CN107346917B - 基于虚拟机的二次设备集成联调方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其技术方案要点是包括以下步骤：S1，按照变电站一致性保证原则构建智能变电站的最小测试系统；S2，在最小测试系统基础上构建变电站真实测试环境，通过导入SCD文件，获取全站装置的配置，得到各个装置中的数据流向，包括SV流向和GOOSE流向，在这些信息的基础上，后台软件搭建全站模型，扫描全站设备信息；S3，最小测试系统将装置信息、动作行为定义和定值三方面信息进行整合，得到测试项目、测试方案以及测试结果模板，达到了提高工厂化联调效率，提升联调智能化水平，缩短设备调试周期和改善调试环境。

Description

基于虚拟机的二次设备集成联调方法

技术领域

本发明涉及智能化变电站二次调试，特别涉及基于虚拟机的二次设备集成联调方法。

背景技术

智能化变电站二次调试工作受到了现场施工环境的极大制约，包括：（1）设备分散，导致设备间联动试验配合十分困难；（2）在雨雪天、扬尘天、夜晚室外无法进行工作；（3）施工场地多孔洞、电缆沟,存在一定安全隐患；（4）受现场环境影响明显，难以掌控工程调试进程，调试质量会受到一定影响。

系统集成调试是智能化变电站整个试验过程中发现问题、解决问题的重要环节，主要在工程土建施工的阶段，就可通过对二次系统采用“车间化”的作业方式，进行单体的、系统性的和专项性能的全面配置、检测和试验，从而有效缩短现场调试周期，并确保智能化变电站的安全性和可靠性。

但是由于:

一、系统集成调试中缺乏联调组织、联调准备到方案落实的规范化流程，受厂家技术人员、电力公司调试人员变动频繁限制严重；

二、联调现场混乱、联调效率低，使联调质量不能可靠保障；

三、不同厂家的技术实力以及提供测试的条件和手段不同，造成测试项目的完整性、对保护装置和网络性能的测试深度参差不齐；

四、工厂联调没有相应方案及标准，测试工具没有规范化，测试评估没有统一。

基于这些因素，目前工厂联调只是停留在保护装置之间和通讯能够连接成功阶段，基本功能得以实现，对网络测试、保护回路、报文监视等项目没有进行深度测试。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于虚拟机的二次设备集成联调方法，提高工厂化联调效率，提升联调智能化水平，缩短设备调试周期和改善调试环境。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，按照变电站一致性保证原则构建智能变电站的最小测试系统，包括虚拟机、被测IED及网络环境，虚拟机虚拟被测IED所关联的所有IED设备，与被测IED的连接关系包括SV、GOOSE发送/接收的光口对光口直接连接，也包括通过过程层SV/GOOSE网络相连接，接收或发送SV/GOOSE报文，虚拟机通过以太网接口与MMS网相连，虚拟客户端与被测IED进行MMS报文交互，网络环境包括网络交换机及网络负载发生装置，输出过程层订阅及非订阅背景流量，亦输出MMS报文作为MMS网负载流量；

S2，在最小测试系统基础上构建变电站真实测试环境，通过导入SCD文件，获取全站装置的配置，得到各个装置中的数据流向，包括SV流向和GOOSE流向，在这些信息的基础上，后台软件搭建全站模型，扫描全站设备信息；

S3，最小测试系统将装置信息、动作行为定义和定值三方面信息进行整合，得到测试项目、测试方案以及测试结果模板。

通过上述设置，构建最小测试系统，简化测试模型，减少硬件开销，提高测试配置及操作便利程度。

作为本发明的具体方案可以优选为：按照变电站一致性保证原则构建智能变电站的最小测试系统还包括：依据SCD文件搜索改扩建或检修设备的关联IED，依据关联IED构成最小虚拟系统，采用基于虚拟机及虚拟变电站真实环境，保证对于被测IED，其外部特性与变电站环境真实一致，具体包括：

