智能录波器暂态同源比对功能测试方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统测试技术领域，尤其涉及一种智能录波器暂态同源比对功能测试方法及系统。

背景技术

智能录波器暂态同源比对功能指智能录波器对智能录波器自身以及保护装置所采集来源于相同一次设备在发生故障时的暂态模拟量和开关量进行同源数据比对分析。

对于线路、变压器及母线等一次设备，智能录波器与对应的保护装置分别通过不同的电流互感器和电压互感器二次绕组采集一次设备的二次电压和电流数据；对于开关刀闸设备，智能录波器与对应的保护装置通过不同的辅助接点采集开关分合位置；当一次设备发生故障扰动时，智能录波器与对应的保护装置会对故障波形进行记录并生成各自的录波文件，录波文件记录了故障扰动前后二次故障电压、电流的瞬时值以及开关刀闸的位置值。智能录波器通过对比自身以及保护装置的故障录波文件中相同间隔相同相别的模拟量在故障扰动前后的瞬时值、有效值以及相同开关刀闸位置的变化时刻，校验智能录波器与保护装置故障扰动数据记录的一致性，以此实现对电压、电流互感器暂态采样性能以及开关刀闸机构动作性能的校验。

目前对于智能录波器暂态同源比对功能的验证主要通过两种方式实现，第一种方式是通过在实际一次设备进行通流升压，第二种方式是通过两台继电保护测试仪分别在保护装置和智能录波器施加故障量。采用一次侧通流升压的方式更接近真实的采样环境，但是由于通流及升压试验的危险性和技术限制，试验过程只能采用缓慢加量的方式逐步提升一次侧施加的电流和电压，无法真实模拟故障扰动。而采用两台继电保护测试仪分别在保护装置和智能录波器施加故障量的方式，需要两台继电保护测试仪输出同步性保持严格一致，因此还需要对时设备同时给两台继电保护测试仪进行对时，若调试现场不具备对时条件则无法进行测试。

因此，上述两种试验方案都需要实际保护装置配合进行试验，对于运行变电站加装智能录波器的工程，都需要对应的间隔停电配合才能实现智能录波器进行调试，影响电网运行的经济效益。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种智能录波器暂态同源比对功能测试方法及系统，可以避免测试过程需要在保护装置和智能录波器的同步加量或者在一次设备侧进行通流升压的操作，同时极大提高智能录波器的测试效率。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种智能录波器暂态同源比对功能测试方法，包括以下步骤：

S1、导入SCD文件并解析，提取SCD文件中变电站各个二次设备IED模型的站控层数据信号、过程层数据信号和模拟量通道数据信息；该SCD文件为智能录波器配置所用的变电站全站系统配置文件；

S2、导入保护装置的故障录波文件并解析，提取保护装置的模拟量电流、电压录波通道以及开关量录波通道的信息；

S3、将保护装置故障录波文件中提取的模拟量电流、电压录波通道信息和开关量录波通道信息自动匹配相应保护装置的站控层数据信号、过程层数据信号和模拟量数据；

S4、将导入的保护装置故障录波文件的模拟量电流、电压录波通道的数据进行缩放，并对开关量录波通道的开关量变位时刻进行调整，形成临时录波文件；

S5、根据临时录波文件以及SCD文件中提取信号自动匹配的结果进行反演，生成反演信号并输出给被测智能录波器，反演信号包括过程层开关量信号以及模拟量电流、电压信号；

S6、读取导入的保护装置故障录波文件，并根据反演的过程层开关量信号与模拟量电流、电压信号输出的时刻，同步模拟保护装置的保护动作过程，向智能录波器发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；

S7、被测智能录波器根据接收的反演信号生成自身的录波文件，同时召唤模拟保护装置新生成的故障录波文件进行比对；

S8、调整反演信号输出所用的临时录波文件中的模拟量电流、电压录波通道的缩放值比例以及开关量录波通道的开关量变位时刻，实现被测智能录波器生成的自身录波文件的信息修改；调整模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件的数据信息，即可实现对保护装置新生成的故障录波文件的信息修改；通过修改两个录波文件信息的差异，即可构建不同的测试工况，以验证智能录波器的暂态同源比对功能的相关判据是否正确。

