阅读说明：本技术 一种数字化继电保护测试仪时间验证系统及方法 (Time verification system and method for digital relay protection tester ) 是由 王大兴 刘学文 林波 李汶蒿 杨康 何宇 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种数字化继电保护测试仪时间验证系统及方法,包括GPS授时系统、数字化继电保护测试仪、数据转换装置、网络报文记录分析装置和计算机设备；GPS授时系统分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接,数字化继电保护测试仪与网络报文记录分析装置连接,数据转换装置分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接,数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置分别与计算机设备连接；计算机设备通过计算数字化继电保护测试仪从接收目标信号到接收预处理信号的时间差是否在允许的误差范围内,以确定数字化继电保护测试仪的时间是否准确,确保变电站是否可以进行正常调试。(The invention discloses a time verification system and a method for a digital relay protection tester, which comprises a GPS time service system, the digital relay protection tester, a data conversion device, a network message recording and analyzing device and computer equipment; the GPS time service system is respectively connected with the digital relay protection tester and the network message recording and analyzing device, the digital relay protection tester is connected with the network message recording and analyzing device, the data conversion device is respectively connected with the digital relay protection tester and the network message recording and analyzing device, and the digital relay protection tester and the network message recording and analyzing device are respectively connected with the computer equipment; the computer equipment determines whether the time of the digital relay protection tester is accurate or not by calculating whether the time difference from the target signal receiving to the preprocessing signal receiving of the digital relay protection tester is within the allowable error range or not, and whether the transformer substation can be normally debugged or not is ensured.)

一种数字化继电保护测试仪时间验证系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统数字化变电站测试验证技术领域，具体涉及一种数字化继电保护测试仪的时间验证系统及方法。

背景技术

随着我国电力行业的发展，数字化变电站作为未来变电站的发展趋势,已成为智能电网的重要组成部分之一，为适应数字化变电站的测试需要，数字化继电保护测试仪应运而生。数字化继电保护测试仪作为数字化变电站重要的调试设备，可收发IEC61850-9-1、61850-9-2、GOOSE以及IEC60044-7/8不同标准下的数字式报文并对接收的报文进行解析测试，也可以开关量状态信息进行测试。

在变电站调试过程中，不管进行保护测试或者进行其他智能设备调试，均会使用到数字化继电保护测试仪的数字式报文输出和开关量输出，因此，保证数字化继电保护测试仪的数字式报文输出和开关量输出的时间准确性至关重要，数字式报文输出和开关量输出的时间准确，则变电站可进行正常调试，若不能保证上述时间准确，则会导致变电站的调试无法正常调试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术无法验证数字化继电保护测试仪的数字式报文输出和开关量输出时间的准确性，因此，提供一种数字化继电保护测试仪时间验证系统及方法，以验证数字化继电保护测试仪的数字式报文输出和开关量输出时间的准确性，保证变电站的正常调试。

本发明通过下述技术方案实现：

一种数字化继电保护测试仪时间验证系统，包括：GPS授时系统、数字化继电保护测试仪、数据转换装置、网络报文记录分析装置和计算机设备；

所述GPS授时系统分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接，所述数字化继电保护测试仪与所述网络报文记录分析装置连接，所述数据转换装置分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接，所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置分别与所述计算机设备连接；

所述GPS授时系统，用于对所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置对时；

所述数字化继电保护测试仪，用于接收目标信号并将所述目标信号分别输出给所述数据转换装置和所述网络报文记录分析装置，将所述目标信号输出的时刻作为目标输出时刻；

所述数据转换装置，用于对所述目标信号进行转换处理生成预处理信号，并将所述预处理信号分别发送给所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置；

所述数字化继电保护测试仪，用于接收所述预处理信号，并将所述数字化继电保护测试仪接收所述预处理信号的时刻作为返回时刻，计算所述返回时刻和所述目标输出时刻的差值作为第一时间差值；

所述数字化继电保护测试仪，用于生成测试数据文档并发送给计算机设备，所述测试数据文档包括所述第一时间差值；

所述网络报文记录分析装置，用于接收所述目标信号和所述预处理信号，并将所述网络报文记录分析装置接收所述目标信号的时刻作为第一接收时刻，将所述网络报文记录分析装置接收所述预处理信号的时刻作为传输时刻；

