項目背景

智能變電站站控層對上縱向貫通調(diào)控主站系統(tǒng)，向下連接變電站間隔層設(shè)備，站控層負責(zé)全站設(shè)備的監(jiān)視控制，并與各級調(diào)控中心進行遠動信息實時交互，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。目前在智能變電站測試環(huán)節(jié)，對于站控層設(shè)備/系統(tǒng)測試仍借助一些功能單一的調(diào)試工具來進行，缺乏功能完善的智能變電站站控層測試系統(tǒng)來實現(xiàn)全面定量測試，對監(jiān)控主機及遠動功能測試無完好的解決方案，不能適應(yīng)智能變電站建設(shè)的快速發(fā)展。

變電站調(diào)控數(shù)據(jù)交互規(guī)范對變電站支撐調(diào)控運行提出了更高的要求，目前在智能變電站測試環(huán)節(jié)過程中，站控層測試屬于薄弱環(huán)節(jié)。其中對于監(jiān)控主機的測試依賴于間隔層設(shè)備，測試過程中自動化程度低，這就需要開展監(jiān)控主機測試技術(shù)研究。隨著調(diào)控一體化運行變電站成為無人值守，變電站對調(diào)控主站的遠動功能越來越重要，這就需要在智能變電站測試時開展遠動功能專項測試，從而更好地支撐調(diào)控一體化運行。本文提出了智能變電站站控層測試系統(tǒng)架構(gòu)，對測試系統(tǒng)架構(gòu)各功能模塊及信息交互過程進行了分析。然后對提出的測試系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用到的測試技術(shù)進行了深入研究，分別圍繞站控層數(shù)據(jù)交互測試技術(shù)、監(jiān)控主機測試技術(shù)及遠動功能測試技術(shù)進行研究，創(chuàng)新性地提出了測試策略可配置、通信報文可訂制、交互行為可控的站控層數(shù)據(jù)交互測試方法，監(jiān)控主機信息閉環(huán)測試方法，基于取代服務(wù)的電力遠動裝置測試方法。為了驗證提出的測試技術(shù)方案可行性，通過軟件技術(shù)實現(xiàn)了具有上述技術(shù)特征的測試系統(tǒng)，含保護測控信息仿真系統(tǒng)及調(diào)控主站仿真系統(tǒng)。最后經(jīng)工程應(yīng)用實踐，智能變電站站控層測試技術(shù)提高了測試效率，并保證了測試結(jié)果的可靠性。



測試技術(shù)研究

圖2所示為智能變電站站控層測試技術(shù)路線示意圖，整個測試系統(tǒng)涉及的通信規(guī)約有IEC61850、IEC104、DL476及國網(wǎng)103，通信規(guī)約是整個測試技術(shù)的理論基礎(chǔ)。測試方法研究包括站控層數(shù)據(jù)交互測試方法、監(jiān)控主機測試方法、遠動功能測試方法。研制的測試系統(tǒng)包括保護測控信息仿真系統(tǒng)、調(diào)控主站仿真系統(tǒng)。工程應(yīng)用可開展監(jiān)控主機與遠動功能測試，監(jiān)控主機測試項目包括四遙基本功能、站控層五防功能、順控功能、智能告警、雪崩測試、網(wǎng)絡(luò)通斷等測試，遠動功能測試項目包括常規(guī)四遙功能、“告警直傳、遠程瀏覽”功能、保信功能等測試。



站控層數(shù)據(jù)交互測試技術(shù)

通過解析配置文件，依據(jù)配置文件構(gòu)建仿真運行環(huán)境，建立整個測試系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，并基于此環(huán)境進行測試策略配置。依據(jù)配置的測試策略，構(gòu)建測試系統(tǒng)與站控層系統(tǒng)信息交互行為，用以對站控層數(shù)據(jù)交互測試。根據(jù)工程需求，本文提出了下列測試策略，前面為測試策略名，后面為釋義及可測試的項目：

a)?單點：可進行遙測、遙信單點設(shè)置，用于監(jiān)控主機及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的人工對點測試；

b)?多點：可進行遙測、遙信跨間隔多點設(shè)置，用于監(jiān)控主機及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的多點并發(fā)測試；

