繼電保護裝置檢驗是保障電網安全穩定運行的重要措施，當前耗時低效的人工檢驗模式已難以適應電網的快速發展[1-5]。文獻[6-8]基于 RTDS 仿真平臺實現保護裝置自動測試，但不適用于變電站現場。文獻[9-12]以數字化測試儀為平臺能夠實現智能站單裝置功能自動檢驗，但無法驗證裝置間功能配合的正確性，不適用于常規裝置，同時還存在無法驗證保護裝置與監控后臺間的信息傳輸正確性、僅適用于特定測試儀等不足。因此，該文基于變電站監控系統提出了一種保護裝置自動檢驗方法，構建了系統軟硬件構架，設計了規約引擎、測試儀接口等關鍵模塊，通過實際應用驗證了該方法的有效性。
1 自動檢驗系統整體框架
針對現有繼電保護裝置自動檢驗方法組網復雜、檢驗內容不**等不足，通過對變電站監控系統的特點進行分析，發現變電站二次設備可通過站控層網絡實現互通互聯和全站設備信息的集中監測，基于此對繼電保護裝置自動檢驗的硬件架構和軟件架構進行針對性設計，進而提出了基于變電站監控系統的繼電保護裝置自動檢驗方法。
1.1 硬件架構
該文提出的基于變電站監控系統的繼電保護裝置自動檢驗系統主要包括監控主機、檢驗控制中心、變電站監控系統網絡傳輸設備以及繼電保護測試儀等關鍵設備。借助站控層網絡設備互通、信息集中的優勢[13-15]，該系統能夠完成單裝置自動檢驗和多裝置聯合自動檢驗，同時可驗證保護動作信息傳輸至監控后臺的正確性。以 220 kV 變電站為例，其系統硬件架構如圖 1所示。
自動檢驗程序嵌入檢驗控制中心，控制自動檢驗流程。監控主機將所有信息鏡像至檢驗控制中心，實現對全站信息的監視與驗證。監控主機、檢驗控制中心、待檢保護裝置、測控裝置以及測試儀通過站控層網絡實現信息閉環。通過 GPS/BDS(北斗)衛星對時系統為參與自動檢驗的所有設備提供統一的時鐘源，確保多臺測試儀同步觸發。測試儀根據檢驗方案設定的檢驗流程給保護裝置提供電壓、電流、開關量等故障參數，并向檢驗控制中心反饋保護裝置出口信息。
1.2 軟件架構
基于自動檢驗系統功能可擴展性和軟件易維護性考慮，軟件部分采用模塊化分層設計，其系統架構如圖 2 所示，分為管理層、開發層、執行層、接口層和
設備層。管理層即檢驗管理平臺，由任務管理模塊、模板管理模塊以及數據管理模塊組成，開發層包含檢驗方案編輯模塊和規約模板編輯模塊，執行層包
含自動檢驗模塊，接口層包含規約引擎模塊和測試儀接口模塊，設備層包含測試儀和保護裝置。
檢驗管理平臺負責檢驗模板、報告模板、規約模板、檢驗任務及檢驗數據的管理和維護。其中任務管理模塊主要負責檢驗任務下發、撤銷、審核、完結和歷史任務記錄；模板管理模塊負責上傳和下載檢驗模板、報告模板、規約模板以及裝置模型文件；數據管理模塊負責保存被檢驗裝置的檢驗歷史記錄，包括自動生成的標準格式報告和系統檢驗記錄文件。檢驗方案編輯模塊負責檢驗模板和報告模板的編制，檢驗功能的增加刪減。規約模板編輯模塊負責編輯不同的規約規則腳本語言文件，供規約引擎模塊執行。規約引擎模塊通過調用規約模板實現自動檢驗模塊與保護裝置間的數據交互，完成裝置模型文件召喚，定值參數、控制字和軟壓板讀寫，裝置動作報文讀取等任務。測試儀接口模塊負責與繼電保護測試儀通信，觸發測試儀輸出故障參數，返回測試儀接收的開關量信息。自動檢驗模塊是整個系統的核心部分，負責搭建檢驗環境、調取檢驗方案并執行檢驗任務、展示自動檢驗過程、自動生成標準格式檢驗報告。
2 關鍵問題解決方案
繼電保護自動檢驗實施的關鍵是控制測試儀自動輸出故障參數，將待檢裝置的動作信息回傳到檢驗控制中心，檢驗控制中心根據接收的信息自動判斷檢驗結果并填寫檢驗報告，為解決上述問題進行了如下研究。
2.1 規約引擎模塊設計
檢驗控制中心與被測裝置信息交互是實現閉環自動檢驗的基礎，規約引擎模塊即檢驗系統與繼電保護裝置通信的關鍵部分。規約報文的解析和制造都是二進制數據流，不同規約形成二進制數據流的規則不同[16-17]，通過抽象分析這些規則，形成不同規約的規則腳本語言，即規約模板文件。根據規約解析制造的過程，結合規約規則腳本語言，開發腳本語言執行的虛擬環境(規約引擎模塊)，用于執行規約規則腳本語言，根據不同的規約腳本語言產生規約報文，從而實現規約報文解析和生成、規約通信方式的配置及規約過程的控制。通過規約引擎模塊實現檢驗控制中心與繼電保護裝置信息交互，讀寫保護裝
置定值、功能壓板和 SOE 報文等重要信息，其基礎功能如圖 3所示。
