智能變電站繼電保護SV及GOOSE輸入自動(dòng)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）

0 引言

智能變電站中，傳統的二次電纜接線(xiàn)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(kāi)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(xiàn)即相當于傳統變電站繼電保護的開(kāi)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)系到繼電保護裝置是否能夠正確動(dòng)作[1]。對智能變電站繼電保護裝置而言，由于各個(gè)型號保護裝置均已在相關(guān)測試機構進(jìn)行過(guò)詳細完備的測試，因此在集成聯(lián)調、現場(chǎng)調試等環(huán)節，對保護裝置定值、邏輯功能的檢查已不再重要，GOOSE，SV虛端子連線(xiàn)測試反而是智能變電站繼電保護測試中更為重要的內容[2]，這關(guān)系到繼電保護能否正確采樣及跳閘，是智能變電站繼電保護測試的關(guān)鍵內容。

目前，在對智能變電站繼電保護進(jìn)行測試時(shí)，主要是利用數字式繼電保護測試儀手動(dòng)配置被測保護所訂閱的GOOSE，SV報文參數，向被測保護發(fā)出GOOSE，SV報文，而后人工確認保護裝置是否接收到，并檢查繼電保護裝置的處理結果是否正確[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人為的測試錯誤。隨著(zhù)國家電網(wǎng)公司《線(xiàn)路保護及輔助裝置標準化設計規范》《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線(xiàn)保護及輔助裝置標準化設計規范》《IEC 61850工程繼電保護應用模型》等標準的頒布，目前智能變電站繼電保護的裝置功能、接口設計及IEC 61850工程的應用模型越來(lái)越規范，為智能變電站繼電保護GOOSE，SV輸入的自動(dòng)測試提供了良好的技術(shù)基礎[4]。相關(guān)文獻對智能變電站繼電保護的自動(dòng)測試方法及系統實(shí)現進(jìn)行了描述[5-9]，但均未涉及繼電保護GOOSE，SV輸入自動(dòng)測試方法。以下描述了一種智能變電站繼電保護GOOSE，SV輸入的自動(dòng)測試方法，該方法能夠實(shí)現繼電保護裝置GOOSE，SV輸入的全自動(dòng)測試。

1 自動(dòng)測試方法

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

圖1 測試方法示意

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

（1）步驟1：建立測試關(guān)聯(lián)模板。選定某一類(lèi)型的保護裝置，解析該保護裝置的ICD（裝置性能描述）文件，將SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報告服務(wù)中的相應數據建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。當SV采樣輸入值、GOOSE輸入信號發(fā)生變化時(shí)，保護裝置會(huì )將該變化的處理結果以報文形式送至監控后臺或其他客戶(hù)端，報文在智能變電站中是以MMS報告服務(wù)形式實(shí)現的。上述關(guān)聯(lián)關(guān)系實(shí)質(zhì)上表示了SV，GOOSE輸入虛端子與保護裝置對虛端子所對應輸入信號處理結果的對應關(guān)系。由于ICD文件中并沒(méi)有規定輸入虛端子與報告服務(wù)中數據的對應關(guān)系，所以輸入虛端子與MMS報告數據關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立需要人工手動(dòng)完成。當所有SV，GOOSE輸入虛端子與相應報告服務(wù)中的數據關(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(lèi)型（ICD文件相同）的繼電保護裝置，當進(jìn)行同一型號其他保護測試時(shí)，只需讀入該測試關(guān)聯(lián)模板即可，無(wú)需再次人工手動(dòng)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。

圖2 SV，GOOSE輸入自動(dòng)測試流程

對于GOOSE虛端子關(guān)聯(lián)，應在MMS報告br cbRelayDin（保護遙信）中選取相應的報文數據[10]。對于SV虛端子關(guān)聯(lián)，應在MMS報告urcbRelayAin（保護遙測）中選取相應的報文數據。另外，保護裝置對GOOSE輸入信號的處理可能存在中間結果，保護裝置既顯示對每個(gè)GOOSE報文數據的解析結果，也顯示對報文解析結果進(jìn)行相應邏輯判斷后的最終結果，而對GOOSE輸入信號處理的最終結果才是真正的保護開(kāi)入量，被用于保護裝置邏輯判斷。因此，在MMS報告brcbRelayDin中應選擇最終處理結果的報文數據，不應選擇中間處理結果的報文數據，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數據存在多對一的對應關(guān)系。另外，輸入虛端子與MMS報文數據的關(guān)聯(lián)是人工手動(dòng)完成的，后續自動(dòng)測試過(guò)程也無(wú)法檢查關(guān)聯(lián)是否正確，因此需保證輸入虛端子與MMS報文數據關(guān)聯(lián)的正確性，此步驟是SV，GOOSE輸入自動(dòng)測試的基礎。

