０引言

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，智能變電站的推廣和應(yīng)用取得了不錯(cuò) 的 進(jìn) 展。當(dāng)前智能變電站都是基于ＩＥＣ６１８５０標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的，具有變電站內(nèi)部設(shè)備之間的信息共享以及互操作的功能，能夠自動(dòng)完成信息的采集、測(cè)量、控制、保護(hù)和檢測(cè)等基本功能。智能變電系統(tǒng)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化能力是其與傳統(tǒng)變電站相比的優(yōu)勢(shì)，在其中應(yīng)用了非常多的智能決策系統(tǒng)，而且其二次系統(tǒng)也發(fā)生了顯著的變化。在智能變電站中智能保護(hù)裝置的性能也得到了顯著的提高，智能化程度越來(lái)越高，這與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和嵌入式技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)不斷發(fā)展并且應(yīng)用到智能保護(hù)裝置之中有著密切的關(guān)系，高速處理器和電子式互感器等性能優(yōu)異設(shè)備的應(yīng)用也起到了重要的作用。在這樣的背景下，繼電保護(hù)裝置的測(cè)量測(cè)試裝置也需要提升其性能，來(lái)滿足不斷提升的要求［１－３］。

在繼電保護(hù)裝置性能不斷提升的背景下，對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試裝置的要求也在不斷地提高，而當(dāng)前的繼電保護(hù)裝置的測(cè)試水平還不夠，大多還采用傳統(tǒng)的測(cè)試模式，測(cè)試的自動(dòng)化水平較低，還需要測(cè)試人員通過(guò)手動(dòng)來(lái)操作數(shù)字保護(hù)測(cè)試儀，對(duì)保護(hù)裝置的動(dòng)作情況進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證保護(hù)定值以及邏輯功能等，由測(cè)試人員手動(dòng)記錄測(cè)量的結(jié)果，并且進(jìn)行相應(yīng)的判斷和分析，這個(gè)過(guò)程不僅測(cè)量效率較低，而且結(jié)果還會(huì)受到測(cè)試人員的經(jīng)驗(yàn)、能力和態(tài)度等原因的影響，準(zhǔn)確性難以保證。此外，由于不同廠家生產(chǎn)的測(cè)試設(shè)備之間差異性較大，控制軟件和控制接口等都存在很大的不同，設(shè)備之間的差異性導(dǎo)致智能變電站信息共享和互操作等功能受到影響，不能夠完全實(shí)現(xiàn)。而且數(shù)字化檢測(cè)軟件和保護(hù)裝置之間存在的通信障礙也對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試裝置的性能造成了影響，這種情況直接造成了定值、壓板等的讀取和修改等一系列功能不能夠?qū)崿F(xiàn)，十分不利于繼電保護(hù)裝置測(cè)量工作的進(jìn)行［４－５］。

通過(guò)建立智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，能夠加強(qiáng)智能變電站內(nèi)部信息的共享，提升二次設(shè)備之間的互操性，本文在ＩＥＣ６１８５０標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上，提 出 了 一 種智能變電站數(shù)字保護(hù)裝置的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)及其構(gòu)建方法。分層結(jié)構(gòu)和模塊化思想是建設(shè)的核心，應(yīng)用該平臺(tái)可以對(duì)智能變電站數(shù)字保護(hù)裝置進(jìn)行高效率的閉環(huán)測(cè)試，此外，該平臺(tái)還能夠提供二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試方案的編輯工作，并且還具有自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)格式測(cè)試報(bào)告的能力，極大地提升了繼電保護(hù)測(cè)試裝置的自動(dòng)化水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度，并且促進(jìn)了測(cè)試效率的提升，能夠有效地滿足智能化繼電保護(hù)裝置的需求。

１ 自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

１．１ 系統(tǒng)的基本要求

自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試、測(cè)試提示信息標(biāo)準(zhǔn)化和報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)化等要求，同時(shí)測(cè)試的過(guò)程應(yīng)滿足閉環(huán)性、透明化以及良好的拓展性等方面的功能要求。平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要包括硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)置。其中硬件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足規(guī)劃平臺(tái)的整體布局，實(shí)現(xiàn)測(cè)試裝置和電子設(shè)備二者之間的有效隔離；軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試的需求，在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了分層結(jié)構(gòu)與模塊化的設(shè)計(jì)理念［６－７］。

