智能變電站繼電保護SV及GOOSE輸入自動測試方法

楊濤，胡勇，羅列琥

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.國網新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆阿克蘇843000；3.國網浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站繼電保護SV及GOOSE輸入自動測試方法

楊濤1，胡勇2，羅列琥3

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.國網新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆阿克蘇843000；3.國網浙江省電力公司，杭州310007）

智能變電站繼電保護測試目前采用手動配置測試項目、人工檢查測試結果的方式，測試效率低下且容易出現人為錯誤。對此，提出了一種智能變電站繼電保護GOOSE及SV輸入自動測試方法，該方法以SV及GOOSE輸入虛端子為參照物，自動建立被測保護裝置所訂閱的SV及GOOSE報文數據與MMS報文數據的對應關系，解析SCD文件自動獲取所訂閱的SV，GOOSE報文信息并模擬發送SV，GOOSE報文，讀取被測裝置的MMS報文以獲取被測裝置對SV，GOOSE報文的處理結果，自動判斷測試結果并形成試驗報告。該方法能夠實現SV及GOOSE輸入的全自動測試，有效提高智能變電站繼電保護測試工作的效率及質量。

智能變電站；繼電保護；GOOSE輸入；SV輸入；自動測試

0 引言

智能變電站中，傳統的二次電纜接線已被以太網及光纖通信所替代，GOOSE（面向通用對象的變電站事件）通信代替了開關量輸入輸出的連接，SV（采樣值）通信代替了電流電壓模擬量的電纜連接，GOOSE，SV虛端子連線即相當于傳統變電站繼電保護的開關量及模擬量電纜連接，因此，GOOSE，SV輸入功能是否正確將直接關系到繼電保護裝置是否能夠正確動作[1]。對智能變電站繼電保護裝置而言，由于各個型號保護裝置均已在相關測試機構進行過詳細完備的測試，因此在集成聯調、現場調試等環節，對保護裝置定值、邏輯功能的檢查已不再重要，GOOSE，SV虛端子連線測試反而是智能變電站繼電保護測試中更為重要的內容[2]，這關系到繼電保護能否正確采樣及跳閘，是智能變電站繼電保護測試的關鍵內容。

目前，在對智能變電站繼電保護進行測試時，主要是利用數字式繼電保護測試儀手動配置被測保護所訂閱的GOOSE，SV報文參數，向被測保護發出GOOSE，SV報文，而后人工確認保護裝置是否接收到，并檢查繼電保護裝置的處理結果是否正確[3]。這種方法對技術人員素質要求較高，測試效率低下且容易出現人為的測試錯誤。隨著國家電網公司《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》《變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范》《IEC 61850工程繼電保護應用模型》等標準的頒布，目前智能變電站繼電保護的裝置功能、接口設計及IEC 61850工程的應用模型越來越規范，為智能變電站繼電保護GOOSE，SV輸入的自動測試提供了良好的技術基礎[4]。相關文獻對智能變電站繼電保護的自動測試方法及系統實現進行了描述[5-9]，但均未涉及繼電保護GOOSE，SV輸入自動測試方法。以下描述了一種智能變電站繼電保護GOOSE，SV輸入的自動測試方法，該方法能夠實現繼電保護裝置GOOSE，SV輸入的全自動測試。

1 自動測試方法

智能變電站繼電保護GOOSE，SV輸入測試方法如圖1所示，測試系統模擬發送被測裝置所訂閱的GOOSE，SV信號，并作為被測裝置的客戶端接收和解析MMS（制造報文規范）報文，通過判斷所發送數據與所接收MMS數據之間的邏輯關系完成自動閉鎖測試。

