - 一种保护操作回路自动测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保护操作回路自动测试方法，获取保护操作回路原理图；连接测试装置和保护操作回路，测试装置输出操作指令到保护操作回路，记录保护操作回路的输出出口和动作延时；测试保护操作回路不取消防跳和取消防跳的情况下的跳圈出口与合圈出口；测试保护操作回路在不同回路电流条件下是否能正常完成跳合闸操作。本发明实现了不依赖于外部模拟断路器或实际断路器对保护操作回路进行自动测试的方法，简化了保护操作回路测试的回路，规范了保护操作回路测试。

Description

一种保护操作回路自动测试方法

技术领域

本发明属于保护操作回路技术领域，具体涉及一种保护操作回路自动测试方法。

背景技术

保护操作回路的测试通常需要使用到继电保护测试装置、保护操作回路、外部断路器三方配合完成测试。由于保护操作回路是出口回路的一部分，实际在测试保护时往往只是将保护操作回路当作整个出口回路测试的一部分来辅助测试，保证保护、测控的对应出口可以触发断路器动作即可，不会对保护操作回路本身的逻辑和保护操作回路性能进行详尽的测试。可以正常操作断路器就认为保护操作回路功能正常，只有当出现不能操作断路器时才会对保护操作回路进行检查，这样导致了普通测试仅仅只能对保护操作回路的功能进行部分测试，不能对保护操作回路的全部功能和性能进行测试。

本发明提出的方法完全针对保护操作回路，通过让测试装置模拟断路器回路，省去了模拟断路器和实际断路器，仅需要使用测试装置和保护操作回路即可完成测试，通过配置合适的测试策略，可以对保护操作回路具备的所有功能进行测试，还可以对保护操作回路的性能进行测试。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种保护操作回路自动测试方法，独立于常规带外部模拟断路器或者实际断路器配合保护操作回路测试，保护操作回路的测试装置本身通过模拟外部断路器的输入输出功能接点，并且集成操作输出节点输出至保护操作回路，通过设置逻辑规则，实现仅使用保护操作回路的测试装置就可以对保护操作回路进行自动测试。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种保护操作回路自动测试方法，包括以下步骤：

步骤1：获取保护操作回路原理图；

步骤2：按照保护操作回路原理图连接测试装置和保护操作回路，测试装置输出操作指令到保护操作回路并记录输出的时刻Ts，操作指令进入保护操作回路后经Td延时由保护操作回路的输出出口进行输出反馈到测试装置，测试装置接收保护操作回路的输出出口并记录接收的时刻Tr，计算动作延时Td＝Tr-Ts；

步骤3：由测试装置同时输出跳闸指令和合闸指令到保护操作回路，测试保护操作回路不取消防跳和取消防跳的情况下的跳圈出口与合圈出口；

步骤4、测试装置调整自身模拟的外回路跳合闸线圈阻值，分别使保护操作回路的跳合闸继电器输出的跳合闸回路电流分别在保护操作回路要求的回路电流范围内、大于操作回路要求的回路电流范围、以及小于操作回路要求的回路电流范围，测试保护操作回路在不同回路电流条件下是否能正常完成跳合闸操作。

如上所述的步骤2的操作指令包括第一操作指令、第二操作指令、第三操作指令、第四操作指令和第五操作指令；

测试装置输出的第一操作指令为保护跳闸指令，测试装置输出第一操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的跳圈出口的状态；

测试装置输出的第二操作指令为手跳指令，测试装置输出第二操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的合后位置辅助常开继电器的状态；

测试装置输出的第三操作指令为手合指令，测试装置输出第三操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的合后位置辅助常开继电器的状态；

测试装置输出的第四指令为断路器常开节点状态指令，测试装置输出的第五指令为断路器常闭节点状态指令，将保护操作回路的控制回路断线信号节点接入测试装置，将保护操作回路的事故总信号节点接入测试装置。

测试装置输出的第四操作指令和第五操作指令为分位，监测输入的保护操作回路的控制回路断线信号节点是否为动作状态，完成保护操作回路关于控制回路断线的逻辑验证；测试装置输出的第四操作指令为分位，输出的第五操作指令为合位，同时测试装置输出第一操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的事故总信号节点是否为动作状态，完成保护操作回路的事故总的逻辑验证。

