CN105093017A - 智能变电站goose整体测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能变电站GOOSE整体测试装置，同时涉及该测试装置的测试方法，属于电力系统检测技术领域。该装置包括控制单元、与控制单元连接的SCD分析单元、用于接收GOOSE报文的信号接收单元和用于发送模拟GOOSE报文的信号发送单元。该测试方法是在SCD分析单元构建虚端子的模拟GOOSE报文基础后，与信号接收单元得到的电力通信链路中的虚端子实际值组成测试用模拟GOOSE报文，并生成要模拟设备与需测试装置虚端子值变化的逻辑关系，作为人工判断的基础。本发明的测试装置利用智能变电站的SCD文件模拟全站GOOSE报文和GOOSE订阅关系并可以对现场进行测试。

Description

智能变电站GOOSE整体测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种智能变电站的测试装置，同时涉及该测试装置的测试方法，属于电力系统检测技术领域。

背景技术

随着IEC61850标准的颁布以及相关工程的推广应用，采用GOOSE机制的跳闸及联闭锁解决方案已逐步在智能变电站中广泛应用，甚至部分模拟信息和时间同步信息也通过GOOSE进行传送。通过以太网传输的GOOSE软报文取代了传统二次回路使用的大量电缆，为工程设计、实施带来极大便利。

但在实际工程应用中，由于传统二次回路是直接电缆连接，直观明了，而GOOSE通信机制要求信息的产生者和信息的使用者必须通过订阅来构建数字二次回路。由于GOOSE订阅关系的模型配置过程比较复杂，需要各IED厂家提供支持虚端子的ICD模型文件，然后由系统配置器根据设计图纸进行GOOSE订阅关系连线。显然，由于人工连线，难免会出错，一旦出错，就需要重新确定订阅关系，然后对点测试，重复的工作比较多，而在现场更改逻辑关系后，也需要重新确定订阅关系。同时，GOOSE测试不单是信号量的测试，同时还有订阅关系的测试，是一个多IED设备协同配合的测试。

目前绝大部分的现场测试设备还是传统测试仪，即使是数字化测试仪，其对GOOSE的支持也非常有限，而复杂的联闭锁逻辑一般都是多IED设备协同配合才能完成，配置过程复杂而且工作量大，需要多台测试仪器共同完成。

目前测试用的GOOSE报文往往手动生成，由于需要设置的数据量很大，非常容易出错，而且一旦订阅关系或逻辑关系有变动，又要重新生成GOOSE报文，增加的额外工作量可想而知。另外，一个智能变电站内有诸多逻辑关系需要测试，还有一些信号量需要逐个对点，工程工作量也很大。

经检索发现，在《2010年电力系统自动化学术研讨会论文集》中公开了一篇名称为《基于SCD实现多IEDGOOSE图形化仿真系统的方法》的文章，作者为唐喜、任雁铭和孟岩。该文公开了一种多IED的GOOSE图形化仿真系统，利用全站的SCD文件，提取其中的GOOSE信息，根据GOOSE发布、订阅关系动态生成IED拓扑图，并实时显示GOOSE通信状态、数值和波形并对GOOSE报文进行分析和异常判断。

但是该文仅仅是实现了一个多IED的GOOSE图形化的仿真系统，也就是基于SCD模型文件，对GOOSE信号传递进行动态演示达到验证模型和GOOSE信号的正确性的目的，虽然有一定的工程意义，但对现场并不进行测试。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种利用智能变电站的SCD文件模拟变电站设备对现场进行辅助测试的智能变电站GOOSE整体测试装置以及该装置的测试方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案之一是：一种智能变电站GOOSE整体测试装置，包括控制单元、与控制单元连接的SCD分析单元、信号接收单元和信号发送单元；所述信号接收单元的输入端接入电力通信链路，其输出端连接控制单元；所述信号发送单元的输入端连接控制单元，其输出端接入电力通信链路；

所述SCD分析单元用于读取智能变电站的SCD文件，根据SCD文件中的GOOSE信息构建虚端子的模拟GOOSE报文基础数据；

所述信号接收单元用于接收从电力通信链路传来的实时GOOSE报文，并所述实时GOOSE报文发送到所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述电力通信链路上的需测试的装置和要模拟的设备，将所述第一实时GOOSE报文中包含的要模拟的设备的虚端子值替换所述模拟GOOSE报文基础数据中的虚端子值，从而构建完整模拟GOOSE报文，并将完整模拟GOOSE报文中的要模拟设备的虚端子值修改后发送到所述信号发送单元；所述控制单元还提取接收到的第二实时GOOSE报文中包含的需测试的装置的虚端子值，并根据要模拟设备的虚端子值的变化和需测试装置的虚端子值的相应变化，生成要模拟设备与需测试装置虚端子值变化的逻辑关系，作为人工判断的基础。