S11，关联IED的确定：利用图形化SCD软件，自动搜索出与被测IED设备相关联的其它IED设备；

S12，利用虚拟机对关联IED进行虚拟：虚拟机模拟关联IED的二次回路，包括保护装置、合并单元与智能终端的模拟，保证关联IED的外部特性与IED实际情况一致；

S13，网络环境的模拟：利用网络交换机及网络模拟设备，通过导入SCD文件对变电站网络SV、GOOSE负载进行模拟。

通过上述设置，利用虚拟机可根据需要模拟不同的IED设备，具有测试成本低、效率高、测试真实可靠的特点。

作为本发明的具体方案可以优选为：步骤S11中包括，从SCD文件中搜索关联IED，形成IED关联图，虚拟机基于SCD模型文件工作，当被测设备确定后，根据关联关系自动将关联IED作为虚拟设备，对于线路保护检修更换时，根据关联图，虚拟机虚拟线路合并单元、线路智能终端及母线保护，对于主变保护检修更换，虚拟机虚拟高、中、低压侧的合并单元、智能终端及母线保护。

作为本发明的具体方案可以优选为：步骤S12中包括，按SCD文件关联IED模型，向被测IED或过程层交换机规定端口发送SV、GOOSE信号，通信模型参数与SCD中的虚拟IED一致性，校核被测IED能否正确接收到SV、GOOSE信号；

（1）接收被测IED或交换机发出的SV、GOOSE信号，校核信号的通信模型参数是否与SCD中虚拟IED一致；

（2）如被测IED为保护装置时，虚拟合并单元及智能终端，对保护装置进行保护动作行为测试；

（3）虚拟机虚拟MMS客户端，与间隔层IED设备建立MMS连接，读取保护当前状态，包括保护装置的告警状态、保护动作状态、保护压板状态，获取MMS数据模型，与SCD文件中模型进行校对，读取保护定值、压板、遥信量、遥测量。

通过上述设置，可以提高虚拟结果的准确性和可靠性。

作为本发明的具体方案可以优选为：还包括步骤S4，对模拟远动和模拟主站的数据验证步骤包括，首先通过智能对点装置模拟主站的学习过程，完成了变电站内间隔层与站控层信息一致性的验证，其次通过智能对点装置模拟远动的学习过程，完成了主站前置与后台信息一致性的验证，最后利用信息交互技术完成对模拟主站、模拟远动装置信息表的互传，在此基础上进行一键式核对，完成主站、变电站信息表一致性的验证。

通过上述设置，完成了整个主站与变电站信息联调链路的验证,解耦过程及边界的选取。通过对信息联调过程的解耦，将原来涉及一、二次设备、测控装置、变电站后台、远动装置、主站前置、主站后台等多个环节并要求较多人员配合的联调工作分解为涉及环节较少、要求配合人员较少的三个步骤。变电站侧和主站侧可先独立进行本侧信息的调试，对发现的问题予以整改，待两侧内部信息调试完成，模拟装置完成对两侧信息表的学习后，再利用信息交互技术完成对两侧信息表一致性的验证。这种联调方式增强了调试工作的灵活性，使变电站、主站两侧能更好地对联调工作进行安排，在保证信息联调正确性的前提下大大提高了调试效率，缩短了调试周期。

作为本发明的具体方案可以优选为：基于过程层测控装置的遥测回路分级自动验证包括：模拟保护、测控装置的站端、主站遥测数据验证；模拟远动管理管理机的主站遥测数据验证；遥控回路验证。

通过上述设置，多种方式共同验证，提高验证的准确程度。实现智能变电站与主站间遥测、遥信、遥控数据验证技术。

作为本发明的具体方案可以优选为：还包括对SCD文件规范性自动测试，其主要项目包括：

1)XML语言的语法语义测试；

2)IEC61850数据模型、IED设备模型、服务模型及通信模型测试；

3)按照“六统一”规范的保护定值、控制字、保护功能软压板的测试；

4)按照“六统一”规范的SV输入虚端子、SV输出端子、SV输出引用路径、SV输入软压板测试；

5)按照“六统一”规范的GOOSE输入端子、GOOSE输出端子、GOOSE输出引用路径、GOOSE输入软压板的测试；

6)按照“智能变电站继电保护技术规范”的SV双AD模型测试。

作为本发明的具体方案可以优选为：还包括对SCD文件的对比校验，导入新旧两个SCD文件、产生一个新的比对SCD文件，新SCD文件包含IED设备层、关联图层、虚端子图层及虚端子表层四层，在每一层中采用多种图符对两个SCD文件的差异性进行标注。