規約引擎模塊設計并開放了標準的 COM 接口，從檢驗原理出發，抽象分析檢驗需要執行的通信操作，把這些操作抽象為通信命令，使用 XML 標準格式文件來保存這些數據接口，形成通信命令定義文件。根據文件數據建模方法，抽象保護裝置設備數據模型結構，根據通信命令定義和設備數據模型結構，設計規約引擎程序的調用接口，供自動檢驗調用。標準 COM 接口包括數據訪問接口和命令控制接口，數據訪問接口用于讀取保護定值、控制字、定值區、軟壓板、測量值、SOE 信息、裝置參數等數據。命令控制接口用于修改保護定值、控制字和裝置參數、投退軟壓板、復歸裝置等操作。
2.2 測試儀接口模塊設計
為了使檢驗系統能夠適用于當前主流的繼電保護測試儀，綜合分析不同廠家測試儀軟件在故障參數設置、檢驗結果展示等方面實現的方法，根據分析結果，該文采用 COM 組件技術設計測試儀的標準控制接口，自動檢驗模塊根據檢驗需要的數據提供標準接口就可以控制測試儀輸出故障參數并接收保護
動作出口信息。
測試儀接口模塊架構如圖 4 所示，包括標準數據接口、測試管理單元、測試功能庫、通信組件四部分。數據接口供自動檢驗模塊調用，實現測試儀的
自動控制。測試功能庫涵蓋了各類測試儀的功能，包括過流保護試驗、距離保護試驗、電壓保護試驗等不同功能測試模塊，供測試管理單元調用。測試管
理單元根據數據接口接收的指令調用測試功能庫對應的功能模塊，建立測試功能控制接口，通過通信組件實現與具體測試儀的數據交互。
2.3 檢驗結果自動判斷方法
繼電保護裝置自動檢驗的主要內容如表 1 所示，包括零漂檢查、模擬量精度檢驗、保護功能邏輯及保護定值驗證。其中，零漂檢查和模擬量精度檢驗是通過比對裝置采樣誤差和規程允許偏差判斷結果正確與否，保護功能邏輯及保護定值驗證是通過比對接收信息與預設內容來判斷。
目前，檢驗結果自動判斷普遍采用手動編寫的腳本來實現，檢驗方案開發人員需要具備一定的編程能力，對于變電站檢修人員來說較為困難。通過解析不同判斷腳本文件中的變量和固定語句，將固定語句進行封裝并定義**的標識，形成如表 2 所示的判斷腳本函數集，供檢驗人員直接調用。
在編寫某項檢驗內容的結果判斷語句時，選擇相應函數和相關參數即可自動生成該項腳本文件。
例如進行保護裝置 A 相電壓精度檢驗時，調用腳本函 數 CaLAinError，選 擇 保 護 裝 置 采 樣 值 MMXU5$MX$PhV$phsA$cVal$mag$f、基準值 v_Ua、目標參數vg_UErrAbs 和 vg_UErrRel，即可自動生成用于判斷裝置采樣誤差是否合格的腳本文件：
local v_Ua = GetPara("..\\", "_Ua")；
local vg_UErrAbs = GetTestPara("g_UErrAbs")；
local vg_UErrRel = GetTestPara("g_UErrRel")；
local nRsltJdg = 0；
nRsltJdg=nRsltJdg + CalAinError("MMXU5 $MX
$PhV $phsA $cVal $mag $f", v_Ua, vg_UErrAbs, vg_UErrRel)；
if(nRsltJdg==1) then
SetRsltJdg("", 1)；
else
SetRsltJdg("", 0)；
end；
3 自動檢驗系統應用
為驗證該系統的實際應用情況，選取某變電站220 kV 線路保護進行測試。接線如圖 5 所示，線路保護和母線保護各配置一臺測試儀并接入站控層交換機，通過站內對時系統實現同步。
根據該線路保護裝置各項功能的檢驗方法編制檢驗方案，檢驗項目包括線路保護單裝置功能校驗、后臺信息核對以及母線保護聯合測試三部分內容。其中母線保護聯合測試模擬線路 A 相接地故障，線路縱聯差動保護動作，線路間隔跳閘失敗，220 kV 母線斷路器失靈保護動作。檢驗結果如圖 6所示，制定的各項檢驗內容均能自動完成，同步記錄檢驗數據和結果，自動生成標準格式的檢驗報告。
檢驗時間由人工測試的 8 h縮短至 1.2 h，檢驗效率提高了 85%。
4 結束語
該文根據變電站繼電保護裝置檢驗的需要，采用模塊化分層設計思路提出了一種基于變電站監控系統的繼電保護自動檢驗方法。由于該方法借助變電站現有監控系統網絡，因此在一定程度上簡化了測試組網流程，在完成單裝置功能檢驗的基礎上同步驗證了監控后臺信息上傳和保護功能配合的正確性。同時通過對規約引擎、測試儀接口以及自動檢驗等關鍵模塊的設計，使得該方法具有良好的通用性，能夠支持不同廠家的測試儀，實現不同通信規約類型保護裝置的閉環自動檢驗。經現場實際應用表明，該方法能夠解決變電站繼電保護裝置傳統檢驗模式質效低，現有自動測試方法應用范圍局限、測試內容不**等問題，對實際工程具有一定的實用價值。
