CN113533886B - 一种继电保护装置开入开出可靠性测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种继电保护装置出口可靠性测试方法及装置，通过向待测试继电保护装置发送测试命令，使继电保护装置根据该测试命令进行周期性动作，在此过程中获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息，通过对各事件的时标信息进行计算和判断其是否符合预设标准，实现了对继电保护装置出口的可靠性测试，为继电保护装置开入开出可靠性测试提供了测试方法和自动化方案，便于开展多轮次的长期拷机测试。本发明提供的测试方法无需人工干预，全程记录测试结果，测试过程中出现未通过情况后弹出告警提示信息，停止测试，保护故障现场，便于后续排查定位问题。

Description

一种继电保护装置开入开出可靠性测试方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护装置测试技术领域，尤其涉及一种继电保护装置开入开出可靠性测试方法及装置。

背景技术

随着继电保护技术的不断提升，继电保护装置的板卡不断推陈出新，变电站中继电保护装置不断更新换代，变电站中新设备的投用比例越来越高，而继电保护装置的开入开出的可靠性亟待验证。继电保护装置开入开出的可靠性是电网正常运行的基础、是电网故障可靠切除的保障。在工程实践中，由于开入采集不正确、开出不闭合/断开、开出延迟闭合/断开，都会对电网设备造成严重损坏。为保证继电保护装置在正常运行及故障时能可靠快速的正确响应，开展继电保护装置开入开出可靠性测试是十分必要的。

现有技术中对继电保护产品的测试主要是针对继电保护功能及保护逻辑测试，很少对继电保护装置长期运行时开入开出可靠性开展测试。

在自动化控制领域也有开入开出测试控制方案，采用“主控芯片+以太网通讯芯+继电器”的测试方案，但该方案仅单纯验证输出输出模件的开入开出；在继电保护测试领域已有相关保护功能的测试方案，如：“继电保护软件平台+继电保护测试仪+待测继电保护装置”的测试方案，但此方案仅针对继电保护装置各保护功能进行测试。上述现有技术的方案均未涉及继电保护装置开入开出可靠性、不同开入开出插件的时效性、有效性的测试，且不便于开展长期拷机测试。

例如公开号为CN206594233U的专利公开了一种开入开出模件自动化测试装置，其包括主控芯片及与所述主控芯片连接的以太网通讯芯片及继电器，所述主控芯片上连接有多路DO接口、多路DI接口和至少一路UART接口，所述以太网通讯芯片上设有至少一路以太网网口。该装置实现对开入开出模件的自动化测试，其测试效率高，测试误差低，但无法接收、处理继电保护装置发送的MMS报文并进行解析判别，同时该装置采用了多种芯片，成本较高，不适合在继电保护装置的开入开出可靠性测试系统上使用。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种继电保护装置出口可靠性测试方法及装置，为继电保护装置开入开出可靠性测试提供了测试方法和自动化方案，便于开展多轮次的长期拷机测试。本发明提供的测试方法无需人工干预，全程记录测试结果，测试过程中出现未通过情况后弹出告警提示信息，停止测试，保护故障现场，便于后续排查定位问题。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种继电保护装置开入开出可靠性测试方法，包括步骤：

向待测试继电保护装置发送测试命令；

继电保护装置根据该测试命令进行周期性动作；

获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息；

对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准；若符合，则继续进行测试；若不符合，则发出停止测试命令。

进一步的，所述测试命令为主保护动作测试命令时，继电保护装置产生主保护动作事件A并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应开入板卡的开入接点产生开入动作事件B；

其中，所述事件A和事件B的时间信息分别为Ta和Tb，事件B的返回时间为Tbf。

进一步的，所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tba＝Tb–Ta

Tbf_b＝Tbf–Tb

判断第一时间差值Tba是否小于第一预设动作时间T0；

判断出口接点闭合时间Tbf_b是否小于第二预设动作时间Tcx。

进一步的，所述测试命令为主保护动作测试命令时，继电保护装置产生主保护动作事件A并驱动多个出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应多个开入板卡的开入接点产生多个开入动作事件B1……Bn，n≥2；