通过上述设置，相对于文本比对方式，模型比对对选中的IED设备，按IED数量及模型、控制块及参数、通信模型、SV及GOOSE数据集条目、参数及描述等项目进行比对，具有比对效率高，工程实用性强、易于图形化实现等特点。

综上所述，本发明具有以下有益效果：使联调组织、联调准备到方案落实各环节流程规范，能够深度测试网络通信、保护回路、报文监视等项目，保证测控项目的完整性以及测试深度，避免了由于各厂家实力不同、测试手段不同、测控条件不同等因素造成的调试深度不足，改变了设备制造厂家人员不齐、电力公司参加调试人员经常变动、联调现场比较混乱、联调效率低等原因造成的联调质量低下的现状。基于虚拟机的二次设备集成联调装置能大幅提高智能变电站继电保护联调效率，提升联调智能化水平，缩短设备调试周期和改善调试环境。

附图说明

图1为本实施例的最小测试系统示意图；

图2为本实施例的关联IED图；

图3为本实施例的线路保护检修更换虚拟测试示意图；

图4为本实施例的自动测试前准备工作示意图；

图5为本实施例的自动测试系统流程图；

图6为本实施例的测试用例编辑界面；

图7为本实施例的测试终端报告界面一；

图8为本实施例的测试终端报告界面二；

图9为本实施例的测试中心报告界面；

图10为本实施例的自动测试应用图；

图11为本实施例的能对点示意图；

图12为本实施例的遥测自动验证流程图；

图13为本实施例的遥信验证流程图；

图14为本实施例的主站遥控验证流程图；

图15为本实施例的基于文本的SCD文件比对示意；

图16为本实施例的图形化SCD文件比对示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一个220kV变电站与保护相关的IED设备（保护装置、合并单元、智能终端）通常超过100台，加上测控等其它IED，变电站IED的总数会更多。在实验室环境下模拟现场真实环境进行工厂联调测试，需要集中大量及各种型号的实际IED进行辅助测试。智能变电站采用光纤传送SV、GOOSE信号，因此，有必要采用数字模拟的方式进行IED设备的测试。数字模拟又分为全部模拟及部分模拟。如采用对一个变电站所有IED进行数字模拟，需要较大的硬件开销，而且所构成的系统也会非常复杂，测试配置及操作均不方便，因此，实用性差。本方案采用最小测试系统的模拟方法，简化测试模型，在最小测试系统基础上构建变电站真实测试环境。

如图1所示，在保证变电站测试环境一致性的前提下构建最小测试系统。

对于待测试IED的试验，如何保证实验室测试环境与实际变电站的一致性，是本方案的重要内容之一。只有在一致性得到保证的前提下，才能保证测试结果的可信性。

如图1所示最小测试系统示意图，IED1为待测设备，IED1与外围环境关联关系可抽象为如下：

（1）IED1与IED2之间有直接的SV、GOOSE发送接收关系；

（2）IED1与IED2之间通过过程层网络交互SV、GOOSE信息；

（3）IED1连接至MMS网；

上述为过程层或间隔层IED的一个通用抽象模型，对于具体的IED，关联IED数目可能为多个，也可能不连接至MMS网络。

对上述IED1测试，保证与实际变电站环境一致性的基本原则如下：

（1）光接口中发送及接收的控制块（APPID）数目应与实际变电站一致；

（2）控制块的通信模型应与实际变电站一致，包括APPID、MAC地址、goID、dataSet、svID、通道条目等；

（3）网络负载，尤其是过程层网络负载情况与实际变电站一致。

网络负载情况，尤其是过程层网络负载情况，包括网络中的订阅报文及非订阅报文，应尽可能保证与变电站实际一致。

按照变电站一致性保证原则构建智能变电站最小测试系统，包括虚拟机、被测IED及网络环境三部分。

被测IED是实际物理设备（可能不只一个），网络环境包括网络交换机及网络负载发生装置，可输出过程层订阅及非订阅背景流量，可输出MMS报文作为MMS网负载流量。虚拟机是整个最小测试系统的核心，虚拟机虚拟被测IED所关联的所有IED设备，与被测IED的连接关系包括SV、GOOSE发送/接收的光口对光口直接连接，也包括通过过程层SV/GOOSE网络相连接，接收或发送SV/GOOSE报文。此外，虚拟机能通过电以太网接口与MMS网相连，虚拟客户端与被测IED进行MMS报文交互。

