CN116298440B - 一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，所述方法通过异常源注册的方式，增加状态序列中可模拟的数据源；通过数据耦合的方式，将注册的***暂态故障数据信息叠加到稳态电气量输出数据中；通过时序耦合方式，将复合故障电气量输出数据、开关量数据信息以及其他异常源数据信息耦合至时序节拍序列中，以状态序列方式模拟电力***故障。本发明能够通过单台设备模拟电力***各类暂态故障、辅助设备故障、通信信号故障等复合型电力***异常工况，无需仿真***，测试效率高，具有很强的实用性。

Description

一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法

技术领域

本发明涉及电力二次设备测试技术，特别是一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法。

背景技术

电力***保护控制设备的动作原理是依据采集外部电气量信息、开关量信息以及通信信息，经过逻辑判断后甄别故障，采取相应措施。对于保护控制设备原理的测试就是利用外部测试设备产生各类故障电气量波形，并配合开关量信息模拟故障现象，考核保护控制设备的动作情况是否正确。

目前，二次设备的闭环静态测试基本采用稳态的电气量来模拟故障，即幅值固定、频率为基波或整数倍谐波的正弦波或余弦波。如果要模拟通道中断、误码等通信故障，只能设置外接模拟设备来实现，无法实现与状态序列同步控制；如果要模拟含有衰减直流分量或衰减非直流分量的暂态波形，则多采用实时数字仿真***来实现，测试***及设置复杂，对测试人员专业要求水平高。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，利用脚本文件的灵活性，通过异常源注册的方式，增加状态序列中可模拟的数据源；通过数据耦合的方式，将注册的***暂态故障数据信息叠加到稳态电气量输出数据中；通过时序耦合方式，将复合故障电气量输出数据、开关量数据信息以及其他异常源数据信息耦合至时序节拍序列中，以状态序列方式模拟电力***故障，从而为电力***二次设备提供一种全面、简捷的测试方法。

技术方案：本发明所述的一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，所述方法通过异常源注册的方式，增加状态序列中可模拟的数据源；通过数据耦合的方式，将注册的***暂态故障数据信息叠加到稳态电气量输出数据中；通过时序耦合方式，将复合故障电气量输出数据、开关量数据信息以及其他异常源数据信息耦合至时序节拍序列中，以状态序列方式模拟电力***故障。

一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，包括以下步骤：

（1）在测试设备软件中，通过状态序列数据源接口注册各种异常源，注册信息包括异常源的名称、ID、类型、参数等，所述异常源通过键值对的方式实现在状态序列数据源接口的参数注册。

（2）根据模拟需求，设置状态序列各状态参数，所述状态参数包含异常源参数，所述异常源参数包括暂态电气量故障信息、通信状态模拟信息。

（2.1）通过状态序列参数设置稳态电气量和开关量的数值及时序。

（2.2）通过脚本文件设置暂态电气量故障信息、通信信号等其他异常源参数。所述脚本文件参数设置可以在自动测试用例中进行修改，从而实现测例批量自动测试。

（2.3）根据实际状态情况，改变状态序列个数，并按状态依次进行上述参数设置。

（3）测试仪提取状态序列中开关量和稳态电气量参数，解析脚本获取暂态电气量、通信状态模拟信号参数，完成时序信息与开关量状态的数据耦合，完成时序信息与电气量的数据耦合，形成输出数据序列。

（3.1）分别提取各状态中开关量和稳态电气量设置数值及时序参数。

（3.2）解析脚本文件，提取暂态电气量、通信信号等其他异常源参数。

（3.3）按照异常源类型，对数据进行耦合处理。

（3.3.1）对于开关量数据，将数值与时序进行耦合，得到最终输出的开关量序列。

（3.3.2）对于电气量数据，首先分别将稳态电气量与暂态电气量与时序进行耦合后，再分别进行采样值离散处理，然后按时序将稳态电气量与暂态电气量的采样值进行数据耦合叠加，得到最终输出的电气量序列。

