智能變電站繼電保護(hù)SV及GOOSE輸入自動測試方法

楊濤，胡勇，羅列琥

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.國網(wǎng)新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆阿克蘇843000；3.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站繼電保護(hù)SV及GOOSE輸入自動測試方法

楊濤1，胡勇2，羅列琥3

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.國網(wǎng)新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆阿克蘇843000；3.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站繼電保護(hù)測試目前采用手動配置測試項目、人工檢查測試結(jié)果的方式，測試效率低下且容易出現(xiàn)人為錯誤。對此，提出了一種智能變電站繼電保護(hù)GOOSE及SV輸入自動測試方法，該方法以SV及GOOSE輸入虛端子為參照物，自動建立被測保護(hù)裝置所訂閱的SV及GOOSE報文數(shù)據(jù)與MMS報文數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，解析SCD文件自動獲取所訂閱的SV，GOOSE報文信息并模擬發(fā)送SV，GOOSE報文，讀取被測裝置的MMS報文以獲取被測裝置對SV，GOOSE報文的處理結(jié)果，自動判斷測試結(jié)果并形成試驗報告。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)SV及GOOSE輸入的全自動測試，有效提高智能變電站繼電保護(hù)測試工作的效率及質(zhì)量。

智能變電站；繼電保護(hù)；GOOSE輸入；SV輸入；自動測試

0 引言

智能變電站中，傳統(tǒng)的二次電纜接線已被以太網(wǎng)及光纖通信所替代，GOOSE（面向通用對象的變電站事件）通信代替了開關(guān)量輸入輸出的連接，SV（采樣值）通信代替了電流電壓模擬量的電纜連接，GOOSE，SV虛端子連線即相當(dāng)于傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)的開關(guān)量及模擬量電纜連接，因此，GOOSE，SV輸入功能是否正確將直接關(guān)系到繼電保護(hù)裝置是否能夠正確動作[1]。對智能變電站繼電保護(hù)裝置而言，由于各個型號保護(hù)裝置均已在相關(guān)測試機構(gòu)進(jìn)行過詳細(xì)完備的測試，因此在集成聯(lián)調(diào)、現(xiàn)場調(diào)試等環(huán)節(jié)，對保護(hù)裝置定值、邏輯功能的檢查已不再重要，GOOSE，SV虛端子連線測試反而是智能變電站繼電保護(hù)測試中更為重要的內(nèi)容[2]，這關(guān)系到繼電保護(hù)能否正確采樣及跳閘，是智能變電站繼電保護(hù)測試的關(guān)鍵內(nèi)容。

目前，在對智能變電站繼電保護(hù)進(jìn)行測試時，主要是利用數(shù)字式繼電保護(hù)測試儀手動配置被測保護(hù)所訂閱的GOOSE，SV報文參數(shù)，向被測保護(hù)發(fā)出GOOSE，SV報文，而后人工確認(rèn)保護(hù)裝置是否接收到，并檢查繼電保護(hù)裝置的處理結(jié)果是否正確[3]。這種方法對技術(shù)人員素質(zhì)要求較高，測試效率低下且容易出現(xiàn)人為的測試錯誤。隨著國家電網(wǎng)公司《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》《IEC 61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》等標(biāo)準(zhǔn)的頒布，目前智能變電站繼電保護(hù)的裝置功能、接口設(shè)計及IEC 61850工程的應(yīng)用模型越來越規(guī)范，為智能變電站繼電保護(hù)GOOSE，SV輸入的自動測試提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)[4]。相關(guān)文獻(xiàn)對智能變電站繼電保護(hù)的自動測試方法及系統(tǒng)實現(xiàn)進(jìn)行了描述[5-9]，但均未涉及繼電保護(hù)GOOSE，SV輸入自動測試方法。以下描述了一種智能變電站繼電保護(hù)GOOSE，SV輸入的自動測試方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)繼電保護(hù)裝置GOOSE，SV輸入的全自動測試。

1 自動測試方法

智能變電站繼電保護(hù)GOOSE，SV輸入測試方法如圖1所示，測試系統(tǒng)模擬發(fā)送被測裝置所訂閱的GOOSE，SV信號，并作為被測裝置的客戶端接收和解析MMS（制造報文規(guī)范）報文，通過判斷所發(fā)送數(shù)據(jù)與所接收MMS數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系完成自動閉鎖測試。