基于虚拟机离线测试的核心思想：

依据SCD文件搜索改扩建或检修设备的关联IED，依据关联IED构成最小虚拟系统，采用基于虚拟机及虚拟变电站真实环境，保证对于被测IED，其外部特性与变电站环境真实一致。具体实现包括：

（1）关联IED的确定：利用图形化SCD软件，自动搜索出与被测IED设备相关联的其它IED设备；

（2）构建最小测试系统，包括虚拟机、被测IED及网络环境三部分。

（3）利用虚拟机对关联IED进行虚拟：虚拟机模拟关联IED的二次回路，包括保护装置、合并单元与智能终端的模拟，保证关联IED的外部特性与IED实际情况一致；

（4）网络环境的模拟：利用网络交换机及网络模拟设备，通过导入SCD文件对变电站网络SV、GOOSE负载进行模拟；

利用虚拟机可根据需要模拟不同的IED设备，具有测试成本低、效率高、测试真实可靠的特点

虚拟机工作原理如下：

（1）从SCD文件中搜索关联IED，形成IED关联图

具体实现方式如下：

a）按照Header/Substation/Communication/IED/DataTypeTemplates

层次对SCD文件进行解析，形成一个包含节点与元素的树形结构。

b）依据检修设备的iedName及描述，搜索该IED的AccessPoint节点下的过程层GOOSE访问点（G访问点）及SV访问点（M访问点），依据AccessPoint/LDevice/LNx/DataSet的层次关系确定该逻辑节点LNx下的发送数据集，以ldInst/prefix/lnClass/lnInst/doName/daName构成该数据集的引用。所有该IED的逻辑设备及逻辑节点下的数据集，构成检修IED的发送数据集列表。DataSet的节点结构如下所示：

<DataSet name="dsOPST" desc="OpST">

<FCDA ldInst="RPIT" prefix="" lnInst="9"

lnClass="XSWI" doName="Pos"

daName="stVal" fc="ST" />

<FCDA ldInst="RPIT" prefix="" lnInst="9"

lnClass="XSWI" doName="Pos"

daName="t" fc="ST" />

</DataSet>

c）遍历IED/AccessPoint/LDevice/LN0下的Inputs节点，外部引用ExtRef中iedName、与检修iedName一致的IED为检修设备的发送关联IED，该IED接收检修设备发出的SV或GOOSE数据集。同时，按照引用ldInst/prefix/lnClass/lnInst/doName/daName与检修IED的发送数据集列表中数据进行匹配，并将发送数据集映射到接收IED的内部短地址（intAddr）中，这样就构成了检修IED发送虚回路的联接关系。Inputs的节点结构如下所示：

<Inputs>

<ExtRef iedName="IL2211A" ldInst="RPIT" prefix=""

lnClass="XSWI" lnInst="9"

doName="Pos" daName="stVal"

intAddr="PI/GOINGGIO1.Ind1.stVal">

</ExtRef>

</Inputs>

d）对检修IED中的Inputs节点进行逐个的ExtRef搜索，依据iedName搜索出所有检修设备的接收关联IED，按照引用ldInst/prefix/lnClass/lnInst/doName/daName与搜索IED的发送数据集列表中数据进行匹配，构成检修IED的接收虚回路联接关系。

e）将检修IED的关联模型以图形化方式进行展示。

以线路保护消缺为例，形成以线路保护为中心IED的关联图，参见图2。

（1）虚拟机虚拟关联IED设备过程层外特性

一台虚拟机应可虚拟多个IED设备，虚拟机基于SCD模型文件工作，当被测设备确定后，根据关联关系自动将关联IED作为虚拟设备（本项目限于与保护动作行为相关的IED），对于线路保护检修更换时，根据关联图，虚拟机应能虚拟线路合并单元、线路智能终端及母线保护，对于主变保护检修更换，虚拟机虚拟高、中、低压侧的合并单元、智能终端及母线保护。

过程层外部特性虚拟具体包括：

按SCD文件关联IED模型，向被测IED或过程层交换机规定端口发送SV、GOOSE信号，通信模型参数与SCD中的虚拟IED一致性，校核被测IED能否正确接收到SV、GOOSE信号；