接上述技术方案，步骤S3中自动匹配过程具体包括：

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的站控层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括保护启动信号、保护动作信号、录波完成信号，以及自动匹配保护装置录波文件故障信息，包括录波故障序号，故障相别；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的过程层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括开关位置、保护跳合闸动作出口、闭锁重合出口、保护启动失灵出口；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的模拟量通道数据信息自动匹配保护装置录波文件的模拟量电流、电压录波通道。

接上述技术方案，站控层数据信号包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型中所有的站控层信号。

接上述技术方案，过程层数据信号包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型、智能终端IED的61850数据交互模型中所有的过程层信号。

接上述技术方案，变电站二次设备IED模型包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型、智能终端IED的61850数据交互模型。

本发明还提供了一种智能录波器暂态同源比对功能测试系统，包括：

配置文件解析模块，用于导入SCD文件并解析，提取SCD文件中各个变电站的二次设备IED模型的站控层数据信号、过程层数据信号；该SCD文件为智能录波器配置所用的变电站全站系统配置文件；

录波文件解析模块，用于导入保护装置的故障录波文件并解析，提取保护装置的模拟量电流、电压录波通道以及开关量录波通道的信息；

智能匹配模块，用于将录波文件解析模块提取的所有录波通道信息自动匹配相应保护装置的站控层数据信号、过程层数据信号和模拟量通道数据；

录波文件编辑模块，用于将录波文件解析模块提取的模拟量电流、电压录波通道的数据进行缩放，并对开关量录波通道的开关量变位时刻进行调整，形成临时录波文件；

录波文件反演模块，用于根据临时录波文件以及智能匹配模块的自动匹配的结果进行反演，生成反演信号并输出给被测智能录波器，反演信号包括过程层开关量信号以及模拟量电流、电压信号；

录波文件虚拟生成模块，用于读取导入的保护装置故障录波文件，并根据反演的过程层开关量信号与模拟量电流、电压信号输出的时刻，同步模拟保护装置的保护动作过程，向智能录波器发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；

被测智能录波器，用于根据接收反演信号生成自身的录波文件，同时召唤模拟保护装置新生成的故障录波文件进行比对；

调整反演信号输出所用的临时录波文件中的模拟量电流、电压录波通道的缩放值比例以及开关量录波通道的开关量变位时刻，实现被测智能录波器生成的自身录波文件的信息修改；调整模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件的数据信息，即可实现对保护装置新生成的故障录波文件的信息修改；通过修改两个录波文件信息的差异，即可构建不同的测试工况。

接上述技术方案，该系统还包括：

站控层数据交互模块，用于在录波文件虚拟生成模块的控制下，与被测智能录波交互保护装置站站控层数据；

过程层数据输出模块，用于在所述录波文件反演模块的控制下，输出保护装置的过程层数据至被测智能录波器。

模拟量数据输出模块，用于在所述录波文件反演模块的控制下，输出模拟量数据至被测智能录波器。

接上述技术方案，智能匹配模块具体用于：

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的站控层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括保护启动信号、保护动作信号、录波完成信号，以及自动匹配保护装置录波文件故障信息，包括录波故障序号，故障相别；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的过程层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括开关位置、保护跳合闸动作出口、闭锁重合出口、保护启动失灵出口；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的模拟量通道数据信息自动匹配保护装置录波文件的模拟量电流、电压录波通道。

本发明一种计算机可读存储介质，其特征在于，其可被处理器执行，其内存储有计算机程序，该计算机程序执行上述技术方案所述的智能录波器暂态同源比对功能测试方法。

本发明产生的有益效果是：本发明通过对导入的保护装置的故障录波文件的编辑，并通过录波文件反演技术输出模拟量及开关量信号至智能录波器，使智能录波器生成自身录波文件；并通过录波文件虚拟生成技术，在进行波形反演同时，同步模拟保护装置的保护动作过程，向智能录波器发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；智能录波器通过比对两个故障录波文件实现暂态同源比对；测试过程只需调整故障录波文件编辑时的模拟量缩放系数、开关量变位时刻以及模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件的数据信息即可模拟各种测试工况，避免了测试过程需要在保护装置和智能录波器的同步加量或者在一次设备侧进行通流升压的操作，极大提高了智能录波器的测试效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例智能录波器暂态同源比对功能测试方法的流程图；

