CN105158619A - 一种基于iec61850的数字化保护全自动测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试装置及其测试方法，涉及继电保护测试领域。目的在于能够实现全自动继电保护测试。该装置包括数字式保护装置、上位机和下位机，所述下位机与被测设备的过程层进行连接，数字式保护装置、下位机和上位机之间彼此实现数据交互，上位机通过以太网接口与站控总线接口连接。该装置整合站控层和过程层按照调试大纲自动识别保护类型，自动生成试调方案，自动组合生成最佳测试项目和测试模板，自动生成故障报告和动作报告，保证测试完整性，大大提高工作效率，减少二测设备停电检修时间。

Description

一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及继电保护测试领域。

背景技术

智能变电站是新一代变电站的技术发展趋势，继电保护作为自动化系统的重要部分，受电子式互感器、计算机网络通讯技术和IEC61850通讯标准的影响，也上升为数字化保护。对继电保护的测试工作也要相应的跟上数字化的步伐。目前，智能变电站调试工作量大、工程周期长、重复性工作多，而且要求调试人员对智能变电站的系统结构、测试方法等非常熟悉，由于大量调试工作是人工手动完成，从而经常出现错检、漏检、重复性工作。

长期以来，继电保护的测试工作希望尽可能减少人工干预，甚至是做到测试过程不需人员的监视和操作，也能高效有序且全面的测试，即全自动化的继保测试。要实现这点，就需要测试仪与被测设备之间具有数据通信能力，测试仪能获得设备的基本信息和定值，能在测试过程对设备进行投退保护、切换定值组等操作。数字式继电保护装置采用统一信息模型，按照统一的通信标准接入变电站通讯网络，拥有很好的互操作能力和全自动测试的潜力。

继电保护的全自动测试，是指测试系统连接设备后，不需要人工操作，就能够自动识别被测设备的基本信息，根据设备的一系列定值参数自动生成测试计划、任务，计算出试验数据，有序的发送测试信号，然后捕获动作情况，分析保护性能，完成所有试验任务后，测试系统根据所有的试验数据和测试结果，进行分析，生成一份完整的测试报告。

要实现全自动化测试，很重要的一点就是要求测试系统和被测设备之间，具有数据通讯能力，测试系统能从保护装置获取必要数据，还能对设备进行切换保护操作。早期的继电器保护没有数据通讯能力，所有的保护参数都必须通过手工输入到测试装置，根据仪表的显示，人工分析测试结果和整理报告，不可能有什么自动测试。而微机保护具备了数据通讯能力，可将设备本身的参数、状态传送给测试仪。但旧的继保通讯规约传输的内容单一，存在不合理、数据的自描述能力低等问题，再加上各厂家制定的私有通讯连接，使设备之间的通讯兼容性差。所以要针对各个厂家生产的继电保护进行自动测试，会遇到诸多困难：

(1)通用性差，自动化测试只能针对某厂家某型号的产品；

(2)自动化程度低，大量试验参数还需要测试人员手工配置、输入，不能做到真正的自动测试；

(3)传统微机型保护的保护方式投运必须要有硬压板接线，对应在测试过程要更改保护方式，就要调整面临开入插件的接线，在现有的条件下，人工操作是不可避免的。

发明内容

本发明提出了一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试装置及其测试方法，目的在于能够实现全自动继电保护测试。

一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试装置包括数字式保护装置、上位机和下位机，所述下位机与被测设备的过程层进行连接，数字式保护装置、下位机和上位机之间彼此实现数据交互，上位机通过以太网接口与站控总线接口连接。

一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试方法，它是基于以下装置实现的，所述装置包括数字式保护装置、上位机和下位机，所述下位机与被测设备的过程层进行连接，数字式保护装置、下位机和上位机之间彼此实现数据交互，上位机通过以太网接口与站控总线接口连接，所述测试方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、上位机请求获得数字式保护装置的信息模型，并读取关于保护的基本信息；

步骤二、数字式保护装置返回数据，上位机对其数据进行分析，调用对应的测试模块，指定测试计划，根据参数进行暂态计算，获得试验数据，并完成SV(SampledValue，即采样值)、GOOSE(GenericObject-OrientedSubstationEvent，是一种面向通用对象的变电站事件)通信APDU(ApplicationProtocolDataUnit，应用协议数据单元)的构建和编码；

