閆江海,嚴中亮，王長虹

（1.國網(wǎng)山西省電力公司運城供電公司，山西運城 044000；2.國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司，山西呂梁 033000；3.國網(wǎng)山西省電力公司綜合服務公司，山西太原 030001）

智能變電站二次系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)技術

閆江海1,嚴中亮2，王長虹3

（1.國網(wǎng)山西省電力公司運城供電公司，山西運城 044000；2.國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司，山西呂梁 033000；3.國網(wǎng)山西省電力公司綜合服務公司，山西太原 030001）

基于智能變電站二次系統(tǒng)功能的特點，結(jié)合智能變電站的調(diào)試工作內(nèi)容和方法，提出了智能變電站二次系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)技術，分析了二次系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)的結(jié)構、特點、功能及接入網(wǎng)絡。仿真調(diào)試系統(tǒng)的使用，對于提高二次系統(tǒng)出廠聯(lián)調(diào)效率，保證智能變電站二次系統(tǒng)功能完整具有重要作用。

智能變電站；調(diào)試系統(tǒng)；設計結(jié)構

0 引言

智能變電站的繼電保護、測控、計量、遠動等主要功能的實現(xiàn)，是通過若干智能設備組成一個系統(tǒng)來完成的，系統(tǒng)的控制通過信息（數(shù)據(jù)）傳遞來實現(xiàn)。因此，在智能變電站二次系統(tǒng)出廠調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試時，二次虛端子信息互傳試驗及分析非常重要。

智能變電站二次系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)可以實現(xiàn)對站控層相關智能設備與應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)模擬交互，完成二次系統(tǒng)信息傳遞的監(jiān)測和分析，對系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)和檢測進行系統(tǒng)驗收；同時能提供對各種測控裝置、繼電保護裝置、故障錄波裝置等智能化設備進行仿真運行與控制，大大提高系統(tǒng)聯(lián)調(diào)準確性和效率。

1 智能變電站二次系統(tǒng)結(jié)構設計

智能變電站二次系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)基于各個智能化設備原有的模型文件，動態(tài)構建一個具有邏輯規(guī)則與虛擬設備仿真相結(jié)合的智能設備測試系統(tǒng)，同時引入自動化建模、智能檢測等相關技術實現(xiàn)該仿真系統(tǒng)的結(jié)構、功能及一體化監(jiān)控系統(tǒng)，使其既具有變電站實際運行物理過程的真實感，又具有數(shù)字仿真的靈活性，實現(xiàn)了變電站運行狀態(tài)、繼電保護、測控裝置、錄波設備響應的仿真[1]。

調(diào)試系統(tǒng)由仿真服務器和工程師站組成。仿真服務器根據(jù)設備文件生成虛擬化設備，模擬多臺甚至整個變電站的保護、錄波器或者測控設備，響應其他系統(tǒng)對其操作。工程師站用于管理仿真服務器中的虛擬化設備，配置虛擬化設備的參數(shù)，管理虛擬化設備的輸出信息內(nèi)容。系統(tǒng)具體結(jié)構如圖1所示。

圖1 智能變電站二次系統(tǒng)仿真調(diào)試結(jié)構圖

虛擬化繼電保護：基于繼電保護原有模型文件構建滿足站控層數(shù)據(jù)交互與行為控制要求的繼電保護設備。該虛擬化裝置能完整、精確模擬出基于制造 報 文 規(guī) 范 MMS（Manufacturing Message Specification）的保護定值、保護采用、保護自檢信息、壓板信息、保護事件和保護錄波。

虛擬化測控裝置：基于測控裝置原有模型文件構建滿足站控層數(shù)據(jù)交互與行為控制要求的測控裝置，該裝置能完整、精確模擬出基于MMS的測控裝置的定值、采樣值、設備自檢、遙控功能。

測試系統(tǒng)工作站：主要負責監(jiān)控與維護裝置以及整個測試系統(tǒng)，終端上可安裝本系統(tǒng)配套的圖形應用軟件，控制虛擬化裝置的信息類型、信息數(shù)量的輸出。

站控層MMS網(wǎng)絡：主要負責構建智能變電站站控層網(wǎng)絡，其中主要涉及綜合自動化系統(tǒng)、保護信息管理平臺、繼電保護、測控裝置、故障錄波器等安全自動化設備的組網(wǎng)連接。

