當前，保護裝置定檢及驗收主要過程是根據(jù)裝置檢測要求，通過人工手動方式來對繼電保護檢測儀檢測，然后根據(jù)檢測結果逐項填寫檢測報告。而在現(xiàn)場實際檢測過程中，由于繼電保護標準檢測報告中的檢測項目種類繁多，檢測結束后需要手動填寫大量數(shù)據(jù)，因而增加了出錯的風險。

另外，繼電保護檢測儀很少能夠做到自動校驗、自動生成標準報告，需要我們根據(jù)定值和設備的類型進行大量人工操作，包括檢測項目的選擇，試驗參數(shù)的修改等，過多的人工操作會給最終保護裝置的檢測結果埋下了隱患，也給現(xiàn)場作業(yè)帶來了一定的安全風險。

同時，由于檢測人員理論水平、實際操作水平各不相同，而且每個人所采用的檢驗方法與作業(yè)流程也各不相同，因此所需的檢測時間差別較大，通常現(xiàn)場檢測所需時間較長，有時甚至可能超出預定工期，而且后續(xù)的檢驗數(shù)據(jù)、報告的整理輸入等工作也占用了檢測人員相當長的一部分時間和精力。

本文研究目的在于為繼電保護裝置現(xiàn)場檢驗提供一個規(guī)范化、標準化和高效率化的解決方案，通過對軟件系統(tǒng)的更新改進，使得自動檢測系統(tǒng)能夠對保護的規(guī)約、保護的檢測過程進行編輯，滿足現(xiàn)場面臨不同廠家的各類設備的需求。

本系統(tǒng)為博電新開發(fā)的繼電保護自動檢測系統(tǒng)，不僅可以針對保護規(guī)約進行修改編輯，還能實現(xiàn)繼電保護檢測過程中整個流程的標準化、自動化，而且可以大大降低人為出錯的風險，能夠應對不同的保護裝置、縮短繼電保護校驗時間、提升工作效率、減輕檢測人員的負擔，具有廣泛的實用性和顯著的直接經(jīng)濟和社會效益。

1 繼電保護自動化檢測系統(tǒng)系統(tǒng)研發(fā)過程中的難點

1）難點1：系統(tǒng)的兼容性和可擴展性

系統(tǒng)要考慮能夠支持不同型號的繼電保護裝置的檢測，還要能夠接入不同廠家的標準源。

2）難點2：閉環(huán)自動檢測

自動檢測時，需要自動化檢測系統(tǒng)與被測保護裝置保持通信聯(lián)系，實現(xiàn)被測保護裝置的各種參數(shù)、信息等能夠被實時掌握，便于自動化檢測系統(tǒng)發(fā)送控制命令。因此，裝置檢測過程中要能夠實時的編輯這些通信命令，檢測過程中能夠實現(xiàn)通信命令的執(zhí)行。

3）難點3：快速生成檢測方案

繼電保護裝置的生產(chǎn)廠家眾多，生產(chǎn)出來的各種型號的繼電保護裝置的檢測方法也各不相同，如何能夠快速、高效地編輯檢測方案，這是自動化檢測系統(tǒng)面臨的難題。

4）難點4：檢測標準化和高效率化

現(xiàn)場檢測過程中，如何保證自動檢測系統(tǒng)能夠嚴格按照規(guī)程進行檢測，如何讓現(xiàn)場檢測人員在繁瑣的操作檢測界面和保護操作界面中減少實際操作，讓操作過程標準化，不易出錯，數(shù)據(jù)的記錄、檢測報告的編寫、整理，減輕一線人員的負擔，從而能夠投入更多的精力關注檢測本身，這也是自動化檢測系統(tǒng)需要考慮和解決的問題。

2 自動化檢測系統(tǒng)設計思路

自動化檢測需要滿足的條件有：檢測過程標準化、自動化，在檢測結束時能夠生成統(tǒng)一的標準模板，系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的檢測任務進行添加或修改。通過對硬件結構和軟件結構的調整和規(guī)劃，使得檢測系統(tǒng)滿足需求。

硬件結構要體現(xiàn)自動化檢測系統(tǒng)的整體布局，實現(xiàn)檢測控制端與電子設備（繼電保護裝置自動化檢測系統(tǒng)與繼電保護裝置）的有效隔離；軟件結構系統(tǒng)的設計是整個檢測系統(tǒng)的核心，運用分層結構和模塊化的方法，實現(xiàn)自動獨立多回路的閉環(huán)檢測。

