Q GDW 11011-2013 继电保护设备自动测试接口标准.pdf
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1、Q / GDW 11011 2013 I ICS 29.240 备案号:CEC 8242013 Q/GDW 国家电网公司企业标准 Q / GDW 11011 2013 继电保护设备自动测试接口标准 Auto-testing interface standard for relay protection equipments 2014-05-01 发布 2014-05-01 实施 国家电网公司 发 布 Q / GDW 11011 2013 目 次 前言 1 范围 1 2 规范性引 用文件 1 3 术语和定 义 1 4 通用约定 4 5 总体技术 架构 4 6 测试脚本 语法 9 7 返回信息 语
2、法 18 8 表达式语 法 22 9 解析器实 现 30 附录 A(规范性附录) 测试脚本的 Schema 定义文件 31 附录 B(规范性附录) 返回信息的 Schema 定义文件 42 附录 C(规范性附录) 公共类型的 Schema 定义文件 47 编制说明 49 I Q / GDW 11011 2013 II 前 言 为了解决目前继电保护设备在检验和调试过程中过分依赖专业人员个人技术能力的问题,提高调试 过程的标准化和自动化,实现管理工作的规范化,特制定本标准以规定继电保护装置自动测试功能的实 现方法和接口形式,使遵守本标准的后台软件与测试仪之间均可以相互兼容,以实现继电保护装置自动
3、测试接口技术的标准化。 本标准定义了一套后台软件与继电保护测试仪的通用接口,各个继电保护测试仪厂家可根据此接口 标准提供相应的解析器,并使之运行在后台计算机上,用于实现继电保护设备的自动测试。 本标准制定过程中,强化了开放性,以便能够被大多数厂家接受和支持。 本标准由国家电力调度控制中心提出并解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准起草单位:国网江苏省电力公司,国网江苏电力调度控制中心,国网江苏省电力公司电力科 学研究院,江苏方天电力技术有限公司,江苏省电力公司检修分公司,北京博电新力电气股份有限公司, 深圳凯弦电气自动化有限公司,三泰电力技术(南京)股份有限公司,广东昂立电气自动化有
4、限公司。 本标准主要起草人:严国平,陈久林,林世隆,王德林,刘宇,管益斌,袁宇波,徐宁,郭雅娟, 聂国际,郑海雁,蒋一泉,黄浩声,顾俊,邓洁清,向前,王庆东,张勇,李俊庆,陈锦铭,李鹏,李 斌。 本标准首次发布。 Q / GDW 11011 2013 继电保护设备自动测试接口标准 1 范围 本标准规定了后台软件与继电保护测试仪之间的接口,包括自动测试功能的整体技术实现方式、测 试方法的程序化表达形式、以及测试过程中的执行控制和数据传输方式等内容。 本标准适用于使用模拟电气输入输出的继电保护测试仪,作为实现自动测试的依据。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引
5、用文件,仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB 130002010 信息技术- 通用多八位编码字符集(UCS ) GB/T 187932002 可扩展置标语言(XML)1.0 DL/T 478 2010 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 后台软件 BACKGROUND SOFTWARE 工作人员使用的、运行于上位计算机中,通过控制继电保护测试仪完成自动测试功能的软件。 3.2 测试仪 PROTECTIVE RELAYS TEST DEVICE 继电保护测试仪,一般包括下
6、位机硬件装置和上位机后台软件,本标准所说的测试仪通常指下位机。 3.3 接口 INTERFACE 后台软件和测试仪的接口简称接口,是存在于后台软件和测试仪之间的一组规范及其两端的软件实 现。后台软件使用接口操作测试仪,取得测试结果。 3.4 接口链接库 LINK LIBRARY FOR INTERFACE 接口的实现载体之一,通常由测试仪生产商根据自身硬件产品开发,与后台软件一同发布运行,供 后台软件调用。 3.5 自动测试脚本 AUTO-TESTING SCRIPT 自动测试功能的载体,用以描述测试方法。 3.6 可扩展自动测试执行语言 EXTENSIBLE AUTO TEST EXECUT
7、ING LANGUAGE 缩写为 XATEL,是用于编写测试脚本和返回信息的计算机语言,基于 XML 1.0 规范。 3.7 解析器 PARSER 用于解析和执行自动测试脚本的程序,依据不同产品的软硬件功能和结构,可存在于后台软件、接 口链接库、测试仪等多个部分中。 3 Q / GDW 11011 2013 4 通用约定 4.1 XML 语法约定 本标准中的测试脚本和返回数据格式均使用 XATEL 语言进行描述。XATEL (eXtensible Auto Test Execution Language,可扩展自动测试执行语言)是测试脚本和返回数据信息的编写语言,基于 W3C 的 XML 1.