图2是本发明实施例智能录波器暂态同源比对功能测试系统结构示意图；

图3是本发明另一实施例的智能录波器暂态同源比对功能测试方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明通过对导入的保护装置的故障录波文件进行编辑并回放输出至待测智能录波器使智能录波器生成自身录波文件并同步模拟保护装置生成保护装置故障录波文件，以提供智能录波器暂态同源比对所需的测试数据；通过对故障录波文件的编辑以调整不同比对误差，从而构建不同的测试工况。通过本发明提供的测试方法避免了测试过程需要在保护装置和智能录波器的同步加量或者在一次设备侧进行通流升压的操作，极大提高了智能录波器的测试效率。

如图1所示，本发明实施例智能录波器暂态同源比对功能测试方法，包括以下步骤：

S1、导入SCD文件并解析，提取SCD文件中变电站各个二次设备IED模型的站控层数据信号、过程层数据信号和模拟量通道数据信息；该SCD文件为智能录波器配置所用的变电站全站系统配置文件；

S2、导入保护装置的故障录波文件并解析，提取保护装置的模拟量电流、电压录波通道以及开关量录波通道的信息；

S3、将保护装置故障录波文件中提取的模拟量电流、电压录波通道信息和开关量录波通道信息自动匹配相应保护装置的站控层数据信号、过程层数据信号和模拟量数据；

S4、将导入的保护装置故障录波文件的模拟量电流、电压录波通道的数据进行缩放，并对开关量录波通道的开关量变位时刻进行调整，形成临时录波文件；

S5、根据临时录波文件以及SCD文件中提取信号自动匹配的结果进行波形反演，生成反演信号并输出给被测智能录波器，反演信号包括过程层开关量信号以及模拟量电流、电压信号；

S6、读取导入的保护装置故障录波文件，并根据反演的过程层开关量信号与模拟量电流、电压信号输出的时刻，同步模拟保护装置的保护动作过程，向智能录波器发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；

S7、被测智能录波器根据接收的反演信号生成自身的录波文件，同时召唤模拟保护装置新生成的故障录波文件进行比对；

S8、调整反演信号输出所用的临时录波文件中的模拟量电流、电压录波通道的缩放值比例以及开关量录波通道的开关量变位时刻，实现被测智能录波器生成的自身录波文件的信息修改；调整模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件的数据信息，即可实现对保护装置新生成的故障录波文件的信息修改；通过修改两个录波文件信息的差异，即可构建不同的测试工况，以验证智能录波器的暂态同源比对功能的相关判据是否正确。

进一步地，步骤S3中自动匹配过程具体包括：

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的站控层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括保护启动信号、保护动作信号、录波完成信号，以及自动匹配保护装置录波文件故障信息，包括录波故障序号，故障相别；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的过程层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括开关位置、保护跳合闸动作出口、闭锁重合出口、保护启动失灵出口；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的模拟量通道数据信息自动匹配保护装置录波文件的模拟量电流、电压录波通道。

其中站控层数据信号包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型中所有的站控层信号。

过程层数据信号包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型、智能终端IED的61850数据交互模型中所有的过程层信号。

变电站二次设备IED模型包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型、智能终端IED的61850数据交互模型。

本发明实施例的智能录波器暂态同源比对功能测试系统，主要用于实现上述实施例的测试方法，包括：

配置文件解析模块，用于导入SCD文件并解析，提取SCD文件中各个变电站的二次设备IED模型的站控层数据信号、过程层数据信号；该SCD文件为智能录波器配置所用的变电站全站系统配置文件；

录波文件解析模块，用于导入保护装置的故障录波文件并解析，提取保护装置的模拟量电流、电压录波通道以及开关量录波通道的信息；

智能匹配模块，用于将录波文件解析模块提取的所有录波通道信息自动匹配相应保护装置的站控层数据信号、过程层数据信号和模拟量通道数据；

录波文件编辑模块，用于将录波文件解析模块提取的模拟量电流、电压录波通道的数据进行缩放，并对开关量录波通道的开关量变位时刻进行调整，形成临时录波文件；

录波文件反演模块，用于根据临时录波文件以及智能匹配模块的自动匹配的结果进行反演，生成反演信号并输出给被测智能录波器，反演信号包括过程层开关量信号以及模拟量电流、电压信号；