圖1 測試方法示意

智能變電站繼電保護(hù)GOOSE，SV輸入自動測試流程如圖2所示，包括以下6個步驟：

（1）步驟1：建立測試關(guān)聯(lián)模板。選定某一類型的保護(hù)裝置，解析該保護(hù)裝置的ICD（裝置性能描述）文件，將SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報告服務(wù)中的相應(yīng)數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。當(dāng)SV采樣輸入值、GOOSE輸入信號發(fā)生變化時，保護(hù)裝置會將該變化的處理結(jié)果以報文形式送至監(jiān)控后臺或其他客戶端，報文在智能變電站中是以MMS報告服務(wù)形式實現(xiàn)的。上述關(guān)聯(lián)關(guān)系實質(zhì)上表示了SV，GOOSE輸入虛端子與保護(hù)裝置對虛端子所對應(yīng)輸入信號處理結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系。由于ICD文件中并沒有規(guī)定輸入虛端子與報告服務(wù)中數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，所以輸入虛端子與MMS報告數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立需要人工手動完成。當(dāng)所有SV，GOOSE輸入虛端子與相應(yīng)報告服務(wù)中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)后，以測試關(guān)聯(lián)模板形式存儲該關(guān)聯(lián)關(guān)系。測試關(guān)聯(lián)模板適用于同一類型（ICD文件相同）的繼電保護(hù)裝置，當(dāng)進(jìn)行同一型號其他保護(hù)測試時，只需讀入該測試關(guān)聯(lián)模板即可，無需再次人工手動建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。

圖2 SV，GOOSE輸入自動測試流程

對于GOOSE虛端子關(guān)聯(lián)，應(yīng)在MMS報告br cbRelayDin（保護(hù)遙信）中選取相應(yīng)的報文數(shù)據(jù)[10]。對于SV虛端子關(guān)聯(lián)，應(yīng)在MMS報告urcbRelayAin（保護(hù)遙測）中選取相應(yīng)的報文數(shù)據(jù)。另外，保護(hù)裝置對GOOSE輸入信號的處理可能存在中間結(jié)果，保護(hù)裝置既顯示對每個GOOSE報文數(shù)據(jù)的解析結(jié)果，也顯示對報文解析結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)邏輯判斷后的最終結(jié)果，而對GOOSE輸入信號處理的最終結(jié)果才是真正的保護(hù)開入量，被用于保護(hù)裝置邏輯判斷。因此，在MMS報告brcbRelayDin中應(yīng)選擇最終處理結(jié)果的報文數(shù)據(jù)，不應(yīng)選擇中間處理結(jié)果的報文數(shù)據(jù)，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數(shù)據(jù)存在多對一的對應(yīng)關(guān)系。另外，輸入虛端子與MMS報文數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)是人工手動完成的，后續(xù)自動測試過程也無法檢查關(guān)聯(lián)是否正確，因此需保證輸入虛端子與MMS報文數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的正確性，此步驟是SV，GOOSE輸入自動測試的基礎(chǔ)。

值得指出的是，《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)對裝置的功能、輸入虛端子、輸出虛端子均提出了標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)要求，《繼電保護(hù)信息模型》也對保護(hù)裝置的信號輸出（MMS報文）作出了詳細(xì)的規(guī)定，因此，同一類型的保護(hù)裝置無論在功能、虛端子輸入還是在信號輸出上都實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。另外，目前國網(wǎng)公司對110 kV及以上保護(hù)裝置實行集中入網(wǎng)測試，每個廠家每種類型的保護(hù)都有通過測試的型號，且每種型號保護(hù)裝置的ICD文件都是固定唯一的。因此，110 kV及以上各種類型保護(hù)裝置的版本數(shù)量較以往大大減少，且每種型號的虛端子輸入及MMS輸出都是固定不變的，這就為步驟1提供了良好的實現(xiàn)基礎(chǔ)。

（2）步驟2：自動獲取SV，GOOSE虛端子連線信息及報文信息。讀入變電站SCD文件，選擇一臺與上述同類型的被測保護(hù)裝置，通過解析SCD（變電站配置描述）文件中該保護(hù)裝置相關(guān)的input部分，自動獲取SV和GOOSE虛端子連線信息，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系；而后，根據(jù)該對應(yīng)關(guān)系自動獲取所訂閱的SV，GOOSE報文信息，包括SV和GOOSE報文的目的MAC地址以及APPID，GOID，SVID，DATASET等報文參數(shù)、控制塊參數(shù)及數(shù)據(jù)。

（3）步驟3：自動建立被測保護(hù)裝置所訂閱的SV，GOOSE報文數(shù)據(jù)與MMS報文數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。步驟1中已建立SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，而步驟2中已根據(jù)SCD文件自動獲取該被測保護(hù)裝置的虛端子連線，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，因此，以SV，GOOSE輸入虛端子為參考，可自動建立所訂閱的SV，GOOSE報文數(shù)據(jù)與MMS報文數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。對應(yīng)關(guān)系的建立如圖3所示。