所述电气量类数据源信息被抽象为衰减直流分量和衰减非直流分量，如下式：

；

式中，——衰减直流分量，/>；

——第k项衰减非直流分量，；

异常电气量信息参数包括：衰减直流分量的幅值和衰减时间常数、各种衰减非直流分量的幅值、初相角、频率和衰减时间常数等。

（3.3.3）对于控制类故障，将控制命令与时序进行耦合，得到最终输出的命令序列。

（4）按照各序列的时序节拍输出各状态电气量、开关量以及命令。

（4.1）开关量输出序列经过测试设备开关模块，最终驱动测试设备的外部节点。

（4.2）电气量输出序列经过测试设备数模转换模块，变为低压小信号模拟量输出；低压小信号能够通过接入功率放大器的方式产生常规模拟电压、电流量。

（4.3）命令输出序列调用测试设备相关功能，实现控制功能。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法。

一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明提供的实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，能够应用于电力***二次设备测试仪，通过灵活设置状态序列输出的故障电气量数据，模拟含暂态信息的故障波形，通过设置控制类输出，模拟复合辅助设备异常、通信异常等工况，更接近实际故障情况，能够更有效的测试继电保护原理。

2、本发明提供的实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法步骤简单，具有很强的实用性。

3、本发明采用的异常源的注册机制有利于后续增加更多的异常源模块，从而不断完善测试环境。

附图说明

图1为本发明所述状态序列模拟流程框图。

图2为本发明所述状态序列数据耦合示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本实施例模拟正常态、故障态、恢复态的状态序列，其中故障态同时模拟产生故障电流且通道延时不一致的异常工况，故障电流如下：

（1）

式中，

——基波周期分量，/>；

——衰减直流分量，/>；

——衰减非直流分量，/>。

首先，在测试设备软件中，以键值对的方式通过状态序列数据源接口注册通道异常模拟模块、暂态电流模拟模块，以通道异常模拟模块注册为例：

{

"name": "CommErr",

"type": "control",

"paras": [

{"paraName":"ctrlMode","value":"single"},

{"paraName":"errMode","value":"delayErr"},

{"paraName":"rxDelay","value":"1"},

{"paraName":"txDelay","value":"2"}]

}

附图1所示为本方法状态序列模拟流程框图。

S1、分别设置测试设备各状态序列的参数，具体步骤如下：

S1.1、设置正常态序列参数，包括：设置状态切换方式为固定持续时间切换并设置持续时间，设置稳态电气量的幅值和初相角以及开关量的状态；

S1.2、设置故障态序列参数，包括：通过状态序列参数设置状态切换方式为开入翻转切换，设置开关量的状态，设置稳态电气量的幅值和初相角/>；通过脚本文件设置暂态电气量故障信息参数，含衰减直流分量初始幅值/>、衰减时间常数/>，衰减非直流分量初始幅值/>、频率/>、初相角/>、衰减时间常数/>；通过脚本文件设置通道模块控制模式（ctrlMode）、异常模式（delayErr）、接收通道延时（rxDelay）、发送通道延时（txDelay）。

S1.3、设置恢复态序列参数，包括：设置状态切换方式为固定持续时间切换并设置持续时间，设置稳态电气量的幅值和初相角以及开关量的状态。

需要说明的是，本实施例以三状态序列为例，实际可根据需要模拟的故障状态情况，增加状态序列个数；本实施例中待模拟故障电流的暂态信息由三部分组成，通过设置脚本文件中参数来实现，实际暂态信息的组成项可以根据需要增减。

S2、测试仪采用附图2所提供的数据耦合方法，生成各状态序列输出数据。以故障态为例，具体步骤如下：

S2.1、测试仪从状态序列设置参数中分别提取开关量和稳态电气量设置数值以及状态的切换时序参数；

S2.2、测试仪解析脚本文件，提取暂态电气量、通信信号等其他异常源参数；

S2.3、测试仪将状态的时序信息与开关量设置的状态数据值耦合，得到开关量输出序列；

S2.4、测试仪将状态的时序信息与控制类设置的命令耦合，得到控制输出命令序列；

S2.5、测试仪将状态的时序信息与稳态电气量（即公式1中基波周期分量）进行耦合，然后再按照相对状态的时间进行采样值离散处理，得到稳态电气量部分的输出序列；

S2.6、测试仪将状态的时序信息与暂态电气量（即公式1中衰减直流分量和衰减非直流分量）进行耦合，然后再按照相对状态的时间进行采样值离散处理，得到暂态电气量部分的输出序列；