2.1 自動化檢測系統(tǒng)的硬件結構

自動化檢測系統(tǒng)應該具有操作便捷、信息收集全面的特點。通過操作檢測系統(tǒng)（PC），能夠將檢測過程中信息的采集、測量、控制、保護和檢測等命令進行調節(jié)，在檢測結束之后，將需要收集的數(shù)據(jù)進行處理，并生成一份標準報告，實現(xiàn)檢測、檢測報告“一鍵式”完成。

硬件結構如圖1所示，檢測端一般為個人PC，檢測端、檢測儀、被測裝置通過網(wǎng)線連接交換機實現(xiàn)互聯(lián)，檢測儀和被測裝置通過檢測線進行連接。

圖1 自動化檢測系統(tǒng)的硬件結構

2.2 自動化檢測系統(tǒng)軟件結構框架

自動化檢測系統(tǒng)軟件的結構框架如圖2所示。

圖2 自動化檢測系統(tǒng)軟件結構

自動化檢測系統(tǒng)軟件安裝在檢測端（個人PC）上，在層次上劃分為兩層，分別為二次開發(fā)系統(tǒng)層和自動檢測層。二次開發(fā)系統(tǒng)層包括裝置檢測方案開發(fā)系統(tǒng)、裝置檢測方案。裝置檢測方案開發(fā)系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場需要對裝置檢測規(guī)范和標準進行編輯并輸出檢測方案。

自動檢測層包括通信規(guī)約引擎程序、檢測儀接口程序、自動檢測儀主程序和標準報告。自動檢測層在檢測開始時起到溝通模板和試驗數(shù)據(jù)的作用，通過繼電保護測試儀和自身的信號線對保護設備進行數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，從而控制保護設備的動作與否。

2.3 應對開發(fā)難點的解決方案的思路

1）系統(tǒng)在結構上把檢測所需的各功能模塊化，不同模塊之間能夠根據(jù)需要進行數(shù)據(jù)交互，從而對試驗進行控制。系統(tǒng)建立基于XML標準裝置檢測方案規(guī)范，能夠根據(jù)不同繼電保護裝置的檢測特點進行各種檢測。

系統(tǒng)建立了繼電保護裝置標準源獨立多回路的驅動模塊規(guī)范，自動檢測儀主程序根據(jù)此規(guī)范來控制標準源實現(xiàn)功能檢測，標準源控制軟件實現(xiàn)此規(guī)范就能夠接入自動檢測儀主程序，實現(xiàn)自動檢測；本系統(tǒng)研究的系統(tǒng)能夠兼容各種標準源。

2）系統(tǒng)的MMS規(guī)范通信模塊，能夠與被測繼電保護裝置進行通信，從而實現(xiàn)閉環(huán)自動檢測。

3）系統(tǒng)的裝置檢測方案二次編輯模塊，能夠根據(jù)不同繼電保護裝置的檢測需求，編輯裝置檢測方案，能夠基于現(xiàn)有的裝置檢測方案和新裝置的設備數(shù)據(jù)模型，智能生成新的裝置檢測方案。

4）通過系統(tǒng)的硬件以及軟件系統(tǒng)的結合，能夠解決人工檢測的弊端，使得檢測自動化，檢測結果也隨著檢測的進行自動生成標準報告模板。

3 自動化檢測系統(tǒng)檢測原理

3.1 二次開發(fā)系統(tǒng)層

不同的被測裝置往往有著不同的檢測方法，檢測方案也不同，檢測方案的編輯和規(guī)約模板的編輯對于結果有著決定性的影響。裝置檢測系統(tǒng)開發(fā)層如圖3所示。

圖3 裝置檢測系統(tǒng)開發(fā)層結構框圖

各部分的功能如下：

1）裝置檢測方案的設計

裝置的檢測方案包括兩個文件：被測繼電保護裝置的標準檢測文件和報告模板文件。

標準檢測模板文件基于XML語言，使用面向對象的結構化的信息描述方式，用來描述被測繼電保護裝置的規(guī)范化數(shù)據(jù)模型和各種檢測項目；規(guī)范化數(shù)據(jù)模型，用來描述繼電保護裝置各種數(shù)據(jù)集的詳細信息，通過MMS規(guī)范通信模塊從繼電保護裝置現(xiàn)場枚舉得到。