（1）接收被测IED或交换机发出的SV、GOOSE信号，校核信号的通信模型参数是否与SCD中虚拟IED一致；

（2）如被测IED为保护装置时，可虚拟合并单元及智能终端，对保护装置进行保护动作行为测试。

（3）虚拟机虚拟MMS客户端

虚拟机虚拟客户端，与间隔层IED设备建立MMS连接，读取保护当前状态，包括保护装置的告警状态、保护动作状态、保护压板状态，能获取MMS数据模型，与SCD文件中模型进行校对，能读取保护定值、压板、遥信量、遥测量等。

线路保护检修更换虚拟测试示例如图3所示，被测线路保护为物理IED，母线保护、线路合并单元、线路智能终端为虚拟过程层IED，客户端为虚拟的站控层IED。

虚拟机具有24个100M光以太网接口，端口可任意定义。

“一键式”自动测试采用如下方案实现：

通过导入SCD文件，获取全站装置的配置，得到各个装置中的数据流向，包括SV流向和GOOSE流向。在这些信息的基础上，后台软件搭建全站模型，扫描全站设备信息。测试之前用户需要选择测试哪些设备，选定测试设备和测试项目后，测试系统进行配置的信息匹配，包括各相相关定值和保护装置的相关动作行为定义等内容。用户可手动配置这些信息，也可通过导入保护装置的内部配置文件获取动作行为定义，通过之前导入的全站定值单选取相关定值。测试前准备工作示意图如图4所示。

测试系统将装置信息、动作行为定义和定值三方而信息进行整合，得到测试项目、测试方案以及测试结果模板，用户可对测试项目及测试结果模板进行调整，确认所有信息后即可开始进行一键式测试，测试系统根据之前的相关配置进行测试并输出测试结果。一键式测试流程如图5所示。

（1）研究分析某种型号的保护装置的技术说明书、调试大纲、原理图、接线图，深入理解该型号保护装置的检验规程的规定的试验项目、试验方法、技术要求，选择合适的测试功能模块，设置测试参数，测试保护装置，得到正确的测试结果。

（2）按照检验规程的项目和测试程序，编制测试模板。测试模板定义了所需要的测试功能模块、保护定值单、测试参数计算公式。如图6所示为重合闸动作的测试用例编辑界面，模板中设置了保护动作所需的定值、压板参数，与测试仪关联的保护信息、测试反馈信息等。

（3）应用编辑好的测试模板，调试保护装置。所有项目的测试结果均应符合检验规程要求。

（4）在测试模板中加入非电量的人工检查项目，可以用文字提示方式给出测试项目、测试方法、技术要求等信息，指导测试人员完成测试，测试完毕可以将结果人工输入到结果输入栏，结果栏可以给出预设值、选择菜单或用户自定义。人工检查的各子项可以设置为与逻辑关系运算控制，所有各检查项全部检查完才能进入下一测试项目。

（5）在具体型号保护装置上运行已开发的测试模板和报告模板，检查所有测试项目是否能正确测试、测试程序是否运行稳定顺畅、提示信息是否清晰完整，测试完毕生成试验报告，报告的格式是否符合规程要求、内容是否完整正确。测试报告如图7、图8和图9所示。测试报告中除了描述测试结果外，还详细描述了测试项目通过与未通过的情况，有利于工作人员对测试进行原因查找和记录保存。

根据继电保护的电气量获取方式，可以把继电保护分为基于单端电气量保护和基于双端电气量的纵联保护两类。基于单端电气量的保护主要有变压器保护、母线保护、断路器保护、线路保护的后备保护等；基于双端电气量的保护装置主要有高压线路纵联保护，如高频距离、高频方向、纵联差动保护等。自动测试系统在这两类保护测试的典型应用如图10所示。

对于自动化信号自动对点，如图11所示，在完成过程层设备与一次设备的关联验证基础上，依托基于数据对点与开出传动自动化验证工具的智能对点装置、虚拟二次设备、MMS网络、数据通信网关机等设备，基于模拟远动和模拟主站的数据验证技术，实现智能变电站与主站间遥测、遥信、遥控数据验证技术。