8、0 语言规范,定义了适合继电保护专业的词汇,用于在保护专业层面描述测试的方法和流程。 4.2 表达式语法约定 本标准中的表达式遵循如下约定: a) 所有名称和保留字区分大小写; b) 名称宜真实地反映实际含义; c) 变量名、公式名等自定义名称的有效字符集同 C 语言,长度不应超过 10 个字符; d) 所有已定义的运算符、函数名、符号常量、指示符、转义符等,均为语法的保留字,不允许在 任何自定义名称或字面常量中使用; e) 空格使用规则同 C 语言,表达式中不允许回车。 4.3 编码约定 本标准中所有的脚本和返回信息,包括文件形式和函数参数形式, 均采用 GB 13000-2010 中所规定
9、的 的 UTF-8 编码,且开头不使用 BOM(Byte Order Mark )标记。 4.4 单位和精度约定 单位和精度约定见表 1。 表 1 单 位 和 精 度 物理量 单位 电流 安培 电压 伏特 频率 赫兹 时间 秒 相角 角度 阻抗 欧姆 数值精度 浮点型数值最多保留小数点后 3 位 4.5 测试执行约定 本标准中的测试脚本执行遵循如下约定: a) 测试脚本变量段中的表达式由后台软件处理,过程段中的表达式由接口链接库和测试仪处 理; b) 过程段中的测试子项、状态序列、信息提示按脚本编写顺序执行; c) 测试仪执行测试子项的超时由接口链接库监测,超时时间在测试脚本中设置; d) 测
10、试仪执行过程中及时上传结果数据和提示信息。 5 总体技术架构 5.1 硬件连接 典型的自动测试系统硬件连接方式见图 1: 4 Q / GDW 11011 2013 图 1 硬件连接图 系统通常由三部分构成,其中前两部分安装在同一台计算机中: a) 后台软件,主要完成测试内容的显示和与用户的交互; b) 接口链接库,主要完成测试脚本的解析, 将脚本转化成指令下发给测试仪,并接收测试仪返回的 数据和状态信息,生成文件交给后台软件; c) 继电保护测试仪,它接收接口链接库的指令,完成测试内容。 5.2 测试流程 典型的自动测试流程见图 2: 图 2 自动测试流程 5 Q / GDW 11011 20
11、13 其中: a) 自动测试工作由后台软件、接口链接库、测试仪下位机三部分共同完成; b) 通信底层细节由接口链接库和测试仪之间封装; c) 测试脚本是后台软件和接口链接库之间的信息传递载体; 5.3 测试脚本 测试脚本是本接口标准的核心内容。遵循将继电保护知识与软件开发相分离的原则,使用 XATEL 语言编写测试脚本,描述完整的测试方法和流程,测试仪解析和执行脚本流程完成测试工作。测试脚本 及 XATEL 语言承载了继电保护专业知识,是后台软件与测试仪之间的信息传递载体。 测试脚本具有以下作用: a) 测试脚本在专业层面完整描述测试方法和流程,承载所有与保护装置相关的知识,仅依赖保护 功能,
12、与测试仪无关,对所有测试仪型号通用; b) 接口链接库在软件层面解析、并配合测试仪执行脚本描述的流程,仅依赖厂家各自的测试仪产 品,与保护装置无关,对所有保护装置通用; c) 保护装置型号新增或版本升级时,只要更新相应测试脚本即可,无需修改任何程序,以达到接 口标准对于继电保护技术升级的适应性; d) 测试脚本仅描述自动测试的过程,及其所涉及的输入参数和输出结果定义,数据的前期获取及 后续处理展示不在脚本描述范围内。 5.4 接口软件形式 5.4.1 下行接口( 后台软件到测试仪) 采用动态链接库提供接口函数,后台软件直接调用的形式,包含启动测试、继续测试、停止测试 3 个接口函数。 5.4.
