CN103036316A - 基于iec61850的ied设备智能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于IEC61850的IED设备智能检测方法，先在试验室环境下采用RTDS及其他常用测试设备对无问题被测设备进行常规故障检测，再将典型故障波形与相应的故障动作制成测试题库，然后将上述测试题库上传至互联网；在变电站或移动现场实际检测试验时，检测人员从互联网更新测试题库，用检测装置向被测设备发送标准试题并截获被测设备的结果输出将其与测试题库中的标准答案进行比对，生成检测报告。本发明可用于IED设备的IEC61850通信规约、保护反馈的前后行为一致性、保护逻辑的功能检测等，简单易用、操作方便，一次检测就能定位IED设备故障，对入网设备进行把关，保证了装置长期准确和稳定可靠运行。

Description

基于IEC61850的IED设备智能检测方法

技术领域

本发明属于电力配电系统IED设备检测领域，尤其涉及一种基于IEC61850的IED设备智能检测方法。

背景技术

IEC系列标准是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准，它规范了变电站内智能电子设备（IED）之间的通信行为和相关的系统要求，成为电力系统中从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化无缝自动化标准，为电力系统自动化产品“统一标准、统一模型、互联开放”的格局奠定了基础，使变电站信息建模标准化成为可能，信息共享具备了可实施的基础前提。其中，IEC61850系列标准吸收了多种国际最先进的新技术，并且大量引用了目前正在使用的多个领域内的其它国际标准作为61850系列标准的一部分。IEC61850系列标准是一个十分庞大的标准体系，其部分标准系列参见图1，主要包括IEC61850第1-10部分（Part1-10）等。

IEC61850标准规范了变电站二次智能装置及数字式CT、PT、智能式开关等一次设备的通信模型与通信接口。通过对变电站自动化系统中的对象统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口，增加设备之间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。图2同时展示了IEC61850数字化变电站与传统变电站，相对与传统变电站，数字化变电站实现了一次设备的智能化、二次设备的网络化，以及采用了基于IEC61850标准的通信体系，实现全站统一的标准平台。

与传统技术相比，IEC61850标准定义了独立于所采用网络和应用层协议的通信服务，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，支持在线获取数据模型及IED设备之间的横向通信(GOOSE报文)。基于IEC61850标准的变电站亦沿用了传统技术，包括保护、测量、控制、监视以及通信等功能单元。

随着IEC61850标准在变电站内的推广应用和普及，为确保电网公司选用的IEC61850的IED设备具有规范性且性能优越，有必要在设备招标选型阶段，根据地区配电网的实际情况和相关技术要求开展入网检测工作。但是，智能化装置（IED设备）在遵循IEC61850标准时，由于各厂家对IEC61850标准的理解方面存在各自习惯和个性特点，因而导致应用IEC61850标准的智能化设备在遵循通信协议方面存在较大差异性，不能有效发挥其通用性和兼容性等特点，以致各设备间通信存在诸多障碍。此外，保护的逻辑功能与/或通信问题会导致智能化设备工作不正常，还存在经检测认证的线路保护装置与现场实际安装的装置不符的情况。尽管如此，市场上却还未出现集IEC61850规约与保护功能检测为一体的智能化检测装置。因此，有必要开展入网检测，对IED设备开展IEC61850通讯规约及其保护逻辑功能的检测，对入网设备进行把关，保证装置长期准确和稳定可靠的运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测试全面、简单易用、操作方便的基于IEC61850的IED设备智能检测方法，以实现与各IED设备厂商技术同步的检测维护，保证装置的长期准确性和稳定可靠性，并利于对各IED设备在IEC61850标准应用及遵守情况方面的检查。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案为：基于IEC61850的IED设备智能检测方法，先在试验室环境下采用RTDS及其他常用测试设备对无问题被测设备进行常规故障检测，再将典型故障波形与相应的故障动作制成测试题库，然后将上述测试题库上传至互联网；在变电站或移动现场实际检测试验时，检测人员从互联网更新测试题库，用检测装置向被测设备发送标准试题并截获被测设备的结果输出将其与测试题库中的标准答案进行比对，生成检测报告。

基于IEC61850的IED设备包括变电站内基于IEC61850协议开发的保护、测控、录波智能设备。

该检测方法的检测项目主要包括IEC61850通信规约的检测、保护反馈的前后行为一致性检测、保护逻辑的功能检测。

IEC61850通信规约的检测采用IEC61850-10标准并遵循关于IEC61850的实施规范对基于IEC61850的IED设备的通信进行主动或被动检测。

保护反馈的前后行为一致性检测包括规约文档检查、数据模型检查、通信流程检查。

规约文档检查的主要检查项目有模型文件的规范检测、结合模型文件进行的动态链接检查、MMS传送检测、GOOSE收/发检测、9-1/2收/发检测、文件/目录及内容规范检测、sntp和IEEE1588时间检测。