值得指出的是，《線(xiàn)路保護及輔助裝置標準化設計規范》《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線(xiàn)保護及輔助裝置標準化設計規范》等標準對裝置的功能、輸入虛端子、輸出虛端子均提出了標準化的技術(shù)要求，《繼電保護信息模型》也對保護裝置的信號輸出（MMS報文）作出了詳細的規定，因此，同一類(lèi)型的保護裝置無(wú)論在功能、虛端子輸入還是在信號輸出上都實(shí)現了標準化、統一化。另外，目前國網(wǎng)公司對110 kV及以上保護裝置實(shí)行集中入網(wǎng)測試，每個(gè)廠(chǎng)家每種類(lèi)型的保護都有通過(guò)測試的型號，且每種型號保護裝置的ICD文件都是固定唯一的。因此，110 kV及以上各種類(lèi)型保護裝置的版本數量較以往大大減少，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(shí)現基礎。

（2）步驟2：自動(dòng)獲取SV，GOOSE虛端子連線(xiàn)信息及報文信息。讀入變電站SCD文件，選擇一臺與上述同類(lèi)型的被測保護裝置，通過(guò)解析SCD（變電站配置描述）文件中該保護裝置相關(guān)的input部分，自動(dòng)獲取SV和GOOSE虛端子連線(xiàn)信息，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中數據的對應關(guān)系；而后，根據該對應關(guān)系自動(dòng)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、控制塊參數及數據。

（3）步驟3：自動(dòng)建立被測保護裝置所訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據的對應關(guān)系。步驟1中已建立SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數據的關(guān)聯(lián)關(guān)系，而步驟2中已根據SCD文件自動(dòng)獲取該被測保護裝置的虛端子連線(xiàn)，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中數據的對應關(guān)系，因此，以SV，GOOSE輸入虛端子為參考，可自動(dòng)建立所訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據的對應關(guān)系。對應關(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報文數據的關(guān)聯(lián)關(guān)系應是最大化的對應關(guān)系，包括所有SV，GOOSE輸入虛端子，表征了該類(lèi)型保護的SV，GOOSE輸入能力。而被測保護裝置的虛端子連線(xiàn)是根據設計需要確定的，只用到部分被測保護裝置的虛端子，因此，被測保護裝置所訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據存在多對一的對應關(guān)系。

（4）步驟4：GOOSE輸入自動(dòng)測試。根據所獲取的GOOSE虛端子連線(xiàn)信息及報文信息，按照SCD文件中GOOSE虛端子連線(xiàn)的順序，逐一進(jìn)行GOOSE輸入測試。向被測保護裝置模擬發(fā)送GOOSE變位報文，同時(shí)通過(guò)與被測保護裝置建立的MMS通信，利用報告服務(wù)從被測保護裝置中獲取步驟3中所對應的MMS報文數據，根據所發(fā)送的GOOSE變位報文自動(dòng)對MMS報文數據進(jìn)行邏輯判斷，如果結果正確則對該項測試置“TRUE”標志并進(jìn)行下一項測試；如果結果不正確則對該項測試置“FALSE”標志，給出相應提示信息并進(jìn)行下一項測試。

