０ 引言
随着智能变电站技术的应用，电网的复杂度和安全性要求日益提高［１］，作为对电网安全起保护作用的继电保护装置越来越复杂，对继电保护测试也提出了更高的要求。传统的人工测试，不仅效率低下，而且容易因人为因素增加测试数据漏填、 误填， 以及测 试 项 目 缺 项、 漏 项 的 风险［２］。近年来，人工智能技术和理论不断成熟，在电力系统中应用范围也越来越广。将人工智能技术相关的计算机互联网、自动化仿真、专家系统、大数据云平台技术与继
电保护测试相互融合，进而提高继电保护测试工作效率和水平，研究高效的人工智能继电保护自动测试专家系统显得尤为迫切。本文主要对继电保护装置的人工智能自动测试专家系统开发与应用进行了深入研究，提出一种人工智能继电保护自动测试平台架构方法。该平台在实现上采用层次化、模块接口标准化的设计思想，根据被测装置的测试要求快速高效地生成装置测试方案［３］；基于计算机互联网技术，大数据云平台的全生命周期管理，研究实时逻辑图展示技术，实现人工智能测试过程可视化，达到简化测试过程、规范测试数据、缩短测试周期、提高测试质量的目的。
１ 人工智能自动测试专家系统平台设计理念
长期以来根据智能电网各厂家继电保护装置现场调试经验，提炼出标准的测试方法和测试流程［４］，总结出继电保护人工智能自动测试须满足以下基本条件：测试流程规范化、系统各模块接口标准化、测试的闭环性、测试报告格式的标准化及测试系统必须具备良好的可扩展性。整体架构分为硬件结构和软件结构两部分，硬件架构采用了继电保护装置自动测试平台的闭环自动测试硬件网络环境布局，实现人工智能测试控制端与智能数字测试仪、被测装
置的测试链路的搭建。软件架构基于互联网云技术，具有云存储、云计算的人工智能自动测试专家系统涵盖了测试方案的自动生成、继电保护装置的自动测试，基于云技术的测试用例专家库和测试报告库等一系列技术。
１．１ 人工智能自动测试专家系统硬件架构
测试系统 硬 件 构 成 主 要 包 括 人 工 智 能 测 试 ＰＣ 控 制端、交换机、智能数字测试仪、数字被测装置，在测试主机上安装人工智能自动测试专家系统软件，因此所有自动测试的控制均在测试主机上完成。测试主机与测试仪、继电保护装置经由交换机形成闭环测试的通信链路，测试仪和被测数字保护装置之间通过光纤连接，其他回路通过电信号的网络线连接。整体架构如图１所示。
１．２ 人工智能自动测试专家系统软件架构
测试终端上集成了人工智能自动测试专家系统软件，是继电保护装置自动测试核心组成部分，采用分层次的设计思想。整个系统软件架构设计如图２所示。
系统软件设计划分为本地系 统、 云 测 试 服 务 和 云 存储。自动测试专家系统包含测试仪器及其驱动、被测装置的通信、测试流程的控制和管理。系统采用面向对象的设计思想，以及基于模块化、分层次的系统架构方法［５］。
本地系统部分：以自动测试控制程序为核心，包含测试仪接口程序、保护装置通信程序。自动测试控制程序从云端获取并加载装置测试方案，通过调用测试仪接口控制测试仪进行自动测试，根据测试方案中故障参数自动输出测试故障，通过调用保护装置通信程序与继电保护装置完成通信，实现读取并解析上送的动作报文， 发出 遥 控 命令、读定值、投退压板等人工智能操作。
云测试服务部分：基于云平台技术，包含测试报告管理服务、测试技术支持服务、测试用例开发服务、规约模板开发服务。测试报告管理服务具有对测试报告大数据人工智能查询、统计和分析功能。测试技术支持服务通过计算机互联网获取远程测试技术支持和协助。测试用例开发服务实现继电保护装置测试用例的编辑和人工智能生成。规约模板开发服务实现继电保护装置通信规约模板的开发和人工智能生成。