步骤三、上位机将SV、GOOSE报文发送至下位机，下位机准备进行测试；

步骤四、开始测试后，下位机将被测设备的运行和动作情况通过SV报文和GOOSE报文的方式发送给上位机；

步骤五、上位机接收并解析下位机发送的GOOSE报文；

步骤六、当检测到继保装置发出动作命令后，下位机进行后期处理计算，并将测试结果上传至上位机中；

步骤七、将上位机与被测设备实现数据通讯，数字式保护装置将继保装置发出动作命令后的动作情况上传至上位机，上位机将数字式保护装置和下位机分别发送的报告进行比对，并将对比结果记录到测试报告中；

步骤八、当对比结果确认无误后，上位机对数字式保护装置进行复位操作、切换定值或更改保护方式的指令；

步骤九、被测设备反馈操作成功的指令信息；

步骤十、上位机通知下位机准备进行下一组测试。

有益效果：本发明所述的测试装置是基于IEC61850通讯标准站控层MMS(ManufacturingMessageSpecification，即制造报文规范)标准的发布，提出的基于MMS的智能变电站钻自动闭环测试装置，该装置整合站控层和过程层按照调试大纲自动识别保护类型，自动生成试调方案，自动组合生成最佳测试项目和测试模板，自动生成故障报告和动作报告，保证测试完整性，大大提高工作效率，减少二测设备停电检修时间。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试装置的原理图；

图2为传统微机型继保装置的保护投入条件；

图3为本实施方式所述的数字式保护装置的保护投入条件。

具体实施方式

具体实施方式一、一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试装置，其特征在于，它包括数字式保护装置、上位机和下位机，所述下位机与被测设备的过程层进行连接，数字式保护装置、下位机和上位机之间彼此实现数据交互，上位机通过以太网接口与站控总线接口连接。

本实施方式所述的测试装置是基于IEC61850通讯标准站控层MMS标准的发布，提出的基于MMS的智能变电站钻自动闭环测试装置，该装置整合站控层和过程层按照调试大纲自动识别保护类型，自动生成试调方案，自动组合生成最佳测试项目和测试模板，自动生成故障报告和动作报告，保证测试完整性，大大提高工作效率，减少二测设备停电检修时间。

IEC61850使继保设备的内部数据具有极强的自描述特性，信息模型是按统一的方法、数据类建立起来的，IEC61850也对信息的访问方式做了统一规范，真正实现了设备间的互操作。同时新型的数字式保护装置取消了物理硬压板，省去了操作时开入开出插件的接线，如图2和图3所示。测试系统可以按照标准规定的客户机/服务器通讯模式与继电保护装置建立连接，获取其内部信息，对设备进行遥控操作，不需人工操作。

要做到真正的继保测试全自动化，必须依赖设备间数据通讯。传统继保在这方面存在各样的不足和瓶颈。而IEC61850通讯标准的实施，不仅改变了继电保护方式和设备接口，同时也为全自动测试带来希望。在智能变电站中，通过IEC61850通讯机制获取信息、操作设备是可行的，基于IEC61850通讯标准是可以实现全自动继电保护测试的。最终该测试模式可能使未来继电保护测试深入到设备内部信息。

具体实施方式二、一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试方法，其特征在于，它是基于以下装置实现的，所述装置包括数字式保护装置、上位机和下位机，所述下位机与被测设备的过程层进行连接，数字式保护装置、下位机和上位机之间彼此实现数据交互，上位机通过以太网接口与站控总线接口连接，所述测试方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、上位机请求获得数字式保护装置的信息模型，并读取关于保护的基本信息；

步骤二、数字式保护装置返回数据，上位机对其数据进行分析，调用对应的测试模块，指定测试计划，根据参数进行暂态计算，获得试验数据，并完成SV(SampledValue，即采样值)、GOOSE(GenericObject-OrientedSubstationEvent，是一种面向通用对象的变电站事件)通信APDU(ApplicationProtocolDataUnit，应用协议数据单元)的构建和编码；

步骤三、上位机将SV、GOOSE报文发送至下位机，下位机准备进行测试；

步骤四、开始测试后，下位机将被测设备的运行和动作情况通过SV报文和GOOSE报文的方式发送给上位机；

步骤五、上位机接收并解析下位机发送的GOOSE报文；

步骤六、当检测到继保装置发出动作命令后，下位机进行后期处理计算，并将测试结果上传至上位机中；

步骤七、将上位机与被测设备实现数据通讯，数字式保护装置将继保装置发出动作命令后的动作情况上传至上位机，上位机将数字式保护装置和下位机分别发送的报告进行比对，并将对比结果记录到测试报告中；

