IEC61850数字式继电保护测试仪的检测及技术分析
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利 用 MMS Ethereal 软 件 ， 截 取 测 试 仪 所 发 送的 GOOSE， SV 报文， 检查报文中信息是否与 手动配置或 SCL 文件中的描述一致。 对于 GOOSE 报文， 应检查 MAC Address， VLAN ID， Priority， AppID， GOCB reference， Time Allowed to Live， Dataset reference， GOOSE ID， Config Revision， Data 等 参 数 及 数 据 ； 对 于 SV 报 文 ， 检 查 MAC Address， VLAN ID， Priority， AppID， NoASDU， SV ID， Data 等参数及数据。 2.3 GOOSE， SV 发布功能检查
事件变化后goose报文发布的stnum增加sqnum变为而不是sqnumgoose订阅配置界面中配置testmacpriorityvlanid等参数5作为goose订阅者时测试仪应支持对各个goose控制块的断链报警功能在测试仪与保护装置之间的通信发生断链时能够给测试人员以相应的提示测试仪接收各个goose制块的心跳报文如在倍允许生存时间timeallowedlive内未收到心跳报文则认为该goose控制块通信断链并给出报警提示几点建议1对于数字式继电保护测试装置目前国内尚无专用标准与规范由于缺乏统一的技术规范与技术条件各种型号产品的功能与性能差别较大对现场实际应用产生了较大影响因此迫切需要制定统一的技术条件与技术规范规范与提高数字式测试仪的整体性能2根据国家电网公司gdw44200智能变电站继电保护技术规范继电保护装置需采用直采直跳的技术模式这就对数字式继电保护测试仪提出了新的技术要求为了测试符合此规范的继电保护装置测试仪必须支持sv采样值等间隔发送并能够对采样延时数值进行设置
因， 这些测试仪均存在诸多问题， 某些装置甚至 在现场应用中很多基本测试都无法完成。 另外， 由于工作原理不同， 各种型号产品的功能与性能 差异也较大。 这些均对现场实际应用产生了较大 影响， 无法满足继电保护测试的技术要求。
因此， 迫切需要开展数字式继电保护测试仪 的相关检测， 规范数字式继电保护测试仪的相关 功能， 提升其整体性能， 为继电保护测试提供更 好的方式与手段。
检测主要围绕上述两大功能展开， 由于 IEC 61850-9-1 部分不是技术发 展方 向且应 用较少 ， 已被新标准所废弃， 因此检测内容不涉及 9-1 部 分， 只检测 GOOSE 功能与 SV（9-2）功能。
为保证测试的广泛性， 选择了许继电气、 北 京博电、 广东昂立、 武汉豪迈、 成都天进、 华东 电气等 6 个主要数字式继电保护测试仪厂家的产 品， 力争掌握目前 IEC 61850 数字化继电保护测 试仪的发展现状及技术水平。 1.2 GOOSE 与 SV（9-2）等数字化功能的检验[ 3 ]
（9）SV （9-2） 发 布 功 能 检 验 — — — 检 查 采 样 率 、 同步标志配置等。
（10）SV（9-2）传输性能测试— ——报文发布 间 隔检查、 与 GOOSE 同步性检查、 SVCB 控制块数 量检查。
（11）SV 输 出 准 确 度 检 验— ——输 出 电 压 、 电 流、 相位的准确度检查。
12
杨 涛， 等： IEC 61850 数字式继电保护测试仪的检测及技术分析
2012 年第 1 期
护相关技术标准作为检测依据。
2 检测方法
2.1 GOCB， SV 配置功能检查 利 用 被 测 测 试 仪 软 件 导 入 某 变 电 所 的 SCL
文件（SCD， CID）， 检查是否能够导入、 替代、 添 加 SCL 文件； 是否能够正确读入文件中所包含的 GOCB 及 SV 的配 置参数 及数据 集 ； 检查 其是 否 能够支持 IEC 61850 基本数据类型； 检查是否能 够 对 GOCB 的 数 据 集 成 员 数 目 及 数 据 类 型 进 行 手动配置； 检查 GOOSE 数据集成员与开入开出 的关联及取消功 能 ， SV 数据 集成 员与输 出通道 的关联及取消功能。 2.2 GOOSE， SV 报文一致性测试
Abstract: This paper introduces the necessity to test IEC 61850 digital relay protection testers and the content， items， platform， tools， criteria for testing. The overall technical level of testers is analyzed， and the technical problems in the products made by part of the manufacturers are presented such as testers are unavailable for supporting all the basic data types of IEC 61850 and the function of importing SCL files has yet to be improved. According to the development of digital substation technology, some suggestions on the technical improvement of digital relay protection testers are put forward. Key words： IEC 61850； digital； relay protection； tester； test
