直流自動(dòng)化保護(hù)測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u325601.1測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 1138091.1.1設(shè)計(jì)思想 1137981.1.2實(shí)現(xiàn)方法 299321.1.3總體任務(wù) 2106151.1.4關(guān)鍵技術(shù)分析 3272151.2測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 4129111.3測(cè)試系統(tǒng)功能 51.1測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路1.1.1設(shè)計(jì)思想本方案通過構(gòu)建簡(jiǎn)單電路模型，并可通過軟件控制來測(cè)試直流保護(hù)裝置是否正常工作，用數(shù)字芯片和數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成一個(gè)直流測(cè)試裝置，來代替繼電保護(hù)測(cè)試儀輸出的信號(hào)，模仿直流保護(hù)裝置的各種故障電氣量波形，使保護(hù)裝置動(dòng)作。同時(shí)，PC接收到保護(hù)裝置的反饋信息并解析，生成各種測(cè)試報(bào)告，供測(cè)試人員分析比對(duì)，完成閉環(huán)自動(dòng)測(cè)試。綜合考慮各種因素，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用平臺(tái)化的設(shè)計(jì)框架，采用針對(duì)對(duì)象的抽象化分析方法，把一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象，劃分為各個(gè)模塊，每個(gè)模塊是按照功能和屬性來進(jìn)行分類。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)流程進(jìn)行劃分，分成了三層體系結(jié)構(gòu)。定義了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和作用需求，分別為硬件接口層、測(cè)試接口層、界面層，每個(gè)層面都有各自標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口和程序操作接口。在設(shè)計(jì)自動(dòng)測(cè)試程序系統(tǒng)的過程中，首要理順研究思路的延伸方向，把握預(yù)期結(jié)果的方向，在管控自動(dòng)測(cè)試程序系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，重點(diǎn)設(shè)計(jì)自動(dòng)測(cè)試程序系統(tǒng)的測(cè)試模版，對(duì)比自動(dòng)測(cè)試程序系統(tǒng)與手動(dòng)測(cè)試的穩(wěn)定性?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試員對(duì)測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢查，以此判斷自動(dòng)測(cè)試程序系統(tǒng)的運(yùn)行情況，使用性能是否達(dá)標(biāo)，最后將自動(dòng)測(cè)試程序系統(tǒng)的功能合理發(fā)揮，滿足繼保裝置測(cè)試要求[5]。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)分為測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)和測(cè)試系統(tǒng)硬件部分。測(cè)試系統(tǒng)軟件程序是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的核心，采用分層結(jié)構(gòu)與模塊化的設(shè)計(jì)理念，來實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試。軟件的開發(fā)要求有：（1）軟件設(shè)計(jì)：使用針對(duì)目標(biāo)的設(shè)計(jì)思路，軟件結(jié)構(gòu)體系分層，具有良好的兼容性和擴(kuò)展性，軟件運(yùn)行穩(wěn)定。（2）用戶界面：界面一目了然、有英漢兩種語(yǔ)言、方便更改參數(shù)定值、方便實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)結(jié)果直觀。測(cè)試系統(tǒng)硬件部分自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵，包括自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)和自己搭建的信號(hào)產(chǎn)生電路。前者用來實(shí)現(xiàn)測(cè)試電路和保護(hù)裝置以及PC機(jī)的有效連接，后者用來產(chǎn)生可以小信號(hào)模擬量使保護(hù)裝置動(dòng)作。