引言
智能電器裝置以及 IEC61850 使用的普及性增強(qiáng)。尤其對(duì)于電子式互感器以及智能斷路器，更使得自動(dòng)化向著智能化的新時(shí)代邁進(jìn)，現(xiàn)在，在我國(guó)對(duì)于數(shù)字變電的了解不斷深入，電網(wǎng)公司進(jìn)入數(shù)字化水平的有數(shù)百座之多。我局的 220kV 三鄉(xiāng)變電站已于 2010 年完成數(shù)字化改造。而符合 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)過去使用的繼電保護(hù)和現(xiàn)行的數(shù)字化模式之間已經(jīng)有了顯著的差異。而舊的辦法漸漸落后。對(duì)于新方法的采用在內(nèi)容，方法，程度上效果都較好。也發(fā)生了不小的改變。
以模擬量輸出與開關(guān)量檢查為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試儀無法對(duì)采用 IEC 61850 技術(shù)的數(shù)字化繼電保護(hù)開展測(cè)試。各繼電保護(hù)測(cè)試儀生產(chǎn)廠家紛紛推出基于 IEC 61850 數(shù)字化技術(shù)的繼電保護(hù)測(cè)試裝置，但由于 IEC 61850 技術(shù)應(yīng)用本身比較復(fù)雜，新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間不長(zhǎng)，周期很短，而真實(shí)工作可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，技術(shù)原則缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，缺少規(guī)章等等，這類機(jī)械在某些基本應(yīng)用中都無法完成測(cè)試。此外，因?yàn)楣ぷ鞯闹攸c(diǎn)和內(nèi)容的不一樣。型號(hào)不同的產(chǎn)品性能以及功能上有差異，這都造成了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用的不規(guī)范，不科學(xué)。無法實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的測(cè)試需要，所以，應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)數(shù)字繼電保護(hù)裝置的測(cè)量和試驗(yàn)。將功能合理化規(guī)范化。
實(shí)現(xiàn)總體協(xié)調(diào)性。使繼電保護(hù)變得更有可行性。手段和方法更為正規(guī)。
1 檢測(cè)概況
1．1 檢測(cè)目的
IEC 61850 數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)試儀主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化及保護(hù)功能測(cè)試兩大功能。其 IEC 61850 功能要求能夠輸出基于 IEC 61850-9 的采樣值(SV)報(bào)文，并能配置 SVCB 的相關(guān)參數(shù)；能夠發(fā)布 GOOSE 報(bào)文并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)配置；能夠訂閱 GOOSE 報(bào)文，科學(xué)說明報(bào)文內(nèi)容。過去的繼電保護(hù)裝置和現(xiàn)行保護(hù)測(cè)試差異不大，要采用測(cè)試儀的測(cè)驗(yàn)狀態(tài)，順序，全體測(cè)驗(yàn)等模塊作為保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
檢測(cè)工作也是針對(duì)于上述兩方面來說的。當(dāng)中有些部分不能作為發(fā)展的主要方面，使用的范圍也比較狹窄。在新標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中已經(jīng)被刪除，所以，檢測(cè)沒有關(guān)于 IEC61850-9-1 的內(nèi)容，而只關(guān)注 SV(9-2) 和 GOOSE功能，想要實(shí)現(xiàn)測(cè)試內(nèi)容的廣泛，選擇了、北京博電、許繼電氣、華東電氣、武漢豪邁、廣東昂立、成都天進(jìn)等 6 個(gè)主要數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀廠家的產(chǎn)品，力爭(zhēng)掌握目前 IEC 61850 數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)試儀的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)水平。