其中，所述事件B1……Bn的时间信息分别为Tb1……Tbn。

进一步的，所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tb1a＝Tb1–Ta……Tbna＝Tbn–Ta

ΔTbna＝|Tbna–Tb(n-1)a|

判断第二时间差值Tb1a……Tbna是否均小于第一预设动作时间T0；

判断第三时间差值ΔTbna是否小于预设板间离散时间Ts。

进一步的，所述测试命令为后备保护动作测试命令时，继电保护装置产生后备保护动作事件C并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应开入板卡的开入接点产生开入动作事件D；

其中，所述事件C和事件D的时间信息分别为Tc和Td。

进一步的，所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tdc＝Td–Tc

判断第四时间差值Tdc是否小于第三预设动作时间T1。

进一步的，所述测试命令为后备保护动作测试命令时，继电保护装置同时产生后备保护动作事件C和C1，后备保护动作事件C驱动第一出口板卡上的第一出口接点闭合，后备保护动作事件C1驱动第二出口板卡上的第二出口接点闭合，同时，连通对应的第一开入板卡和第二开入板卡的开入接点产生开入动作事件D1和D2；

其中，后备保护动作事件C的动作延时为t1，后备保护动作事件C1的动作延时为t2，t2>t1；所述事件C和事件D1、D2的时间信息分别为Tc和Td1、Td2，事件C和C1同时发生。

进一步的，所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Td2c＝Td2–Tc

Td1c＝Td1–Tc

判断延时时间差值|(Td2c-Td1c)-(t2-t1)|是否小于等于预设延时计算值Ty。

根据本发明的另一个方面，提供了一种继电保护装置开入开出可靠性测试装置，包括测试命令发送模块、动作模块、以及测试计算模块；其中，

所述测试命令发送模块用于向待测试继电保护装置发送测试命令；

所述动作模块用于根据该测试命令进行周期性动作；

所述测试计算模块用于获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息；并对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准；若符合，则继续进行测试；若不符合，则发出停止测试命令。

综上所述，本发明提供了一种继电保护装置出口可靠性测试方法及装置，通过向待测试继电保护装置发送测试命令，使继电保护装置根据该测试命令进行周期性动作，在此过程中获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息，通过对各事件的时标信息进行计算和判断其是否符合预设标准，实现了对继电保护装置出口的可靠性测试，为继电保护装置开入开出可靠性测试提供了测试方法和自动化方案，便于开展多轮次的长期拷机测试。本发明提供的测试方法无需人工干预，全程记录测试结果，测试过程中出现未通过情况后弹出告警提示信息，停止测试，保护故障现场，便于后续排查定位问题。

本发明具有如下有益的技术效果：

(1)本发明为闭环自动测试系统，测试时无需人工干预，自动进行多轮次长期拷机测试，模拟实际开入开出来验证开入开出的可靠性并记录测试情况，出现异常后能够提示错误信息，自动停止测试，保护故障现场，方便快速定位问题。

(2)本发明可以通过MMS报文中事件时标对事件变位顺序判别、变位时差计算、动作持续时间正确性、启动和动作相对时间正确性、板卡时间同步性、各板卡的各个开出、开入接点的同时性、有效性和时效性进行周期性的长期拷机测试。

(3)本发明通过成熟的MMS协议与装置进行通信，具有一定的可靠性，不亦出现私有协议下通信异常、报文解析异常、装置响应异常等情况。

(4)本发明测试时不需要额外配置试验仪施加故障量(电压电流)，通过主后备任务中植入的用例实现测试效果，测试方便快捷，可进行长期的拷机测试。

附图说明

图1是本发明继电保护装置出口可靠性测试方法的流程图；

图2是本发明继电保护装置出口可靠性测试装置的构成框图；

图3是本发明继电保护装置出口可靠性测试装置的构成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种继电保护装置开入开出可靠性测试方法，该测试方法的流程图如图1所示，包括如下步骤：

S1、向待测试继电保护装置发送测试命令。该测试命令例如为主保护动作测试命令、后备保护动作测试命令等。

S2、继电保护装置根据该测试命令进行周期性动作。

S3、获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息。

S4、对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准；若符合，则继续进行测试；若不符合，则发出停止测试命令。

