CN107991562B - 一种智能变电站虚端子闭环测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种智能变电站虚端子闭环测试方法，通过导入SCD文件来完成保护/测控装置GOOSE虚端子输入配置并进行输出，同时借助于保护/测控装置的虚端子输入数据改变触发的MMS报文来获取GOOSE虚端子对应的站控层MMS信息，继而形成闭环测试。发明可以有效的验证保护/测控装置的静态模型、动态模型的一致性，即可以作为装置SCD文件配置与运行配置的一致性判定的有效手段。排除智能变电站IED装置SCD文件配置与运行配置的不一致性可能导致的影响变电安全运行的潜在威胁。

Description

一种智能变电站虚端子闭环测试方法

技术领域

本发明属于智能变电站技术领域，涉及一种智能变电站虚端子闭环测试方法。

背景技术

智能变电站与传统变电站的一个最显著的区别是二次系统信号数字化，即各二次设备间信号的传输不在是传统的模拟电压、模拟电流、开关量触点信号，而是基于IEC61850标准的SV报文信号、GOOSE报文信号。针对报文信号是基于网络的传输机制通过光纤进行传输的，故之前可以通过普通的万用表即可测量的模拟电压、模拟电流、开关量触点信号，瞬间变得不是那么的直观。这对智能变电站二次信号的有无、真确与否的判定带来了极大的挑战。

目前工程现场，多采用光数字继电保护测试仪给待测试装置输入其订阅的SV报文、GOOSE报文，再通过装置面板显示来判定各二次虚拟回路信号是否正确。该方法的显著不足是：第一测试效率极其低下；第二测试过程不闭环，中间需要人为从装置面板读取装置实时状态或数据；第三由于需要人为来完成正确与否的测试确认，测试结果判定有时容易出错。

发明内容

本发明提出一种智能变电站虚端子闭环测试方法，发明可以有效的验证保护/测控装置的静态模型、动态模型的一致性，即可以作为装置SCD文件配置与运行配置的一致性判定的有效手段。排除智能变电站IED装置SCD文件配置与运行配置的不一致性可能导致的影响变电安全运行的潜在威胁。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能变电站虚端子闭环测试方法，包括以下步骤：

通过导入SCD文件来完成待测保护/测控装置GOOSE或SV虚端子输入配置并进行输出，同时借助于保护/测控装置的GOOSE或SV虚端子输入数据改变触发的MMS报文来获取虚端子对应的站控层MMS信息，继而形成GOOSE或SV虚端子闭环测试。

GOOSE或SV虚端子闭环测试具体步骤如下：

步骤1，待测装置的GOOSE或SV虚端子输入信息配置：导入含有待测IED装置配置信息的SCD文件，在SCD文件中获取待测装置输入虚端子配置参数；

待测装置的MMS输出信息配置：测试软件对保护/测控装置遥信、遥测数据对应的报告控制块设置其属性参数，设置触发方式为数据变位触发，并在报告服务报文可选域中包含数据引用；

步骤2，测试装置发送被测对象订阅的所有GOOSE虚端子报文，针对每一当前测试端子，将其置为合位，其余虚端子均置为分位；测试装置发送被测对象订阅的所有SV虚端子报文，针对每一当前测试端子，将其置为额定值，其余虚端子均置为零；

步骤3，在置位后的有效时间内，检查是否有收到数据变位触发的报告服务报文：

如检测到，则解析数据集中变位的数据项及其数据引用位；

如未检测到，则认为该GOOSE或SV虚端子回路异常。

步骤3中，GOOSE虚端子闭环测试具体步骤为：

测试开始后，测试软件依次测试所有待测装置GOOSE输入控制块连线，对每一GOOSE输入控制块连线，首先初始化各虚端子的状态为断开状态，依次将各虚端子的状态改为闭合状态；

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路正常，则该状态触发的遥信信号就会通过MMS报告服务上送给测试软件的模拟后台，判定遥信状态值与GOOSE输入状态值是否一致并均为合位：