具体实施方案如下：工程调试验证时，首先通过智能对点装置模拟主站的学习过程，完成了变电站内间隔层与站控层信息一致性的验证，实际上这一过程完成了站内信息包括远动在内的内部核对；其次通过智能对点装置模拟远动的学习过程，完成了主站前置与后台信息一致性的验证，实际上这一过程完成了主站信息表录入后的内部试验。此时再利用信息交互技术完成对模拟主站、模拟远动装置信息表的互传，在此基础上进行一键式核对，从而完成主站、变电站信息表一致性的验证。通过上述三个步骤的调试，完成了整个主站与变电站信息联调链路的验证，解耦过程及边界的选取；通过对信息联调过程的解耦，将原来涉及一、二次设备、测控装置、变电站后台、远动装置、主站前置、主站后台等多个环节并要求较多人员配合的联调工作分解为涉及环节较少、要求配合人员较少的三个步骤。变电站侧和主站侧可先独立进行本侧信息的调试，对发现的问题予以整改，待两侧内部信息调试完成，模拟装置完成对两侧信息表的学习后，再利用信息交互技术完成对两侧信息表一致性的验证。这种联调方式增强了调试工作的灵活性，使变电站、主站两侧能更好地对联调工作进行安排，在保证信息联调正确性的前提下大大提高了调试效率，缩短了调试周期。

遥测二次回路验证

智能变电站遥测信息主要由合并单元、智能终端通过测控装置上传至监控后台、远动管理机，远动管理机通过101/104规约上传至主站后台。

本方案在具体实施时，采用如下两种方式实现遥测回路的验证：

遥测二次回路验证

(a)基于过程层测控装置的遥测回路分级自动验证

本项目二次回路自动对点测试系统在完成遥测点表导入及测试关联配置后，模拟合并单元、智能终端向测控装置逐一发送SV或者GOOSE遥测信息，第一级采用接收解析MMS报文信息核对过程层测控装置是否正确发出相应的遥测信息；第二级采用接收解析远动管理机发送的101/104报文自动校核遥测信息是否正确发送至主站，自动验证逻辑如图12所示。

(b)模拟保护、测控装置的站端、主站遥测数据验证

本项目二次回路自动对点测试系统采用模拟保护、测控发送遥测信息至监控、远动系统，验证监控后台数据、远动管理机、主站遥测信息是否与发送遥测数据一致，以验证监控后台、远动管理机、主站数据是否正确，回路是否正常。

(c)模拟远动管理机的主站遥测数据验证

此外，为验证智能变电站遥测信息与主站数据是否一致，本项目二次回路自动对点测试系统采用模拟远动管理机的方式发送遥测信息至主站，逐一核对主站数据与站端数据的一致性。

通过上述三种方式，可实现智能变电站完备的遥测回路对点测试及验证。

遥信二次回路验证

(1)基于过程层测控装置的遥信回路分级自动验证

二次回路自动对点测试系统在完成遥信点表导入及测试关联配置后，模拟智能终端、合智装置向测控装置逐一发送GOOSE遥信信息，第一级采用接收解析MMS报文信息核对过程层测控装置是否正确发出相应的遥信信息；第二级采用接收解析远动管理机发送的101/104报文自动校核遥信信息是否正确发送至主站；针对保护、测控直接走MMS报文发送的遥信信息，直接监测接收远动管理机发送的101/104报文，验证遥信信息是否正确发送至主站，遥信自动验证逻辑如图13所示。

(2)模拟保护、测控装置的站端、主站遥信数据验证

本项目二次回路自动对点测试系统采用模拟保护、测控发送遥信信息至监控、远动系统，验证监控后台数据、主站遥信信息是否与发送遥信数据一致，以验证监控后台、主站遥信数据是否正确，回路是否正常。

(3)模拟远动管理机的主站遥信数据验证

此外，为验证智能变电站遥信信息与主站数据是否一致，本项目二次回路自动对点测试系统采用模拟远动管理机的方式发送遥信信息至主站，逐一核对主站数据与站端数据的一致性。

通过上述三种方式，可实现智能变电站完备的遥信回路对点测试及验证。

遥控回路验证

本项目二次回路自动对点测试系统在完成遥控点表导入、开关逻辑、测试关联配置后，模拟智能终端、合智装置向测控装置逐一发送GOOSE位置信息，模拟主站发送遥控命令，第一级采用接收解析MMS报文信息核对远动管理机是否正确发出相应的遥控报文；第二级采用接收解析测控装置发送至智能终端的GOOSE报文自动校核遥控分合信息是否正确发送至智能终端；第三级采用接收解析智能终端返校的GOOSE报文校核智能终端是否正确解析执行遥控报文，遥控回路自动验证逻辑如图14所示。