圖3 步驟3示意

SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系應(yīng)是最大化的對應(yīng)關(guān)系，包括所有SV，GOOSE輸入虛端子，表征了該類型保護(hù)的SV，GOOSE輸入能力。而被測保護(hù)裝置的虛端子連線是根據(jù)設(shè)計需要確定的，只用到部分被測保護(hù)裝置的虛端子，因此，被測保護(hù)裝置所訂閱的SV，GOOSE報文數(shù)據(jù)與MMS報文數(shù)據(jù)存在多對一的對應(yīng)關(guān)系。

（4）步驟4：GOOSE輸入自動測試。根據(jù)所獲取的GOOSE虛端子連線信息及報文信息，按照SCD文件中GOOSE虛端子連線的順序，逐一進(jìn)行GOOSE輸入測試。向被測保護(hù)裝置模擬發(fā)送GOOSE變位報文，同時通過與被測保護(hù)裝置建立的MMS通信，利用報告服務(wù)從被測保護(hù)裝置中獲取步驟3中所對應(yīng)的MMS報文數(shù)據(jù)，根據(jù)所發(fā)送的GOOSE變位報文自動對MMS報文數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷，如果結(jié)果正確則對該項測試置“TRUE”標(biāo)志并進(jìn)行下一項測試；如果結(jié)果不正確則對該項測試置“FALSE”標(biāo)志，給出相應(yīng)提示信息并進(jìn)行下一項測試。

在進(jìn)行GOOSE輸入自動測試前，應(yīng)發(fā)送被測保護(hù)所訂閱的所有GOOSE控制塊的初始化報文，即給保護(hù)裝置的GOOSE輸入提供一個初始化的開入狀態(tài)。對于斷路器位置、隔離開關(guān)位置等雙位置信號，初始狀態(tài)應(yīng)為跳位“01”；對于啟動失靈、閉鎖重合閘等單位置信號，初始狀態(tài)為“0”。

（5）步驟5：SV輸入自動測試。與步驟4相似，根據(jù)所獲取的SV虛端子連線信息及報文信息，按照SCD文件中SV虛端子連線的順序，逐一進(jìn)行SV采樣值輸入測試。由測試系統(tǒng)向被測保護(hù)裝置模擬發(fā)送設(shè)定有效值的SV采樣值報文，同時通過與被測保護(hù)裝置建立的MMS通信，利用報告服務(wù)從被測保護(hù)裝置中獲取步驟3中所對應(yīng)的MMS報文數(shù)據(jù)，將MMS報文中的模擬量數(shù)據(jù)（有效值）與測試系統(tǒng)的輸出設(shè)定值（有效值）進(jìn)行比較，若滿足相關(guān)規(guī)程的誤差要求，則對該項測試置“TRUE”標(biāo)志并進(jìn)行下一項測試；若不滿足誤差要求，則對該項測試置“FALSE”標(biāo)志，給出相應(yīng)提示信息并進(jìn)行下一項測試。

（6）步驟6：自動生成測試報告。在所有SV，GOOSE輸入測試完成后，根據(jù)每項測試的結(jié)果（格式化數(shù)據(jù)），按照預(yù)先定義的報告格式，調(diào)用文本處理工具自動生成試驗報告。對每一項測試，測試結(jié)果標(biāo)志位為“TRUE”時，該項測試結(jié)果為“正確”；測試結(jié)果標(biāo)志位為“FALSE”時，該項測試結(jié)果為“錯誤”。

2 實施方案

以某智能變電站第一套500 kV線路保護(hù)的GOOSE信號輸入檢查為例，說明繼電保護(hù)裝置GOOSE輸入自動測試的具體實現(xiàn)方法。

（1）解析該線路保護(hù)的ICD文件，在報告brcbRelayDin所對應(yīng)的數(shù)據(jù)集dsRelayDin中得到MMS報文的數(shù)據(jù)屬性，并對含有“GOINGGIO”字段的LN進(jìn)行解析，從而得到GOOSE輸入虛端子的信息，而后建立如表1所示的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并將該關(guān)聯(lián)關(guān)系以測試關(guān)聯(lián)模板的形式保存。

（2）解析SCD文件，通過SCD文件中該保護(hù)裝置相關(guān)的input部分，自動獲取SV，GOOSE虛端子連線信息，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中的數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，如表2所示。