報告模板文件默認為標準的Word文件，事先將模板Word文件做好，當?shù)玫綑z測的試驗數(shù)據(jù)時，通過位置映射的方法將所需數(shù)據(jù)自動填寫到Word文件中。

2）裝置檢測項目設計

為控制輸出檢測量，從被測裝置讀取響應檢測結果，以及進行檢測過程的定義，設計檢測項目。主要包括檢測項目的通用項目、電氣量項目、檢測儀控制和保護裝置控制，具體如下：

• （1）檢測通用項目。包括分組、提示信息、安全措施、統(tǒng)計項目等，該類項目的主要特征和任何外部設備無關。
• （2）電氣量項目。保護的邏輯檢測項目的主要特征是是控制檢測儀輸出檢測量給被測保護裝置，并通過與被測保護裝置的通信獲取保護的相關動作事件。
• （3）檢測儀控制。檢測儀的相關配置項目的主要特征是只需要檢測儀通信，下達相關配置信息。
• （4）保護裝置控制。保護裝置的相關通信命令項目的主要特征是執(zhí)行保護的通信命令，如讀定值、寫定值、投切壓板、讀取保護的動作信息等。

3）裝置檢測方案開發(fā)系統(tǒng)設計

檢測方案編輯模塊分為檢測模板的編輯和報告模板的編輯。檢測模板的編輯就是將繼電保護裝置所需檢測項目進行編輯，包括檢測前準備，項目的運行和檢測后的復歸。報告模板的編輯就是將檢測模板中所得到的數(shù)據(jù)與報告文檔（Word文檔）的位置進行關聯(lián)，報告模板編輯程序啟動時自動打開Word程序，與普通Word相同，還可以在報告生成后進行修改。

設計檢測方案智能編輯模塊，基于現(xiàn)有的裝置檢測方案和新的裝置設備數(shù)據(jù)模型文件，智能、快速生成新的裝置檢測方案。

4）裝置規(guī)約開發(fā)系統(tǒng)

裝置規(guī)約的開發(fā)系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 裝置規(guī)約開發(fā)系統(tǒng)結構框圖

通過保護規(guī)約開發(fā)系統(tǒng)編輯各種裝置的規(guī)約，從而形成規(guī)約模板，再加載到通信規(guī)約引擎程序，實現(xiàn)與被測裝置的通信。

3.2 自動檢測層

自動檢測層包括檢測儀接口程序、自動檢測儀主程序和通信規(guī)約引擎程序。

1）檢測儀接口程序

檢測儀的接口程序為開放的COM接口模塊，供自動檢測主程序調用，根據(jù)自動檢測主程序發(fā)送的輸出控制命令，控制輸出檢測量，實現(xiàn)繼電保護裝置的各種檢測功能。

2）自動檢測儀主程序

自動檢測儀主程序提供了一個繼電保護自動裝置檢測的軟件環(huán)境，把人工操作和機器操作結合起來，通過加載所需的檢測方案、調節(jié)我們所需要用到的參數(shù)、控制輸出量來進行自動檢測，檢測結束后還會將檢測結果生成到標準報告模板中。

3）通信規(guī)約引擎程序

通信規(guī)約引擎程序的作用是加載我們所需的規(guī)約模板，實現(xiàn)檢測儀與被測量裝置的通信。規(guī)約模板分為傳統(tǒng)規(guī)約模板和MMS規(guī)約模板，通過開放相同的接口程序，供自動檢測系統(tǒng)調用。

使用自動檢測儀主程序打開所需的檢測方案，逐項執(zhí)行方案中的項目，具體流程如下：

• （1）自動檢測儀主程序根據(jù)檢測方案計算公式和參數(shù)值，調用檢測儀接口程序，通過檢測儀接口程序開始輸出檢測量。
• （2）自動檢測儀主程序通過通信規(guī)約引擎程序與繼電保護裝置進行通信，當繼電保護裝置收到通信命令和通信數(shù)據(jù)后，執(zhí)行命令；每一項執(zhí)行完畢之后，都會將結果發(fā)送給自動檢測儀主程序讓其進行判斷。
• （3）自動檢測儀主程序接收到結果之后將所關聯(lián)的數(shù)據(jù)填寫到報告中，并對數(shù)據(jù)進行判斷，判斷的結果也將自動填入報告中。
• （4）自動檢測儀主程序中的報告為Word標準報告，在檢測過程中根據(jù)程序的關聯(lián)自動形成標準報告。