圖1 測試方法示意

智能變電站繼電保護GOOSE，SV輸入自動測試流程如圖2所示，包括以下6個步驟：

（1）步驟1：建立測試關聯模板。選定某一類型的保護裝置，解析該保護裝置的ICD（裝置性能描述）文件，將SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報告服務中的相應數據建立關聯關系。當SV采樣輸入值、GOOSE輸入信號發生變化時，保護裝置會將該變化的處理結果以報文形式送至監控后臺或其他客戶端，報文在智能變電站中是以MMS報告服務形式實現的。上述關聯關系實質上表示了SV，GOOSE輸入虛端子與保護裝置對虛端子所對應輸入信號處理結果的對應關系。由于ICD文件中并沒有規定輸入虛端子與報告服務中數據的對應關系，所以輸入虛端子與MMS報告數據關聯關系的建立需要人工手動完成。當所有SV，GOOSE輸入虛端子與相應報告服務中的數據關聯后，以測試關聯模板形式存儲該關聯關系。測試關聯模板適用于同一類型（ICD文件相同）的繼電保護裝置，當進行同一型號其他保護測試時，只需讀入該測試關聯模板即可，無需再次人工手動建立關聯關系。

圖2 SV，GOOSE輸入自動測試流程

對于GOOSE虛端子關聯，應在MMS報告br cbRelayDin（保護遙信）中選取相應的報文數據[10]。對于SV虛端子關聯，應在MMS報告urcbRelayAin（保護遙測）中選取相應的報文數據。另外，保護裝置對GOOSE輸入信號的處理可能存在中間結果，保護裝置既顯示對每個GOOSE報文數據的解析結果，也顯示對報文解析結果進行相應邏輯判斷后的最終結果，而對GOOSE輸入信號處理的最終結果才是真正的保護開入量，被用于保護裝置邏輯判斷。因此，在MMS報告brcbRelayDin中應選擇最終處理結果的報文數據，不應選擇中間處理結果的報文數據，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數據存在多對一的對應關系。另外，輸入虛端子與MMS報文數據的關聯是人工手動完成的，后續自動測試過程也無法檢查關聯是否正確，因此需保證輸入虛端子與MMS報文數據關聯的正確性，此步驟是SV，GOOSE輸入自動測試的基礎。

值得指出的是，《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》《變壓器、高壓并聯電抗器和母線保護及輔助裝置標準化設計規范》等標準對裝置的功能、輸入虛端子、輸出虛端子均提出了標準化的技術要求，《繼電保護信息模型》也對保護裝置的信號輸出（MMS報文）作出了詳細的規定，因此，同一類型的保護裝置無論在功能、虛端子輸入還是在信號輸出上都實現了標準化、統一化。另外，目前國網公司對110 kV及以上保護裝置實行集中入網測試，每個廠家每種類型的保護都有通過測試的型號，且每種型號保護裝置的ICD文件都是固定唯一的。因此，110 kV及以上各種類型保護裝置的版本數量較以往大大減少，且每種型號的虛端子輸入及MMS輸出都是固定不變的，這就為步驟1提供了良好的實現基礎。

（2）步驟2：自動獲取SV，GOOSE虛端子連線信息及報文信息。讀入變電站SCD文件，選擇一臺與上述同類型的被測保護裝置，通過解析SCD（變電站配置描述）文件中該保護裝置相關的input部分，自動獲取SV和GOOSE虛端子連線信息，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中數據的對應關系；而后，根據該對應關系自動獲取所訂閱的SV，GOOSE報文信息，包括SV和GOOSE報文的目的MAC地址以及APPID，GOID，SVID，DATASET等報文參數、控制塊參數及數據。

（3）步驟3：自動建立被測保護裝置所訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據的對應關系。步驟1中已建立SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數據的關聯關系，而步驟2中已根據SCD文件自動獲取該被測保護裝置的虛端子連線，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中數據的對應關系，因此，以SV，GOOSE輸入虛端子為參考，可自動建立所訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據的對應關系。對應關系的建立如圖3所示。

圖3 步驟3示意

SV，GOOSE輸入虛端子與MMS報文數據的關聯關系應是最大化的對應關系，包括所有SV，GOOSE輸入虛端子，表征了該類型保護的SV，GOOSE輸入能力。而被測保護裝置的虛端子連線是根據設計需要確定的，只用到部分被測保護裝置的虛端子，因此，被測保護裝置所訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據存在多對一的對應關系。