保护逻辑的功能检测采用题库回放式试验方法，包括以下步骤：

<1>先在试验室环境下采用RTDS对无问题被测设备进行常规故障检测的动模试验，并记录动作回应；

<2>再将典型故障波形与相应的故障动作制成测试题库，然后将上述测试题库上传至互联网的WEB服务器，以提供给其他智能设备检测装置下载使用；

<3>在实际现场检测试验时，检测人员从互联网WEB服务器更新测试题库，用检测装置向被测设备发送标准试题，然后截获被测设备的结果输出将其与测试题库中的标准答案进行比对，并给出相关检测报告。

针对各厂商基于IEC61850的IED设备在遵循通信协议方面存在较大差异性，以致各设备间通信存在诸多障碍，影响其长期准确和稳定可靠运行的问题。发明人利用以下技术措施建立了基于IEC61850的IED设备智能检测方法。

a、应用网络监听技术接收智能变电站中的所有网络报文，对于IEC61850MMS报文采用端口映射的方式进行监听；

b、深层、详尽地解析各类网络报文，对于重要报文数据，如IEC61850的报文数据进行预分析及分类存储，以提高其他应用访问的速度；

c、分析相关报文，实现保护动作逻辑判断，检测保护动作逻辑的准确性和稳定可靠性；

d、对各类IED设备（如：线路保护、母线保护、主变保护、测控装置、合并单元、综自系统、信息子站等）的通讯特性进行归纳并建立统一的检测数据库，以实现数字化智能化电网系统内宽泛智能设备的统一检测；

e、通过在线下载各设备厂商出具的测试题库，将被测设备的检测结果与在线题库比对，实现与各厂商技术同步的检测维护，保证装置的长期准确性和稳定可靠性，以及对各IED设备在IEC61850标准应用及遵守情况方面的检查。

本发明与现有技术相比具有如下突出优点：

（1）降低基于IEC61850的IED设备检测操作的技术门坎，减少对操作人员相关技能的要求，操作人员无需具备计算机通讯、IEC61850协议及电力等相关知识；

（2）测试全面，通过选定测试题库中预置的测试试题组，就可以进一步完成IEC61850通信规约的检测、保护反馈的前后行为一致性检测、保护逻辑的功能检测等；

（3）应用本发明可构建相应的智能检测装置，其简单易用、操作方便，可用于基于IEC61850的IED设备的入网检测。

附图说明

图1是IEC61850系列标准示意图。

图2是IEC61850数字化变电站（B）与传统变电站（A）的比较图。

图3是应用版本发明基于IEC61850的IED设备智能检测方法构建的测试系统架构图，图中：CIED设备智能检测试验室，D变电站或移动现场。

图4是图3的测试系统中录制测试数据系统的框图。

图5是图3的测试系统中回放式测试系统的框图。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本发明基于IEC61850的IED设备智能检测方法。

基于IEC61850的IED设备包括变电站内基于IEC61850协议开发的保护、测控、录波等智能设备。

本发明检测方法的检测项目主要包括IEC61850通信规约的检测、保护反馈的前后行为一致性检测、保护逻辑的功能检测等。其中，保护反馈的前后行为一致性检测包括规约文档检查、数据模型检查、通信流程检查等。规约文档检查的主要检查项目有模型文件的规范检测、结合模型文件进行的动态链接检查、MMS传送检测、GOOSE收/发检测、9-1/2收/发检测、文件/目录及内容规范检测、时间（sntp和IEEE1588）检测。

基于本发明IED设备智能检测方法，发明人构建了一个IED设备智能测试系统，它主要由IED设备智能检测试验室和变电站或移动现场IED设备智能检测平台组成。如图3所示，该系统包括机架式智能设备检测仪、便携式智能设备检测仪等。机架式智能设备检测仪记录了RTDS对保护所作的动模试验及保护的动作响应，并保存成测试题库，此外，还将题库上传至WEB服务器。变电站或移动现场的便携式智能设备检测仪依据从WEB服务器下载到的保护测试题库通过网络下发信息到被测IED设备中以将RTDS所做的试验进行回放，监视并采集被测IED设备回放试验的信息，并通过IEC61850GOOSE/MMS上传至便携式智能设备检测仪中，以核对保护的动作回应是否与题库中的保护动作回应一致，给出相关的测试报告，实现IED设备的一致性测试与功能测试。