S2.7、将S2.4和S2.5得到的采样数据进行耦合叠加，得到最终电气量输出数据序列。

S3、测试仪按照各序列的时序节拍输出各状态电气量和开关量，具体步骤如下：

开关量输出序列经过开关模块，最终驱动外部节点；

电气量输出数据序列经过数模转换模块，变为低压小信号模拟量输出；

命令输出序列调用测试设备相关功能，实现控制功能。

如果需要输出为二次***的模拟电压、电流值，可以在模拟回路环节串接功率放大器。

在设计自动测试用例时，可以通过改变脚本文件中设置参数的方式，形成批量的测试用例，例如设置不同的初相角、幅值等参数，就可以模拟不同的合闸时刻的影响。

Claims (5)

1.一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，其特征在于，所述方法通过异常源注册的方式，增加状态序列中可模拟的数据源；通过数据耦合的方式，将注册的***暂态故障数据信息叠加到稳态电气量输出数据中；通过时序耦合方式，将复合故障电气量输出数据、开关量数据信息以及其他异常源数据信息耦合至时序节拍序列中，以状态序列方式模拟电力***故障；具体包括以下步骤：

（1）通过状态序列数据源接口，注册各种异常源；所述异常源通过键值对的方式实现在状态序列数据源接口的参数灵活注册，便于不同数据源的接入；

（2）根据模拟需求，设置状态序列各状态参数，所述状态参数包含异常源参数，所述异常源参数包括暂态电气量故障信息、通信状态模拟信息；

（2.1）通过状态序列参数设置稳态电气量和开关量的数值及时序；

（2.2）通过脚本文件设置其他异常源参数；所述脚本文件参数设置能够在自动测试用例中进行修改，从而实现测例批量自动测试；

（2.3）根据实际状态情况，改变状态序列个数，并按状态依次进行上述参数设置；

（3）测试仪提取状态序列中开关量和稳态电气量参数，解析脚本获取暂态电气量、通信状态模拟信号参数，完成时序信息与开关量状态的数据耦合，完成时序信息与电气量的数据耦合，形成输出数据序列；

（4）测试仪按照状态序列的时序节拍，输出各状态的电气模拟量，驱动外部开关节点及其他设备。

2.根据权利要求1所述的一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，其特征在于，所述步骤（3）具体为：

（3.1）分别提取各状态中开关量和稳态电气量设置数值及时序参数；

（3.2）解析脚本文件，提取其他异常源参数；

（3.3）按照异常源类型，对数据进行耦合处理；

（3.3.1）对于开关量数据，将数值与时序进行耦合，得到最终输出的开关量序列；

（3.3.2）对于电气量数据，首先分别将稳态电气量和暂态电气量分别与时序进行耦合后，再分别进行采样值离散处理，然后按时序将稳态电气量与暂态电气量的采样值进行数据耦合叠加，得到最终输出的电气量序列；

所述暂态电气量类数据源信息被抽象为衰减直流分量和衰减非直流分量，如下式：

；

式中，——衰减直流分量，/>；

——第k项衰减非直流分量，/>；

异常电气量信息参数包括衰减直流分量的幅值和衰减时间常数、各种衰减非直流分量的幅值、初相角、频率和衰减时间常数；

（3.3.3）对于控制类故障，将控制命令与时序进行耦合，得到最终输出的控制命令序列。

3.根据权利要求1所述的一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法，其特征在于，所述步骤（4）具体为：

（4.1）开关量输出序列经过测试设备开关模块，最终驱动测试设备的外部节点；

（4.2）电气量输出序列经过测试设备数模转换模块，变为低压小信号模拟量输出；低压小信号能够通过接入功率放大器的方式产生常规模拟电压、电流量；

（4.3）命令输出序列调用测试设备相关功能，实现控制功能。

4.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法。

5.一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3中任一项所述的一种实现电力***多源异常工况耦合的状态序列模拟方法。