（4）步驟4：GOOSE輸入自動測試。根據所獲取的GOOSE虛端子連線信息及報文信息，按照SCD文件中GOOSE虛端子連線的順序，逐一進行GOOSE輸入測試。向被測保護裝置模擬發送GOOSE變位報文，同時通過與被測保護裝置建立的MMS通信，利用報告服務從被測保護裝置中獲取步驟3中所對應的MMS報文數據，根據所發送的GOOSE變位報文自動對MMS報文數據進行邏輯判斷，如果結果正確則對該項測試置“TRUE”標志并進行下一項測試；如果結果不正確則對該項測試置“FALSE”標志，給出相應提示信息并進行下一項測試。

在進行GOOSE輸入自動測試前，應發送被測保護所訂閱的所有GOOSE控制塊的初始化報文，即給保護裝置的GOOSE輸入提供一個初始化的開入狀態。對于斷路器位置、隔離開關位置等雙位置信號，初始狀態應為跳位“01”；對于啟動失靈、閉鎖重合閘等單位置信號，初始狀態為“0”。

（5）步驟5：SV輸入自動測試。與步驟4相似，根據所獲取的SV虛端子連線信息及報文信息，按照SCD文件中SV虛端子連線的順序，逐一進行SV采樣值輸入測試。由測試系統向被測保護裝置模擬發送設定有效值的SV采樣值報文，同時通過與被測保護裝置建立的MMS通信，利用報告服務從被測保護裝置中獲取步驟3中所對應的MMS報文數據，將MMS報文中的模擬量數據（有效值）與測試系統的輸出設定值（有效值）進行比較，若滿足相關規程的誤差要求，則對該項測試置“TRUE”標志并進行下一項測試；若不滿足誤差要求，則對該項測試置“FALSE”標志，給出相應提示信息并進行下一項測試。

（6）步驟6：自動生成測試報告。在所有SV，GOOSE輸入測試完成后，根據每項測試的結果（格式化數據），按照預先定義的報告格式，調用文本處理工具自動生成試驗報告。對每一項測試，測試結果標志位為“TRUE”時，該項測試結果為“正確”；測試結果標志位為“FALSE”時，該項測試結果為“錯誤”。

2 實施方案

以某智能變電站第一套500 kV線路保護的GOOSE信號輸入檢查為例，說明繼電保護裝置GOOSE輸入自動測試的具體實現方法。

（1）解析該線路保護的ICD文件，在報告brcbRelayDin所對應的數據集dsRelayDin中得到MMS報文的數據屬性，并對含有“GOINGGIO”字段的LN進行解析，從而得到GOOSE輸入虛端子的信息，而后建立如表1所示的關聯關系，并將該關聯關系以測試關聯模板的形式保存。

（2）解析SCD文件，通過SCD文件中該保護裝置相關的input部分，自動獲取SV，GOOSE虛端子連線信息，即SV，GOOSE輸入虛端子與所訂閱的SV，GOOSE報文中的數據的對應關系，如表2所示。

通過input自動獲取所訂閱的GOOSE報文信息。該被測保護裝置共訂閱4個GOOSE控制塊，其中第1個GOOSE控制塊信息如下所示：

[GoCB1]#5013開關第一套智能終端PCS-222B

Addr=01-0C-CD-01-10-05

Appid=1005

GoCBRef=IB5013ARPIT/LLN0.GO.gocb0

表1 MMS報文數據與GOOSE虛端子對應關系

表2 GOOSE虛端子與GOOSE輸入信號對應關系

AppID=IB5013ARPIT/LLN0.GO.gocb0

DatSet=IB5013ARPIT/LLN0.dsGOOSE0

ConfRev=1

numDatSetEntries=46

（3）根據表1和表2的對應關系，以GOOSE輸入虛端子為參考，可以自動建立被測保護裝置訂閱的SV，GOOSE報文數據與MMS報文數據的對應關系，如表3所示。

表3 MMS報文數據與GOOSE輸入信號對應關系

（4）按照GOOSE虛端子連線順序，應首先進行“5013斷路器A相位置”GOOSE輸入量測試，模擬發送5013斷路器A相“合位”的GOOSE變位報文“10”，通過MMS中的報告服務獲取報文中的“1斷路器位置A相”（PI1/GOINGGIO1.DPCSO1. stVal）數值，其數值應為“FALSE”，而后模擬發送5013斷路器A相“跳位”的GOOSE變位報文“01”，MMS報文中的“1斷路器位置A相”（PI1/GOINGGIO1.DPCSO1.stVal）數值應為“TRUE”。如果測試結果與上述相同，則進行下一個“5013斷路器B相位置”GOOSE輸入信號測試，否則應給出錯誤提示信息并停止測試。