如不一致则判定为回路状态值取反，并标识回路异常/状态值取反；如果一致，则判定回路正常，并依据该数据参引，在报告数据集成员参引与描述列表中检索到对应的描述信息来标识当前所测GOOSE虚端子输入信号对应的MMS信号；

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路异常，则不会触发相应的MMS报告服务，测试软件的模拟后台自当前测试的虚端子变为合位开始计时，如计时完成仍未收到相应MMS报告报文，则判定为该虚端子回路异常，并在模拟后台信息列的当前所测GOOSE虚端子输入信号对应行中标识回路异常/遥信信号不存在。

步骤3中，SV虚端子闭环测试具体步骤为：

测试开始后，测试软件依次测试所有待测装置SV输入控制块连线，对每一SV输入控制块连线，首先初始化各虚端子的状态为零值后，依次将各虚端子的状态改为额定值；

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路正常，则该状态触发的遥测信号就会通过MMS报告服务上送给测试软件的模拟后台，判定遥测状态值与SV输入状态值是否在设定误差范围内，

如不在设定误差范围内则判定为回路状态值有误，并标识回路异常/状态值有误；如在设定误差范围内则判定回路正常，并依据该数据参引，在报告数据集成员参引与描述列表中检索到对应的描述信息来标识当前所测SV虚端子输入信号对应的MMS信号。

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路异常，则不会触发相应的MMS报告服务，测试软件的模拟后台自当前测试的虚端子变为额定值开始计时，如计时完成仍未收到相应MMS报告报文，则判定为该虚端子回路异常，并在模拟后台信息列的当前所测SV虚端子输入信号对应行中，并标识回路异常/遥信信号不存在。

置位后的有效时间大于MMS报文上送时间。

还包括虚端子输入信息可视化步骤，具体步骤如下：

在SCD文件中的该待测装置的IED实例化部分检索输入元素，获取待测装置输入虚端子列表；并以此获得外部控制块实例参数、通讯参数、控制块对应的数据集、数据集下个FCDA的数据描述及数据类型对应的配置参数；

根据配置参数建立可视化虚端子输入信息可视化列表：可视化部分一侧为解析SCD文件后形成的IED树状列表，在IED树状列表中选择待测IED装置；另一侧用于待测IED装置的可视化显示，以该待测IED装置为中心显示出装置连线信息视图。

还包括报告数据集成员参引与描述信息的建立：

对待测IED装置经行MMS闭环测试之前通过MMS的一些列初始化服务，获取待测装置的动态模型，通过对动态模型的获取，建立各报告数据集中数据成员的参引reference与其描述信息dU的对应关系列表；或者通过解析SCD文件，获取报告数据集中数据成员的参引reference与其描述信息dU的对应关系列表。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的智能变电站虚端子闭环测试方法，通过导入SCD文件来完成保护/测控装置虚端子输入配置并进行输出，同时借助于保护/测控装置的虚端子输入数据改变触发的MMS报文来获取虚端子对应的站控层MMS信息，继而形成闭环测试。通过实现虚端子的闭环测试，解决现有测试手段中虚端子测试不能闭环完成，测试结果需要人反馈，测试效率低下的问题。通过该方法的实施和应用有效的保障了智能变电站虚端子的正确性，排除了智能变电站运行过程中的潜在安全威胁，提高了电网运行的安全性、经济性。该方法可以作为智能变电站间隔层IED实例化配置与SCD一致性检测的有效手段。有助于变电站新建、改扩建、运行、维护过程中对SCD文件检测和管控。同时也为就地化保护装置的虚端子测试提供了一种高效、有益的测试模式，避免单装置测试时对集中的人机显示装置的依赖。

进一步，由于本发明提及的方法中IED输入端信息配置、IED状态信息的读服务参数配置，均通过SCD文件提取获得，SCD文件完整的描述了装置的静态模型；而被测装置闭环输出信息的MMS信息则基于已存在的实际动态模型，故本发明同时可以有效的验证保护/测控装置的静态模型、动态模型的一致性，即可以作为装置SCD文件配置与运行配置的一致性判定的有效手段。排除智能变电站IED装置SCD文件配置与运行配置的不一致性可能导致的影响变电安全运行的潜在威胁。