1．2 GOOSE 與 SV(9-2——檢查 SCL 文件導(dǎo)入、支持 IEC 61850 基本數(shù)據(jù)類型、開關(guān)量關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)集描述等功能。
1.2.2 GOOSE 發(fā)布報(bào)文一致性檢驗(yàn)——檢查發(fā)布的 GOOSE 報(bào)文的參數(shù)與數(shù)據(jù)是否與所配置的 GOCB 的參數(shù)一致。
1.2.3 GOOSE 發(fā)布功能檢驗(yàn)——檢查 StNum 序號(hào)、SqNum 序號(hào)、Test 功能配置、GOOSE 發(fā)布機(jī)制等。
1.2.4 GOOSE 訂閱報(bào)文一致性檢驗(yàn)——檢查訂閱 GOOSE 報(bào)文時(shí)是否按照 SCL 文件中的相關(guān)描述對(duì) AppID，GOCB Reference 等進(jìn)行檢查后接收。
1.2.5 GOOSE 訂閱功能檢驗(yàn)——檢查 GOOSE 訂閱機(jī)制、斷鏈報(bào)警等功能。
1.2.6 GOOSE 性能測(cè)試——發(fā)布／訂閱*小分辨率檢查、發(fā)布／訂閱控制塊數(shù)量檢查、訂閱負(fù)荷測(cè)試、發(fā)布／訂閱延時(shí)測(cè)試。
1.2.7 SVCB 配置功能檢查——SCL 文件導(dǎo)人、電流電壓通道關(guān)聯(lián)、SVCB 參數(shù)配置等功能檢查。
1.2.8 SV (9-2) 發(fā)布報(bào)文一致性檢驗(yàn)——檢查 SV 發(fā)布報(bào)文中的SVCB 參數(shù)及數(shù)據(jù)集成員是否與相應(yīng) SCL 文件中的描述一致
1.2.9 SV(9-2)發(fā)布功能檢驗(yàn)——檢查采樣率、同步標(biāo)志配置等。(10)SV(9-2)傳輸性能測(cè)試——報(bào)文發(fā)布間隔檢查、與 GOOSE 同步性檢查、SVCB 控制塊數(shù)量檢查。
1.2.10 SV 輸出準(zhǔn)確度檢驗(yàn)——輸出電壓、電流、相位的準(zhǔn)確度檢查。
1.2.11 時(shí)間準(zhǔn)確度檢查。
1．3 繼電保護(hù)功能的測(cè)試模塊檢驗(yàn)
將數(shù)字保護(hù)與測(cè)試設(shè)備連接起來，找到其通用辦法，進(jìn)行順序調(diào)整，間隔保障，全體實(shí)驗(yàn)等方面的模塊，嘗試進(jìn)行接地，故障，短路等狀態(tài)，以保證功能模塊選用的正確，從而對(duì)于測(cè)試儀的可操作性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1．4 檢測(cè)平臺(tái)及依據(jù)
以現(xiàn)行技術(shù)辦法和裝置作為基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)一個(gè)測(cè)試模型，全部繼電保護(hù)的測(cè)試裝備都要以這一平臺(tái)作為要素。測(cè)試平臺(tái)與工具分別如圖 1 及表 l 所示。
現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的規(guī)范發(fā)展水平還較為落后，繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用原則和辦法沒有獨(dú)立的**的參考標(biāo)準(zhǔn)，也只能夠參考過去的舊有規(guī)范。例如 DL／T 624《繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件》，并將 DL／Z 860(IEC61850《) 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》、Q／GDW 396-2009(IEC61850 工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》等數(shù)字化繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為檢測(cè)依據(jù)。
2 檢測(cè)方法