1.1.2實(shí)現(xiàn)方法本方案目標(biāo)是在于研究直流自動(dòng)化保護(hù)測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)直流保護(hù)裝置的自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試。開發(fā)對(duì)于具體型號(hào)（JDA-601）的直流保護(hù)裝置的測(cè)試邏輯模板，在測(cè)試模板軟件平臺(tái)上運(yùn)行，完成直流保護(hù)裝置的自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試。直流保護(hù)裝置通過MMS通訊接口與PC機(jī)建立通訊鏈接（IEC61850），由軟件程序通過關(guān)聯(lián)訂閱信息獲取保護(hù)裝置的定值，然后讀取保護(hù)裝置的采樣值和動(dòng)作報(bào)文信息。完成測(cè)試后，軟件程序根據(jù)直流保護(hù)裝置反饋的動(dòng)作報(bào)文，把測(cè)試數(shù)據(jù)與之前設(shè)置過的定值判據(jù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，該過程由系統(tǒng)自動(dòng)完成。程序?qū)y(cè)試結(jié)果關(guān)聯(lián)并寫入測(cè)試報(bào)告中，生成符合要求的不同標(biāo)準(zhǔn)格式的測(cè)試報(bào)告。1.1.3總體任務(wù)（1）目標(biāo)：研究基于IEC61850的數(shù)字測(cè)試儀通用測(cè)試平臺(tái)軟件，界面友好清晰，操作方便易行；搭建直流測(cè)試裝置的電路，可以通過PC機(jī)軟件控制平臺(tái)進(jìn)行控制管理，并且可以產(chǎn)生保護(hù)裝置可以接收的小信號(hào)模擬量，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)具體型號(hào)直流保護(hù)裝置（JDA-601）的全自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試。（2）保護(hù)自動(dòng)測(cè)試模板：逆流保護(hù)、DDL保護(hù)、電流變化率保護(hù)、電流增量保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、框架泄露保護(hù)、線路測(cè)試、雙邊連跳保護(hù)等。（3）運(yùn)行環(huán)境：WINDOWSXP/BISTA/WIN7/WIN8/WIN10操作系統(tǒng)，以太網(wǎng)接口（4）通訊規(guī)約：IEC61850.（5）研發(fā)工具：基于IEC61850的自動(dòng)測(cè)試儀通用測(cè)試平臺(tái)軟件開發(fā)工具是MicrosoftVisualC++6.0圖3-1matlab程序?qū)崿F(xiàn)過程截圖1.1.4關(guān)鍵技術(shù)分析（1）接口的標(biāo)準(zhǔn)化。要完成對(duì)直流保護(hù)的自動(dòng)化測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)要具有自動(dòng)讀取待測(cè)直流保護(hù)裝置的采樣值、整定值、壓板以及報(bào)文等信息，并且可以自動(dòng)控制直流保護(hù)裝置，例如：投退壓板、整定定值等等。而實(shí)際生產(chǎn)情況是及時(shí)相同的保護(hù)類型，不同的廠家對(duì)保護(hù)的功能邏輯設(shè)計(jì)也不全相同，影響了保護(hù)類型的配置和測(cè)試用例的執(zhí)行，導(dǎo)致無法完成自動(dòng)測(cè)試。國(guó)家電網(wǎng)相繼發(fā)文《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》和《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)220kV及以上電網(wǎng)的線路保護(hù)、母線保護(hù)變壓器保護(hù)等保護(hù)裝置的輸入輸出量、壓板設(shè)置、裝置端子、通信接口類型與數(shù)量、報(bào)告和定值、配置原則、二次回路設(shè)計(jì)等進(jìn)行規(guī)范，簡(jiǎn)稱“六統(tǒng)一”?！傲y(tǒng)一”是保護(hù)裝置各個(gè)方面都進(jìn)行了比較全面、比較詳細(xì)的要求，為標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試創(chuàng)造了良好的條件[6-7]。正因?yàn)橛辛藝?guó)網(wǎng)“六統(tǒng)一”的規(guī)范信息庫(kù)，測(cè)試系統(tǒng)能夠迅速精確地進(jìn)行信息的讀取管理，便于實(shí)現(xiàn)了基于“六統(tǒng)一”的自動(dòng)配置目標(biāo)。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)首先要對(duì)待測(cè)保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)備的信息采集，然后根據(jù)需求選擇測(cè)試內(nèi)容，測(cè)試的參數(shù)和數(shù)據(jù)可以通過GOOSE等報(bào)文的訂閱，進(jìn)行信息匹配關(guān)聯(lián)，達(dá)到自動(dòng)配置的目標(biāo)。