当所述测试命令为主保护动作测试命令时，继电保护装置产生主保护动作事件A并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应开入板卡的开入接点产生开入动作事件B；其中，所述事件A和事件B的时间信息分别为Ta和Tb，事件B的返回时间为Tbf。在该情况下，对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tba＝Tb–Ta

Tbf_b＝Tbf–Tb

判断第一时间差值Tba是否小于第一预设动作时间T0，该时间为主保护动作时间，一般设置范围在范围内；

判断出口接点闭合时间Tbf_b是否小于第二预设动作时间Tcx，该时间为故障持续时间，一般设置范围在

以下以差动保护动作为例进行进一步说明。向待测试继电保护装置发送差动保护动作测试命令，继电保护装置根据该测试命令启动差动保护并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，对应的连通开入板卡的开入接点产生遥信开入事件。其中，继电保护装置中例如包括n个出口板卡和n个开入板卡，可以对该n个出口板卡和n个开入板卡进行配置。该差动保护启动事件和遥信开入事件的时间信息分别为Ta和Tb，判断第一时间差值Tba(Tba＝Tb–Ta)是否小于第一预设动作时间T0，若小于则进行下一轮测试，根据并给出Tba值用于后续动作时间离散性计算，否则下发命令停止测试。遥信开入事件的状态返回时间为Tbf，判断出口接点闭合时间(此例中即为故障持续时间)Tbf_b(Tbf_b＝Tbf–Tb)是否小于第二预设动作时间Tcx，满足要求自动进行下一轮测试，否则下发命令停止测试。

保护动作还可以驱动多个出口板卡上的出口接点闭合，当所述测试命令为主保护动作测试命令时，继电保护装置产生主保护动作事件A并驱动多个出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应多个开入板卡的开入接点产生多个开入动作事件B1……Bn，n≥2；其中，所述事件B1……Bn的时间信息分别为Tb1……Tbn。此时，对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tb1a＝Tb1–Ta……Tbna＝Tbn–Ta

ΔTbna＝|Tbna–Tb(n-1)a|

判断第二时间差值Tb1a……Tbna是否均小于第一预设动作时间T0；

判断第三时间差值ΔTbna是否小于预设板间离散时间Ts，该时间表示的是保护动作的动作时间波动范围，一般设置范围为

以下以三个板卡动作为例进行进一步说明。差动保护动作后启动差动保护并驱动出口板卡1、出口板卡2、出口板卡3上的出口接点1、出口接点8、出口接点15闭合，连通开入板卡1、开入板卡2、开入板卡3上的遥信开入1、遥信开入8、遥信开入15，分别产生变位遥信事件1(事件B1)、遥信事件8(事件B2)、遥信事件15(事件B3)，计算遥信事件时间差，遥信事件1(事件B1)时间减去差动保护的时间得到差值Tb1a、遥信事件8(事件B2)时间减去差动保护的时间得到差值Tb2a、遥信事件15(事件B3)时间减去差动保护的时间得到差值Tb3a，如果Tb1a、Tb2a、Tb3a均小于预设的第一预设动作时间T0(动作时间满足要求)，且Tb1a、Tb2a、Tb3a两两做差的绝对值小于预设值板间离散时间Ts(板卡间时间同步满足要求)，则继续下一轮测试，否则下发命令停止测试。

当所述测试命令为后备保护动作测试命令时，继电保护装置产生后备保护动作事件C并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应开入板卡的开入接点产生开入动作事件D；其中，所述事件C和事件D的时间信息分别为Tc和Td。此时，对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tdc＝Td–Tc

判断第四时间差值Tdc是否小于第三预设动作时间T1，该时间为后备保护动作时间，一般设置范围在范围内。

以下以带动作延时t的零序过流保护动作为例进行进一步说明。向待测试继电保护装置发送零序过流保护测试命令，继电保护装置根据该测试命令启动零序过流保护并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，对应的连通开入板卡的开入接点产生遥信开入事件。其中，继电保护装置中例如包括n个出口板卡和n个开入板卡，可以对该n个出口板卡和n个开入板卡进行配置。该零序过流保护事件和遥信开入事件的时间信息分别为Tc和Td，判断第一时间差值Tdc(Tdc＝Td–Tc)是否小于第三预设动作时间T1，若小于则进行下一轮测试，并给出Tdc值用于后续动作时间离散性计算，否则下发命令停止测试。