SCD文件规范性测试及比对技术：SCD文件规范性自动测试。

SCD文件由系统集成商根据ICD文件、虚端子表或虚端子图人工配置而成，改扩建中SCD文件修改难免会出现错配或漏配，另一方面，IEC61850体系规定了智能变电站的数据、服务及通信模型，可实现IED设备间的互通互联，但IEC61850的满足方式是有差别的，满足IEC61850标准制造出来的IED设备也是多样的，这给智能变电站的设计、运行与维护带来了很大的困难。“六统一”规范及相关标准对IEC61850体系作了进一步的细化与补充，对继电保护及其辅助装置输入输出量、压板、端子（虚端子）、通信接口类型与数量、报告和定值进行了明确的规范，为继电保护的制造、设计、运行、管理和维护工作提供了有利条件，同时，智能电子设备接口、功能的标准化为智能变电站基于SCD文件的数据模型、虚端子及回路等自动测试及其它智能变电站高级应用的实现提供了可能。

项目依据“线路保护及辅助装置标准化设计规范”、“变压器、电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范”、“智能变电站继电保护技术规范”、“IEC61850工程继电保护应用模型”、“继电保护信息规范”，制定SCD文件规范性测试方案，包括测试的项目、内容、方法、判断原则，对IED输入输出量、GOOSE压板、SV压板、虚端子的数量、含义、模型、连接关系及通信进行自动测试，对不一致、不完善、错误之处采用报告及可视化的图形方式进行提示与告警，并自动生成比对报告，比对报告以excel或word方式提供，可打印及编辑。

SCD文件规范性自动测试的主要项目包括：

XML语言的语法语义测试；

IEC61850数据模型、IED设备模型、服务模型及通信模型测试；

按照“六统一”规范的保护定值、控制字、保护功能软压板的测试；

按照“六统一”规范的SV输入虚端子、SV输出端子、SV输出引用路径、SV输入软压板测试；

按照“六统一”规范的GOOSE输入端子、GOOSE输出端子、GOOSE输出引用路径、GOOSE输入软压板的测试。

按照“智能变电站继电保护技术规范”的SV双AD模型测试。

SCD文件比对技术

比较修改前后两个SCD文件的差异性，对修改后的SCD文件进行最后的人工确认，是保证改扩建及检修准确实施的重要手段。

如图15所示，但目前SCD文件的比对一般采用文本比对方式，用专门的文本比对软件对两个SCD文件进行逐行逐字符比较，对不一致之处进行标红提示，基于文本的SCD文件比对，存在的最大问题是比对结果的可读性差，即使生成了比对结果也不知道比对结果所表示的真正含义，要完全了解，仍需要使用人员具有很强的IEC61850模型知识，这对于一般的运行维护人员来说是很难做到的。

如图16所示，项目研究基于模型的SCD文件的图形化比对方法，该方法导入新旧两个SCD文件、产生一个新的比对SCD文件，新SCD文件包含IED设备层、关联图层、虚端子图层及虚端子表层四层，在每一层中采用四种“+”、“×”、第一“！”、第二“！”图符对两个SCD文件的差异性进行标注，在不同的层中图符表示的含义可以不一样。同时，为了增加图符的可读性，各层中所有图符均可用鼠标进行点击，点击后弹出一信息框对图符的含义进行说明与解释。

相对于文本比对方式，模型比对对选中的IED设备，按IED数量及模型、控制块及参数、通信模型、SV及GOOSE数据集条目、参数及描述等项目进行比对，具有比对效率高，工程实用性强、易于图形化实现等特点。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，按照变电站一致性保证原则构建智能变电站的最小测试系统，包括虚拟机、被测IED及网络环境，虚拟机虚拟被测IED所关联的所有IED设备，与被测IED的连接关系包括SV、GOOSE发送/接收的光口对光口直接连接，也包括通过过程层SV/GOOSE网络相连接，接收或发送SV/GOOSE报文，虚拟机通过以太网接口与MMS网相连，虚拟客户端与被测IED进行MMS报文交互，网络环境包括网络交换机及网络负载发生装置，输出过程层订阅及非订阅背景流量，亦输出MMS报文作为MMS网负载流量；