變電站自動化系統(tǒng)：將智能變電站內(nèi)相關二次設備（包括儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、通信設備及信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量，自動控制和微機保護以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。

保護信息管理子站：采集繼電保護、錄波器、安全自動裝置等變電站內(nèi)智能裝置的實時/非實時的運行、配置和故障信息，對這些裝置進行運行狀態(tài)監(jiān)視，在電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)相關故障信息進行收集與分析。

2 智能變電站系統(tǒng)調(diào)試平臺應具備的特點[2]

2.1 系統(tǒng)運行的可靠性

系統(tǒng)應采用嵌入式軟、硬件平臺，完全裝置化，低功耗、無風扇，可像保護裝置一樣可靠運行，無需人為干預。

2.2 設備建模的多樣性

系統(tǒng)應通過分析設備提供的能力描述文件ICD （IED Capability Description）、實例配置文件CID （Configured IED Description）或者全站配置描述文件SCD（Substation Configuration Description），自動構建滿足智能化設備測試所需要的外部站控層網(wǎng)絡結(jié)構與數(shù)據(jù)交互環(huán)境，確保配置數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

2.3 信息交互的可控性

系統(tǒng)應通過測試模型動態(tài)設定系統(tǒng)的運行參數(shù)、數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)流量，實時監(jiān)測應用系統(tǒng)與仿真設備間網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交互情況與傳輸質(zhì)量，形成真正意義上的網(wǎng)絡閉環(huán)通信測試與控制。應能根據(jù)站控層測試系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信情況實時增加或減少仿真設備的信息輸出量、信息輸出類型、網(wǎng)絡異常數(shù)據(jù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信控制與站控層業(yè)務應用測試的結(jié)合。

2.4 系統(tǒng)維護的簡便性

系統(tǒng)應能夠提供客戶端圖形界面，無論在本地還是遠程，均可通過直觀的圖形界面維護系統(tǒng)。

2.5 信息記錄的完備性

系統(tǒng)應能夠記錄整個測試過程中智能化設備的全部運行信息，并完備地保存。

2.6 信息處理智能化

系統(tǒng)應能夠通過對試驗數(shù)據(jù)進行智能化評估與分析，全面實現(xiàn)了智能變電站站控層應用系統(tǒng)的檢測過程的規(guī)范化、智能化。

2.7 網(wǎng)絡信息處理能力

系統(tǒng)應能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡通信監(jiān)測技術的“深度”擴展，在獲取數(shù)據(jù)包基本信息的同時，獲取保護存在應用層中的特征信息，對網(wǎng)絡流量進行精細的檢查、控制和分析。

3 測試系統(tǒng)功能

智能變電站站控層測試系統(tǒng)基于IEC61850規(guī)范進行數(shù)據(jù)建模，系統(tǒng)實現(xiàn)了智能變電站控層內(nèi)相關二次設備（包括繼電保護、測控裝置、故障錄波等）的數(shù)據(jù)通信服務與控制的虛擬化運行。系統(tǒng)功能主要包括數(shù)據(jù)建模、網(wǎng)絡功能測試、全站信息測試、批量信息測試、控制行為測試等功能。

3.1 數(shù)據(jù)建模

數(shù)據(jù)建模應能夠自動導入SCD模型文件，完成數(shù)據(jù)建模。

3.1.1 模型文件管理

模型文件管理工具測試系統(tǒng)中構建的全部設備涉及的模型文件均能夠檢索、查閱、導入、導出。

3.1.2 查看、編輯網(wǎng)絡參數(shù)

模型管理工具應能夠查看、配置任意1臺模擬設備的IP地址，生成廠家，設備實例號信息。

3.1.3 定值模擬量修改

應能夠模擬保護設備修改定值、模擬量，應能夠提供批量、有規(guī)律的修改數(shù)據(jù)，方便監(jiān)控后臺、子站站控層應用系統(tǒng)比對數(shù)據(jù)。

3.1.4 測控配置

為修正某些SCD文件中遙控索引與遙信索引不匹配的情況，系統(tǒng)應能夠設置測控配置功能，為任意1個遙控點增加1個與之匹配的遙信點，或者刪除1個與遙控點不匹配的遙信點。