如上所述的步骤2还包括分别在不同气压条件下测量操作指令对应的动作延时，还包括分别在不同环境温度条件下测量操作指令对应的动作延时，还包括分别在不同操作电压条件下测量操作指令对应的动作延时，还包括在不同外回路跳合闸线圈阻值条件下测量操作指令对应的动作延时。

如上所述的步骤4还包括以下步骤：

测试装置模拟外回路跳合闸线圈阻值，使得模拟的外回路跳合闸线圈阻值渐变增大，测试装置输出跳合闸指令到保护操作回路，并同时检测保护操作回路对应的出口，保护操作回路对应的出口出现无法正确跳变时记录对应的跳合闸电流为跳合闸继电器的励磁启动电流；

输入跳合闸指令使保护操作回路的跳合闸继电器正常动作条件下，逐渐增大测试装置模拟的外回路跳合闸线圈阻值，使跳合闸电流逐渐减小并记录跳合闸电流，记录保护操作回路的跳合闸继电器励磁返回时对应的跳合闸电流为跳合闸继电器的动作返回电流。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供了一种保护操作回路自动测试方法，实现了不依赖于外部模拟断路器或实际断路器对保护操作回路进行自动测试的方法，简化了保护操作回路测试的回路，规范了保护操作回路测试的过程，并且可以基于可视化的测试过程生成单独的保护操作回路测试报告。

附图说明

图1为一种简单的常见保护操作回路示意图；

图2为一种简单的保护操作回路测试装置接口示意图；

图3为一种保护操作回路自动测试接线及流程示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种保护操作回路自动测试方法，包括以下步骤：

步骤1：获取保护操作回路原理图，图1是一种常见的保护操作回路示意图，根据保护操作回路示意图分析保护操作回路输入输出功能。

如图1所示，保护操作回路输入包括保护跳闸、手跳、遥跳、永跳、重合、遥合、手合等常规功能开入，其他较复杂的保护操作回路还包括重合闸压力异常闭锁、合闸压力异常闭锁、跳闸压力异常闭锁、压力异常闭锁操作等闭锁信号开入，保护操作回路输出如图1所示，包括跳闸线圈出口、合闸线圈出口，以及基于保护操作回路继电器的一些信号，如：控制回路断线、合后位置辅助常开节点 (KKJ)、跳位继电器辅助节点(TWJ)、合位继电器辅助节点(HWJ)、事故总等。

对于220kV及以上电压等级的分相保护操作回路，保护跳闸输入一般有两组分相跳闸、两组不启重合启失灵三相跳闸、两组不启重合不启失灵三相跳闸出口，对应的测试原理图按照实际保护操作回路原理图进行配置。

步骤2：按照保护操作回路原理图将保护操作回路与测试装置对应的操作板卡端子连接，由测试装置代替外回路的模拟断路器或者实际断路器，

如图2所示是一种简单的测试装置的操作板卡端子示意图，对于双跳闸回路、分相保护操作回路可以通过扩展图2所示的操作板卡的端子，匹配多组分相跳闸输入和分相断路器位置，按照图3的原理进行接线，测试装置配置部分额外的普通开入板卡和开出板卡分别模拟输入指令和输出指令，即可以实现直接对保护操作回路的逻辑功能进行测试。

如图3是对测试装置和保护操作回路进行连接的原理图，通过将测试装置的输出接入到保护操作回路的输入，将测试装置的输入接入到保护操作回路的输出，形成测试回路，测试装置输出与操作逻辑对应的操作指令到保护操作回路并记录输出的时刻Ts，操作指令进入保护操作回路后经Td延时由保护操作回路的输出出口进行输出反馈到测试装置，测试装置接收保护操作回路的输出出口并记录接收的时刻Tr，Td＝Tr-Ts计算出动作延时。

进一步的，在不同的气压条件下，对上述操作指令对应的动作延时进行测量；在不同的环境温度条件下，对上述操作指令对应的动作延时进行测量；在不同的操作条件下，对上述操作指令对应的动作延时进行测量；在不同外部线圈阻值条件下，对上述操作逻辑对应的动作延时进行测量。