（5）在完成最后一個GOOSE輸入信號“5013斷路器保護啟動遠跳”測試后，GOOSE測試完成并自動生成測試報告。

以上以GOOSE信號輸入檢查為例，對實現繼電保護裝置虛端子連線自動測試的具體實現方法進行了說明，繼電保護SV信號輸入檢查與GOOSE輸入檢查方法是相同的，不再贅述。

3 結語

在智能變電站集中聯調、現場調試等環節，繼電保護GOOSE，SV輸入檢查已成為智能變電站繼電保護測試中最為重要且工作量最大的一項內容。所提GOOSE，SV輸入自動測試方法可以實現GOOSE，SV信號輸入檢查的自動化、標準化，大大提高智能變電站繼電保護測試的工作效率及測試質量，縮短智能變電站集中測試及現場調試的周期，對提高智能變電站繼電保護的應用水平有重要意義。另外，該方法同樣可應用于智能變電站測控裝置的SV，GOOSE輸入測試。

[1]高翔，張沛超.數字化變電站的主要特征和關鍵技術[J].電網技術，2006，30（23）∶67-71.

[2]朱炳銓，王松，李慧，等.基于IEC 61850 GOOSE技術的繼電保護工程應用[J].電力系統自動化，2009，33（8）∶104-107.

[3]李鐵成，郜向軍，郝曉光，等.數字化保護裝置測試方法的研究[J].電力系統保護與控制，2011，39（3）∶119-121.

[4]浮明軍，劉昊昱，董磊超.智能變電站繼電保護裝置自動測試系統研究和應用[J].電力系統保護與控制，2015，43（1）∶40-44.

[5]舒鵬，王松.基于系統描述自動生成二次設備關聯配置的方法[J].浙江電力，2016，35（7）∶12-15.

[6]王忠，張曉莉，李忠安，等.繼電保護裝置自動測試系統設計[J].電力系統保護與控制，2015，43（5）∶130-135.

[7]應站煌，胡建斌，趙瑞東，等.繼電保護裝置自動測試系統研究和設計[J].電力系統保護與控制，2010，38（17）∶142-146.

[8]張曉莉，劉慧海，李俊慶，等.智能變電站繼電保護自動測試平臺[J].電力系統自動化，2015，39（18）∶91-96.

[9]董磊超，劉昊昱，浮明軍，等.智能變電站間隔層設備自動測試系統研制[J].電力系統自動化，2015，39（5）∶147-151.

[10]Q/GDW 396-2012 IEC 61850工程繼電保護應用模型[S].北京：中國電力出版社，2012.

（本文編輯：方明霞）

Automatic Testing Method for SV/GOOSE Inputs of Smart Substation Relay Protection

YANG Tao1，HU Yong2，LUO Liehu3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Aksu Electric Power Supply Company，Aksu Xinjiang 843000，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

Manual configuration of test items and artificial inspection of test result are adopted in smart substation relay protection testing.The testing method is inefficient and prone to human errors.An automatic testing method for SV/GOOSE inputs of smart substation relay protection is proposed，which takes SV/GOOSE virtual input terminal as object of reference to automatically establish corresponding relationship between SV/ GOOSE message data subscribed by relay protection device and MMS message data，and parses SCD file and automatically obtains subscribed SV/GOOSE message information，simulates and sends SV/GOOSE message，reads MMS message of tested device to obtain processing result for SV/GOOSE message in the tested device to automatically determine testing results and generate testing reports.The method can realize full automatic test for SV/GOOSE input and effectively improve the efficiency and quality of smart substation relay protection testing.

smart substation；relay protection；GOOSE input；SV input；automatic testing

10.19585/j.zjdl.201707001

1007-1881（2017）07-0001-05

TM77

B

2017-05-09

楊濤（1978），男，高級工程師，長期從事電力系統繼電保護試驗與研究工作。