所述网络报文记录分析装置，用于生成分析数据文档并发送给计算机设备，所述分析数据文档包括所述第一接收时刻和所述传输时刻；

所述计算机设备，用于根据时间标识从所述测试数据文档中提取所述第一时间差值，并根据时刻标识从所述分析数据文档中提取所述第一接收时刻和所述传输时刻；计算所述第一接收时刻与所述传输时刻的差值作为第二时间差值；当所述第一时间差值与所述第二时间差值的结果差值在预设误差范围内，则验证通过。

进一步地，所述数据转换装置，用于对所述目标信号进行转换处理，包括：

当所述目标信号为GOOSE状态信号，则所述数据转换装置将所述GOOSE状态信号转换为硬接点信号；

当所述目标信号为硬接点信号，则所述数据转换装置将所述硬接点信号转换为GOOSE状态信号。

进一步地，所述GPS授时系统通过光纤分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接。

进一步地，若所述数字化继电保护测试仪发送的所述目标信号为GOOSE状态信号，则所述数字化继电保护测试仪，通过光纤分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接；

若所述数字化继电保护测试仪发送的所述目标信号为硬接点信号，则所述数字化继电保护测试仪，通过硬接线分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接。

进一步地，若所述数据转换装置输出的预处理信号为GOOSE状态信号，则所述数据转换装置，通过光纤分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接；

若所述数据转换装置输出的预处理信号为硬接点信号，则所述数据转换装置，通过硬接线分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接。

进一步地，所述数字化继电保护测试仪时间验证系统还连接有开关量装置；

所述开关量装置分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接；

所述开关量装置，用于输出硬接点信号，并将所述输出硬接点信号分别发送给所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置；

所述数字化继电保护测试仪，用于接收所述硬接点信号，基于所述硬接点信号触发对应的输出信号，并将所述输出信号输出的时刻作为信号输出时刻，将所述硬接点信号和所述信号输出时刻发送给所述网络报文记录分析装置；

所述网络报文记录分析装置，用于接收所述硬接点信号和所述信号输出时刻，并将所述网络报文记录分析装置接收到所述硬接点信号的时刻作为第二接收时刻；计算所述信号输出时刻与所述第二接收时刻的第三时间差值；当所述第三时间差值在所述预设误差范围内，则验证通过。

进一步地，所述开关量装置，通过硬接线分别与所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置连接；所述数字化继电保护测试仪，通过光纤与所述网络报文记录分析装置连接。

进一步地，所述数字化继电保护测试仪，用于接收至少两个目标信号，并设置初始信号触发时刻和信号触发时间间隔值，将所述初始触发时刻发送给所述网络报文记录分析装置；基于所述初始信号触发时刻发送其中一个目标信号发送给所述网络报文记录分析装置，每隔一个信号触发时间间隔值，则从剩余所述目标信号中选取一个目标信号发送给所述网络报文记录分析装置；

所述网络报文记录分析装置，用于基于所述信号触发时间间隔设置待比较信号时间间隔值，接收所述数字化继电保护测试仪发送的所述初始触发时刻和所述目标信号，并将所述网络报文记录分析装置接收到的每一所述目标信号的时刻作为目标时刻，选取最早的所述目标时刻作为当前时刻；基于所述当前时刻，选取与所述当前时刻相邻的后一个目标时刻作为待计算时刻；计算所述待计算时刻与所述当前时刻的差值作为目标时间差值；若所述初始信号触发时刻和所述当前时刻的差值在预设时刻误差范围内，且所述待比较信号时间间隔值与所述目标时间差值的结果差值在预设误差范围内，则验证通过。

一种数字化继电保护测试仪时间测试方法，包括：

当对时时长达到预设时长，则所述数字化继电保护测试仪接收目标信号，并将所述目标信号分别输出给所述数据转换装置和所述网络报文记录分析装置，将所述目标信号输出的时刻作为目标输出时刻；

所述数据转换装置，在接收到所述数字化继电保护测试仪发送的目标信号后，对所述目标信号进行转换处理，生成预处理信号，并将所述预处理信号分别发送给所述数字化继电保护测试仪和所述网络报文记录分析装置；

所述数字化继电保护测试仪将接收到所述预处理信号的时刻作为返回时刻，并计算所述返回时刻和所述目标输出时刻的差值作为第一时间差值，生成测试数据文档发送给计算机设备，所述测试数据文档包括所述第一时间差值；

所述网络报文记录分析装置将接收到所述预处理信号的时刻作为第一接收时刻，将接收到所述预处理信号的时刻作为传输时刻，并生成分析数据文档发送给计算机设备，所述分析数据文档包括所述第一接收时刻和所述传输时刻；