所述信号发送单元用于将所述控制单元修改的完整模拟GOOSE报文发送到电力通信链路中。

实践表明，对智能变电站的测试，主要是对逻辑的测试，无论是跳合闸逻辑、防误逻辑，还是联闭锁逻辑，其核心主要有两个方面，一是逻辑的输入，二是逻辑的输出。而在智能变电站的配置、调试和运行过程中，SCD文件起着非常重要的作用，其中包含了GOOSE的订阅关系、GOOSE报文包含的信号量以及GOOSE报文的组成元素以及数字二次回路的输入输出关系等。本发明的测试装置创造性地依据SCD文件产生一个逻辑所需要的所有输入量，并监视逻辑的输出量，来达到检测逻辑本身的目的。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案之二是：一种智能变电站的GOOSE整体测试装置的测试方法，包括以下步骤：

1)启动所述测试装置，所述SCD分析单元读取被测智能变电站的SCD文件，对SCD文件中的GOOSE信息进行分析归类，所述GOOSE信息包括AppID、GOID、GOCBRef、DataSet、MinTime、MacAddr以及智能变电站中各IED设备之间的GOOSE订阅关系和数字二次回路，根据这些信息构建模拟GOOSE报文基础数据；

2)所述信号接收单元从变电站的电力通信链路中接收第一实时GOOSE报文，所述控制单元提取所述第一实时GOOSE报文中包含的要模拟设备的虚端子值，并用提取的虚端子值替换第1)步中所述模拟GOOSE报文基础数据中要模拟设备的虚端子值，从而组成完整的模拟GOOSE报文；

3)从电力通信链路上切除要模拟的设备，然后所述控制单元修改第2)步生成的完整模拟GOOSE报文中要模拟设备的虚端子值，并将修改后的完整模拟GOOSE报文传送给信号发送单元；

4）所述信号发送单元将控制单元修改的模拟GOOSE报文发送到电力通信链路中；

5）所述信号接收单元接收被测装置产生的第二实时GOOSE报文，所述控制单元提取所述第二实时GOOSE报文中包含的需测试的装置的虚端子值，根据要模拟设备的虚端子值的变化和需测试装置的虚端子值的相应变化，生成要模拟设备与需测试装置虚端子值变化的逻辑关系，作为人工判断的基础。

上述技术方案之一的改进是：智能变电站GOOSE整体测试装置还包括与SCD分析单元连接的文件校验单元，所述文件校验单元用于验证SCD文件的完整性和合法性，并定制添加GOOSE订阅和数字二次回路的输入输出关系。

因为智能变电站GOOSE整体测试装置所有的信息来源都依赖于SCD文件，所以SCD文件的正确性必须得到保证；同时所述文件校验单元也可作为第三方工具来验证SCD文件的完整性和合法性。

智能变电站GOOSE整体测试装置从SCD文件中提取出GOOSE订阅和数字二次回路的输入输出关系供GOOSE测试使用，但由于各个厂家对SCD文件的实现情况各异，所以测试装置并不完全依赖SCD文件。所述文件校验单元能够定制和添加GOOSE订阅和数字二次回路的输入输出关系模块，以完善SCD文件，并为GOOSE测试提供完整数据源。

上述技术方案之一的进一步改进是：智能变电站GOOSE整体测试装置还包括与控制单元连接的图形化显示单元。因为GOOSE订阅和数字二次回路都是逻辑关系，与电力系统传统二次回路的感官概念差别甚远，所述图形化显示单元可以直观地展示GOOSE订阅和数字二次回路的逻辑关系，从而方便用户的使用以及逻辑关系的添加和修改。

上述技术方案之二的改进是：所述第2)步生成的完整模拟GOOSE报文的虚端子值与所述需测试的装置中虚端子的实时值同步。

上述技术方案之二的进一步改进是：所述第3)步从电力网络上切除要模拟的设备的方法为切断要模拟设备的通信网络或者设置交换机隔离要模拟设备。

上述技术方案之二的更进一步改进是：在第1)步中，所述SCD分析单元读取被测智能变电站的SCD文件后，由所述文件校验单元验证SCD文件的完整性和合法性；如果所述SCD文件不完整或者不合法，则测试过程终止，否则继续。

上述技术方案之二的最后完善是：在测试过程中，所述控制单元将GOOSE订阅和数字二次回路的逻辑关系送往所述图形化显示单元。这样，用户可以直观地观察原本晦涩难懂的组播关系、GOOSE输入和输出关系等。