3.2 網(wǎng)絡功能測試

3.2.1 設備網(wǎng)絡通斷測試

應能夠模擬保護測控設備的A/B網(wǎng)通斷測試。通過模擬A/B網(wǎng)線的通斷，或開關A/B網(wǎng)交換機電源，檢查智能電子設備的響應；通過恢復任意1臺模擬設備的A網(wǎng)或B網(wǎng)，檢查智能電子設備的響應。

3.2.2 設備通斷測試圖元

單臺設備通斷測試應能夠通過在圖元界面操作實現(xiàn)。

3.3 全站信息測試

3.3.1 遙信點測試

單臺或多臺設備應能夠發(fā)送1個或者多個動作事件、告警事件、開關量、錄波文件進行對點及波形文件測試。

3.3.2 全遙測和全遙信測試

應能夠?qū)崿F(xiàn)設備的全遙信、全遙測測試，即1次發(fā)送所選設備的所有遙信點、遙測點，測試子站的大數(shù)據(jù)處理能力。

3.3.3 信息統(tǒng)計

每次測試應能夠保存測試信息，記錄單次測試時間、動作數(shù)量、告警數(shù)量、開關量數(shù)量、錄波文件數(shù)量以及當前已經(jīng)發(fā)送的動作總數(shù)量、告警總數(shù)量、開關量總數(shù)量、錄波文件總數(shù)量。

3.4 控制行為測試

3.4.1 延時參數(shù)修改

應能夠通過修改模擬測控裝置的各項返回延時達到模擬真實測控裝置執(zhí)行控制功能時的現(xiàn)象，當延時時間修改到足夠大時，能夠模擬控制過程中的超時現(xiàn)象。

3.4.2 遙控位置設置

應能夠?qū)崿F(xiàn)通過遙控位置設置模擬改變某個刀閘或者斷路器位置的情況，檢查測控裝置的相應功能。模擬位置應包括從合位變成分位或者不定態(tài)、從分位變成合位或者不定態(tài)、從不定態(tài)變成合位或者分位。

4 結(jié)束語

目前，智能變電站站控層應用系統(tǒng)與繼電保護設備之間交互性測試仍借助一些功能單一的調(diào)試工具來進行，由于缺乏功能完善的測試系統(tǒng)來進行全面的定量測試，已不能滿足智能變電站站控層應用系統(tǒng)測試的需求了。基于IEC61850規(guī)范的智能變電站二次系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)技術，能充分利用虛擬化技術實現(xiàn)智能變電站功能的系統(tǒng)調(diào)試及站控層應用系統(tǒng)與繼電保護設備數(shù)據(jù)交互能力的全面檢測。

[1]魏宏森，曾國屏.系統(tǒng)論 [M].北京：中國出版集團，1988：46-47.

[2]高翔.智能變電站技術 [M].北京：中國電力出版社，2013：159-160.

Simulation Comm issioning Techniques of Intelligent Substation Secondary System

YAN Jianghai1,YAN Zhongliang2,WANG Changhong3

（1.State Grid Yuncheng Power Supp ly Com pany of SEPC,Yuncheng,Shanxi 044000; 2.State Grid Lvliang Power Supply Company of SEPC,Lvliang,Shanxi 033000,China;3.State Grid Shanxi Electric Power Corporation Comprehensive Service Company,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Combiningwith the commissioning contentand method,simulation commissioning technique of intelligent substation is put forward according to the characteristicsofsecondary system.The structure,characteristics,functions and network accessing situation of the simulation commissioning system are analyzed.The adoption of the system is significant for improving the efficiency of joint commissioningand ensuring the function of the secondary system tobe complete.

intelligentsubstations;commissioning system;design structure

TM743

A

1671-0320（2016）03-0030-03

2015-12-27，

2016-04-22

閆江海（1965），男，山西運城人，1987年畢業(yè)于北方工業(yè)大學電氣自動化專業(yè)，高級工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護工作；

嚴中亮（1985），男，山西呂梁人，2014級武漢大學電氣工程及其自動化專業(yè)工程碩士在讀，工程師，從事配電網(wǎng)及其管理工作；

王長虹（1962），男，山西太原人，2007年畢業(yè)于中共中央黨校經(jīng)濟管理專業(yè)，高級經(jīng)濟師，從事社團管理公司。