录波文件虚拟生成模块，用于读取导入的保护装置故障录波文件，并根据反演的过程层开关量信号与模拟量电流、电压信号输出的时刻，同步模拟保护装置的保护动作过程，向智能录波器发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；

被测智能录波器，用于根据接收反演信号生成自身的录波文件，同时召唤模拟保护装置新生成的故障录波文件进行比对。

调整反演信号输出所用的临时录波文件中的模拟量电流、电压录波通道的缩放值比例以及开关量录波通道的开关量变位时刻，实现被测智能录波器生成的自身录波文件的信息修改；调整模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件的数据信息，即可实现对保护装置新生成的故障录波文件的信息修改；通过修改两个录波文件信息的差异，即可构建不同的测试工况。

进一步地，该系统还包括：

站控层数据交互模块，用于在录波文件虚拟生成模块的控制下，与被测智能录波交互保护装置站控层数据；

过程层数据输出模块，用于在所述录波文件反演模块的控制下，输出保护装置的过程层数据至被测智能录波器。

模拟量数据输出模块，用于在所述录波文件反演模块的控制下，输出模拟量数据至被测智能录波器。

智能匹配模块具体用于：

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的站控层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括保护启动信号、保护动作信号、录波完成信号，以及自动匹配保护装置录波文件故障信息，包括录波故障序号，故障相别；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的过程层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括开关位置、保护跳合闸动作出口、闭锁重合出口、保护启动失灵出口；

将SCD文件的二次设备IED模型中保护装置的模拟量通道数据信息自动匹配保护装置录波文件的模拟量电流、电压录波通道。

如图2所示，本发明实施例的智能录波器暂态同源比对功能测试系统包括配置文件解析模块、录波文件解析模块、智能匹配模块、录波文件编辑模块、录波文件反演模块、录波文件虚拟生成模块、站控层数据交互模块、过程层数据输出模块和模拟量数据输出模块。

配置文件解析模块：用于导入变电站全站系统配置文件即SCD文件，并解析SCD文件信息，提取各个二次设备IED模型的站控层数据信号、过程层数据信号；

录波文件解析模块：用于导入保护装置的故障录波文件，并解析录波文件信息，提取保护装置模拟量电流、电压录波通道、开关量录波通道信息；

智能匹配模块：根据配置文件解析模块提取的保护装置站控层数据信号自动匹配保护装置录波文件的部分开关量通道，包括保护启动信号、保护动作信号、录波完成信号，以及自动匹配保护装置录波文件故障信息，包括录波故障序号，故障相别；

智能匹配模块：根据配置文件解析模块提取的保护装置过程层数据信号以及录波文件解析模块提取的保护装置开关量录波通道信息，自动匹配部分开关量通道，包括开关位置、保护跳合闸动作出口、闭锁重合出口、保护启动失灵出口；

智能匹配模块：根据配置文件解析模块提取的保护装置模拟量通道信息自动匹配录波文件解析模块提取的保护装置模拟量电流、电压录波通道信息；

录波文件编辑模块：对录波文件解析模块导入的保护装置的录波文件的模拟量通道数据进行缩放，对录波文件解析模块导入的保护装置的录波文件的开关量通道数据的变位时刻进行调整，编辑后形成临时录波文件导入录波文件反演模块；

录波文件反演模块：导入录波文件编辑模块编辑后形成的临时录波文件，根据智能匹配模块所匹配的过程层数据信号控制过程层数据输出模块输出过程层信号，根据智能匹配模块所匹配的模拟量通道数据控制模拟量数据输出模块输出模拟量信号；

录波文件虚拟生成模块：读取录波文件解析模块导入的保护装置故障录波文件；根据录波文件反演模块控制过程层开关量信号与模拟量电流、电压信号输出的时刻，同步模拟保护装置的保护动作过程，根据智能匹配模块提取的保护装置站控层数据信号自动匹配保护装置录波相关站控层数据信号，并控制站控层数据交互模块向智能录波器发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号，并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；