c)?批處理：可進行遙測、遙信批量信息輸出設(shè)置，并可對信息輸出時序進行設(shè)置，用于雪崩測試、綜合智能告警測試；

d)?網(wǎng)絡(luò)通斷：可進行站控層網(wǎng)絡(luò)通斷設(shè)置，用于監(jiān)控主機及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機的網(wǎng)絡(luò)通斷測試；

e)?雙網(wǎng)切換：可進行站控層雙網(wǎng)切換設(shè)置，用于站控層系統(tǒng)雙網(wǎng)切換測試；

f)?遙控：可進行遙控全過程行為設(shè)置，包括遙控允許選擇與否、允許執(zhí)行成功與否及狀態(tài)量返回與否，并可對選擇、執(zhí)行、返回行為進行延時設(shè)置，用于IEC61850客戶端遙控行為全過程測試；

g)?心跳報文：可進行心跳報告響應(yīng)設(shè)置，IEC61850MMS通信一般以GetServerDirectory(服務(wù)器目錄)或GetDataValues(讀數(shù)據(jù)值)服務(wù)作為應(yīng)用層數(shù)據(jù)交互心跳判斷依據(jù)，用于IEC61850客戶端通信中斷專項測試。

監(jiān)控主機測試技術(shù)


②?保護測控信息仿真系統(tǒng)根據(jù)測試策略進行站控層數(shù)據(jù)交互；

③?保護測控仿真系統(tǒng)與監(jiān)控主機進行數(shù)據(jù)交互；

④?網(wǎng)絡(luò)分析儀進行報文分析并形成數(shù)據(jù)簡報；

⑤?測試工作站以文件服務(wù)從網(wǎng)絡(luò)分析儀獲取數(shù)據(jù)簡報；

⑥?監(jiān)控主機導(dǎo)出交互數(shù)據(jù)；

⑦?測試工作站對將測試策略、分析簡報和監(jiān)控主機導(dǎo)出文件進行比對，根據(jù)比對結(jié)果自動生成測試報告。

遠動功能測試技術(shù)

智能變電站遠動功能測試采用基于取代服務(wù)的測試方法，如圖4為基于取代服務(wù)的遠動功能測試系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，測試系統(tǒng)包括調(diào)控主站仿真系統(tǒng)、保護測控信息仿真系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機。調(diào)控主站仿真系統(tǒng)除具備常規(guī)的遠動前置功能，還具備IEC61850MMS客戶端取代服務(wù)功能，保護測控信息仿真系統(tǒng)具有IEC61850MMS服務(wù)端通信功能。調(diào)控主站仿真系統(tǒng)通過取代服務(wù)對保護測控信息仿真系統(tǒng)的遙測及遙信數(shù)據(jù)進行設(shè)值，保護測控信息仿真系統(tǒng)接受MMS客戶端設(shè)值，并支持周期性、數(shù)據(jù)變化、總召等數(shù)據(jù)上送方式，對被取代的數(shù)據(jù)以IEC61850MMS上送至數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機，再通過IEC104轉(zhuǎn)發(fā)到調(diào)控主站仿真系統(tǒng)。通過對IEC61850取代服務(wù)設(shè)置的原始值與待測數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機上送的值進行比較，來驗證待測裝置接收并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的正確性。


測試流程如下：

①?調(diào)控主站仿真系統(tǒng)通過IEC61850取代服務(wù)置數(shù)；

②?保護測控信息仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)變化及品質(zhì)變化觸發(fā)報告上送；

③?數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機通過IEC61850接受變化數(shù)據(jù)，并通過IEC104轉(zhuǎn)發(fā)至調(diào)控主站仿真系統(tǒng)；

④?調(diào)控主站仿真系統(tǒng)對置數(shù)源與接收的數(shù)據(jù)進行比對，并形成測試報告。

測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

保護測控信息仿真系統(tǒng)

保護測控信息仿真系統(tǒng)通過模擬IEC61850保護測控裝置站控層數(shù)據(jù)交互行為，用于測試監(jiān)控主機及遠動功能。



a)?模型解析模塊。導(dǎo)入SCL文件，校核文件的合法性，解析配置文件，依據(jù)IEC61850-6及Q/GDW1396構(gòu)造仿真環(huán)境所需的數(shù)據(jù)模型，為仿真系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

b)?仿真系統(tǒng)運行管理模塊。配置測試策略，根據(jù)模型解析模塊生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對仿真的智能電子設(shè)備(IED)進行測試策略配置?？膳渲玫臏y試策略有：單點、多點(跨間隔、跨裝置)、批處理、網(wǎng)絡(luò)通斷、雙網(wǎng)切換、遙控行為(選擇、執(zhí)行、返回)、心跳報文返回等。