当所述计算机设备获取所述测试数据文档和所述分析数据文档后，根据时间标识从所述测试数据文档中提取所述第一时间差值，并根据时刻标识从所述分析数据文档中提取所述第一接收时刻和所述传输时刻；计算所述第一接收时刻与所述传输时刻的差值作为第二时间差值；当所述第一时间差值与所述第二时间差值的结果差值在预设误差范围内，则验证通过；若所述结果差值不在预设误差范围内，则验证不通过。

进一步地，所述目标信号包括硬接点信号或GOOSE状态信号；

所述数字化继电保护测试仪接收目标信号，包括：

若智能变电站将SCD文件发送至所述数字化继电保护测试仪，则所述数字化继电保护测试仪，从所述SCD文件中选取GOOSE文件类型对应的GOOSE状态信号作为目标信号；

若开关量装置与所述数字化继电保护测试仪连接，则所述数字化继电保护测试仪将接收的硬接点信号作为目标信号。

本发明提供一种数字化继电保护测试仪时间验证系统及方法，通过GPS授时系统对数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置对时，以使数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置的时间与GPS授时系统保持同步，为后续步骤提供准确的数据基础。在完成对时后，数字化继电保护测试仪接收目标信号并将该目标信号分别输出给数据转换装置和网络报文记录分析装置，并将该目标信号输出的时刻作为目标输出时刻，数据转换装置对获取的目标信号进行转换处理生成预处理信号，并将预处理信号分别发送给数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置，数字化继电保护测试仪接收预处理信号并记录对应的时间为返回时刻，并计算返回时刻和目标输出时刻的差值作为第一时间差值，生成测试数据文档并发送给计算机设备。网络报文记录分析装置接收目标信号并记录对应的时刻作为第一接收时刻，接收预处理信号并记录对应的时刻为传输时刻，生成分析数据文档并发送给计算机设备。计算机设备根据时间标识从测试数据文档中提取第一时间差值，根据时刻标识从分析数据文档中提取第一接收时刻和传输时刻，并计算二者的差值作为第二时间差值，若第一时间差值和第二时间差值相差的值在预设误差范围内，则表示数字化继电保护测试仪的数字式报文输出和开关量输出的时间是准确的，变电站可以进行正常调试。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明数字化继电保护测试仪时间验证系统的原理框图。

图2为本发明数字化继电保护测试仪时间验证系统的另一原理框图。

图3为本发明数字化继电保护测试仪时间验证系统的另一原理框图。

图4为本发明数字化继电保护测试仪时间验证方法的流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明一种数字化继电保护测试仪时间验证系统，包括：GPS授时系统、数字化继电保护测试仪、数据转换装置、网络报文记录分析装置和计算机设备。

其中，数据转换装置指可以将模拟信号转换为数字信号，也可以将数字信号转换为模拟信号的装置。网络报文记录分析装置指网络报文分析记录及故障滤波装置，用于对数字式报文输出和开关量输出的时间进行准确性分析的装置。本实施例中的计算机设备包括但不限于个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和ipod touch。

GPS授时系统分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接，数字化继电保护测试仪与网络报文记录分析装置连接，数据转换装置分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接，数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置分别与计算机设备连接。

GPS授时系统，用于对数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置对时。通过GPS授时系统对数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置对时，以使数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置的时间与GPS授时系统保持同步，为后续时间验证步骤提供准确的数据基础。

数字化继电保护测试仪，用于接收目标信号并将目标信号分别输出给数据转换装置和网络报文记录分析装置，将目标信号输出的时刻作为目标输出时刻。

其中，目标信号指数字化继电保护测试仪从外接设备获取信号。本实施例中的外接设备包括但不限于智能变电站和开关量装置，开关量装置指通过内部继电器实现开关量的输出。输出时刻指数字化继电保护测试仪接收到目标信号并将该目标信号发出的时刻。

数据转换装置，用于对目标信号进行转换处理生成预处理信号，并将预处理信号分别发送给数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置。

其中，预处理信号指目标信号进行转换处理后的信号。具体地，当目标信号为GOOSE状态信号，则数据转换装置将GOOSE状态信号转换为硬接点信号；当目标信号为硬接点信号，则数据转换装置将硬接点信号转换为GOOSE状态信号。