以下举例说明具体的测试方法：

使用测试电缆将保护操作回路的跳圈出口(跳闸线圈出口)与测试装置跳闸输入开入节点连接并使用测试电缆串接测试装置模拟的断路器常开位置节点，使用测试电缆将保护操作回路的合圈出口(合闸线圈出口)与测试装置合闸输入开入节点连接并使用测试电缆串接测试装置模拟的断路器常闭位置节点，形成跳合闸出口和监视回路。

定义测试装置输出第一操作指令为保护跳闸指令，测试装置输出第一操作指令到保护操作回路，则当测试装置输出第一操作指令到保护操作回路后，测试装置监测保护操作回路的跳圈出口的状态，完成保护操作回路关于保护跳闸输入至跳圈输出的逻辑验证，正常状态下，保护操作回路接收到保护跳闸指令后对应的跳圈出口为动作状态。

定义测试装置输出第二操作指令为手跳指令，测试装置输出第二操作指令到保护操作回路，当测试装置输出第二操作指令到保护操作回路后，测试装置监测保护操作回路的合后位置辅助常开继电器(KKJ)的状态，正常状态下，保护操作回路接收到手跳指令后对应的合后位置辅助常开继电器(KKJ)为分位状态。

定义测试装置输出第三操作指令为手合指令，测试装置输出第三操作指令到保护操作回路，当测试装置输出第三操作指令到保护操作回路后，测试装置监测保护操作回路的合后位置辅助常开继电器(KKJ)的状态，正常状态下，保护操作回路接收到手合指令后对应的合后位置辅助常开继电器(KKJ)为合位状态。

定义测试装置的第四指令为断路器常开节点状态指令，定义测试装置的第五指令为断路器常闭节点状态指令，将保护操作回路的控制回路断线信号节点接入测试装置，将保护操作回路的事故总信号节点接入测试装置。

测试装置输出第四操作指令和第五操作指令为分位，监测输入的保护操作回路的控制回路断线信号节点应为动作状态，完成保护操作回路关于控制回路断线的逻辑验证；测试装置输出第四操作指令为分位，输出第五操作指令为合位，同时测试装置输出第一操作指令到保护操作回路，测试装置监测的保护操作回路的事故总信号节点应为动作状态，完成保护操作回路关于事故总的逻辑验证。

按照保护操作回路输入和输出之间的逻辑关系，由测试装置向保护操作回路输出操作指令并记录该操作指令输出的时间Ts，保护操作回路收到操作指令后内部继电器动作并输出出口，测试装置接收保护操作回路输出的出口并记录接收的时刻Tr，由公式Td＝Tr-Ts可以计算出保护操作回路真实的动作延时时间，保护操作回路的动作延时是衡量保护操作回路动作特性的一个重要指标，动作延时过长将导致故障不能快速切除，会使本间隔甚至其他间隔后备保护误动作，从而造成事故范围扩大的严重后果。

其他较复杂的逻辑验证同样适用于上述列举示例的原理，可根据实际保护操作回路进行扩展。

在完成功能测试项目后，可以继续对保护操作回路的动作延时进行详细的性能测试，具体方法如下：

在不同气压条件下对同一操作逻辑进行动作延时测试，获取如下统计结果：

操作逻辑	气压(kPa)	动作延时(ms)
			保护跳闸-跳圈出口	90	8.01
保护跳闸-跳圈出口	95	8.03
			保护跳闸-跳圈出口	101	8.07
保护跳闸-跳圈出口	105	8.11

从结果得出气压对动作延时的影响。

在不同环境温度条件下对同一操作逻辑进行动作延时测试，获取如下统计结果：

操作逻辑	环境温度(摄氏度)	动作延时(ms)
			保护跳闸-跳圈出口	5	8.30
保护跳闸-跳圈出口	20	8.21
			保护跳闸-跳圈出口	25	8.10
保护跳闸-跳圈出口	30	8.04

从结果得出环境温度对动作延时的影响。

在不同操作电压(额定电压直流220V)条件下对同一操作逻辑进行动作延时测试，获取如下统计结果：

操作逻辑	操作电压(V)	动作延时(ms)
			保护跳闸-跳圈出口	170	8.20
保护跳闸-跳圈出口	190	8.12
			保护跳闸-跳圈出口	220	8.07
保护跳闸-跳圈出口	240	8.01