（2）測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口技術(shù)。分析理解各直流保護(hù)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)原理，在根據(jù)實(shí)現(xiàn)原理和測(cè)試的流程以及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)測(cè)試項(xiàng)目和各種測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試方式，（包含測(cè)試的過程、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果），對(duì)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做抽象分析，設(shè)計(jì)出統(tǒng)一管理這些數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，用動(dòng)作元件的測(cè)試功能進(jìn)行分類，每項(xiàng)測(cè)試功能應(yīng)包含功能標(biāo)示、測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)接口、結(jié)果數(shù)據(jù)接口三個(gè)部分，并且使用XML標(biāo)準(zhǔn)格式文件來保存，這樣測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)和參數(shù)就實(shí)現(xiàn)了測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化。（3）規(guī)約引擎技術(shù)。此技術(shù)規(guī)范了測(cè)試數(shù)據(jù)和控制命令的交互規(guī)則。當(dāng)前除了智能變電站，大量的常規(guī)站，繼電保護(hù)裝置的測(cè)試管理任務(wù)也很艱巨。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)將通信模塊獨(dú)立出來，用規(guī)約引擎技術(shù)來達(dá)到智能站和常規(guī)站直流保護(hù)裝置的統(tǒng)一測(cè)試。規(guī)約引擎技術(shù)分時(shí)規(guī)約實(shí)現(xiàn)過程的共性，然后從這些共性中抽象得到相應(yīng)的軟件接口，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)規(guī)約過程的控制、制造和解析規(guī)約報(bào)文、對(duì)規(guī)約通訊邏輯進(jìn)行配置。規(guī)約引擎程序的實(shí)現(xiàn)是通過規(guī)約模板的執(zhí)行，來實(shí)現(xiàn)各種規(guī)約的模擬。通訊規(guī)約引擎程序是EXE的COM程序，并提供COM標(biāo)準(zhǔn)接口，可以被客戶端程序調(diào)用。同時(shí)，規(guī)約引擎程序還要具有規(guī)約監(jiān)視、規(guī)約分析的功能。保護(hù)通訊控制模塊是一個(gè)獨(dú)立的模塊，自身可以實(shí)現(xiàn)許多功能，并可以開放出接口供非自動(dòng)化測(cè)試的其他場(chǎng)合使用。具體可擴(kuò)展的功能包括規(guī)約模擬、規(guī)約測(cè)試功能、通道監(jiān)聽、報(bào)文解析功能等。1.2測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖3-2測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖整個(gè)自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)主要由模擬仿真器、PC機(jī)（裝在自動(dòng)測(cè)試通用平臺(tái)軟件）、待測(cè)的直流保護(hù)裝置和模擬設(shè)備等組成。自動(dòng)測(cè)試程序平臺(tái)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)最大程度的便捷數(shù)據(jù)操作和自動(dòng)化測(cè)試，通過終端控制設(shè)備（計(jì)算機(jī)）實(shí)現(xiàn)測(cè)試方案編輯、測(cè)試儀控制、繼保裝置測(cè)試、數(shù)據(jù)采集等各種測(cè)試流程的執(zhí)行，并在測(cè)試終端形成標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試報(bào)告，真正實(shí)現(xiàn)初步的“一鍵式”便捷控制。