进一步，同时为了测试的直观显示，所有测试参数的配置，测试过程、结果的均基于视图化。现有测试手段测试结果的判定需要人为参与，由于人工的参与可能带入的误判，而本发明的测试结果均由软件来自动判别，提高测试结果判定的准确性。

附图说明

图1装置连线信息；

图2控制块参数；

图3GOOSE虚端子连线信息(未开始测试)；

图4SV虚端子连线信息(未开始测试)；

图5GOOSE测试流程图；

图6GOOSE测试过程软件界面；

图7SV测试流程图；

图8SV测试过程软件界面。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图1-8对本发明作详细描述：

1、虚端子输入信息可视化

1.1提取虚端子输入信息

1.1.1测试软件导入含有待测IED装置配置信息的SCD文件，在SCD文件中的该待测装置的IED实例化部分检索<Inputs>元素(可能含有多个该元素)，获取待测装置输入虚端子列表。

1.1.2在上述输入虚端子列表中，即可获取到每一输入虚端子的iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName、daName属性。

1.1.3在上述输入虚端子列表中，即可获取到每一输入虚端子的intAddr属性。依据intAddr属性，即可在待测装置的IED部分中，找到对应信号的内部描述信息；依据intAddr属性在SCD文件的<DataTypeTemplates>部分，即可找到对应信号的内部数据类型。

1.1.4依据上述某一输入虚端子的iedName，ldInst属性，在SCD文件中找到对应的外部IED iedName及其下定义的逻辑设备ldInst，在该逻辑设备ldInst的LLN0逻辑节点下的数据集DataSet定义部分中，将上述每一输入虚端子的其它属性prefix，lnClass，lnInst，doName，daName与数据集中各FCDA部分的上述属性依依匹配，匹配成功则可以判定上述输入虚端子对应的外部信号数据集及FCDA来源。

1.1.5依据上述匹配成功的FCDA，即可在上述外部IED中，找到对应信号的外部描述信息；依据上述匹配成功的FCDA在SCD文件的<Data TypeTemplates>部分，即可找到对应信号的外部数据类型。

1.1.6依据上述外部信号数据集，即可在上述LLN0下找到与该数据集关联的外部GOOSE或SV控制块，获取外部控制块实例参数。

1.1.7依据上述外部控制块实例参数，在SCD文件的<Communication>部分，即可获取到控制块通讯参数，如MAC-Address、VLAN-ID、VLAN-PRIORITY、APPID。

1.1.8上述外部控制块实例参数、通讯参数、控制块对应的数据集、数据集下个FCDA的数据描述及数据类型则用于下面测试报文输出的配置参数。

1.2可视化

可视化部分左侧为解析SCD文件后形成的IED树状列表，右侧用于待测IED装置的可视化显示。在左侧IED树状列表中选择待测IED装置，右侧则以该待测IED装置为中心显示出如下装置连线信息视图。

1.2.1装置连线信息视图

如图1中，待测IED装置的的输入控制块信息，通过上述1.1.4、1.1.6、1.1.7步获取。

输出控制块的信息则以输出控制块中的数据集FCDA与该SCD文件中的其它IED装置的<Inputs>信息的匹配来形成。

1.2.2控制块参数视图

在上述装置连线信息视图中，点击某一控制块，则可显示出该控制块参数视图，如图2所示。

该上述视图中的控制块参数来源于1.1.8。

1.2.3虚端子连线信息视图

在上述装置连线信息视图中，点击某一控制块连线，则可显示出该控制块对应的虚端子连线信息视图，如图3所示。

如图4所示，中间部分为待测IED装置，其各虚端子的描述信息来源于上述1.1.3。视图左侧为外部IED装置(由测试装置模拟，输出信号给待测IED)，其各虚端子的描述信息来源于1.1.5。视图右侧部分用于显示测试结果，待测IED装置的某一虚端子对应的后台信息，即闭环后的MMS信息。