云存储部分：基于云存储技术，包含云端的测试报告库、保护测试方法库、 测试用例 专 家 库、 传 统 规 约 模 板库。云存储具有大数据全生命周期存储功能，将检测参数和结果数据保存至后台数据库，进行数据分析比较，建立数据溯源体系，绘制历史曲线，预测生命周期，也为将来事故分析提供数据支撑。
２ 人工智能自动测试专家系统平台功能设计
人工智能自动测试专家系统平台实现智能电网继电保护自动测试，包括自动测试控制模块、标准源硬件驱动模块、规约平台通信模块。
２．１ 自动测试控制模块设计
自动测试控制模块为平台的核心，具有自动测试服务及部署于云端的测试技术支持服务。为被测继电保护装置自动测试流程的控制和实现，在自动检测过程中提供友好的人机操作交流界面。测试时，根据电子作业指导书中被测装置型号和测试要求，搜索云端的测试用例专家库，加载测试用例。自动测试控制模块按顺序自动执行装置测试用例中的项目，实时填写测试结果并输出标准测试报告。测试完成后，将测试报告存储到报告库中。测试过程中，出现测试不合格项目，测试人员通过互联网云端连接远程技术支持服务人员，获取远程协助完成测试。测试协助服务过程和发现的问题，系统以 “知识 ”的方式存入云端，形成测试知识库，为测试用例开发技术提供知识。
２．２ 标准源硬件驱动模块设计
标准 源 硬 件 驱 动 模 块 设 计 为 可 扩 展 的 ＣＯＭ 接 口 或ＤＬＬ接口，提供给自动测试控制模块调用，根据自动测试控制模块发送的各检测功能类型控制命令，控制标准源输出检测项目需要的电气量，实现继电保护装置各种检测功能的自动输出。
标准源硬件驱动模块采用 Ｗｉｎｄｏｗｓ消息机制或回调函数机制向自动检测控制模块发送标准源的各种检测状态，如连接成功、检测开始、检测停止、检测异常等消息。
自动测试专家系统抽象归纳出各种继电保护基础测试功能单元，形成测试功能专家库。库中每个测试功能具有**的名称和ＩＤ，并详细定义了故障参数和结果参数，故障参数描述了测试功能故障的计算参数，结果参数描述了测试的结果定义。
２．３ 规约平台通信模块设计
规约平台通信模块设计为可扩展 ＣＯＭ 接口或 ＤＬＬ接口，通过ＩＥＣ６１８５０ ＭＭＳ协议和继电保护装置实现实时通信。规约平台通信模块解析自动测试控制模块的通信命令，运行通信操作；接收继电保护装置上送的信息报文，进行报文数据解析和数据处理，根据处理后的数据生成规范化数据模型和测试结果数据。
规约平台以云计算技术为基础，包含保护装置通信程序和部署于云端的规约模板开发服务。规约模板开发服务实现规约模板二次开发、人工智能生成，并存储于云端形成规约模板库，根据自动测试的要求智能选择规约模板并返回给保护装置通信程序。保护装置通信程序具备开放的程序调用接口，通过标准化接口实现与继电保护装置的通信。自动测试程序与规约平台通信模块之间的调用关系流程如图３所示。
２．４ 测试流程设计
自动测试控制模块从云端获取装置测试方案，执行装置测试方案中测试项目的自动测试， 测试流程详细设计如下。
（１）测试前，电子化作业指导书嵌入 ＡＩ人工智能，指导安措、接线。开始测试时，只需按下测试按钮，实现一键式智能自动测试，测试过程中无需人工干预，提高检验效率。
（２）自动检测控制模块根据检测项目的参数计算公式设置，对参数进行计算，形成参数数据；调用标准源硬件驱动模块接口，向标准源硬件驱动模块传入检测功能参数数据，控制准源开始输出。
（３）自动测试控制模块调用规约平台通信模块开放的接口，控制规约平台通信模块与继电保护装置进行通信，接收并解析装置报文，获取报文数据，对数据按照回路进行归类处理后发送给自动测试控制模块。