13、1.1 启动测试: a) 原型 bool Start(char* pScript); b) 功能 非阻塞方式,接口链接库接收到脚本文件后,开始进行解析,解析无误后进行测试初始化。函数调 用过程中应检查脚本的可读性(编码、语法是否正确等)和可操作性(是否电气安全、地址和路径是否 有效等),并据此设定函数返回值。参数所指向的字符串存储空间由后台软件负责分配,链接库在收到 后应将其内容复制使用,函数返回后,后台软件即行释放。 c) 参数表 pScript 指针,指向测试脚本字符串,UTF-8 编码,具体内容参见章节 5.3。 d) 返回值 true:脚本读 取成功 false:脚本读取失败 5.4.
14、1.2 继续测试: a) 原型 void Continue(); b) 功能 非阻塞方式,测试仪在测试过程中解析到信息指令时返回提示信息到后台软件,撤掉测试仪所加载 的电气量,并停止发送心跳信息;后台软件调用该函数继续执行后,恢复发送心跳。 5.4.1.3 停止测试: a) 原型 bool Abort(); 6 Q / GDW 11011 2013 b) 功能 阻塞方式, 后台软件发送停止命令到接口链接库,测试仪放弃当前测试,撤掉所加载的电气量并返 回,同时通过 XML 上行接口返回相应信息。后台软件在调用停止命令后将启动计时,若函数超时未返 回,则提示用户人工检查设备。 c) 返回值 tru
15、e:停止成功 false:停止失败 5.4.2 上行接口( 测试仪到后台软件) 5.4.2.1 方 法:测试仪接口链接库向约定的目录中写文件。 5.4.2.2 说 明:此方法是以文件自身作为事件触发的载体,文件格式以约定描述为准。 5.4.2.3 约定:接口链接库接受后台软件发送的测试脚本后,在解析完成后发生的一系列测试动作, 根据脚本指令需将某些信息返回到后台软件, 或按双方约定产生一些信息时,需将动作信息写入到后台 软件某个指定的文件目录下,以 XML 格式文件记录,文件存放路径由后台软件通过测试脚本通知测试 仪, 文件名称以系统时间命名,格式为从小时到毫秒的 9 位字符,加上 3 位序列
16、号(避免系统时钟分辨率 不够而导致的文件重名问题) ,扩展名 xml。文件的产生顺序应当与其数据的实际产生顺序一致,且序列 号在一次试验中按此顺序从小到大。 5.4.3 状态转移 测试仪根据接口函数的调用和试验执行情况,进行状态之间的转移。见图 3: 图 3 测试状态转移图 脚本执行过程中设置超时定时器,以避免测试仪长期无响应的影响。在进入暂停状态时,接口链接 库应通知计时器停止计时;若收到后台软件 Continue()指令,则开始继续计时。 5.5 脚本预处理 后台软件预处理指在后台软件在测试脚本发送到测试仪接口链接库之前的一系列处理过程,其中包 7 Q / GDW 11011 2013 含
17、了语法检查、数据验证、公式计算、数值填写等,从而使脚本达到规范性、一致性、正确性、有效性, 在处理过程中对于错误的脚本给出相应处理。 测试仪预处理指测试仪接口链接库收到测试脚本后所应当首要进行的处理过程,主要包括语法检查 和电气安全性检查。 5.6 电气安全 为了防止参数错误导致的高电压、大电流对保护装置造成损坏,接口的测试仪端实现应当根据 脚本中提供的额定电压、电流值,对可能引发电气事故的情况进行提示或禁止。根据继电保护装置 技术条件的行业标准,对电流和电压回路过载模型和处理方式进行明确规定。具体内容参见 DL/T 478-2010 中 4.7。 5.6.1 电流回路 根据该标准对于过载能力
18、要求的描述,交流电流回路的最大过载模型为: 1 t KK t ( 1) 其中 t 为过载时间(秒), Kt 为 t 秒内允许的过载电流倍数, K 为 1 秒内允许的过载电流倍数(该标 准规定为 40)。换算后即得到过载安全区域为: ( 2) 2 1600 t Kt 测试仪链接库应当在预处理时,对脚本中的单相交流电流和保持时间进行运算判断,不满足式( 2) 时拒绝执行。 为加强安全性,另增加更严格的公式( 3)判据,不满足公式( 3)时,应当提示等待用户确认。 ( 3) 2 1000 t Kt 5.6.2 电压回路 该标准规定: 1.2 倍额定电压下可连续工作, 1.4 倍额定电压下允许 10