步骤八、当对比结果确认无误后，上位机对数字式保护装置进行复位操作、切换定值或更改保护方式的指令；

步骤九、被测设备反馈操作成功的指令信息；

步骤十、上位机通知下位机准备进行下一组测试。

在智能变电站和IEC61850标准逐步推广的情况下，所有符合IEC61850标准的的数字式继电保护都可以按此模式进行。这种智能化的自动测试，节省调试时间，提高测试效率。下面结合继保测试的三个阶段，分析全自动化测试所需要的通讯要求。

测试前，测试系统要获取被测装置的基本信息，例如设备型号、生成厂家、软件版本号等。如果是变电站现场测试，还需要获悉装置所保护的线路、元件编号等信息。测试系统还应该知道被测设备内部的全部保护类型、各保护段的整定值信息参数，才能有针对性的制定出完整、全面的继保试验计划，计算各试验值。

测试中，试验装置发送SV报文给继保装置，获取GOOSE，予以分析、记录。注意到该过程中，保护装置除了发出跳闸命令外，还有各类的报警、报告打印等一系列相关操作，需要对设备进行复位操作，才能进行下一次试验。而继保装置的同一类型保护(例如过流保护)会因为电力系统运行方式的不同而拥有几组定值，这需要进行切换定值组来分别测试。加上如今保护的实现是依靠软件程序，所以单个继保装置的内部拥好几类保护方式(差动、过流、距离等等)，这些保护类型并不会同时全部投入使用，但在检修测试工作时，要求全部进行测试。这些情况都需要测试仪能够对被测设备进行操作，才能使自动化试验能够顺利进行。

测试后，可以知道继保设备检测到故障，除了发出动作命令，还会向变电站主站发送告警信息，记录故障时间等一系列报告。测试系统可以利用IEC61850通讯机制获取这些报告信息，结合测试结果来进行综合判断。

结合以上内容，可总结出全自动化继电保护测试所需信息和过程中所需的操作，见表1。

表1

整个流程明确清晰，简单易控。在解决好IEC61850的SV、GOOSE、MMS通讯后，编写控制程序，就能实现不需要人员予以干涉操作的全自动化测试，并且和传统测试相比，测试过程还获得了来自被测保护设备的动作报告，可以与下位机的测试结果进行比对，提高了测试结果的可信度，也利于发现保护不正确动作和事后的深入分析。

Claims (2)

1.一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试装置，其特征在于，它包括数字式保护装置、上位机和下位机，所述下位机与被测设备的过程层进行连接，数字式保护装置、下位机和上位机之间彼此实现数据交互，上位机通过以太网接口与站控总线接口连接。

2.一种基于IEC61850的数字化保护全自动测试方法，其特征在于，它是基于以下装置实现的，所述装置包括数字式保护装置、上位机和下位机，所述下位机与被测设备的过程层进行连接，数字式保护装置、下位机和上位机之间彼此实现数据交互，上位机通过以太网接口与站控总线接口连接，所述测试方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、上位机请求获得数字式保护装置的信息模型，并读取关于保护的基本信息；

步骤二、数字式保护装置返回数据，上位机对其数据进行分析，调用对应的测试模块，指定测试计划，根据参数进行暂态计算，获得试验数据，并完成SV、GOOSE通信APDU的构建和编码；

步骤三、上位机将SV、GOOSE报文发送至下位机，下位机准备进行测试；

步骤四、开始测试后，下位机将被测设备的运行和动作情况通过SV报文和GOOSE报文的方式发送给上位机；

步骤五、上位机接收并解析下位机发送的GOOSE报文；

步骤六、当检测到数字式保护装置发出动作命令后，下位机进行后期处理计算，并将测试结果上传至上位机中；

步骤七、将上位机与被测设备实现数据通讯，数字式保护装置将继保装置发出动作命令后的动作情况上传至上位机，上位机将数字式保护装置和下位机分别发送的报告进行比对，并将对比结果记录到测试报告中；

步骤八、当对比结果确认无误后，上位机对数字式保护装置进行复位操作、切换定值或更改保护方式的指令；

步骤九、被测设备反馈操作成功的指令信息；

步骤十、上位机通知下位机准备进行下一组测试。