站控层数据交互模块：在录波文件虚拟生成模块的控制下，与被测智能录波交互保护装置站控层数据；

过程层数据输出模块：在录波文件反演模块的控制下，输出保护装置的过程层数据至被测智能录波器。

模拟量数据输出模块：在录波文件反演模块的控制下，输出模拟量数据至被测智能录波器。

上述系统的整个测试流程如图3所示，智能录波器暂态同源比对功能测试方法步骤如下：

a、导入智能录波器配置所用的变电站全站系统配置文件即SCD文件至配置解析模块。配置解析模块通过对SCD文件的解析，提取SCD文件中变电站各个二次设备IED模型的站控层数据信号、过程层数据信号；

b、导入保护装置故障录波文件解析模块，录波文件解析模块解析录波文件信息，提取保护装置模拟量电流、电压录波通道、开关量录波通道信息；

c、智能匹配模块根据步骤a配置文件解析模块提取的保护装置站控层数据信号自动匹配保护装置动作及录波相关站控层数据信号，如保护启动信号、保护动作信号、录波完成信号，以及自动匹配保护装置录波文件故障信息，包括录波故障序号，故障相别；

d、智能匹配模块根据步骤a配置文件解析模块提取的保护装置过程层数据信号以及步骤b录波文件解析模块提取的保护装置开关量录波通道信息，自动匹配过程层数据信号，如开关位置、保护跳合闸动作出口、闭锁重合出口、保护启动失灵出口；

e、智能匹配模块根据步骤a配置文件解析模块提取的保护装置模拟量通道信息自动匹配步骤b录波文件解析模块提取的保护装置模拟量电流、电压录波通道信息；

f、录波文件编辑模块对步骤b录波文件解析模块导入的保护装置的录波文件的模拟量通道数据进行缩放，对录波文件解析模块导入的保护装置的录波文件的开关量通道数据的变位时刻进行调整，编辑后形成临时录波文件；

g、录波文件反演模块导入步骤f录波文件编辑模块编辑后形成的临时录波文件，并根据步骤d智能匹配模块所匹配的过程层数据信号控制过程层数据输出模块输出过程层信号，根据步骤e智能匹配模块所匹配的模拟量通道信息控制模拟量数据输出模块输出模拟量信号；

h、录波文件虚拟生成模块读取步骤b录波文件解析模块导入的保护装置故障录波文件；根据步骤g录波文件反演模块控制过程层信号与模拟量信号输出的时刻，同步模拟保护装置的保护动作过程，根据步骤c智能匹配模块提取的保护装置站控层数据信号自动匹配保护装置保护及录波相关站控层数据信号，控制站控层数据交互模块发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号，并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；

i、通过调整录波文件编辑模块中的模拟量通道缩放系数以及开关量变位时刻，即可设置智能录波器生成的故障录波文件与保护装置故障录波文件的模拟量及开关量通道的差异，以测试智能录波器对于自身生成录波文件以及保护装置录波文件的比对功能。

变电站二次设备IED模型包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型、智能终端IED的61850数据交互模型；

站控层数据信号包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型中所有的站控层信号；

过程层数据信号包括：保护装置IED的61850数据交互模型、保测一体装置IED的61850数据交互模型、智能终端IED的61850数据交互模型中所有的过程层信号。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现相应功能。本实施例的计算机可读存储介质用于在被处理器执行时实现上述实施例的智能录波器暂态同源比对功能测试方法。

综上，采用本发明的智能录波器暂态同源比对功能测试方法，通过对导入的保护装置的故障录波文件的编辑，并通过录波文件反演技术输出模拟量及开关量信号至智能录波器，使智能录波器生成录波文件；并通过录波文件虚拟生成技术，同步模拟保护装置的保护动作过程，向智能录波器发送保护装置动作时的保护启动、保护动作、录波完成、故障信息等站控层数据信号，并同步模拟保护装置生成新的保护装置故障录波文件；智能录波器通过比对两个故障录波文件实现暂态同源比对；测试过程只需调整故障录波文件编辑时的模拟量缩放系数以及开关量变位时刻即可模拟各种测试工况，避免了测试过程需要在保护装置和智能录波器的同步加量或者在一次设备侧进行通流升压的操作，极大提高了智能录波器的测试效率。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。