（４）自动检测控制模块对从规约平台通信模块读取的结果数据进行误差计算和判断，将计算、判断结果实时写入标准格式 Ｗｏｒｄ报告中。
３ 人工智能自动测试实时逻辑图展示技术
３．１ 自动测试实时逻辑图展示原理
人工智能自动测试专家系统将测试过程中压板、控制字状态、保护装置启动元件状态、闭锁元件状态等以逻辑图方式 展 示， 实 时 监 视 各 类 状 态 量 信 息 并 实 时 可 视 化展示。
系统具有保护功能单元基础逻辑图库，保存全部保护功能单元的基础逻辑图，从保护功能单元的原理出发，建立保护功能单元逻辑图建模模型。保护型号逻辑图库，从保护型号出发，保存该保护型号的各种保护功能单元逻辑图。逻辑图二次开发模块，编辑保护功能单元基础逻辑图库，并根据保护型号，编辑保护型号的逻辑图库。通用通信规约平台支持各种通信规约， 实现与被测保护装置通信。图形化的保护智能测试模块， 加载保护型号 逻 辑 图库，控制测试仪输出测试量，调用通用通信规约平台实现与被测保护装置通信，综合测试仪的测试结果、保护通信获取的保护数据量，用动态图形展示保护功能单元的动作过程和逻辑。图形化人工智能测试实时逻辑图展示原理如图４所示。
人工智能自动测试逻辑图二次开发技术：从功能元件原理角度出发，综合分析和抽象保护的功能元件原理，总结参与动作逻辑图的元素及其特征， 建立动作逻辑图模型，基于逻辑图建模模型，研究逻辑图的二次开发技术。建模模型元素包括保护故障 计 算 量、 定 值、 压 板、 控 制字、外部信号、动作信号、测试仪故障量等。图形化人工智能测试技术：结合测试仪的测试功能模块和保护功能元件动作逻辑图，驱动测试仪输出测试故障量，同时调用通信规约平台与被测保护装置通信，获取与逻辑图相关的保护功能元件元素，以动态图形的方式展示保护功能元件的动作行为和逻辑关系。保护功能元件逻辑
图建模模型，是从保护原理角度进行的建模，实际测试过程中，需智能识别保护功能单元的实际数据模型（比如保护区段定值等）并与之建立动态绑定关系，从而展示实际功能的动作逻辑图形。
３．２ 基于 Ｖｉｓｉｏ的逻辑图建模方案
人工智能自动测试逻辑图如图５所示，基于 Ｖｉｓｉｏ形状建模，逻辑图图元包括数据节点、逻辑运算节点、数据运算节点、数据流线、汇集点（流向分支节点）。
数据节点： 保 护 装 置 定 义、 压 板、 控 制 字、 保 护 动作、故障计算值、测试仪参数。逻辑运算节点：根据输入的数据进行逻辑运算，逻辑运算包括 “与 ” “或 ” “非 ”。
数据运算节 点： 根 据 输 入 的 数 据， 进 行 数 据 运 算 操作，计算表达式。
数据流线：数据流向。
汇集点（流向分支节点）： 一个数据流向多个 目 标 节点，为了绘图美观增加的中间节点，实现数据流向分支。
基于 Ｖｉｓｉｏ形状以及逻辑图节点分类，各节点属性定义见表１。
３．３ 逻辑图模块过程算法设计
４ 结语
本文针对智能电网中继电保护装置领域的测试问题，提出一套继电保护装置人工智能自动测试专家系统，为电网测试拓展了新的研究方向，解决了现场继电保护装置测试中工作效率低、测试数据格式不统一等问题，降低人工干预要求及规范数据格式的目的［６］，有效解决常规手动测试模式下检测缺项、漏项等问题，大幅缩短测试工期，显著提升测试过程的完整性和测试结果的可靠性，实现智能变电站继电保护装置规范、标准、高效的闭环自动测试，在节约人力资源、降低智能站运维成本、提升供电可靠性等方面具有显著的经济和社会效益。人工智能自动测试专家系统在电网的应用势必能推动继电保护测试领域的技术水平产生质的飞跃［７］。