2．1 GOCB，SV 配置功能檢查
考察其是否能夠?qū)崿F(xiàn)代替以及導(dǎo)入使用 SCL 文件的功能，能不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確錄入相關(guān)的數(shù)據(jù)集合參數(shù)等等，檢驗(yàn)它是不是支持基本數(shù)據(jù)，并確保其通過 GOCB 的數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)配置。檢驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)開出和開入的連接功能以及取消功能，數(shù)據(jù)集內(nèi)容和數(shù)據(jù)通道是否可以相互溝通，實(shí)現(xiàn)工作的完成。
2．2 GOOSE，SV 報(bào)文一致性測(cè)試
利用 MMS Ethereal 軟件截取測(cè)試儀所發(fā)送的 GOOSE，SV 報(bào)文，檢查報(bào)文中信息是否與手動(dòng)配置或 SCL 文件中的描述一致。對(duì)于 GOOSE報(bào)文，應(yīng)檢查 MAC Address，VLAN ID，Priority，AppID，GOCB reference，Time Allowed to Live，Dataset reference，GOOSE ID，Config Revision，Data 等參數(shù)及數(shù)據(jù)；對(duì)于 SV 報(bào)文，檢查 MAC Address，VLAN ID ，Pri－ority，AppID，NoASDU，SV ID，Data 等參數(shù)及數(shù)據(jù)。
2．3 GOOSE，SV 發(fā)布功能檢查
利用 MMS Ethereal 軟件。監(jiān)視測(cè)試儀所發(fā)送的 GOOSE，SV 報(bào)文，當(dāng)事件發(fā)生變化后，GOOSE 報(bào)文中的 StNum 應(yīng)增加，SqNum 應(yīng)清零：實(shí)現(xiàn)重新配置或者重啟機(jī)器之后，一般條件下 GOOSE 報(bào)文中 sqNum 與stNum 應(yīng)當(dāng)顯示為 1，確認(rèn)控制塊是否具備人工配置的能力，并且得到SV 報(bào)文的速度和效率。檢驗(yàn)控制塊當(dāng)中的其他必要元件是否具備人工配置能力。
2．4 GOOSE 訂閱功能
對(duì)于同一 GOOSE 控制塊．利用 CMC256 作為報(bào)文發(fā)布者，被測(cè)測(cè)試儀作為報(bào)文訂閱者。在 CMC256 軟件中修改 GOOSE 控制塊 MAC，Ap－pID，GOCB reference 等參數(shù)，考察被測(cè)儀器是不是把上面的參數(shù)作為下一步工作的出發(fā)點(diǎn)來接受報(bào)文，觀察 CMC256 實(shí)現(xiàn)變位能力以后測(cè)試是不是可以清楚而明確的實(shí)現(xiàn)顯示，發(fā)送雙點(diǎn)信息也必須明確是不是正常接收的狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)。
2．5 SV 發(fā)布性能及同步性測(cè)試
連接報(bào)文記錄分析裝置和測(cè)試裝置，將內(nèi)部單元時(shí)間的 SV 報(bào)文進(jìn)行記錄規(guī)劃。因?yàn)橛涗浄治鲅b置的解碼方法是 FPGA，它的特點(diǎn)是準(zhǔn)確度高。等級(jí)上達(dá)到 ns，所以能夠?qū)⑵溆米?SV 報(bào)文發(fā)送的等間隔性。周波 80點(diǎn)采樣的 SV 報(bào)文，其發(fā)送間隔應(yīng)為 250μs。另外，在測(cè)試儀中模擬各電流電壓通道幅值突變，同時(shí) GOOSE 中的事件發(fā)生變位，報(bào)文記錄分析儀記錄此時(shí)的報(bào)文，可以檢查 SV 內(nèi)部各通道之間的同步性以及與 GOOSE報(bào)文發(fā)布的同步性。
3 存在的主要技術(shù)問題
通過恰當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)，廠家和廠家之間應(yīng)當(dāng)依據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果找到恰當(dāng)?shù)霓k法，并有針對(duì)性地進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)。
