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南京南瑞继保电气有限公司的研讨职员黄辉、李兴建、余乾，在2022年第8期《电气技术》上撰文，针对故障录波装配，树立一套全主动的测试体系，联合静模稳态输出与动态波形回放两种方式，校验故障录波装配的各类机能。测试体系既实用于惯例录波装配，也可用于数字化故障录波装配，且测试情况易于搭建。经由过程该体系的利用，可以或许有用进步故障录波装配在开发测试中的测试效力。
故障录波装配可记载电力体系运行中因为短路故障等缘故原由造成的各类电宇量变化，是断定继电掩护装配动作行动及阐发运行装备故障性子和缘故原由的紧张参考根据，其机能的精良对保证电力体系平安运行起侧重要作用，是以无论是研讨开发回是工程测试，都必要对其进行年夜量测试，以确保其功效的靠得住性。
分歧于继电掩护装配以动作出口为目标，录波装配最紧张的义务是录波，惯例的继电掩护测试办法不实用，同时具有较多的输入通道、较多的定值，寄托人工一一校验的方式繁琐，异常耗费光阴；另外，年夜电流测试、故障测距测试等更是难以经由过程一样平常的继电掩护仪静模输出来实现，是以有需要树立一套主动测试体系，同时涵盖静模测试与动态模拟测试，便利测试事情的进行，以减轻测试职员的事情压力，进步测试效力。
1 体系概述
1.1 体系硬件设计
本文先容的主动测试体系由测试仪HELP9000、功率放年夜器、上位机节制体系、被测故障录波装配四部门构成。节制体系主要职责为与测试仪及被测装配通讯、测试进程治理、形成测试数据、测试成果断定及测试申报天生。主动测试体系硬件框图如图1所示。
图1 主动测试体系硬件框图
测试进程中，测试仪接管来自测试体系的测试敕令及测试数据，向被测装配输出必定的模拟量及开关量旌旗灯号。测试仪采纳的是南瑞继保自立开发的HELP9000装配，该装配硬件设置装备摆设机动，I/O接口可扩大，可支撑惯例小旌旗灯号、数字化IEC 61850—9—2/IEC 60044—8模拟量输出，可发送及接管惯例开入接点及面向通用工具的变电站变乱（generic object oriented substation event, GOOSE）开关量，涵盖了多种使用处景，同时可以输出B码旌旗灯号，可以向被测装配进行对时，可以或许满意测试中的多种需求。
HELP9000可以选择性设置装备摆设小旌旗灯号输出板、数字化通讯板。对付惯例录波装配，若不必要校验交流插件的精度，可以输出小旌旗灯号直接到装配采样板，这种方式在仅校验装配功效时很便利，可以不受测试仪输出通道的限定，也可以便利地测试年夜电流的录波环境；对付必要现实模拟量的测试，可经由过程增长功放模块，将旌旗灯号经由过程功放转为现实交流量；对付数字扮装置必要导入GOOSE文件树立通道映射关系，向装配发送采样丈量值（sampled measured value, SMV）及GOOSE报文。
1.2 测试计划设计
录波装配分歧于一样平常继电掩护装配，没有较多的掩护逻辑及掩护出口，以是对其进行主动测试的的计划也与掩护装配有所分歧。有研讨文献先容了数字化录波装配的实验测试项目，包括机能测试、动态模拟、数字化报文功效等几个方面，因为机能测试与动态模拟测试项目是年夜部门录波装配都应具备的功效，而这些功效的验证在装配法式开发测试时必要花年夜量光阴与精神，是以树立一个主动测试体系来完成上述内容可削减研发职员的事情量，晋升产物的开发效力。
测试进程可分为编纂测试用例、节制测试仪输出必定的模拟量及开关量、校验装配行动（采样精度、录波启动、故障测距等）。
测试用例经由过程上位机节制体系编纂设计，在节制体系的测试仪设置装备摆设界面，创立测试仪的输出通道与录波装配输入通道的联系关系关系，如测试仪模拟量输出1对应装配采样通道1。
经由过程节制体系的测试编纂界面，输入测试仪通道1的输出值，测试开端后，节制体系下发测试数据及测试敕令到测试仪，测试仪输出响应的模拟量及开关量到故障录波装配。对付分歧的测试项目设计输入分歧的模拟量值，如电流通道1采样值校验，可分离设计输入0.1/0.5/ 1/1.2倍额定电流值；对付通道1模拟量突变启动录波测试，可分离设计输入0.95/1.05倍启动定值，待颠末必定的光阴延迟后，查看装配的行动反响是否满意测试要求作为断定测试成果的根据，形成闭环测试。
依据测试内容一一树立响应的测试用例，包括输入模拟量、开关量、改动的定值及判据尺度，并对用例进行保留，在测试时对选择的测试用例一一执行，实现主动闭环测试。
2 测试功效实现
录波装配的机能测试项目主要有零漂反省、交流量的线性规模反省、交流量的相位同等性反省、启动机能及启动值反省，这些测试根本可归结为对装配采样精度的反省与启动定值的校验。
2.1 采样精度测试
因为录波装配一样平常没有遥测，以是无法向继电掩护那样经由过程通讯规约读取装配的及时采样值来断定采样精度，另外，波形文件作为录波装配最紧张的产品，有需要验证COMTRADE波形数据的正确性，是以，对付录波装配的测试必要经由过程阐发COMTRADE波形数据来验证采样。整个测试进程可分化为实验加量、装配录波、上装波形文件、解析波形文件、测试成果比对。
COMTRADE录波文件一样平常包括设置装备摆设文件CFG文件、数据文件DAT文件、头标文件HDR文件和信息文件INF文件。在CFG文件里记载了波形每个采样通道的采样值通道乘数a与偏移加数b，在DAT文件里记载每个点的存储数据值x，采样数据为离散的采样点，模拟量的每个录波点的现实值经由过程ax+b求得。