S2，在最小测试系统基础上构建变电站真实测试环境，通过导入SCD文件，获取全站装置的配置，得到各个装置中的数据流向，包括SV流向和GOOSE流向，在这些信息的基础上，后台软件搭建全站模型，扫描全站设备信息；

S3，最小测试系统将装置信息、动作行为定义和定值三方面信息进行整合，得到测试项目、测试方案以及测试结果模板；

还包括步骤S4，对模拟远动和模拟主站的数据验证步骤包括，首先通过智能对点装置模拟主站的学习过程，完成了变电站内间隔层与站控层信息一致性的验证，其次通过智能对点装置模拟远动的学习过程，完成了主站前置与后台信息一致性的验证，最后利用信息交互技术完成对模拟主站、模拟远动装置信息表的互传，在此基础上进行一键式核对，完成主站、变电站信息表一致性的验证；

遥测二次回路验证包括：基于过程层测控装置的遥测回路分级自动验证；模拟保护、测控装置的站端、主站遥测数据验证；模拟远动管理机的主站遥测数据验证。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其特征在于，按照变电站一致性保证原则构建智能变电站的最小测试系统还包括：依据SCD文件搜索改扩建或检修设备的关联IED，依据关联IED构成最小虚拟系统，采用基于虚拟机及虚拟变电站真实环境，保证对于被测IED，其外部特性与变电站环境真实一致，具体包括：

S11，关联IED的确定：利用图形化SCD软件，自动搜索出与被测IED设备相关联的其它IED设备；

S12，利用虚拟机对关联IED进行虚拟：虚拟机模拟关联IED的二次回路，包括保护装置、合并单元与智能终端的模拟，保证关联IED的外部特性与IED实际情况一致；

S13，网络环境的模拟：利用网络交换机及网络模拟设备，通过导入SCD文件对变电站网络SV、GOOSE负载进行模拟。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其特征在于：步骤S11中包括，从SCD文件中搜索关联IED，形成IED关联图，虚拟机基于SCD模型文件工作，当被测设备确定后，根据关联关系自动将关联IED作为虚拟设备，对于线路保护检修更换时，根据关联图，虚拟机虚拟线路合并单元、线路智能终端及母线保护，对于主变保护检修更换，虚拟机虚拟高、中、低压侧的合并单元、智能终端及母线保护。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其特征在于：步骤S12中包括，按SCD文件关联IED模型，向被测IED或过程层交换机规定端口发送SV、GOOSE信号，通信模型参数与SCD中的虚拟IED一致性，校核被测IED能否正确接收到SV、GOOSE信号；

（1）接收被测IED或交换机发出的SV、GOOSE信号，校核信号的通信模型参数是否与SCD中虚拟IED一致；

（2）如被测IED为保护装置时，虚拟合并单元及智能终端，对保护装置进行保护动作行为测试；

（3）虚拟机虚拟MMS客户端，与间隔层IED设备建立MMS连接，读取保护当前状态，包括保护装置的告警状态、保护动作状态、保护压板状态，获取MMS数据模型，与SCD文件中模型进行校对，读取保护定值、压板、遥信量、遥测量。

5.根据权利要求2所述的基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其特征在于：还包括对SCD文件规范性自动测试，其项目包括：

1)XML语言的语法语义测试；

2)IEC61850数据模型、IED设备模型、服务模型及通信模型测试；

3)按照“六统一”规范的保护定值、控制字、保护功能软压板的测试；

4)按照“六统一”规范的SV输入虚端子、SV输出端子、SV输出引用路径、SV输入软压板测试；

5)按照“六统一”规范的GOOSE输入端子、GOOSE输出端子、GOOSE输出引用路径、GOOSE输入软压板的测试；

6)按照“智能变电站继电保护技术规范”的SV双AD模型测试。

6.根据权利要求2所述的基于虚拟机的二次设备集成联调方法，其特征在于：还包括对SCD文件的对比校验，导入新旧两个SCD文件、产生一个新的比对SCD文件，新SCD文件包含IED设备层、关联图层、虚端子图层及虚端子表层四层，在每一层中采用多种图符对两个SCD文件的差异性进行标注。