１．２ 系統(tǒng)原理及功能

在智能變電站中，繼電保護(hù)裝置的性能得到了提升，其在跳閘方式和采樣等方面和傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置有所區(qū)別，但是其在電力系統(tǒng)中所起到的作用并沒(méi)有發(fā)生變化，同時(shí)在其測(cè)試原理方面也和傳統(tǒng)測(cè)試裝置沒(méi)有什么不同，因此本文中設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的原理和傳統(tǒng)的繼電保護(hù)測(cè)量裝置是相同的，都是基于使用要求以及相關(guān)規(guī)程的。而且由于采樣環(huán)節(jié)發(fā)生了變化，繼電保護(hù)裝置數(shù)字化測(cè)試儀硬件結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，通過(guò)這樣的方式使得電力故障仿真數(shù)據(jù)的精度得到了提升，同時(shí)提高了方針數(shù)據(jù)模型的復(fù)雜性，有效地豐富了自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的功能。使其不僅具備了閉環(huán)測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)格式輸出以 及ＩＥＣ６１８５０信 息 解 析 等 功能，還使整個(gè)測(cè)試過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化［８］。

１．３ 自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)應(yīng)具有信息共享和便捷的數(shù)據(jù)操作等方面的功能，并且通過(guò)測(cè)試終端能夠發(fā)布各種測(cè)試命令，包括信息的采集、測(cè)量、控制、保護(hù)等，同時(shí)還需要在測(cè)試終端實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試報(bào)告形成的功能，從而實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)測(cè)試裝置的“一鍵式”操控。為此本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)采用如圖１所示的硬件結(jié)構(gòu)。

自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試終端由測(cè)試機(jī)或者個(gè)人電腦（ＰＣ）組成。測(cè)試機(jī)／ＰＣ、數(shù)字 保 護(hù) 裝 置、數(shù)字保護(hù)測(cè)試儀三部分分別與自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)相連接，構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的通信鏈路，同時(shí)數(shù)字保護(hù)測(cè)試儀和保護(hù)裝置之間通過(guò)光纖進(jìn)行了連接。

１．４ 自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)框架

自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)軟件可以說(shuō)是整個(gè)平臺(tái)的核心，其安裝在測(cè)試終端之內(nèi)，此自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)采用了分層結(jié)構(gòu)和模塊化的設(shè)計(jì)思想，具體的軟件框架如圖２所示。

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的軟件系統(tǒng)包含了測(cè)試方案開(kāi)發(fā)層、自動(dòng)測(cè)試層和測(cè)試儀接口層等三部分。接口層的功能是提供測(cè)試服務(wù)接口，該系統(tǒng)應(yīng)用的是組件對(duì)象模型（ＣＯＭ）接口；自動(dòng)測(cè)試模塊主要包含了控制中心模塊、制造報(bào)文規(guī)范 和 通 信 模 塊（ＭＭＳ）；測(cè) 試 方 案 開(kāi) 發(fā) 層 主 要 包含測(cè)試方案開(kāi)發(fā)模塊、測(cè)試子模板庫(kù)、設(shè)備數(shù)據(jù)模型、測(cè)試方案數(shù)據(jù)接 口 庫(kù)，其主要功能是針對(duì)保護(hù)裝置來(lái)完成二次開(kāi)發(fā)工作，具有測(cè)試方案的編輯以及子模板的測(cè)試等功能。

２ 自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)層次設(shè)計(jì)和模塊功能

２．１ 測(cè)試儀器接口層設(shè)計(jì)

在測(cè)試儀器接口層的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要使其具有良好的可拓展性，使之在面臨不同類型的被測(cè)設(shè)備時(shí)都能夠應(yīng)用，從而保證自動(dòng)測(cè)量平臺(tái)的智能性和通用性，因此在接口選擇時(shí)選擇了 ＣＯＭ 接口，其能夠被自動(dòng)測(cè)試控制中心調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)各類不同類別的保護(hù)裝置的功能測(cè)試。測(cè)試層接口的消息通知選用的是 Ｗｉｎｄｏｗｓ消息，通過(guò)其來(lái)完成測(cè)試控制中心模塊測(cè)試狀態(tài)變化的通知工作。在自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用過(guò)程中，由于不同數(shù)字保護(hù)裝置的保護(hù)原理并不相同，因此需要根據(jù)其原理來(lái)判斷分析所需應(yīng)用的測(cè)試方法［９］。