2、MMS闭环测试

2.1、报告数据集成员参引与描述信息的建立

对待测IED装置经行MMS闭环测试之前，首先通过MMS的一系列初始化服务(Initiate，GetServerDirectory，GetLogicalDeviceDirectory，GetLogicalNodeDirectory(Daraset)，GetDataSetDirectory，GetDataSetVales)，获取待测装置的动态模型。通过对动态模型的获取，建立各报告数据集中数据成员的参引reference与其描述信息dU的对应关系列表。该列表用于下面所述的待测IED装置的虚端子输入信号与站控层MMS信号的匹配。

上述报告数据集中数据成员的参引reference与其描述信息dU的对应关系列表，也可通过解析SCD文件来获取，数据集中数据成员的参引reference即对应数据集中数据成员的FCDA参数，描述信息依据FCDA信息即可在当前装置中找到。

由于GOOSE信号在MMS层对应于IED装置的遥信，依据《Q/GDW1396-2012IEC61850工程继电保护应用模型》标准即对应的报告数据集为dsDin(测控装置)，dsRelayDin(保护装置)；由于SV信号在MMS层对应于IED装置的遥测，依据《Q/GDW 1396-2012IEC61850工程继电保护应用模型》标准即对应的报告数据集为dsAin(测控装置)，dsRelayAin(保护装置)。本发明只用到上述报告数据集。

综上，以数据集dsRelayDin为例，可建立表1所示列表信息。

表1报告数据集成员参引与描述

2.3、GOOSE虚端子闭环测试

测试接线：

将测试装置的GOOSE输出接入待测装置的GOOSE输入，测试装置的MMS口接到待测装置的MMS口。

测试参数配置：

待测装置的GOOSE输入信息配置：来源于1.1节

待测装置的MMS输出信息配置：测试软件对数据集dsDin(测控装置)，dsRelayDin(保护装置)对应的报告控制块设置其属性参数，设置触发方式TrgOps为仅数据改变触发(Bit位设置为“010000”)，选项域参数中使能数据引用位(Bit位设置为“0000010000”)。

测试流程：

如图5所示，测试开始后，测试软件依次测试所有待测装置GOOSE输入控制块连线，对每一GOOSE输入控制块连线，在虚端子连线信息视图上，首先初始化各虚端子的状态为断开状态(对BOOL型数据为“0”，对DoublePoint型数据为“01”)。过后，依次将各虚端子的状态改为闭合状态(对BOOL型数据为“1”，对DoublePoint型数据为“10”)。当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路正常，则该状态触发的遥信信号就会通过MMS报告服务上送给测试软件的模拟后台，基于2.2.2的设置，该报告触发原因由于数据改变所致，则该报告中仅含有当前正在测试的虚端子遥信上送信息，含状态值及遥信数据参引(依据来源IEC61860标准7-2)，判定遥信状态值与GOOSE输入状态值是否一致并均为合位，如不一致则判定为回路状态值取反，并在模拟后台信息列的当前所测GOOSE虚端子输入信号对应行中填写“回路异常/状态值取反”标识；如果一致，则判定“回路正常”并依据该遥信数据参引，在2.1所述报告数据集成员参引与描述列表中，就可以找到该信号的描述信息，并将该描述信息填入图6中的模拟后台信息列的当前所测GOOSE虚端子输入信号对应行中。

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路异常，则不会触发相应的MMS报告服务，测试软件的模拟后台自当前测试的虚端子变为合位开始计时5s，如仍未收到相应MMS报告报文，则判定为该虚端子回路异常，并在模拟后台信息列的当前所测GOOSE虚端子输入信号对应行中填写“回路异常/遥信信号不存在”标识。