c)?仿真系統(tǒng)運行模塊。根據(jù)模型解析模塊生成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)創(chuàng)建IED運行進程，依據(jù)仿真系統(tǒng)運行管理模塊配置的測試策略，使仿真系統(tǒng)報文輸出可訂制，交互行為可控。

d)?抽象通信服務(wù)接口(ACSI)模塊。依據(jù)IEC61850-7-2創(chuàng)建抽象通信服務(wù)接口，使仿真系統(tǒng)滿足IEC61850規(guī)定的各類服務(wù)。

e)MMS網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)模塊。依據(jù)IEC61850-8-1特定通信服務(wù)映射(SCSM)，將ACSI映射至MMS，使仿真系統(tǒng)滿足MMS通信應(yīng)用。

調(diào)控主站仿真系統(tǒng)

調(diào)控主站仿真系統(tǒng)，支持目前主流電力遠動規(guī)約(IEC60870-5-104、DL476、TASE.2等)，具備調(diào)控主站模擬、報文解釋及分析功能，用于調(diào)度端與變電站端的遠動功能測試。



a)?前置通信模塊集成的通信規(guī)約包括IEC104、DL476、國網(wǎng)103等，是調(diào)控主站仿真系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)輸入、輸出中心，是調(diào)控主站仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。

b)?基本遠動功能模塊，是以前置通信模塊為基礎(chǔ)，實現(xiàn)“四遙”功能、“告警直傳、遠程瀏覽”功能、保信功能等遠動功能。

c)?高級應(yīng)用功能模塊是在前置通信模塊與基本遠動功能模塊的基礎(chǔ)上，集成相應(yīng)的測試策略，實現(xiàn)基于取代服務(wù)的遠動功能測試、保信信息智能預(yù)處理功能及遠動異常信息診斷服務(wù)。

工程應(yīng)用

按照上述設(shè)計的測試系統(tǒng)架構(gòu)及提出的測試方法，通過軟件技術(shù)研制了智能變電站站控層測試系統(tǒng)(含保護測控信息仿真系統(tǒng)及調(diào)控主站仿真系統(tǒng))。通過該測試系統(tǒng)可開展監(jiān)控主機測試、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機測試、告警圖形網(wǎng)關(guān)機測試及保信功能測試。其中監(jiān)控主機測試項目包括遙信、遙測、遙控、同期功能、檢修機制處理、網(wǎng)絡(luò)通斷、雙網(wǎng)切換、雪崩、站控層五防、順控功能、信息綜合與智能告警等。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機測試項目包括通信狀態(tài)、遠動信息傳輸、遠方操作、裝置初始化及數(shù)據(jù)重傳等。告警圖形網(wǎng)關(guān)機測試項目包括告警直傳、遠程瀏覽。保信功能測試項目包括初始化配置、自動上送信息、獲取歷史信息及獲取運行信息等。

智能變電站站控層測試系統(tǒng)已先行在國網(wǎng)實驗室-變電站智能設(shè)備檢測技術(shù)實驗室應(yīng)用驗證了技術(shù)的可行性，后陸續(xù)應(yīng)用于實際工程中，包括江蘇500kV西津渡智能變電站、江蘇500kV揚州北智能變電站，都達到了良好的應(yīng)用效果。

結(jié)論

針對傳統(tǒng)測試技術(shù)在智能變電站站控層工程調(diào)試與測試過程中存在的局限性，本文設(shè)計了智能變電站站控層測試系統(tǒng)架構(gòu)，提出了站控層數(shù)據(jù)交互測試方法、監(jiān)控主機信息閉環(huán)測試方法、基于取代服務(wù)的遠動功能測試方法，并實現(xiàn)具有上述技術(shù)特點的智能變電站站控層測試系統(tǒng)。

作者簡介

張小易(1978-)，男，碩士，高級工程師，從事調(diào)度自動化及智能變電站技術(shù)研究工作；

彭志強(1986-)，男，通信作者，碩士，工程師，從事調(diào)度自動化及智能變電站技術(shù)研究工作。E-mail:?peng_zhiqiang@163.com

原標題:【智能變電站】智能變電站站控層測試技術(shù)研究與應(yīng)用