4 自動化檢測系統(tǒng)的檢測方法設計

自動化檢測系統(tǒng)的檢測方法主要包括以下兩個步驟：裝置檢測方案編輯和自動檢測。裝置檢測方案開發(fā)系統(tǒng)要根據(jù)檢測規(guī)范和標準編輯裝置檢測方案（檢測模板和報告模板）；自動檢測儀主程序加載已寫好的檢測方案進行自動檢測，檢測結束后生成檢測報告，流程如下：

1）啟動裝置檢測方案開發(fā)系統(tǒng)，建立裝置檢測方案。具體包括以下：

• （1）使用裝置檢測方案開發(fā)系統(tǒng)，新建檢測模板，為檢測模板制定規(guī)范化數(shù)據(jù)模型。
• （2）根據(jù)繼電保護裝置的功能檢測要求，根據(jù)不同廠家及其設備編輯各種檢測項目，定制檢測項目的檢測方法和檢測流程，且一次編輯之后，再遇到相同設備只需加載即可；根據(jù)報告格式要求，編輯報告模板。
• （3）編譯檢測模板和報告模板，形成裝置檢測方案。

2）自動檢測儀主程序根據(jù)裝置檢測方案進行自動檢測。具體流程如下：

• （1）自動檢測儀主程序加載裝置檢測方案，根據(jù)裝置檢測方案形成初始檢測記錄文件和報告文件。
• （2）開始檢測，自動檢測儀主程序根據(jù)裝置檢測方案定義的檢測項目，依次完成各檢測項目的檢測，自動記錄檢測結果、自動進行結果判斷、自動填寫報告。
• （3）檢測完成，自動生成標準的報告模板并保存。

5 自動化檢測系統(tǒng)的應用

目前，本套自動化檢測系統(tǒng)在新疆某變電站檢測成功，現(xiàn)場檢測如圖3所示。檢測過程中規(guī)約模板的編輯、檢測模板的編輯以及測試的過程界面、結果界面的一部分如圖5—圖9所示。

通過本次檢測系統(tǒng)的測試，經(jīng)過對不同廠家的不同設備進行試驗驗證，證明了本系統(tǒng)在面對不同廠家的不同設備時的有效性，提高了一線檢測人員的工作效率，減少了人工檢測過程中可能出現(xiàn)的錯誤，系統(tǒng)自動生成了標準化報告，減輕相關人員的工作負擔。

圖5 現(xiàn)場檢測示例

圖6 規(guī)約模板的編輯部分圖

圖7 檢測模板編輯部分圖

圖8 檢測過程部分圖

圖9 檢測結果部分圖

6 結論

本文針對繼電保護裝置自動化檢測領域的問題，提出了一套繼電保護裝置自動化檢測系統(tǒng)的結構和實現(xiàn)方法，在設計上采用分層結構和模塊化思想，將現(xiàn)場檢測中的重復性工作交給檢測系統(tǒng)，不僅有效的減輕了現(xiàn)場工作人員的壓力，并且提高了效率和準確性，使試驗更加簡易化，報告標準化。

本系統(tǒng)由于是被測設備、檢測儀器和計算機之間的連接，不需要網(wǎng)絡設備，所以不會有網(wǎng)絡安全風險。并且相對于傳統(tǒng)繼電保護自動化檢測方面，在面對不同保護生產(chǎn)廠家和不同設備時，本檢測系統(tǒng)可以通過可編輯的規(guī)約系統(tǒng)來對應不同規(guī)約類型的設備，可編輯的二次開發(fā)系統(tǒng)平臺能夠編輯不同的試驗，編輯好的標準化流程可以避免漏檢、錯檢，并且一鍵啟動之后，程序自動進行測試，自動生成標準模板。

本自動化檢測系統(tǒng)如果能在全新疆推廣應用，不僅能使得新疆的繼電保護檢測方面得到便利，更使得繼電保護裝置檢測領域的技術水平產(chǎn)生質的飛躍。