数字化继电保护测试仪，用于接收预处理信号，并将数字化继电保护测试仪接收预处理信号的时刻作为返回时刻，计算返回时刻和目标输出时刻的差值作为第一时间差值。

其中，返回时刻指数字化继电保护测试仪接收数据转换装置发送的预处理信号的时刻。

数字化继电保护测试仪，用于生成测试数据文档并发送给计算机设备，测试数据文档包括第一时间差值。

其中，测试数据文档指数字化继电保护测试仪在执行上述过程时生成的记录文件。

网络报文记录分析装置，用于接收目标信号和预处理信号，并将网络报文记录分析装置接收目标信号的时刻作为第一接收时刻，将网络报文记录分析装置接收预处理信号的时刻作为传输时刻。

其中，第一接收时刻指网络报文记录分析装置接收到数字化继电保护测试仪发送的目标信号的时刻。传输时刻指网络报文记录分析装置接收到数据转换装置发送的预处理信号的时刻。

网络报文记录分析装置，用于生成分析数据文档并发送给计算机设备，分析数据文档包括第一接收时刻和传输时刻。

其中，分析数据文档指网络报文记录分析装置在执行上述过程时生成的记录文件。

计算机设备，用于根据时间标识从测试数据文档中提取第一时间差值，并根据时刻标识从分析数据文档中提取第一接收时刻和传输时刻，计算第一接收时刻与传输时刻的差值作为第二时间差值；当第一时间差值与第二时间差值的结果差值在预设误差范围内，则验证通过。

其中，时间标识指用于唯一标识时间的字符；时刻标识指用于唯一标识时刻的字符；结果差值指对两时间差值作差得到的结果值。预设误差范围指预先设置的允许两时间差值存在的范围(如0-1μs)。

本实施例中，GPS授时系统通过光纤分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接。

本实施例中，若数字化继电保护测试仪发送的目标信号为GOOSE状态信号，则数字化继电保护测试仪，通过光纤分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接。

若数字化继电保护测试仪发送的目标信号为硬接点信号，则数字化继电保护测试仪，通过硬接线分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接。

本实施例中，若数据转换装置输出的预处理信号为GOOSE状态信号，则数据转换装置，通过光纤分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接。

若数据转换装置输出的预处理信号为硬接点信号，则数据转换装置，通过硬接线分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接。

如图2所示，本实施例中，数字化继电保护测试仪时间验证系统还连接有开关量装置。

开关量装置分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接。

开关量装置，用于输出硬接点信号，并将输出硬接点信号分别发送给数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置。

数字化继电保护测试仪，用于接收硬接点信号，基于硬接点信号触发对应的输出信号，并将输出信号输出的时刻作为信号输出时刻，将硬接点信号和信号输出时刻发送给网络报文记录分析装置。

具体地，数字化继电保护测试仪，在接收到开关量装置发送的硬接点信号后，会基于该硬接点信号触发对应的输出信号，该输出信号可以是GOOSE状态信号，也可以是硬接点信号，具体该输出信号是那种信号可由用户根据实际情况设定。数字化继电保护测试仪将该输出信号输出的时刻作为信号输出时刻，并将硬接点信号和信号输出时刻发送给网络报文记录分析装置。

网络报文记录分析装置，用于接收硬接点信号和信号输出时刻，并将网络报文记录分析装置接收到硬接点信号的时刻作为第二接收时刻；计算信号输出时刻与第二接收时刻的第三时间差值；当第三时间差值在预设误差范围内，则验证通过。

具体地，网络报文记录分析装置，接收开关量装置发送的硬接点信号，并将网络报文记录分析装置接收该硬接点信号的时刻作为第二接收时刻，并计算信号输出时刻与第二接收时刻的差值作为第三时间差值。当第三时间差值在预设误差范围内，则验证通过，信号输出时刻与第二接收时刻越接近，则表示数字化继电保护测试仪的测试性能越准确。

本实施例中，开关量装置，通过硬接线分别与数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置连接。数字化继电保护测试仪，通过光纤与网络报文记录分析装置连接。

如图3所示，本实施例中，数字化继电保护测试仪，用于接收至少两个目标信号，并设置初始信号触发时刻和信号触发时间间隔值，将初始触发时刻发送给网络报文记录分析装置；基于初始信号触发时刻发送其中一个目标信号发送给网络报文记录分析装置，每隔一个信号触发时间间隔值，则从剩余目标信号中选取一个目标信号发送给网络报文记录分析装置。