注1：如2.1节所述，如参引reference与其描述信息dU的对应关系列表通过MMS初始化服务从装置的动态模型中获取，则收到数据改变触发的MMS报告中的参引reference一定可以和上述表格中的一条信息匹配上；如2.1节所述，如参引reference与其描述信息dU的对应关系列表通过SCD文件从装置的静态模型中获取，则收到数据改变触发的MMS报告中的参引reference不一定可以和上述表格中的一条信息匹配上，则可判定装置的动态模型和SCD文件的静态模型不一致。测试结果测呈现如下图6所示。

2.4、SV虚端子闭环测试

测试接线：

将测试装置的SV输出接入待测装置的SV输入，测试装置的MMS口接到待测装置的MMS口。

测试参数配置：

待测装置的SV输入信息配置：来源于1.1节。

待测装置的MMS输出信息配置：测试软件对数据集dsAin(测控装置)，dsRelayAin(保护装置)对应的报告控制块设置其属性参数，设置触发方式TrgOps为仅数据改变触发(Bit位设置为“010000”)，选项域参数中使能数据引用位(Bit位设置为“0000010000”)。

测试流程：

测试开始后，测试软件依次测试所有待测装置SV输入控制块连线，对每一SV输入控制块连线，在虚端子连线信息视图上，首先初始化各虚端子的状态为“零”过后，依次将各虚端子的状态改为“额定值”。当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路正常，则该状态触发的遥测信号就会通过MMS报告服务上送给测试软件的模拟后台，基于2.2.2的设置，该报告触发原因由于数据改变所致，则该报告中仅含有当前正在测试的虚端子遥测上送信息，含状态值及遥测数据参引(依据来源IEC61860标准7-2)，判定遥测状态值与SV输入状态值是否在设定额定值误差范围内，如不在设定额定值误差范围内则判定为回路状态值有误，并在模拟后台信息列的当前所测SV虚端子输入信号对应行中填写“回路异常/状态值有误”标识；如在设定额定值误差范围内，则判定“回路正常”并依据该遥测数据参引，在2.1所述报告数据集成员参引与描述列表中，就可以找到该信号的描述信息，并将该描述信息填入图8中的模拟后台信息列的当前所测SV虚端子输入信号对应行中。

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路异常，则不会触发相应的MMS报告服务，测试软件的模拟后台自当前测试的虚端子变为“额定值”开始计时5s，如仍未收到相应MMS报告报文，则判定为该虚端子回路异常，并在模拟后台信息列的当前所测SV虚端子输入信号对应行中填写“回路异常/遥测信号不存在”标识。

注1：如2.1节所述，如参引reference与其描述信息dU的对应关系列表通过MMS初始化服务从装置的动态模型中获取，则收到数据改变触发的MMS报告中的参引reference一定可以和上述表格中的一条信息匹配上；如2.1节所述，如参引reference与其描述信息dU的对应关系列表通过SCD文件从装置的静态模型中获取，则收到数据改变触发的MMS报告中的参引reference不一定可以和上述表格中的一条信息匹配上，则可判定装置的动态模型和SCD文件的静态模型不一致。

对双A/D采样的数据，也分别经行测试，由于遥测数据为一路，则双A/D采样的的两个通道，遥测数据测试结果为同一结果。对额定延时通道不经行测试。测试结果测呈现如图8所示。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1.一种智能变电站虚端子闭环测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过导入SCD文件来完成待测保护/测控装置GOOSE或SV虚端子输入配置并进行输出，同时借助于保护/测控装置的GOOSE或SV虚端子输入数据改变触发的MMS报文来获取虚端子对应的站控层MMS信息，继而形成GOOSE或SV虚端子闭环测试；

GOOSE或SV虚端子闭环测试具体步骤如下：

步骤1，待测装置的GOOSE或SV虚端子输入信息配置：导入含有待测IED装置配置信息的SCD文件，在SCD文件中获取待测装置输入虚端子配置参数；

待测装置的MMS输出信息配置：测试软件对保护/测控装置遥信、遥测数据对应的报告控制块设置其属性参数，设置触发方式为数据变位触发，并在报告服务报文可选域中包含数据引用；