在進(jìn)行GOOSE輸入自動(dòng)測試前，應發(fā)送被測保護所訂閱的所有GOOSE控制塊的初始化報文，即給保護裝置的GOOSE輸入提供一個(gè)初始化的開(kāi)入狀態(tài)。對于斷路器位置、隔離開(kāi)關(guān)位置等雙位置信號，初始狀態(tài)應為跳位“01”；對于啟動(dòng)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(dòng)測試。與步驟4相似，根據所獲取的SV虛端子連線(xiàn)信息及報文信息，按照SCD文件中SV虛端子連線(xiàn)的順序，逐一進(jìn)行SV采樣值輸入測試。由測試系統向被測保護裝置模擬發(fā)送設定有效值的SV采樣值報文，同時(shí)通過(guò)與被測保護裝置建立的MMS通信，利用報告服務(wù)從被測保護裝置中獲取步驟3中所對應的MMS報文數據，將MMS報文中的模擬量數據（有效值）與測試系統的輸出設定值（有效值）進(jìn)行比較，若滿(mǎn)足相關(guān)規程的誤差要求，則對該項測試置“TRUE”標志并進(jìn)行下一項測試；若不滿(mǎn)足誤差要求，則對該項測試置“FALSE”標志，給出相應提示信息并進(jìn)行下一項測試。

（6）步驟6：自動(dòng)生成測試報告。在所有SV，GOOSE輸入測試完成后，根據每項測試的結果（格式化數據），按照預先定義的報告格式，調用文本處理工具自動(dòng)生成試驗報告。對每一項測試，測試結果標志位為“TRUE”時(shí)，該項測試結果為“正確”；測試結果標志位為“FALSE”時(shí)，該項測試結果為“錯誤”。

2 實(shí)施方案

以某智能變電站第一套500 kV線(xiàn)路保護的GOOSE信號輸入檢查為例，說(shuō)明繼電保護裝置GOOSE輸入自動(dòng)測試的具體實(shí)現方法。

（1）解析該線(xiàn)路保護的ICD文件，在報告brcbRelayDin所對應的數據集dsRelayDin中得到MMS報文的數據屬性，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(guò)SCD文件中該保護裝置相關(guān)的input部分，自動(dòng)獲取SV，GOOSE虛端子連線(xiàn)信息，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中的數據的對應關(guān)系，如表2所示。

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

[GoCB1]#5013開(kāi)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報文數據與GOOSE虛端子對應關(guān)系

表2 GOOSE虛端子與GOOSE輸入信號對應關(guān)系

AppID=IB5013ARPIT/LLN0.GO.gocb0

DatSet=IB5013ARPIT/LLN0.dsGOOSE0

ConfRev=1

numDatSetEntries=46

（3）根據表1和表2的對應關(guān)系，以GOOSE輸入虛端子為參考，可以自動(dòng)建立被測保護裝置訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據的對應關(guān)系，如表3所示。

表3 MMS報文數據與GOOSE輸入信號對應關(guān)系

（4）按照GOOSE虛端子連線(xiàn)順序，應首先進(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(guò)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）數值，其數值應為“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）數值應為“TRUE”。如果測試結果與上述相同，則進(jìn)行下一個(gè)“5013斷路器B相位置”GOOSE輸入信號測試，否則應給出錯誤提示信息并停止測試。

（5）在完成最后一個(gè)GOOSE輸入信號“5013斷路器保護啟動(dòng)遠跳”測試后，GOOSE測試完成并自動(dòng)生成測試報告。

以上以GOOSE信號輸入檢查為例，對實(shí)現繼電保護裝置虛端子連線(xiàn)自動(dòng)測試的具體實(shí)現方法進(jìn)行了說(shuō)明，繼電保護SV信號輸入檢查與GOOSE輸入檢查方法是相同的，不再贅述。

3 結語(yǔ)

在智能變電站集中聯(lián)調、現場(chǎng)調試等環(huán)節，繼電保護GOOSE，SV輸入檢查已成為智能變電站繼電保護測試中最為重要且工作量最大的一項內容。所提GOOSE，SV輸入自動(dòng)測試方法可以實(shí)現GOOSE，SV信號輸入檢查的自動(dòng)化、標準化，大大提高智能變電站繼電保護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場(chǎng)調試的周期，對提高智能變電站繼電保護的應用水平有重要意義。另外，該方法同樣可應用于智能變電站測控裝置的SV，GOOSE輸入測試。

該文引文信息: [1]楊濤，胡勇，羅列琥.智能變電站繼電保護SV及GOOSE輸入自動(dòng)測試方法[J].2017,36（7）:1-5.YANG Tao，HU Yong，LUO Liehu.Automatic Testing Method for SV/GOOSE Inputs of Smart Substation Relay Protection[J].2017,36（7）:1-5.