保护动作还可以为两个或多个不同延时的保护动作同时进行。所述测试命令为后备保护动作测试命令时，继电保护装置同时产生后备保护动作事件C和C1，后备保护动作事件C驱动第一出口板卡上的第一出口接点闭合，后备保护动作事件C1驱动第二出口板卡上的第二出口接点闭合，同时，连通对应的第一开入板卡和第二开入板卡的开入接点产生开入动作事件D1和D2；其中，后备保护动作事件C的动作延时为t1，后备保护动作事件C1的动作延时为t2，t2>t1；所述事件C和事件D1、D2的时间信息分别为Tc和Td1、Td2。此时，对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Td2c＝Td2–Tc

Td1c＝Td1–Tc

判断延时时间差值|(Td2c-Td1c)-(t2-t1)|是否小于等于预设延时计算值Ty。

以下以两个板卡为例进行进一步说明。零序过流保护(自带动作延时t1)动作后产生事件C并驱动出口板卡1的出口接点2闭合，复压过流保护(自带动作延时t2，t2大于t1)动作后产生事件C1并驱动出口板卡2的出口接点9闭合。出口板卡1的出口接点2闭合连通开入板卡1的遥信开入2变位产生事件2(事件D1)，出口板卡2的出口接点9闭合连通开入板卡2的遥信开入9变位产生事件9(事件D2)，计算事件时间差，事件2(事件D1)时间减去事件C的时间得到差值Td1c、事件9(事件D2)间减去事件C的时间得到差值Td2c，如果|(Td2c-Td1c)-(t2-t1)|≤Ty的值，其中，Ty是预设的延时计算值，理论值为0，则继续下一轮测试，否则下发命令停止测试。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种继电保护装置开入开出可靠性测试装置，该测试装置的构成框图如图2所示，包括测试命令发送模块、动作模块、以及测试计算模块。

测试命令发送模块用于向待测试继电保护装置发送测试命令。

动作模块用于根据该测试命令进行周期性动作。

测试计算模块用于获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息；并对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准；若符合，则继续进行测试；若不符合，则发出停止测试命令。

图3示出了该测试装置的结构示意图，测试命令发送模块例如可以通过PC机及其中载入的测试软件实现，也可以通过其他具有控制计算功能的控制器实现。通过PC机测试软件与继电保护装置进行通信,下发遥控压板或修改定值等命令给继电保护装置，实现继电保护装置开始周期性动作和停止周期性动作；开入额定电压通过出口接点接入开入采集接点，继电保护装置动作后产生MMS报文并闭合出口接点，开入接点获取额定电压后触发MMS遥信报文。还可以包括时钟源，用于对该测试装置进行对时。具体来说，测试软件在开始测试时以MMS通信方式下发遥控压板或修改定值等参数的命令使主保护/后备保护中的用例程序满足周期性动作条件；测试软件在测试过程中解析继电保护装置上送的MMS报文，根据报文中各事件时标和工具设定的允许抖动范围、最大允许时差等进行逻辑差值计算，如果满足条件则继续进行测试，如果不满足则下发遥控压板或修改定值等参数的命令停止用例程序周期性动作。可以通过在主保护和后备保护中分别添加用例模块，以便对主保护和后备保护的出口可靠性进行自动测试；当逻辑条件满足时，主保护和后备保护会依次产生‘保护事件’，同时闭合出口节点触发‘开入变位’报文。‘保护动作’触发闭合的出口可以是单个开出插件上的一个出口接点或多个出口接点，也可以是多个开出插件上的多个出口接点组合，对应的‘开入变位’可以是一个开入插件上的一个开入接点或多各开入接点，也可以是多个开入插件上的多个开入接点组合。开入板卡上的开入接点的额定电压(正)通过出口板卡上的出口接点接入，开入板卡的额定电压(负)为额定电源负。确保继电保护装置对时成功后，CPU、IO板卡的时钟为同步状态，通过各板卡产生的事件信息时标，可验证各板卡时钟同步性。如用例设置出口闭合后，开入为无消抖的电信号，‘开入变位’和出口接点闭合应为同时刻。