从结果得出操作电压对动作延时的影响。

在不同外回路跳合闸线圈阻值条件下对同一操作逻辑进行动作延时测试，获取如下统计结果：

操作逻辑	外部线圈阻值(欧姆)	动作延时(ms)
			保护跳闸-跳圈出口	170	8.01
保护跳闸-跳圈出口	190	8.10
			保护跳闸-跳圈出口	220	8.17
保护跳闸-跳圈出口	240	8.26

从结果得出外部线圈阻值对动作延时的影响。

在保护操作回路投运后不同生命周期节点进行动作延时测试，测试老化条件对保护操作回路的动作延时的影响。

通过以上方法，可以对保护操作回路的动作延时特性进行非常详细的测试, 具体的控制变量不局限于本文列举的如气压条件、环境温度、操作电压、外部线圈阻值、老化条件等变量，可根据实际需要测试的目的进行扩展。

由于完全不需要使用第三方的模拟断路器或者实际断路器配合测试，保护操作回路整个测试流程实现了闭环可控可监视，可以按照配置的测试策略进行自动测试，测试过程中不需要人为干预，基于触发的指令和接收的操作结果自动生成测试结果，无需人工判断。自动测试包括对保护操作回路的各项功能和性能进行流程化的测试。

步骤3：模拟防跳场景，由测试装置同时输出跳闸指令和合闸指令到保护操作回路，测试保护操作回路防跳功能。

保护操作回路不取消防跳，测试装置同时输出跳闸指令和合闸指令至保护操作回路，测试装置监测保护操作回路输出的跳圈出口和合圈出口，预期结果应该是保护操作回路的跳圈出口为动作状态，合圈出口为复归状态；

保护操作回路取消防跳，测试装置同时输出跳闸和合闸指令至保护操作回路，测试装置监测保护操作回路输出的跳圈出口和合圈出口，预期结果应该是保护操作回路的跳圈出口与合圈出口交替跳跃动作复归。

考虑到就地断路器本身存在防跳机制，真实的跳闸合闸指令同时被触发情况下断路器本身防跳会被触发，避免出现断路器动作复归跳跃现象。在取消断路器本身防跳的情况下同时触发跳闸合闸指令，则很容易烧坏断路器动作线圈，导致实际断路器分闸合闸跳跃现象难以真实出现，本方法可以在避免损坏实际设备的条件下测试到真实的跳闸合闸指令同时触发出现的现象。

步骤4：测试装置模拟跳合闸电流不匹配场景，由测试装置调整自身模拟的外回路跳合闸线圈阻值(跳合闸励磁线圈阻值)，分别使保护操作回路的跳合闸继电器输出的跳合闸回路电流分别在保护操作回路要求的回路电流范围内、大于操作回路要求的回路电流范围、以及小于操作回路要求的回路电流范围，测试保护操作回路在不同回路电流条件下是否能正常完成跳合闸操作。需注意回路电流大于保护操作回路要求的电流时电流不能过大，防止烧毁保护操作回路中的跳合闸继电器。

保护操作回路内经跳合闸继电器输出的跳合闸电流(跳合闸励磁线圈回路电流)一般在0.5-4A范围内，测试装置的操作板可在此范围内灵活整定某一固定电流值与工程现场实际的外回路跳合闸线圈匹配，实际测量准备安装的保护操作回路对应外回路跳合闸线圈阻值均为220Ω，在操作电源为直流220V的情况下，忽略保护操作回路中跳合闸继电器和回路的阻值，则跳合闸电流为1A，测试装置可设置模拟的外回路跳合闸线圈阻值为220Ω，保护操作回路对应的设置跳线整定回路电流匹配1A。

