0 引言
近年来，随着智能变电站的推广，采用 IEC61850 通信的继电保护产品已经成为变电站的主流选择，也成为多数继电保护生产厂家的开发重点 [1]。无论是常规采样、常规跳闸，还是 SV 采样、GOOSE 跳闸，站控层使用 IEC61850 通信已经是新建变电站的不二的选择 [2-3]。
目前变电站继电保护装置的测试环节仍很传统，测试人员的个人经验和工作状态对测试结果有着较大影响 [4-6]。另外，现有的自动测试平台无法实现对不同厂家的不同装置的自动测试。针对每个厂家，都需编写专属的测试案例。甚至针对同一个厂家的常规采样装置和 SV 采样装置都需要编写不同的测试案例。导致每次测试都需编写测试案例，无形中增加了时间成本 [7]。
本文主要通过对 IEC61850 站控层通信的研究，提出了一种在模块化测例中增加对应关系来实现定值修改与压板投退的方法。在此基础上，控制测试仪的输出，采集保护装置的行为，实现不同保护厂家的保护装置的自动测试。
1 自动测试系统结构
自动测试系统分为硬件和软件两个部分。硬件部分主要实现测试系统的搭建以及与被测装置的连接。软件部分主要进行自动控制，完成自动测试工作。其主要特点为测试流程标准、可扩展及测试闭环。测试系统主要结构如图 1 所示 [8]。
1.1 测试系统的硬件结构
测试系统的硬件主要由计算机、交换机、测试仪以及相互之间连接所需要的网线、测试线等构成。测试中计算机主要完成自动测试系统软件平台的运行。测试仪根据测试需求选择数字测试仪或常规测试仪。计算机、测试仪以及被测设备通过网线与交换机连接，以实现上述设备之间的通信。对于模拟量采样装置，测试仪与被测装置之间使用短接线连接；对于数字化装置则通过光纤连接。上述的硬件环境搭建，能够使测试仪、被测设备以及自动测试系统软件平台之间形成了一个闭环系统，为测试软件的运行提供了平台 [9]。
1.2 测试系统的软件系统
测试系统的软件是自动测试系统的核心部分。测试系统软件结构图见图 2。其架构主要分为三个层次：
（1）测试配置层。测试配置层主要实现加载与修改测例，并根据 SCD 文件的内容，编写定值压板的对应关系。
（2）测试控制层。测试控制层主要完成解析 SCD 文件与被测装置建立 MMS 通信，收集保护装置的报告信息。通过测试仪厂家提供的 API 接口，控制测试仪的输出，实现对保护装置施加模拟量，投退硬压板的操作 , 并通过测试仪采集保护装置的动作情况。测试控制层根据保护装置动作报告信
息以及测试仪反馈的动作情况，对测试结果做出判断。
（3）测试层。测试层中测试仪接收测试系统的控制命令施加具体模拟量以及开关量到被测装置。
测试系统与保护装置通过 IEC61850 规约完成通信工作 [10]。在测试开始时，首先将带有保护装置私有信息的 SCD文件导入到测试系统中。测试系统根据 SCD 文件解析出对应保护装置的数据模型。根据保护装置的数据模型，测试系统可以远方修改定值，软压板。在自动测试时，保护装置将动作报文通过 MMS 上送到测试系统。
测试系统与测试仪通过厂家提供的 API 接口实现通信。对于 SV 采样，GOOSE 跳闸的保护装置，测试仪需要输出数字量。同样地，通过 SCD 文件，测试系统提取需要输出的 SV，GOOSE 信息，包括 SVID、APPID、MAC 地址及通道信息等详细信息 [11]。同时从 SCD 文件中提取测试仪需要收集的保护装置
发送的 GOOSE 信息。测试系统将提取的信息，通过测试仪厂家提供的协议，下装到测试仪中，对于常规采样，常规跳闸的装置，不需要数字量信息，但是需要将给保护装置的开入、开出通过短接线连接，并将其关联到相应测试仪的开入开出上。同样，测试系统将开入开出信息下装到测试仪。测试仪实现对保护装置的加量，以及跳闸出口的监视。在自动测试中时，测试仪将收集到的装置动作行为上送到测试系统。测试系统根据收集到的数据，自动判断测试结果。
现有的自动测试方法难以实现对不同厂家，不同保护装置的通用性，其主要存在两方面的困难：一方面是不同保护装置的保护功能不同；另一方面是一个测试模板难以实现对不同保护装置的定值，压板等的修改操作。我们用保护功能的模块化设计，投退压板功能的模块化设计以及修改定值的模块化设计这三个模块化设计方案来解决上述两个问题。
2 保护功能的模块化设计