综上所述，本发明涉及一种继电保护装置出口可靠性测试方法及装置，通过向待测试继电保护装置发送测试命令，使继电保护装置根据该测试命令进行周期性动作，在此过程中获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息，通过对各事件的时标信息进行计算和判断其是否符合预设标准，实现了对继电保护装置出口的可靠性测试，为继电保护装置开入开出可靠性测试提供了测试方法和自动化方案，便于开展多轮次的长期拷机测试。本发明提供的测试方法无需人工干预，全程记录测试结果，测试过程中出现未通过情况后弹出告警提示信息，停止测试，保护故障现场，便于后续排查定位问题。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种继电保护装置开入开出可靠性测试方法，其特征在于，包括步骤：

向待测试继电保护装置发送测试命令；

继电保护装置根据该测试命令进行周期性动作；

获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息；

对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准；若符合，则继续进行测试；若不符合，则发出停止测试命令；

所述测试命令为主保护动作测试命令时，继电保护装置产生主保护动作事件A并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应开入板卡的开入接点产生开入动作事件B；

其中，所述事件A和事件B的时间信息分别为Ta和Tb，事件B的返回时间为Tbf；

所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tba＝Tb–Ta

Tbf_b＝Tbf–Tb

判断第一时间差值Tba是否小于第一预设动作时间T0；

判断出口接点闭合时间Tbf_b是否小于第二预设动作时间Tcx。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试命令为主保护动作测试命令时，继电保护装置产生主保护动作事件A并驱动多个出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应多个开入板卡的开入接点产生多个开入动作事件B1……Bn，n≥2；

其中，所述事件B1……Bn的时间信息分别为Tb1……Tbn。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tb1a＝Tb1–Ta……Tbna＝Tbn–Ta

ΔTbna＝|Tbna–Tb(n-1)a|

判断第二时间差值Tb1a……Tbna是否均小于第一预设动作时间T0；

判断第三时间差值ΔTbna是否小于预设板间离散时间Ts。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试命令为后备保护动作测试命令时，继电保护装置产生后备保护动作事件C并驱动出口板卡上的出口接点闭合，同时，连通对应开入板卡的开入接点产生开入动作事件D；

其中，所述事件C和事件D的时间信息分别为Tc和Td。

5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Tdc＝Td–Tc

判断第四时间差值Tdc是否小于第三预设动作时间T1。

6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试命令为后备保护动作测试命令时，继电保护装置同时产生后备保护动作事件C和C1，后备保护动作事件C驱动第一出口板卡上的第一出口接点闭合，后备保护动作事件C1驱动第二出口板卡上的第二出口接点闭合，同时，连通对应的第一开入板卡和第二开入板卡的开入接点产生开入动作事件D1和D2；

其中，后备保护动作事件C的动作延时为t1，后备保护动作事件C1的动作延时为t2，t2>t1；所述事件C和事件D1、D2的时间信息分别为Tc和Td1、Td2，事件C和C1同时发生。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准，包括：

Td2c＝Td2–Tc

Td1c＝Td1–Tc

判断延时时间差值|(Td2c-Td1c)-(t2-t1)|是否小于等于预设延时计算值Ty。

8.一种继电保护装置开入开出可靠性测试装置，所述测试装置利用如权利要求1-7任意一项所述的测试方法进行测试，其特征在于，所述测试装置包括测试命令发送模块、动作模块、以及测试计算模块；其中，

所述测试命令发送模块用于向待测试继电保护装置发送测试命令；

所述动作模块用于根据该测试命令进行周期性动作；

所述测试计算模块用于获取继电保护装置进行所述周期性动作过程中各事件的时标信息；并对各事件的时标信息进行计算，并判断是否符合预设标准；若符合，则继续进行测试；若不符合，则发出停止测试命令。