這些產(chǎn)品基本上屬于合格，能夠?qū)崿F(xiàn)基本的配置工作。也能夠?qū)崿F(xiàn)必要的測(cè)試，不過，仍然在某一范圍和使用前提下屬于非合格品。舉例如下：
3.1 GOOSE 發(fā)布／訂閱功能對(duì) IEC 61850 中的基本數(shù)據(jù)類型支持不夠**。只有少數(shù)產(chǎn)品能夠支持 IEC 61850 的所有基本數(shù)據(jù)類型，大多數(shù)產(chǎn)品只能支持 Boolean，Dbpos，Timestamp 3 種數(shù)據(jù)類型。因此，當(dāng)GOOSE 發(fā)送的數(shù)據(jù)集(DataSet)中存在其他數(shù)據(jù)類型時(shí)，GOOSE 將不能正確地發(fā)布 GOOSE 報(bào)文。為了保證 GOOSE 發(fā)布／訂閱功能的完善性，應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì) IEC 61850-6 中的基本數(shù)據(jù)類型的**支持，包括 Boolean，Int，F(xiàn)loat，Enum，Dbpos，Quality，Timestamp，VisString，Struct 等。
3.2 SEE 輸入方面不夠科學(xué)，數(shù)字繼電要求人員的控制能力，參數(shù)等有較強(qiáng)的配置規(guī)劃能力，并且以程序化為主，一些生產(chǎn)者的配置能力還僅僅是人工化的，使得工作的效果差，能力低，并可能發(fā)生配置誤差，所以，應(yīng)當(dāng)具有支持 SCL 文件的能力，并將必要自動(dòng)配置的模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化，提升工作效率。檢查后得出結(jié)論，很大一部分產(chǎn)品不能支持 SCL 文件的使用，經(jīng)過細(xì)心研究進(jìn)行調(diào)試后，雖然實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)入工作，不過一些功能上不健全，沒有必要的信息提示，以及無法穩(wěn)定持續(xù)工作的效果。
3.3 測(cè)試儀均已具備 GOOSE 控制塊、SV 控制塊手動(dòng)配置功能，不過功能上有所缺失，也不能方便使用。出現(xiàn)了手寫功能的數(shù)據(jù)和導(dǎo)入功能之間產(chǎn)生偏差，對(duì)于使用方來說引起了不小的麻煩。
3.4 有相當(dāng)一部分生產(chǎn)者沒有遵守 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的技術(shù)守則，只是程度上有所不同。有一些對(duì)于 DA 屬性的范圍掌握不當(dāng)，并配置冗余參數(shù)，該清零的地方不清零。改變值的地方不變值。造成很大困難。
3.5 將自身看做 GOOSE 程序的訂閱者，應(yīng)當(dāng)具備如果發(fā)生GOOSE，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。保護(hù)器和測(cè)試儀器中如果產(chǎn)生斷鏈的時(shí)候，也應(yīng)當(dāng)具備提醒的功能，使測(cè)試人員收到信號(hào)，測(cè)試設(shè)備對(duì)于各種控制模塊，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有感受到心跳報(bào)文，就可以將其作為斷鏈的標(biāo)志信息并將其作為報(bào)警的直接標(biāo)志。
4 結(jié)束語
數(shù)字繼電在我國(guó)的發(fā)展尚未成熟，而規(guī)范上也較為簡(jiǎn)陋，無法適應(yīng)實(shí)際需要。不能實(shí)現(xiàn)大范圍統(tǒng)一的狀態(tài)。不同的型號(hào)所帶來的性能和差別也很大。對(duì)實(shí)際中的選用方面帶來的隱患較多。所以，應(yīng)當(dāng)盡快實(shí)現(xiàn)技術(shù)規(guī)范和條件，設(shè)施等的統(tǒng)一，并實(shí)現(xiàn)將其應(yīng)用于提升數(shù)字測(cè)試儀的能力。生產(chǎn)數(shù)字繼電保護(hù)測(cè)試的生產(chǎn)者為了功能上的**，能夠支持多種型號(hào)和規(guī)格。但是，因?yàn)槎喽s，就不利于專業(yè)性能的發(fā)揮，使得某些地方存在嚴(yán)重的使用缺陷。生產(chǎn)者應(yīng)當(dāng)將實(shí)際需要和質(zhì)量的保證相結(jié)合，做到二者之間地充分結(jié)合。才能保證裝置工作能向著更好更穩(wěn)定的方向發(fā)展。