本发明的有益效果是：

1)本发明的智能变电站GOOSE整体测试装置的测试过程是一系列操作过程的集合，对于大多数逻辑而言，可能不止一次测试，而且相同的逻辑在不同的现场其所需的条件可能是一样的。因此可以对这些测试过程形成固定的测试方案，并可重复使用，简化现场操作流程，提高工作效率，并可作为其他智能变电站内的GOOSE测试方案。同时可以大大减少测试设备的数量，节省经济成本。

2)通过增加SCD分析单元和定制单元可以间接的规范智能变电站内的SCD文件，使其不受限于特定的集成厂家，使SCD文件成为真正的智能变电站配置描述文件，可为所有系统使用。同时SCD分析单元可作为模型校验工具，检查模型和逻辑本身的正确性。

3)通过所述图形化显示单元将原本晦涩难懂的组播关系、GOOSE输入和输出关系变为直观的图形，方便调试检修人员的理解，避免了不必要的误操作和设置，从而达到事半功倍、举一反三的效果。智能变电站内复杂的通信拓扑连接关系、看不见的数字二次回路都以直观明了的方式完全呈现，从而使整个变电站的调试、测试更加充分有效，并从根本上保障智能变电站长期有效、安全稳定的运行。

附图说明

下面结合附图对本发明的智能变电站GOOSE整体测试装置作进一步说明。

图1是本发明的智能变电站GOOSE整体测试装置实施例一的结构框图。

图2是本发明的智能变电站GOOSE整体测试装置实施例二的结构框图。

图3是本发明实施例一的测试方法的流程图。

图4是本发明实施例二的测试方法的流程图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的智能变电站GOOSE整体测试装置如图1所示，包括控制单元1、与控制单元1连接的SCD分析单元2、信号接收单元3和信号发送单元4；信号接收单元3的输入端接入电力通信链路，其输出端连接控制单元1；所述信号发送单元4的输入端连接控制单元1，其输出端接入电力通信链。

本实施例的智能变电站GOOSE整体测试装置的测试方法，如图3所示，包括以下步骤：

1)启动测试装置，SCD分析单元2读取被测智能变电站的SCD文件，对SCD文件中的GOOSE信息进行分析归类，上述GOOSE信息包括AppID、GOID、GOCBRef、DataSet、MinTime、MacAddr以及智能变电站中各IED设备之间的GOOSE订阅关系和数字二次回路，根据这些信息构建模拟GOOSE报文基础数据；

2)信号接收单元3从变电站的电力通信链路中接收第一实时GOOSE报文，控制单元1提取第一实时GOOSE报文中包含的要模拟设备的虚端子值，并用提取的虚端子值替换第1)步中的模拟GOOSE报文基础数据中要模拟设备的虚端子值，从而组成完整的模拟GOOSE报文；在测试过程中，上述完整模拟GOOSE报文的虚端子值与需测试的装置中虚端子的实时值同步；

3)从电力通信链路上切除要模拟的设备，然后控制单元1修改第2)步生成的完整模拟GOOSE报文中要模拟设备的虚端子值，并将修改后的完整模拟GOOSE报文传送给信号发送单元4；其中从电力网络上切除要模拟的设备的方法为切断要模拟设备的通信网络或者设置交换机隔离要模拟设备；

4)信号发送单元4将控制单元1修改的模拟GOOSE报文发送到电力通信链路中；

5）信号接收单元3接收被测装置产生的第二实时GOOSE报文，控制单元1提取第二实时GOOSE报文中包含的需测试的装置的虚端子值，根据要模拟设备的虚端子值的变化和需测试装置的虚端子值的相应变化，生成要模拟设备与需测试装置虚端子值变化的逻辑关系，作为人工判断的基础。

实施例二

如图2所示，本实施例的智能变电站GOOSE整体测试装置是在实施例一基础上的改进，在实施例一的基础上增加了用于验证SCD文件的完整性和合法性的文件校验单元5以及图形化显示单元6，其中文件校验单元5与SCD分析单元2连接，图形化显示单元6和控制单元1连接。

因为GOOSE订阅和数字二次回路都是逻辑关系，与电力系统传统二次回路的感官概念差别甚远，图形化显示单元6可以直观地展示GOOSE订阅和数字二次回路的逻辑关系，从而方便用户的使用以及逻辑关系的添加和修改。

由于各个厂家对SCD文件的实现情况各异，所以测试装置并不完全依赖SCD文件。文件校验单元5能够定制和添加GOOSE订阅和数字二次回路的输入输出关系模块，以完善SCD文件，并为GOOSE测试提供完整数据源。。

本实施例的测试方法也是基于实施例一的测试方法上的改进，如图4所示，除相同步骤以外所不同的是：

第1）步中SCD分析单元2在构建虚端子的模拟GOOSE报文基础后，由所述文件校验单元5验证SCD文件的完整性和合法性；如果所述SCD文件不完整或者不合法，则测试过程终止，否则继续。

