0 引言

繼電保護(hù)裝置是保護(hù)電力系統(tǒng)安全方面的重要角色。保護(hù)裝置的性能測試工作在保護(hù)裝置質(zhì)量上起著決定性作用。目前，繼電保護(hù)裝置的測試主要依靠測試人員操作保護(hù)測試儀器模擬電網(wǎng)故障，手動修改被測裝置的各項參數(shù)，人工對比測試結(jié)果來完成測試。測試同時，測試人員還要進(jìn)行復(fù)雜繁瑣的測試過程記錄。不僅需要測試人員熟悉保護(hù)裝置的工作原理，并且要測試人員熟練操控測試儀器。這種測試方式還存在被測裝置與測試儀之間接線復(fù)雜，反復(fù)操控測試儀工作量大，測試面覆蓋不足，測試效率較低，測試用例不易標(biāo)準(zhǔn)化等缺點。

針對這些缺點，本文提出了繼電保護(hù)裝置自動測試系統(tǒng)的構(gòu)成，設(shè)計開發(fā)了一套自動測試系統(tǒng)。并對該系統(tǒng)進(jìn)行了性能分析，與 OMICRON 測試儀的測試結(jié)果進(jìn)行了對比。

1 繼電保護(hù)裝置自動測試系統(tǒng)

本文根據(jù)實驗研究與開發(fā)，分析總結(jié)自動測試系統(tǒng)，一般結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

自動測試系統(tǒng)主要由四部分組成：上位機、測試儀、被測裝置及交換機。

上位機 PC 機安裝 AotoTest 軟件。PC 機通過對 AotoTest軟件的操作向下位機（測試儀）發(fā)出控制命令，下位機進(jìn)一步控制被測裝置，從而達(dá)到控制被測裝置的目的。因此，在測試過程中不再需要通過人工另行控制被測裝置?？刂泼畎ㄐ薷谋粶y裝置的定值，遙控命令，修改保護(hù)控制字等，下發(fā)這些均由下位機執(zhí)行，取代人工操作。下位機向被測保護(hù)裝置提供所需的模擬量、驅(qū)動開關(guān)量和接收開出量，自動測試系統(tǒng)一并完成了保護(hù)測試儀器和人工控制被測裝置兩部分工作。

同時，自動測試系統(tǒng)接收下位機上送的測試結(jié)果，讀取被測裝置的報文，進(jìn)一步替代人工讀取、比對測試結(jié)果的過程。而使用保護(hù)儀器測試，只能模擬電網(wǎng)故障提供模擬量，監(jiān)視少量的出口，需要人工控制被測裝置滿足測試所需要求，且無法讀取被測裝置的報文，比對測試結(jié)果，需要人工參與。

2 自動測試系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1 測試儀的構(gòu)建

2.1.1 硬件平臺的構(gòu)建

測試儀硬件采用 CAN 總線背板的硬件架構(gòu)，主要采用模塊化插件，如圖 2 所示。

模塊化插件主要包含DC 電源插件、控制單元CPU 插件、DAC 模擬小信號輸出插件、開入插件、開出插件，以及用于數(shù)字化保護(hù)裝置的 SV 插件和 GOOSE 插件。這種設(shè)計具有極好的擴展性，插件的數(shù)目均可以根據(jù)實際測試需求增減。單塊 DAC 插件能夠為待測裝置提供 88 路模擬量。開入量和開出量，通過增加插件，各可擴展至 192 路，可極大地同時滿足對開入量和開出量需求較多的保護(hù)裝置，克服了測試儀器在這方面地不足。

2.1.2 軟件平臺的構(gòu)建

測試儀軟件系統(tǒng)是基于南瑞軟件平臺實現(xiàn)的，平臺主要由板級支持程序包、系統(tǒng)程序和通用應(yīng)用程序三部分構(gòu)成。測試儀的功能程序采用模塊化設(shè)計（如圖 3 所示），包括：通信模塊、狀態(tài)控制模塊、模擬量輸出模塊、開入模塊、開出模塊、直流輸出模塊、時間測試模塊及保護(hù)功能模塊。

2.2 上位機的構(gòu)建

上位機采用模塊化設(shè)計，分為界面處理層、業(yè)務(wù)處理層和通信協(xié)議層。界面處理層主要實現(xiàn)測例的編輯；業(yè)務(wù)處理層主要有兩大功能：一是完成測例參數(shù)的下發(fā)，實現(xiàn)定值修改、參數(shù)修改、保護(hù)控制字修改等，二是遙測值比對和整組報告、告警報告、SOE 報告、變位報文等報文的比對功能；通信協(xié)議層完成上位機與被測裝置的 103 和 61850 通信協(xié)議等。上位機的界面如圖 4 所示：