２．２ 測(cè)試方案開(kāi)發(fā)層

測(cè)試過(guò)程中，針對(duì)不同的被測(cè)裝置，測(cè)量的方法也有所區(qū)別，需要應(yīng)用不同的測(cè)試方案，這就需要平臺(tái)能夠進(jìn)行測(cè)試方案的獨(dú)立開(kāi)發(fā)。因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要求測(cè)試方案的開(kāi)發(fā)層具備測(cè)試方案和測(cè)試子模板二次開(kāi)發(fā)的功能。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)能夠通過(guò)設(shè)備數(shù)據(jù)模型、測(cè)試方案數(shù)據(jù)接口庫(kù)和測(cè)試子模板庫(kù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試方案的生成。

２．２．１ 設(shè)備數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

設(shè)備數(shù)據(jù)模型是用來(lái)獲取被測(cè)保護(hù)裝置信息的，包括各種數(shù)據(jù)集的詳細(xì)信息和特性曲線等。其可以是ＩＥＤ 能力描述文件（ＩＣＤ），也 可 以 是 通 過(guò) ＭＭＳ通信模塊從被測(cè)裝置獲取的信息［１０］。

２．２．２ 測(cè)試子模板庫(kù)設(shè)計(jì)。

測(cè)試子模板庫(kù)中包含了線性度測(cè)試、保護(hù)功能測(cè)試、遙信測(cè)試、遙控測(cè)試和報(bào)文異常測(cè)試等用來(lái)記錄和保存數(shù)字保護(hù)裝置各功能測(cè)試的子模板。測(cè)試方案是從測(cè)試項(xiàng)目集合中生成的，而這一集合則是由子模板通過(guò)實(shí)例化而形成的項(xiàng)目集合，子模板是由測(cè)試方法相同的基本測(cè)試功能抽象化而來(lái)的。通過(guò)這樣的方式來(lái)自動(dòng)生產(chǎn)測(cè)試方案，能夠有效地提升測(cè)試方案的開(kāi)發(fā)效率。

２．２．３ 測(cè)試方案數(shù)據(jù)接口庫(kù)設(shè)計(jì)

測(cè)試方案數(shù)據(jù)接口庫(kù)是可擴(kuò)展語(yǔ)言（ＸＭＬ）文件，能夠保存保護(hù)測(cè)試功能的屬性數(shù)、故障參數(shù)以及結(jié)果參數(shù)等信息。

２．２．４ 測(cè)試方案設(shè)計(jì)

測(cè)試模板文件中記錄的是被測(cè)裝置的設(shè)備數(shù)據(jù)模型信息，文件是基于 ＸＭＬ語(yǔ) 言 的，而報(bào)告模板文件中則描述了測(cè)試模板中的參數(shù)數(shù)據(jù)和報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)格式等內(nèi)容，*終測(cè)試結(jié)果將會(huì)以 ｗｏｒｄ文檔的格式寫(xiě)入。測(cè)試方案的開(kāi)發(fā)則是這兩種模板的編輯過(guò)程，其中測(cè)試模板的編輯內(nèi)容包括測(cè)試裝置測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)流程、各項(xiàng)目的測(cè)試方法以及測(cè)試結(jié)果的判斷方法等內(nèi)容，而報(bào)告模板編輯主要是進(jìn)行測(cè)試模板數(shù)據(jù)和報(bào)告文檔位置之間聯(lián)系的建立。

在實(shí)際的測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試方案模板的開(kāi)發(fā)工作的**步是獲取被測(cè)裝置的設(shè)備數(shù)據(jù)模型，然后對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。之后根據(jù)獲取的信息在測(cè)試子模板庫(kù)中選擇相應(yīng)的子模板，并進(jìn)行子模板的實(shí)例化，在之后就可以進(jìn)行測(cè)試以及報(bào)告模板文件的編輯和生成，這樣整個(gè)測(cè)試方案的生成工作就完成了。除了自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告之外用戶也可以通過(guò)手動(dòng)編輯來(lái)完成測(cè)試方案的生成。

２．３ 自動(dòng)測(cè)試層

自動(dòng)測(cè)試層的主要內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)被測(cè)保護(hù)裝置的測(cè)試工作，主要包括自動(dòng)測(cè)試控制中心和 ＭＭＳ通信模塊。