对于不同的保护装置来说，其具有不同的保护功能。事实上，可以将保护装置看成一个保护功能的合集。相应的，对于测试来说，可以将不同保护功能的测例整合成一个测例集。在初期建立测试模板时，不针对具体的保护装置建立测例，而是针对保护功能建立测例。例如，变压器保护主要包括差动保护，阻抗保护及复压过流保护等。我们可以建立差动保护，阻抗保护，复压过流保护的测例。这些测例不只适用于变压器保护，对于线路保护来说，阻抗保护以及复压过流保护的测例也同样适用这些测例。另外，测例建立过程中，只根据相应的故障发生时，其电压电流等电气量故障特征来进行该保护功能测例的建立，不针对具体厂家的保护装置，以这种模式建立的测例可以适用于不同厂家的保护装置。在每个保护功能的测例里，建立详细的测试过程。包含有每个测试状态中的模拟量信息，开出量信息以及需要收集的保护装置的动作信息。
在实际测试时，我们将建立一个测例集，并将测例集实例化为针对具体厂家的测例集，即能完成具体保护装置的测试。例如对于 A 厂家的变压器保护，其具有差动保护以及复压过流保护等，我们可以建立一个针对 A 厂家变压器保护装置的实例化的测例集，在建立测例集时根据其具有的保护功能选择相应的测例，从而生成针对 A 厂家变压器保护的测例集。应用该中方式可以解决不同保护装置具有的保护功能不同的问题。
3 投退压板功能的模块化设计
在测试过程中为了避免不相关的保护动作对正常测试的保护功能的影响，测试过程中需要将正在测试的保护功能投入，退出其余不相关的保护功能。投退保护功能可以通过投退压板或者控制字的方式来实现。
为了实现软压板以及控制的投退在建立测例时，将需要修改的控制字以及需要投退的软压板全部提取出来，放在测例前端。测例不针对具体厂家的装置进行建立，只根据保护功能应有的动作情况，将可能用到的压板以及控制字全部列出。在实例化测例集时，测例集将全部测例的修改项提取出来，生成对应关系文件。测试人员只需将文件中的这些修改内容与保护装置的控制字，压板的中文名称一一对应填写，如果装置无该项内容填入“NULL”，完成后重新导入到测试系统中，测试后台将自动将中文名称与厂家 SCD 文件建立对应关系。在测试过程中，当需要投退控制字或者压板时，即可完成自动修改[12]。
4 修改定值的模块化设计
对不同的装置来说其定值范围不同，误差要求不同，这些不同要求我们对不同的装置要测试不同的定值，采用不同的判断方式判断结果是否正确。
为了解决这个问题，我们设计了定值的模块化设计。同样的也是在每个测例中穷举其对应的大化定值清单，并在该清单中详细列出对应项的大值，小值以及误差范围要求。测试人员只需将文件中的这些修改内容与保护装置的实际内容一一对应填写，如果装置无该项内容填入“NULL”，完成后重新导入到测试系统中，测试后台在测试过程中根据实际情况对定值进行自动修改。
根据 GB/T 7261-2016 规定的方法，测试系统可以根据装置的定值，误差范围等自动确定测试加量的初始值，递变步长，变化时间以及误差判断。举例说明如下，假设测试保护的定值为 S、延时为 T 和定值误差 Es。则根据规定的测试方法施加初始值为 S-2S*Es，步长为 2S*Es/10，递变时间为2T。根据这种方式即能实现定值的自动修改与测试工作。
以 110KV 变压器保护装置为例。其涉及的主要保护为差动保护，复压过流保护，间隙保护以及失灵保护。在建立测例集时，首先选择对应保护功能的测例将其组合成为一个测例集。并根据测例集生成的对应关系文件，将装置实际的定值压板填写的对应关系文件的对应位置。之后导入相应的SCD 文件，并根据被测装置的类型选择相应的测试仪输出模式，配置对应的模拟量输出以及开入开出信息，同时建立被测装置与主站的 MMS连接。后，将被测装置实际拥有的定值，压板等信息与测例集中的相关信息对应起来，实现压板和定值的自动修改 [13]。
实际测试时，首先完成硬件系统的搭建，然后运行软件系统，即可实现全部保护功能的自动测试。测试结束后，可以手动点开具体每项测试，查看相应测试数据。
本文针对不同保护装置需要建立不同的测试模板来达到自动测试的情况，提出了针对保护功能建立测例继而将其应用于不同的保护保护装置的方法。通过此方法能够实现保护装置的自动测试工作。对于测试机构来说，此种建立测例的方式能够实现保护功能的自动测试工作，有效降低测试占用的人工时间，提高测试效率。