IED设备保护逻辑的功能检测采用题库回放式试验方法，包括以下步骤：

<1>先在试验室环境下采用RTDS对无问题被测设备进行常规故障检测的动模试验，并记录动作回应；

<2>再将典型故障波形与相应的故障动作制成测试题库，然后将上述测试题库上传至互联网的WEB服务器，以提供给其他智能设备检测装置下载使用；

<3>在实际现场检测试验时，检测人员从互联网WEB服务器更新测试题库，用检测装置向被测设备发送标准试题，然后截获被测设备的结果输出将其与测试题库中的标准答案进行比对，实现被测设备的逻辑功能测试，并给出相关检测报告。

如图4所示，在IED设备智能检测试验室中，首先采用RTDS实时数字仿真系统发出测试数据录入机架式IED设备检测仪，然后由IED设备检测仪代替RTDS发送测试数据给机架式IED设备检测仪，再由机架式IED设备检测仪记录下保护的动作，并由人工智能来判断此次IED设备行为是否正确，如正确，即将此次的测试作为本套IED设备的标准测试项与答案录入测试题库。这种测试方法中测试数据的生成只需做一次即可（可由机架式IED设备检测仪出厂之前完成）。如图5所示，在现场或IED设备入网检测机构，利用在试验室中生成的测试题库，进行回放式测试，并对比IED设备的动作与试验室环境下预测的行为是否一致，以判断此IED设备是否故障。

IEC61850通信规约的检测采用IEC61850-10标准并遵循南网关于IEC61850的实施规范对基于IEC61850的IED设备的通信进行主动或被动检测。其检测仍参见图5所示，IED设备智能检测仪采集IED设备的开关量，并通过网络交换机进行后台通讯；IED设备智能检测仪通过IEC61850-9协议向IED设备发送测试命令，实现IED设备的检测。

本发明提出了IED设备的IEC61850一致性测试及功能测试方法，而且只需一次检测就能定位IED设备的故障。在此，还给出了测试系统的设计架构，实现对变电站内采用IEC61850标准的智能设备的通信进行主动或被动的检测，具有记录回放性检测功能，即能记录RTDS对保护所做的试验，并可回放相应试验对比前后保护的行为是否一致。

应用本发明有利于快捷高效的实现站内维护检查工作，从而提高变电站安全生产水平和运行的可靠性，节约运行成本，并提高营运效率。以本发明为平台，还可开发IED设备智能测试装置、仪器和系统，这些产品可衍生为通用工具，便于本发明的普及推广和应用。

Claims (7)

1.一种基于IEC61850的IED设备智能检测方法，其特征在于先在试验室环境下采用RTDS及其他常用测试设备对无问题被测设备进行常规故障检测，再将典型故障波形与相应的故障动作制成测试题库，然后将上述测试题库上传至互联网；在变电站或移动现场实际检测试验时，检测人员从互联网更新测试题库，用检测装置向被测设备发送标准试题并截获被测设备的结果输出，再将其与测试题库中的标准答案进行比对，生成检测报告。

2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的IED设备智能检测方法，其特征在于：所述基于IEC61850的IED设备包括变电站内基于IEC61850协议开发的保护、测控、录波智能设备。

3.根据权利要求1所述的基于IEC61850的IED设备智能检测方法，其特征在于该检测方法的检测项目主要包括IEC61850通信规约的检测、保护反馈的前后行为一致性检测、保护逻辑的功能检测。

4.根据权利要求3所述的基于IEC61850的IED设备智能检测方法，其特征在于：所述IEC61850通信规约的检测采用IEC61850-10标准并遵循关于IEC61850的实施规范对基于IEC61850的IED设备的通信进行主动或被动检测。

5.根据权利要求3所述的基于IEC61850的IED设备智能检测方法，其特征在于：所述保护反馈的前后行为一致性检测包括规约文档检查、数据模型检查、通信流程检查。

6.根据权利要求5所述的基于IEC61850的IED设备智能检测方法，其特征在于：所述规约文档检查的主要检查项目有模型文件的规范检测、结合模型文件进行的动态链接检查、MMS传送检测、GOOSE收/发检测、9-1/2收/发检测、文件/目录及内容规范检测、sntp和IEEE1588时间检测。

7.根据权利要求5所述的基于IEC61850的IED设备智能检测方法，其特征在于：所述保护逻辑的功能检测采用题库回放式试验方法，包括以下步骤：

<1>先在试验室环境下采用RTDS对无问题被测设备进行常规故障检测的动模试验，并记录动作回应；

<2>再将典型故障波形与相应的故障动作制成测试题库，然后将上述测试题库上传至互联网的WEB服务器，以提供给其他智能设备检测装置下载使用；

<3>在实际现场检测试验时，检测人员从互联网WEB服务器更新测试题库，用检测装置向被测设备发送标准试题，然后截获被测设备的结果输出将其与测试题库中的标准答案进行比对，并给出相关检测报告。

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