上位機就是系統(tǒng)測試管理和控制軟件。其主要功能包括：

（1）整定定值、比對報文、下發(fā)遙測值比對和遙控命令等；（2）測試用例的編寫；（3）測試用例管理：包括測試用例的導(dǎo)入、導(dǎo)出、復(fù)制、粘貼、輪轉(zhuǎn)和遞增等；（4）下發(fā)測試參數(shù)給下位機，并接收下位機上送的測試結(jié)果；（5）測試報告的自動生成和管理。

2.3 自動測試系統(tǒng)的構(gòu)建

自動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 5，系統(tǒng)由上位機、測試儀、功率放大器、交換機組成。

3 實際應(yīng)用

該自動測試系統(tǒng)研制成功以后，在南瑞科技 NSR 系列保護(hù)裝置上進(jìn)行了大量的試驗，大量的重復(fù)性的生產(chǎn)測試，以及研發(fā)性功能測試，以驗證該系統(tǒng)的測試效果。研發(fā)測試實驗平臺實物圖，如圖 6 所示。

以研發(fā)測試中的備自投裝置為例，備自投裝置一般都具有多種運行方式，模擬量輸入通道多，開入和開出數(shù)量多，報文多，整體邏輯復(fù)雜，測試過程繁瑣，測試文檔記錄耗費時間量大。使用自動測試系統(tǒng)，（1）固定化接線端子，使用時直接插拔無需重新接線；（2）編寫測試測例，測例可保存，測例可重復(fù)多次調(diào)用大大簡化重復(fù)性工作（測例圖示如圖 7 所示）；（3）測試步驟明晰，過程可追溯；（4）測試過程中出現(xiàn)錯誤或者問題，提示清晰明確，方便測試問題查找及解決（錯誤提示，如圖8 所示）；（5）報文自動比對（如圖 9 所示）；（6）測試報告根據(jù)執(zhí)行的測例自動生成，節(jié)省測試用例人工的記錄過程（測試報告如圖 10 所示）。

試驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)采樣值精度可靠，實時性較好，能夠代替人工測試，提高測試質(zhì)量和效率，完善自動測試手段，適合保護(hù)設(shè)備廠家在產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)過程中使用。

3.1 模擬量測試

該自動測試系統(tǒng)支持 88 路模擬量輸出，輸出的模擬量的精度誤差小于±0.2%，模擬量的數(shù)量、輸出范圍和模擬量的質(zhì)量均能夠滿足測量要求。

3.2 開入開出量測試

該系統(tǒng)可以分別提供 192 路開入量和 192 路開出量。測試時間的分辨率為 0.25ms，完全滿足《DL/T624-2010 繼電保護(hù)微機型試驗裝置技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)中“時間分辨率不大于 1ms”的要求。

3.3 與 OMICRON 測試儀的測試值的對比

在線路保護(hù)裝置上，用自動測試系統(tǒng)和 OMICRON 測試儀分別做了測試，測試結(jié)果見表 1。從表中可以看出：過流測試值誤差小于規(guī)定的±2.5%要求，動作時間滿足不大于±40ms的要求。

3.4 測試效率

以線路保護(hù)為例，通過測例的輪轉(zhuǎn)遞增功能，一個測例自動執(zhí)行 3 遍便可覆蓋 A、B、C 三相的單相別測試，完全不用像手動測試那樣，分相進(jìn)行 3 遍測試。完成生產(chǎn)類的自動測試所需時間為 6 分鐘，而人工測試則需要 40 分鐘左右；完成研發(fā)類的自動測試任務(wù)所需時間為7 小時，而人工利用第三方測試儀進(jìn)行測試則需要 1-2 星期。自動測試系統(tǒng)大大提高了測試的效率。

4 結(jié)語

本文設(shè)計開發(fā)了一套自動測試系統(tǒng)并進(jìn)行了大量測試工作，通過大量測試結(jié)果數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論，自動測試系統(tǒng)有效提高繼電保護(hù)裝置測試的質(zhì)量和效率。該系統(tǒng)具有優(yōu)越的軟硬件擴展性和兼容性，能夠提供足夠的模擬量、開入量和開出量通道，測試用例自動往下執(zhí)行，自動完成測試結(jié)果（報文、出口等）比對工作，只要有測例執(zhí)行完畢就自動生成測試報告，方便測試人員讀取，真正意義實現(xiàn)“一鍵式”自動測試。