PC機(jī)作為自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的控制核心，主要是對(duì)測(cè)試進(jìn)行管理并控制軟件平臺(tái)，能夠完成人機(jī)對(duì)話、測(cè)試模板的編輯、試驗(yàn)配置、測(cè)試用例的編輯、報(bào)文的比對(duì)、測(cè)試報(bào)告的生成和管理等各種功能。PC機(jī)還可以向測(cè)試儀發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)以及測(cè)試的控制信息。PC機(jī)硬件方面要求為：1GHz以上主頻，256MB以上內(nèi)存，20G以上硬盤，具備14寸以上彩色顯示屏。以太網(wǎng)為PC機(jī)和待測(cè)直流保護(hù)裝置之間的通訊提供了平臺(tái)。PC機(jī)通過交換機(jī)對(duì)待測(cè)裝置進(jìn)行讀取和整定定值、讀取和投退壓板、讀取采用值以及MMS事件報(bào)文等工作。為解決測(cè)試程序和測(cè)試儀間的通信問題，本研究以MMS作為硬件設(shè)備間的通信模塊。同時(shí)，基于IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)有廣泛的使用性和運(yùn)行的可靠性，執(zhí)行層模塊以IEC6185規(guī)約為通信傳輸規(guī)約。PC機(jī)通過程序調(diào)用控制模擬仿真器的輸出；模擬仿真器對(duì)待測(cè)直流保護(hù)裝置進(jìn)行輸入電流電壓；保護(hù)裝置的MMS報(bào)文通過網(wǎng)絡(luò)上傳到PC機(jī)。該過程不需要人為干預(yù)，完全自動(dòng)化，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流構(gòu)成閉環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)測(cè)試。1.3測(cè)試系統(tǒng)功能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：（1）閉環(huán)性自動(dòng)測(cè)試。PC機(jī)與直流保護(hù)裝置建立通信連接，可以讀取保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)、修改保護(hù)裝置的數(shù)據(jù)、向仿真模擬器發(fā)送控制命令等。所以，軟件控制平臺(tái)要能夠編輯這些通信指令，在測(cè)試過程中才能實(shí)現(xiàn)通信命令的執(zhí)行。在測(cè)試過程中，測(cè)試人員只要選取保護(hù)裝置的功能配置，并設(shè)定保護(hù)整定值，模擬仿真器便可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的直流保護(hù)裝置可以接收范圍內(nèi)的小信號(hào)模擬量進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。保護(hù)裝置在通過MMS通信模塊將保護(hù)裝置動(dòng)作情況以及測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果反饋給自動(dòng)測(cè)試控制中心，從而形成閉環(huán)測(cè)試。（2）測(cè)試過程透明化。系統(tǒng)具備多種界面顯示手段，提供測(cè)試過程每個(gè)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行過程和執(zhí)行結(jié)果，在測(cè)試不合格時(shí)，系統(tǒng)能夠顯示測(cè)試失敗具體的原因，即構(gòu)建一個(gè)測(cè)試監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置的工作情況，實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，大大提高自動(dòng)測(cè)試的工作效率及測(cè)試質(zhì)量，縮短自動(dòng)測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的周期。（3）測(cè)試過程標(biāo)準(zhǔn)化。在進(jìn)行測(cè)試的過程中，既要保證測(cè)試過程嚴(yán)格按照測(cè)試規(guī)程進(jìn)行，又要使測(cè)試人員從復(fù)雜的數(shù)據(jù)記錄、報(bào)告填寫和整理、頻繁重復(fù)的操作測(cè)試界面和保護(hù)操作面板等繁瑣的工作中解放出來，更多地去考慮測(cè)試過程本身，正是測(cè)試平臺(tái)需要解決和考慮的問題。（4）自動(dòng)生成不同格式的測(cè)試報(bào)告。軟件控制平臺(tái)接收到反饋信息后可以輸出測(cè)試標(biāo)注報(bào)告、系統(tǒng)測(cè)試記錄庫(kù)、和XML標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告。標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告模板可以采用Word、Excel、PDF等格式保存，可以直觀地供測(cè)試人員觀察分析，免去后續(xù)一系列的報(bào)告整理工作。系統(tǒng)測(cè)試記錄庫(kù)則記錄全部的測(cè)試信息和數(shù)據(jù)