通过测试装置模拟外回路跳合闸线圈阻值，使得模拟的外回路跳合闸线圈阻值渐变增大，测试装置输出跳合闸指令到保护操作回路，并同时检测保护操作回路对应的出口，保护操作回路对应的出口出现无法正确跳变时，记录对应的模拟的外回路跳合闸线圈阻值以及对应的跳合闸电流，测试装置模拟的外回路跳合闸线圈阻值渐变大于上述实际测量准备安装的保护操作回路对应的外回路跳合闸线圈阻值，此时在操作电源电压不变的条件下跳合闸电流会渐变减小，在某一临界值时保护操作回路的跳合闸继电器将不能励磁，出现保护操作回路无法正确处理收到的动作指令的现象，以上临界条件下测得的跳合闸电流是操作跳合闸继电器的励磁启动电流。

在输入跳合闸指令使保护操作回路的跳合闸继电器正常动作条件下，逐渐增大测试装置模拟的外回路跳合闸线圈阻值，使跳合闸电流逐渐减小并记录跳合闸电流，直至保护操作回路的跳合闸继电器励磁返回，该临界条件下测得的跳合闸电流是跳合闸继电器的动作返回电流。以上跳合闸继电器的励磁启动电流和动作返回电流对于回路动作特性和安全特性有重要的意义。

需要指出的是，本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种保护操作回路自动测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取保护操作回路原理图；

步骤2：按照保护操作回路原理图连接测试装置和保护操作回路，测试装置输出操作指令到保护操作回路并记录输出的时刻Ts，操作指令进入保护操作回路后经Td延时由保护操作回路的输出出口进行输出反馈到测试装置，测试装置接收保护操作回路的输出出口并记录接收的时刻Tr，计算动作延时Td＝Tr-Ts；

步骤3：由测试装置同时输出跳闸指令和合闸指令到保护操作回路，测试保护操作回路不取消防跳和取消防跳的情况下的跳圈出口与合圈出口；

步骤4、测试装置调整自身模拟的外回路跳合闸线圈阻值，分别使保护操作回路的跳合闸继电器输出的跳合闸回路电流分别在保护操作回路要求的回路电流范围内、大于操作回路要求的回路电流范围、以及小于操作回路要求的回路电流范围，测试保护操作回路在不同回路电流条件下是否能正常完成跳合闸操作，

所述步骤2的操作指令包括第一操作指令、第二操作指令、第三操作指令、第四操作指令和第五操作指令；

测试装置输出的第一操作指令为保护跳闸指令，测试装置输出第一操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的跳圈出口的状态；

测试装置输出的第二操作指令为手跳指令，测试装置输出第二操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的合后位置辅助常开继电器的状态；

测试装置输出的第三操作指令为手合指令，测试装置输出第三操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的合后位置辅助常开继电器的状态；

测试装置输出的第四指令为断路器常开节点状态指令，测试装置输出的第五指令为断路器常闭节点状态指令，将保护操作回路的控制回路断线信号节点接入测试装置，将保护操作回路的事故总信号节点接入测试装置；

测试装置输出的第四操作指令和第五操作指令为分位，监测输入的保护操作回路的控制回路断线信号节点是否为动作状态，完成保护操作回路关于控制回路断线的逻辑验证；测试装置输出的第四操作指令为分位，输出的第五操作指令为合位，同时测试装置输出第一操作指令到保护操作回路，测试装置监测保护操作回路的事故总信号节点是否为动作状态，完成保护操作回路的事故总的逻辑验证，

所述步骤2还包括分别在不同气压条件下测量操作指令对应的动作延时，还包括分别在不同环境温度条件下测量操作指令对应的动作延时，还包括分别在不同操作电压条件下测量操作指令对应的动作延时，还包括在不同外回路跳合闸线圈阻值条件下测量操作指令对应的动作延时，

所述步骤4还包括以下步骤：

测试装置模拟外回路跳合闸线圈阻值，使得模拟的外回路跳合闸线圈阻值渐变增大，测试装置输出跳合闸指令到保护操作回路，并同时检测保护操作回路对应的出口，保护操作回路对应的出口出现无法正确跳变时记录对应的跳合闸电流为跳合闸继电器的励磁启动电流；

输入跳合闸指令使保护操作回路的跳合闸继电器正常动作条件下，逐渐增大测试装置模拟的外回路跳合闸线圈阻值，使跳合闸电流逐渐减小并记录跳合闸电流，记录保护操作回路的跳合闸继电器励磁返回时对应的跳合闸电流为跳合闸继电器的动作返回电流。