步骤2，测试装置发送被测对象订阅的所有GOOSE虚端子报文，针对每一当前测试端子，将其置为合位，其余虚端子均置为分位；测试装置发送被测对象订阅的所有SV虚端子报文，针对每一当前测试端子，将其置为额定值，其余虚端子均置为零；

步骤3，在置位后的有效时间内，检查是否有收到数据变位触发的报告服务报文：

如检测到，则解析数据集中变位的数据项及其数据引用位；

如未检测到，则认为该GOOSE或SV虚端子回路异常；

步骤3中，GOOSE虚端子闭环测试具体步骤为：

测试开始后，测试软件依次测试所有待测装置GOOSE输入控制块连线，对每一GOOSE输入控制块连线，首先初始化各虚端子的状态为断开状态，依次将各虚端子的状态改为闭合状态；

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路正常，则该状态触发的遥信信号就会通过MMS报告服务上送给测试软件的模拟后台，判定遥信状态值与GOOSE输入状态值是否一致并均为合位：

如不一致则判定为回路状态值取反，并标识回路异常或状态值取反；如果一致，则判定回路正常，并依据该数据参引，在报告数据集成员参引与描述列表中检索到对应的描述信息来标识当前所测GOOSE虚端子输入信号对应的MMS信号；

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路异常，则不会触发相应的MMS报告服务，测试软件的模拟后台自当前测试的虚端子变为合位开始计时，如计时完成仍未收到相应MMS报告报文，则判定为该虚端子回路异常，并在模拟后台信息列的当前所测GOOSE虚端子输入信号对应行中标识回路异常或遥信信号不存在。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站虚端子闭环测试方法，其特征在于，步骤3中，SV虚端子闭环测试具体步骤为：

测试开始后，测试软件依次测试所有待测装置SV输入控制块连线，对每一SV输入控制块连线，首先初始化各虚端子的状态为零值后，依次将各虚端子的状态改为额定值；

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路正常，则该状态触发的遥测信号就会通过MMS报告服务上送给测试软件的模拟后台，判定遥测状态值与SV输入状态值是否在设定额定值误差范围内，

如不在设定额定值误差范围内则判定为回路状态值有误，并标识回路异常或状态值有误；如在设定额定值误差范围内则判定回路正常，并依据该数据参引，在报告数据集成员参引与描述列表中检索到对应的描述信息来标识当前所测SV虚端子输入信号对应的MMS信号；

当更改某一虚端子的状态时，如该虚端子信号回路异常，则不会触发相应的MMS报告服务，测试软件的模拟后台自当前测试的虚端子变为额定值开始计时，如计时完成仍未收到相应MMS报告报文，则判定为该虚端子回路异常，并在模拟后台信息列的当前所测SV虚端子输入信号对应行中，并标识回路异常或遥信信号不存在。

3.根据权利要求1所述的一种智能变电站虚端子闭环测试方法，其特征在于，置位后的有效时间大于MMS报文上送时间。

4.根据权利要求1所述的一种智能变电站虚端子闭环测试方法，其特征在于，还包括虚端子输入信息可视化步骤，具体步骤如下：

在SCD文件中的该待测装置的IED实例化部分检索输入元素，获取待测装置输入虚端子列表；并以此获得外部控制块实例参数、通讯参数、控制块对应的数据集、数据集下的FCDA的数据描述及数据类型对应的配置参数；

根据配置参数建立可视化虚端子输入信息可视化列表：可视化部分一侧为解析SCD文件后形成的IED树状列表，在IED树状列表中选择待测IED装置；另一侧用于待测IED装置的可视化显示，以该待测IED装置为中心显示出装置连线信息视图。

5.根据权利要求1或2所述的一种智能变电站虚端子闭环测试方法，其特征在于，还包括报告数据集成员参引与描述信息的建立：

对待测IED装置进行MMS闭环测试之前通过MMS的初始化服务，获取待测装置的动态模型，通过对动态模型的获取，建立各报告数据集中数据成员的参引reference与其描述信息dU的对应关系列表；或者通过解析SCD文件，获取报告数据集中数据成员的参引reference与其描述信息dU的对应关系列表。

Images