19、秒。 因此测试仪链接库当发现单相电压超过 1.2 倍额定值时应当等待确认,超过 1.4 倍时拒绝执行。 5.6.3 处理方式 处理方式见表 2。 表 2 处 理 方 式 类别 判 据 处理方式 2 1000 1600 t Kt 提示 电流 2 1600 t Kt 禁止 1.2 1.4 n U U 提示 电压 1.4 n U U 禁止 提示:测试仪暂停执行,返回描述信息通知后台软件,后台软件提交用户确认。用户确认则 Continue() 继续执行;用户取消则 Abort()放弃。 禁止:测试仪拒绝执行,返回描述信息通知后台软件,后台软件告知用户。 5.7 异常处理机制 异常处理机制见图 4: 8
20、 Q / GDW 11011 2013 后台软件 预处理 接口链接库 发生异常 心跳信息 捕获异常 是否超时 解析脚本 返回信息 结束 测试仪 通过 出错 是 有 有 有 图 4 异常处理机制流程图 异常处理包含以下情况: a) 超时:在测试过程中,接口链接库应根据脚本中设定的最大工作时间对测试仪工作进行监控。 若超过最大时间仍未完成试验,则停止测试仪工作,清除所加电气量,并告知后台软件,后台 软件收到信息后在界面上通知用户。 b) 心跳信息:根据脚本中心跳周期( HeartBeat)的定义,接口链接库需在周期范围内返回心跳信 息,以此来判断接口链接库是否正常工作;如果在周期范围而内没有收到心
21、跳信息,则认为接 口链接库发生异常,后台软件应终止测试,必要时强制结束链接库运行,并提醒用户进行相应 检查,以避免烧坏设备。 c) 异常:测试仪在测试的过程中,遇到的异常情况应立即清除电气量输出,终止或暂停测试,并 向后台软件返回信息。 6 测试脚本语法 规定后台软件传递给测试仪的测试脚本格式。语法所对应的 Schema 定义文件参见附录 A 和附录 C。 6.1 整体描述 . . . . 说明: 每个测试脚本针对一个测试项目。原始脚本经过后台软件预处理后发送给测试仪接口链接库执行。 9 Q / GDW 11011 2013 公式段和变量段的内容有可能为空,但元素本身必须保留。 6.2 属性段
22、 说明:属性集合主要用来描述该测试脚本所对应的保护装置型号、测试功能项等全局信息。 属性段属性信息见表 3。 表 3 属性段属性参考 元素节点 属性名 属性说明 属性值 属性值说明 Address Type 指示下位机地址的物理类型 ip IP 地址,缺省值 com 串口号 lpt 并口号 usb USB 口地址 6.3 公式段 样例: f(x)=x+10 f(x)=x=A?0:(x=B?240:120) 说明:公式集合中包含若干公式,每个公式都有唯一的名称, Name 属性必须填写,用于表达式中 进行引用。 元素的值是一个公式定义,属于表达式的字面用法,不使用运算指示符。具体格 式参见章节
23、8.4。 公式段属性信息见表 4。 表 4 公式段属性参考 元素节点 属性名 属性说明 属性值 属性值说明 Formula Name 公式名,段内唯一,必需属性 字符串 与 C 语言的变量命名 规则相同 6.4 变量段 10 Q / GDW 11011 2013 说明: a) 变量用于定义在测试过程中用到的参数,脚本模板中的变量经过后台软件的预处理后,将获取 的具体数值提交给测试仪; Validation 属性应尽量书写,以对外部输入进行有效性限制。 样例: 后台软件预处理前: 5 variable(a)+1 后台软件预处理后: 5 6 b) 变量的 Name 属性值是在它的唯一标识,不要求严
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