通過input自動獲取所訂閱的GOOSE報文信息。該被測保護(hù)裝置共訂閱4個GOOSE控制塊，其中第1個GOOSE控制塊信息如下所示：

[GoCB1]#5013開關(guān)第一套智能終端PCS-222B

Addr=01-0C-CD-01-10-05

Appid=1005

GoCBRef=IB5013ARPIT/LLN0.GO.gocb0

表1 MMS報文數(shù)據(jù)與GOOSE虛端子對應(yīng)關(guān)系

表2 GOOSE虛端子與GOOSE輸入信號對應(yīng)關(guān)系

AppID=IB5013ARPIT/LLN0.GO.gocb0

DatSet=IB5013ARPIT/LLN0.dsGOOSE0

ConfRev=1

numDatSetEntries=46

（3）根據(jù)表1和表2的對應(yīng)關(guān)系，以GOOSE輸入虛端子為參考，可以自動建立被測保護(hù)裝置訂閱的SV，GOOSE報文數(shù)據(jù)與MMS報文數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系，如表3所示。

表3 MMS報文數(shù)據(jù)與GOOSE輸入信號對應(yīng)關(guān)系

（4）按照GOOSE虛端子連線順序，應(yīng)首先進(jìn)行“5013斷路器A相位置”GOOSE輸入量測試，模擬發(fā)送5013斷路器A相“合位”的GOOSE變位報文“10”，通過MMS中的報告服務(wù)獲取報文中的“1斷路器位置A相”（PI1/GOINGGIO1.DPCSO1. stVal）數(shù)值，其數(shù)值應(yīng)為“FALSE”，而后模擬發(fā)送5013斷路器A相“跳位”的GOOSE變位報文“01”，MMS報文中的“1斷路器位置A相”（PI1/GOINGGIO1.DPCSO1.stVal）數(shù)值應(yīng)為“TRUE”。如果測試結(jié)果與上述相同，則進(jìn)行下一個“5013斷路器B相位置”GOOSE輸入信號測試，否則應(yīng)給出錯誤提示信息并停止測試。

（5）在完成最后一個GOOSE輸入信號“5013斷路器保護(hù)啟動遠(yuǎn)跳”測試后，GOOSE測試完成并自動生成測試報告。

以上以GOOSE信號輸入檢查為例，對實現(xiàn)繼電保護(hù)裝置虛端子連線自動測試的具體實現(xiàn)方法進(jìn)行了說明，繼電保護(hù)SV信號輸入檢查與GOOSE輸入檢查方法是相同的，不再贅述。

3 結(jié)語

在智能變電站集中聯(lián)調(diào)、現(xiàn)場調(diào)試等環(huán)節(jié)，繼電保護(hù)GOOSE，SV輸入檢查已成為智能變電站繼電保護(hù)測試中最為重要且工作量最大的一項內(nèi)容。所提GOOSE，SV輸入自動測試方法可以實現(xiàn)GOOSE，SV信號輸入檢查的自動化、標(biāo)準(zhǔn)化，大大提高智能變電站繼電保護(hù)測試的工作效率及測試質(zhì)量，縮短智能變電站集中測試及現(xiàn)場調(diào)試的周期，對提高智能變電站繼電保護(hù)的應(yīng)用水平有重要意義。另外，該方法同樣可應(yīng)用于智能變電站測控裝置的SV，GOOSE輸入測試。

[1]高翔，張沛超.數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（23）∶67-71.

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（本文編輯：方明霞）

Automatic Testing Method for SV/GOOSE Inputs of Smart Substation Relay Protection

YANG Tao1，HU Yong2，LUO Liehu3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Aksu Electric Power Supply Company，Aksu Xinjiang 843000，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

Manual configuration of test items and artificial inspection of test result are adopted in smart substation relay protection testing.The testing method is inefficient and prone to human errors.An automatic testing method for SV/GOOSE inputs of smart substation relay protection is proposed，which takes SV/GOOSE virtual input terminal as object of reference to automatically establish corresponding relationship between SV/ GOOSE message data subscribed by relay protection device and MMS message data，and parses SCD file and automatically obtains subscribed SV/GOOSE message information，simulates and sends SV/GOOSE message，reads MMS message of tested device to obtain processing result for SV/GOOSE message in the tested device to automatically determine testing results and generate testing reports.The method can realize full automatic test for SV/GOOSE input and effectively improve the efficiency and quality of smart substation relay protection testing.

smart substation；relay protection；GOOSE input；SV input；automatic testing

10.19585/j.zjdl.201707001

1007-1881（2017）07-0001-05

TM77

B

2017-05-09

楊濤（1978），男，高級工程師，長期從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)試驗與研究工作。