楊生蘋， 劉天祥， 程克杰， 許英豪(許繼電氣股份有限公司，河南 許昌　461000)

0　引　言

隨著繼電保護(hù)產(chǎn)品軟件、硬件技術(shù)的日趨成熟，一種更適應(yīng)智能變電站發(fā)展的新型繼電保護(hù)——就地化保護(hù)應(yīng)運(yùn)而生，就地化保護(hù)作為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，具有與一次系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、節(jié)省資源、防護(hù)等級高、調(diào)試及運(yùn)維檢修方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，能夠提升保護(hù)動作快速性和可靠性，是繼電保護(hù)重要發(fā)展方向之一。

就地化保護(hù)裝置取消了鍵盤和液晶界面，在站控層設(shè)置智能管理單元，除了實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，還實(shí)現(xiàn)配置備份管理、保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障信息管理等功能。采用無防護(hù)就地化安裝后，過去的更換插件式消缺方式已不再適用，就地化保護(hù)裝置外部接口采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸和線芯的連接器后，整機(jī)更換、即插即用的檢修方式，可減少停電時間，提升工作質(zhì)量和效率[1-2]。

就地化保護(hù)采用全新的設(shè)計(jì)概念，必將給現(xiàn)場調(diào)試、運(yùn)維帶來挑戰(zhàn)，要實(shí)現(xiàn)“即插即用”，必須在更換前完成保護(hù)裝置的校驗(yàn)，產(chǎn)品的互操作性是一大重點(diǎn)。

本文結(jié)合就地化保護(hù)的特點(diǎn)，對其互操作性進(jìn)行系統(tǒng)研究，并提出互操作性測試的方法，重點(diǎn)針對就地化保護(hù)與智能管理單元之間的互操作性設(shè)計(jì)完整的測試用例。

1　就地化保護(hù)裝置互操作性研究

互操作性是指設(shè)備之間能夠互相理解，在應(yīng)用過程中相互協(xié)作，共同實(shí)現(xiàn)一個目標(biāo)的能力。智能變電站繼電保護(hù)裝置作為間隔層設(shè)備，需要與站控層、過程層、間隔層設(shè)備進(jìn)行信息交換，根據(jù)文獻(xiàn)[3]50就地化保護(hù)裝置還需要與智能管理單元通信。就地化保護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1　就地化保護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)

1.1　裝置與站控層、過程層通信的互操作性

裝置與站控層、過程層通信測試應(yīng)從一致性測試、模型規(guī)范性、信息規(guī)范性、通信性能、通信可靠性等五個部分設(shè)計(jì)測試項(xiàng)目[4-5]，測試項(xiàng)目如表1所示。

1.2　間隔層裝置之間互操作性

就地化保護(hù)裝置采用電纜跳閘方式，通過過程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)布本裝置的跳閘信號及其他狀態(tài)信號，同時訂閱其他保護(hù)或控制設(shè)備的相關(guān)信號，如根據(jù)文獻(xiàn)[3]50線路保護(hù)啟動母差保護(hù)失靈，母差閉鎖線路保護(hù)重合閘。間隔層裝置之間的互操作體現(xiàn)在互相配合實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能上。母線主機(jī)與子機(jī)之間的HSR(高可靠性無縫冗余環(huán)網(wǎng))環(huán)網(wǎng)也將是間隔層裝置互操作性測試的重點(diǎn)[6-7]，測試項(xiàng)目如表2所示。

表1　裝置與站控層、過程層通信測試項(xiàng)目

表2　間隔層裝置之間互操作性測試項(xiàng)目

1.3　裝置二次接線互操作性

就地化裝置下放到一次設(shè)備附近安裝，這種方式需要二次回路布線清晰、簡單、可靠。目前就地化裝置采用專用電連接器和專用光纖連接器形式[8-9]，通過預(yù)制方式實(shí)現(xiàn)對外連接，如國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)《無防護(hù)就地化線路保護(hù)裝置通用技術(shù)條件》對就地化預(yù)置電纜標(biāo)志、防誤措施、指標(biāo)等要求如表3所示。

表3　預(yù)置電纜要求

1.4　裝置與智能管理單元通信互操作性

就地化保護(hù)取消了就地液晶界面和鍵盤，通過智能管理單元實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)就地化保護(hù)裝置的界面集中展示等功能。根據(jù)文獻(xiàn)[1]3、[1]4就地化保護(hù)與智能管理單元之間實(shí)現(xiàn)的功能如圖2所示。

圖2　保護(hù)與智能管理單元之間實(shí)現(xiàn)的功能

裝置與智能管理單元通信互操作性圍繞上述功能實(shí)現(xiàn)，就地化作為全新的二次設(shè)備實(shí)施方案，發(fā)展前景廣闊。但目前仍處于起步階段，測試手段并不成熟。裝置與智能管理單元的通信依照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)建模，裝置通信報文與就地化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性是實(shí)現(xiàn)互操作的基礎(chǔ)，功能的正確性、可靠性需要設(shè)計(jì)全面的測試用例進(jìn)行考核。

2　裝置與智能管理單元互操作性測試用例設(shè)計(jì)

裝置按國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行菜單建模，與智能管理單元通信LD實(shí)例名為“MGR”，通信報文為MMS報文。本部分用例圍繞裝置與智能管理單元之間實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1　遠(yuǎn)程界面建模及測試用例設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程界面需要實(shí)現(xiàn)由IEC61850報告服務(wù)、讀服務(wù)、寫服務(wù)、控制服務(wù)、文件服務(wù)等實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)程界面功能建模及服務(wù)如圖3所示。遠(yuǎn)程界面通信服務(wù)測試項(xiàng)目如表4所示。