CFG文件中同时记载了当前录波的模拟量频率及采样率，从而可以知道每个周期采样点数为N=采样率/模拟量频率。因为输入的现实模拟量为周期性旌旗灯号，如许就可以经由过程傅里叶级数来计算周期旌旗灯号的幅值与相位。对付某一个不含有直流分量的旌旗灯号可描写为：
式（1）（2）（3）
由此可以求得波形的幅值与相位，经由过程与设定的输出值进行比拟，计算采样偏差，形成闭环测试。采样测试流程如图2所示。
图2 采样测试流程
如进行电流通道1的线性规模反省，测试用例界面输入“1A，30°”，解析录波装配天生的COMTRADE文件，获得每周波采样点数为80的一个周波的现实值，经由过程式（2）与式（3）获得计算幅值为0.9991，角度为29.99250°，幅值相对偏差为 0.09%，角度绝对偏差 0.007 5°。以此为根基，就可以进行各通道交流量的线性规模、相位同等性、谐波含量等测试。
2.2 启动机能测试
继电掩护装配经由过程变乱次序记载（sequence of event, SOE）或者遥信变位，记载装配的变位信息，而COMTRADE的头标文件HDR文件可以存储弥补性的叙述信息，如启动信息、故障动作环境。是以，可以在测试仪施加量后经由过程阐发HDR文件得到装配的启动环境，作为断定根据对录波装配的启动机能进行测试。
有研讨文献先容了一种故障录波装配启动机能测试办法和体系，经由过程客户端节制实验仪输出模拟量，再经由过程仿真主站调取新生波形进行比拟，因为受到实验仪通道数目的限定，每次测试必要加载通道联系关系文件。在本测试体系中，因为板卡具备可扩大性，可以经由过程设置装备摆设多块模拟量输出板卡来满意录波装配多通道的需求；此外，上位机节制软件集成了与录波装配通讯的功效，可以在测试用例中直接改动定值或上召文件，不再必要仿真主站的共同，简化了测试情况，便利测试进行。
录波的启动主要有模拟量的上下限、突变与开关量的启动，在测试进程中，测试用例执行前，经由过程通讯规约一一改动定值，使每次测试的启动量只有一种因素，将每一个通道的启动做成自力的测试用例，在加量停止后，查询装配是否天生新波形，并进一步经由过程解析HDR文件，得到当前录波的启动缘故原由，与现实施加量的通道及变化种别进行比拟。
如做电压突变启动测试，施加1.05倍定值的模拟量后，上召、解析HDR文件，文件中包括“合智集成装配_TV2C电压采样值_突变启动[|28.862V|年夜于2.887V][0.000V->28.862V]”字段，经由过程症结字段比对，进行测试成果断定。
3 动态模拟测试
动态模拟项目包括年夜短路电流记载才能、故障测距等。这类测试项目因为必要输入特定的故障量进行模拟，一样平常的静模稳态测试难以实现，实际中每每经由过程搭建及时数字仿真（real time digital simulation, RTDS）测试体系树立测试情况，设置各种故障项模拟故障，对装配进行测试。很显然，这种办法比拟繁琐，既必要装备也必要专业的RTDS常识，同时对付批量的测试义务，比拟耗时。有研讨文献先容了基于录波文件回放的继电掩护主动测试办法，这种办法也可用于故障录波装配的测试，使用波形回放的方式，可以很容易地实现对动态模拟测试项目标批量主动测试。
在外部测试机构测试或内部测试时，实验项目都邑发生波形，保留此类波形作为汗青数据，在测试时，经由过程波形回放的方式，使测试仪输出故障波形的响应数据，就可以便利地对装配进行测试。
上位机节制体系解析波形CFG及DAT文件，得到完备的波形及时数据，对付一次值录波的数据，再依据变比转换为二次值，这些数据便是测试仪应输出的数据。上位机体系经由过程界面设置，将录波装配每个模拟量通道联系关系波形的数据通道，再将数据经由过程TCP协定下发到HELP9000，HELP9000收到数据后，将数据保留到内存中，待收到所稀有据后，即可将每个通道的数据经由过程数字旌旗灯号处置器（digital signal processor, DSP）直接输出，对付频率纷歧致的数据，则必要经由过程插值添补数据。在一个测试用例里，可以批量测试较多的波形文件，如持续测试100个故障测距波形，批量测试流程如图3所示。
图3 批量测试流程
对付存在模拟量启动录波的环境，在波形回放时会发生扰动波形文件，影响成果的断定，一方面可以经由过程改动定值将模拟量启动录波功效退出，另一方面，经由过程上位机向HELP9000下发节制数据时，设置故障前轮回播放光阴，选择波形的前1～2个周波数据进行轮回输出，输出光阴年夜于录波的A时段光阴，从而保证B段录波完备。在现实测试中经由过程波形回放获得的新生波形与原始波形的比拟及测试成果如图4和图5所示。
图4 原始波形与新生波形比拟
图5 故障波形批量回放测试成果
4 结论
本文针对故障录波装配设计了一套主动测试体系，该测试体系测试情况简单易实现，测试用例可闭环重复执行，统一测试用例可同时实用于惯例及数字扮装置，便于测试用例的复用，办理了录波装配因为通道多、定值多造成的测试光阴长的问题，并经由过程波形回放实现了故障测距、年夜电流录波查验的测试，有用进步了装配机能测试的效力。
本文编自2022年第8期《电气技术》，论文题目为“故障录波装配主动测试体系设计与实现”，作者为黄辉、李兴建 等。
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2022年11月3日-5日 武汉
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