网络报文记录分析装置，用于基于信号触发时间间隔设置待比较信号时间间隔值，接收数字化继电保护测试仪发送的初始触发时刻和目标信号，并将网络报文记录分析装置接收到的每一目标信号的时刻作为目标时刻，选取最早的目标时刻作为当前时刻；基于当前时刻，选取与当前时刻相邻的后一个目标时刻作为待计算时刻；计算待计算时刻与当前时刻的差值作为目标时间差值；若初始信号触发时刻和当前时刻的差值在预设时刻误差范围内，且待比较信号时间间隔值与目标时间差值的结果差值在预设误差范围内，则验证通过。

其中，初始信号触发时刻指触发第一个目标信号发送的时刻。信号触发时间间隔值指触发两个目标信号相隔的时间值。待比较信号时间间隔值指网络报文记录分析装置设置的与信号触发时间间隔值大小相同的值。由于数字化继电保护测试仪只能发送时刻，不能发送时间间隔值，因此，为了方便后续判断待比较信号时间间隔值与目标时间差值是否满足要求，提高判断结果的准确性，在网络报文记录分析装置设置的与信号触发时间间隔值大小相同的值。

进一步地，数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置之间的连接方式根据目标信号的具体情况确定。当目标信号均为GOOSE信号，则数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置通过光纤连接；当目标信号均为硬接点信号信号，则数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置通过硬接线连接；当目标信号包括GOOSE信号和硬接点信号，则数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置通过光纤和硬接线连接。

具体地，以两个目标信号为例进行说明，数字化继电保护测试仪设置初始信号触发时刻为13时00分00秒，信号触发时间间隔值为0.5ms。网络报文记录分析装置设置待比较信号时间间隔值，即信号触发时间间隔值0.5ms。当数字化继电保护测试仪接收到的两个目标信号均为GOOSE信号(GOOSE1信号和GOOSE2信号)，13时00分00秒触发GOOSE1信号发送给网络报文记录分析装置，间隔0.5ms后，触发GOOSE2信号，发送给网络报文记录分析装置，网络报文记录分析装置将接收到GOOSE1信号的时刻作为当前时刻t₁，接收到GOOSE2信号的时刻作为待计算时刻t₂，将t₁与13时00分00秒比较，计算两者的差值t′，并且计算t_2-t₁的差值作为目标时间差值，将该目标时间差值与待比较信号时间间隔值0.5ms作比较，计算两者的差值t″，当t′和_t″均在预设误差范围内，则验证通过。

同理，当数字化继电保护测试仪接收到的两个目标信号均为硬接点信号(硬接点信号A和硬接点信号B)时，t′和t″均在预设误差范围内，则验证通过；当数字化继电保护测试仪接收到的两个目标信号一个是GOOSE信号，一个是硬接点信号，t′和t″均在预设误差范围内，则验证通过。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种数字化继电保护测试仪时间测试方法，包括：

S10：通过GPS授时系统，对数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置对时。

S20：当对时时长达到预设时长，则数字化继电保护测试仪接收目标信号，并将目标信号分别输出给数据转换装置和网络报文记录分析装置，将目标信号输出的时刻作为目标输出时刻。

S30：数据转换装置，在接收到数字化继电保护测试仪发送的目标信号后，对目标信号进行转换处理，生成预处理信号，并将预处理信号分别发送给数字化继电保护测试仪和网络报文记录分析装置。

S40：数字化继电保护测试仪将接收到预处理信号的时刻作为返回时刻，并计算返回时刻和目标输出时刻的差值作为第一时间差值，生成测试数据文档发送给计算机设备，测试数据文档包括第一时间差值。

S50：网络报文记录分析装置将接收到预处理信号的时刻作为第一接收时刻，将接收到预处理信号的时刻作为传输时刻，并生成分析数据文档发送给计算机设备，分析数据文档包括第一接收时刻和传输时刻。

S60：当计算机设备获取测试数据文档和分析数据文档后，根据时间标识从测试数据文档中提取第一时间差值，并根据时刻标识从分析数据文档中提取第一接收时刻和传输时刻；计算第一接收时刻与传输时刻的差值作为第二时间差值；当第一时间差值与第二时间差值的结果差值在预设误差范围内，则验证通过；若结果差值不在预设误差范围内，则验证不通过。

本实施例中，目标信号包括硬接点信号或GOOSE状态信号。

数字化继电保护测试仪接收目标信号，包括：

若智能变电站将SCD文件发送至数字化继电保护测试仪，则数字化继电保护测试仪，从SCD文件中选取GOOSE文件类型对应的GOOSE状态信号作为目标信号。

若开关量装置与数字化继电保护测试仪连接，则数字化继电保护测试仪将接收的硬接点信号作为目标信号。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。