另外，在测试过程中，控制单元1将GOOSE订阅和数字二次回路的逻辑关系送往所述图形化显示单元6。这样，用户可以直观地观察原本晦涩难懂的组播关系、GOOSE输入和输出关系等。

本发明的智能变电站GOOSE整体测试装置及其测试方法不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能变电站GOOSE整体测试装置，其特征在于：包括控制单元、与控制单元连接的SCD分析单元、信号接收单元和信号发送单元；所述信号接收单元的输入端接入电力通信链路，其输出端连接控制单元；所述信号发送单元的输入端连接控制单元，其输出端接入电力通信链路；

所述SCD分析单元用于读取智能变电站的SCD文件，根据SCD文件中的GOOSE信息构建虚端子的模拟GOOSE报文基础数据；

所述信号接收单元用于接收从电力通信链路传来的实时GOOSE报文，并所述实时GOOSE报文发送到所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述电力通信链路上的需测试的装置和要模拟的设备，将所述第一实时GOOSE报文中包含的要模拟的设备的虚端子值替换所述模拟GOOSE报文基础数据中的虚端子值，从而构建完整模拟GOOSE报文，并将完整模拟GOOSE报文中的要模拟设备的虚端子值修改后发送到所述信号发送单元；所述控制单元还提取接收到的第二实时GOOSE报文中包含的需测试的装置的虚端子值，并根据要模拟设备的虚端子值的变化和需测试装置的虚端子值的相应变化，生成要模拟设备与需测试装置虚端子值变化的逻辑关系，作为人工判断的基础；

所述信号发送单元用于将所述控制单元修改的完整模拟GOOSE报文发送到电力通信链路中。

2.根据权利要求1所述的智能变电站GOOSE整体测试装置，其特征在于：还包括与SCD分析单元连接的文件校验单元，所述文件校验单元用于验证SCD文件的完整性和合法性，并定制添加GOOSE订阅和数字二次回路的输入输出关系。

3.根据权利要求1或2所述的智能变电站GOOSE整体测试装置，其特征在于：还包括与控制单元连接的图形化显示单元，所述图形化显示单元用于显示测试过程中的GOOSE订阅和数字二次回路的逻辑关系。

4.一种根据权利要求1所述的智能变电站GOOSE整体测试装置的测试方法，包括以下步骤：

1)启动所述测试装置，所述SCD分析单元读取被测智能变电站的SCD文件，对SCD文件中的GOOSE信息进行分析归类，所述GOOSE信息包括AppID、GOID、GOCBRef、DataSet、MinTime、MacAddr以及智能变电站中各IED设备之间的GOOSE订阅关系和数字二次回路，根据这些信息构建模拟GOOSE报文基础数据；

2)所述信号接收单元从变电站的电力通信链路中接收第一实时GOOSE报文，所述控制单元提取所述第一实时GOOSE报文中包含的要模拟设备的虚端子值，并用提取的虚端子值替换第1)步中所述模拟GOOSE报文基础数据中要模拟设备的虚端子值，从而组成完整的模拟GOOSE报文；

3)从电力通信链路上切除要模拟的设备，然后所述控制单元修改第2)步生成的完整模拟GOOSE报文中要模拟设备的虚端子值，并将修改后的完整模拟GOOSE报文传送给信号发送单元；

4)所述信号发送单元将控制单元修改的模拟GOOSE报文发送到电力通信链路中；

5）所述信号接收单元接收被测装置产生的第二实时GOOSE报文，所述控制单元提取所述第二实时GOOSE报文中包含的需测试的装置的虚端子值，根据要模拟设备的虚端子值的变化和需测试装置的虚端子值的相应变化，生成要模拟设备与需测试装置虚端子值变化的逻辑关系，作为人工判断的基础。

5.根据权利要求4所述的智能变电站的GOOSE整体测试装置的测试方法，其特征在于：所述第2)步生成的完整模拟GOOSE报文的虚端子值与所述需测试的装置中虚端子的实时值同步。

6.根据权利要求4所述的智能变电站的GOOSE整体测试装置的测试方法，其特征在于：所述第3)步从电力网络上切除要模拟的设备的方法为切断要模拟设备的通信网络或者设置交换机隔离要模拟设备。

7.根据权利要求4所述的智能变电站的GOOSE整体测试装置的测试方法，其特征在于：所述第1)步中，所述SCD分析单元读取被测智能变电站的SCD文件后，由所述文件校验单元验证SCD文件的完整性和合法性；如果所述SCD文件不完整或者不合法，则测试过程终止，否则继续。

8.根据权利要求4-7任一所述的智能变电站的GOOSE整体测试装置的测试方法，其特征在于：在测试过程中，所述控制单元将GOOSE订阅和数字二次回路的逻辑关系送往所述图形化显示单元。