圖3　遠(yuǎn)程界面功能建模及服務(wù)

2.2　不停電傳動測試、開出傳動用例設(shè)計(jì)

不停電傳動是指在線路不停電的情況下進(jìn)行傳動試驗(yàn)。在高仿真條件下對保護(hù)設(shè)備及其二次回路進(jìn)行檢測，能夠減少停電時間與次數(shù)，提高供電可靠性。

表4　遠(yuǎn)程界面通信服務(wù)測試項(xiàng)目

對于智能管理單元，不停電傳動前，需確認(rèn)重合閘是否充電滿，需要確認(rèn)兩次跳閘試驗(yàn)的時間間隔必須大于1 min，否則無法操作。

對保護(hù)裝置，跳閘開出傳動脈寬滿足50 ms～90 ms。不停電傳動跳令收回后，裝置應(yīng)能自動重合閘。以線路保護(hù)為例，不停電傳動邏輯如圖4所示。不停電傳動測試用例如表5所示。

圖4　不停電傳動邏輯圖

2.3　一鍵備份及下裝

一鍵備份和一鍵下裝通過文件服務(wù)實(shí)現(xiàn)，保護(hù)投運(yùn)時根據(jù)需要可進(jìn)行一鍵備份，裝置提供用于備份的文件清單，包含本裝置的固件和需要備份的配置文件，固件用于恢復(fù)時校對裝置，配置文件旨在備份時指定備份文件范圍以及在恢復(fù)時把文件恢復(fù)到相應(yīng)的位置。

在設(shè)備維護(hù)或整體更換時，將存儲在智能管理單元中的備份文件一鍵式下裝到裝置，裝置校對備份文件中固件CRC碼等與裝置完全匹配，將文件放在指定的位置并重啟裝置以使配置生效，否則不恢復(fù)配置。一鍵備份及下裝建模及邏輯如圖5所示，一鍵備份及下裝測試用例如表6所示。

表5　不停電傳動測試項(xiàng)目

圖5　一鍵備份及下裝建模及邏輯

2.4　通信對點(diǎn)

通信對點(diǎn)數(shù)據(jù)集應(yīng)為dsMgrVirtual，該數(shù)據(jù)集只有一個點(diǎn)，建模為SP，類型為STG。智能管理單元“通信對點(diǎn)”界面應(yīng)根據(jù)保護(hù)模型自動列出可對點(diǎn)的所有點(diǎn)的列表。通信對點(diǎn)用例如表7所示。

表6　一鍵備份及下裝測試項(xiàng)目

表7　通信對點(diǎn)測試項(xiàng)目

2.5　保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障信息管理

保護(hù)裝置需要將保護(hù)動作、告警信息、狀態(tài)變位等實(shí)時上送智能管理單元，管理單元對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、分類、存儲等，從而實(shí)時監(jiān)視及分析網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)。

保護(hù)裝置應(yīng)將錄波文件以MMS文件服務(wù)方式上送智能管理單元，以實(shí)現(xiàn)智能管理對錄波的顯示、分析、打印。

3　結(jié)束語

本文系統(tǒng)研究了智能變電站就地化保護(hù)裝置互操作性，重點(diǎn)研究并提出了就地化保護(hù)裝置與智能管理單元的通信互操作性測試用例設(shè)計(jì)，此測試用例已實(shí)際應(yīng)用于就地化保護(hù)的研發(fā)測試，經(jīng)過測試的就地化保護(hù)裝置互操作性通過了中國電科院的試驗(yàn)，且已成功掛網(wǎng)試運(yùn)行。本文對互操作性的測試研究及方法分析對就地化保護(hù)的調(diào)試、運(yùn)維環(huán)節(jié)具有一定的參考意義。隨著就地化保護(hù)的應(yīng)用推廣，互操作性的測試研究也有待進(jìn)一步深入。

參考文獻(xiàn)：

[1] 裘愉濤，王德林，胡晨，等. 無防護(hù)安裝就地化保護(hù)應(yīng)用與實(shí)踐[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44(22)：1-5.

[2] 周小波，汪思滿，吳正學(xué)，等. 環(huán)網(wǎng)分布式母線保護(hù)裝置就地化實(shí)現(xiàn)探討[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，43(6)：104-108.

[3] 劉宏君，裘愉濤，徐成斌，等. 一種新的智能變電站繼電保護(hù)架構(gòu)[J]. 電網(wǎng)與清潔能源，2015，31(3)：49-51，61.

[4] Q/GDW1396-2012 IEC 61850繼電保護(hù)工程應(yīng)用模型[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2012.

[5] 吳棟萁，方芳，李鵬，等. 面向IEC61850服務(wù)器一致性閉環(huán)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)(二)Ed2.0和國內(nèi)擴(kuò)展應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2016，40(24)：157-163.

[6] 馮學(xué)敏. 智能變電站就地化保護(hù)配置方案研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，6(32)：48-49.

[7] Q/GDW1161-2014線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：國家電網(wǎng)公司，2014.

[8] 劉穎. 智能變電站全壽命周期“即插即用”技術(shù)體系的研究與應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，43(22)：23-28.

[9] 李巖軍，艾淑云，王興國，等. 繼電保護(hù)就地化及測試研究[J]. 智能電網(wǎng)，2014，2(3)：16-21.