２．３．１ 自動(dòng)測(cè)試控制中心設(shè)計(jì)

自動(dòng)測(cè)試控制中心能夠提供測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的人機(jī)對(duì)話，打開(kāi)測(cè)試方案并且執(zhí)行其中的測(cè)試項(xiàng)目，并對(duì)測(cè)試結(jié)果合格與否進(jìn)行自動(dòng)的判斷。完成結(jié)果的判斷之后會(huì)將測(cè)試結(jié)果保存至標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告模板，然后自動(dòng)輸出測(cè)試報(bào)告，包括標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告以及系統(tǒng)測(cè)試記錄庫(kù) ＸＭＬ 標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告兩部分。同時(shí)，在完成了測(cè)試過(guò)程之后，系統(tǒng)測(cè)試記錄庫(kù)會(huì)記錄整個(gè)測(cè)試過(guò)程中的詳細(xì)信息，包括測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試次數(shù)以及測(cè)試已返回的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)等。

２．３．２ ＭＭＳ通信模塊設(shè)計(jì)

自動(dòng)測(cè)試層中的 ＭＭＳ模塊的功能是和數(shù)字保護(hù)裝置進(jìn)行通信，自動(dòng)測(cè)試程序能夠?qū)ζ浜烷_(kāi)放標(biāo)準(zhǔn) ＣＯＭ 接 口進(jìn)行調(diào)用。開(kāi)放接口中包含數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口和命令接口兩部分。其中前者的功能是讀取被測(cè)數(shù)字保護(hù)裝置的各種數(shù)據(jù)集以及告警 報(bào) 告 的 數(shù) 據(jù)， 后者可以進(jìn)行定制的讀取和修改、保護(hù)測(cè)量值的讀取等內(nèi)容。

２．３．３ 測(cè)試流程設(shè)計(jì)

開(kāi)始自動(dòng)測(cè)試之后，測(cè)試控制中心會(huì)先打開(kāi)已經(jīng)編制好的測(cè)試方案，然后根據(jù)其進(jìn)行測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試工作。測(cè)試的流程根據(jù)項(xiàng)目的不同而有所差異，因此需要對(duì)不同的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)的流程設(shè)計(jì)，主要包括保護(hù)功能測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試流程、通信命令項(xiàng)目測(cè)試流程、硬件檢測(cè)項(xiàng)目執(zhí)行流程、系統(tǒng)參數(shù)錄入項(xiàng)目執(zhí)行流程等幾部分的設(shè)計(jì)。

３ 自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的整體測(cè)試流程設(shè)計(jì)

智能變電站繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試流程主要分為子模板編輯、測(cè)試方案編輯以及自動(dòng)測(cè)試等三個(gè)步驟。其中，子模板編輯并不是每次測(cè)試中都需要進(jìn)行的步驟，其主要目的是進(jìn)行子模板庫(kù)的豐富，如果庫(kù)中已經(jīng)包含了測(cè)試所需要的子模板，方案開(kāi)發(fā)模塊可以直接進(jìn)行加載，并不需要再次進(jìn)行編輯。測(cè)試方案的編輯是確定詳細(xì)的測(cè)試方案的過(guò)程，其需要根據(jù)子模板庫(kù)以及設(shè)備數(shù)據(jù)模型來(lái)制定。自動(dòng)測(cè)試過(guò)程是通過(guò)自動(dòng)測(cè)試控制中心通過(guò)加載測(cè)試方案來(lái)進(jìn)行的，測(cè)試完成之后會(huì)保存并輸出標(biāo)準(zhǔn)格式的測(cè)試報(bào)告。

４ 結(jié)語(yǔ)

該平臺(tái)的設(shè)計(jì)基于分層結(jié)構(gòu)和模塊化思想，能夠進(jìn)行高效的閉環(huán)自動(dòng)測(cè)試。該平臺(tái)能夠根據(jù)被測(cè)繼電保護(hù)裝置原理的不同，自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試方案的開(kāi)發(fā)和拓展，在測(cè)試完成之后能夠自動(dòng)形成標(biāo)準(zhǔn)格式的測(cè)試報(bào)告。通過(guò)應(yīng)用該自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)有效解決了當(dāng)前繼電測(cè)量裝置中存在的不足，提升了工作效率，實(shí)現(xiàn)了規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和高效的自動(dòng)測(cè)試。