浙江电力
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ZHEJIANG ELECTRIC POWER
2012 年第 1 期
IEC 61850 数字式继电保护测试仪的 检测及技术分析
杨 涛， 梁海东， 张钟平 （浙江省电力试验研究院， 杭州 310014）
摘 要： 简述开展 IEC 61850 数字式继电保护测试仪检测工作的必要性， 提出检测内容与项目、 检测
（1）GOCB 配置功能— ——检查 SCL 文件导入、 支持 IEC 61850 基本数 据类型 、 开关量 关联 、 数 据集描述等功能。
（2）GOOSE 发布报文一致性检验— ——检查发 布的 GOOSE 报文的参数与数据是否与所配置的 GOCB 的参数一致。
（3）GOOSE 发布功能检验— ——检查 StNum 序 号、 SqNum 序号、 Test 功能配置、 GOOSE 发布机 制等。
利用现有技术手段与工具， 在实验室内搭建 了 1 个测试平台， 所有的数字化继电保护测试仪 均在此平台上展开测试， 测试平台与工具分别如 图 1 及表 1 所示。
笔记本电脑
CMC256
交换机
被测设备
保护装置 报文记录分析仪
图 1 测试平台
表 1 测试工具
工具
型号
作用
继电保护测试仪
CMC256 GOOSE 报文发布订阅
利 用 MMS Ethereal 软 件 ， 监 视 测 试 仪 所 发 送 的 GOOSE， SV 报 文 ， 当 事 件 发 生 变 化 后 ， GOOSE 报文中的 StNum 应增加， SqNum 应清零； 在测试仪重启或 GOOSE 重新配置后， 确认发送 初始的 GOOSE 报文中 sqNum 与 stNum 是否均为 1； 检查 GOOSE 控制块是否支持 Test（检修）手动 配置功能； 检查 SV 报文采用的频率； 检查 SV 控 制块的 Smpsynch 及 q 是否支持手动配置。 2.4 GOOSE 订阅功能
（4）GOOSE 订阅报文一致性检验— ——检查订 阅 GOOSE 报文时是否按照 SCL 文件中的相关描 述对 AppID， GOCB Reference 等进行检查后接收。
（5）GOOSE 订阅功能检验— ——检查 GOOSE 订 阅机制、 断链报警等功能。
（6）GOOSE 性能测试— ——发布/订阅最小分辨 率检查、 发布/订阅控制块数量检查、 订阅负荷测 试、 发布/订阅延时测试。
将报文记录分析仪与被测测试仪直接相连， 记录一段时间内的 SV 报文。 由于报文记录分析 仪 采 用 FPGA 解 码 ， 时 间 精 度 较 高 ， 可 达 ns 级 别， 故可以用其记录的报文来分析 SV 报文发送 的等间隔性。 对于每周波 80 点采样的 SV 报文， 其发送间隔应为 250 μs。 另外， 在测试仪中模拟 各电流电压通道幅值突变， 同时 GOOSE 中的事 件发生变位， 报文记录分析仪记录此时的报文， 可 以 检 查 SV 内 部 各 通 道 之 间 的 同 步 性 以 及 与 GOOSE 报文发布的同步性。
对于同一 GOOSE 控制块， 利用 CMC256 作 为报文发布者， 被测测试仪作为报文订阅者。 在 CMC256 软 件 中 修 改 GOOSE 控 制 块 MAC， AppID， GOCB reference 等参数， 检查被测测试仪在 接受报文时是否将以上参数作为判断条件； 检查 CMC256 中事件变位后， 被测测试已是否能够正 确 接 收 并 显 示 ； CMC256 发 送 双 点 信 息 （Dbpos） 时， 检查被测测试仪是否能够正确接收。 2.5 SV 发布性能及同步性测试
1 检测概况
1.1 检测目的 IEC 61850 数字化继电保护测试仪主要实现
2012 年第 1 期
浙江电力
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数字化及保护功能测试两大功能。 其 IEC 61850 功 能 要 求 能 够 输 出 基 于 IEC 61850-9 的 采 样 值 （SV）报文， 并能配置 SVCB 的相关参数； 能够发 布 GOOSE 报文并对其进行参数配置； 能够订阅 GOOSE 报文， 正确解析报文信息[ 2 ]。 保护功能测 试与传统继电保护测试仪相同， 要求能够利用测 试仪的通用测试、 状态序列、 整组试验等测试模 块实现保护装置各种保护功能的校验。
平台、 检测工具、 检测依据， 并对测试仪的整体技术水平进行分析， 指出部分厂家产品存在的对 IEC
61850 基本数据类型支持不够全面、 SCL 文件的导入功能不够完善等技术问题。 结合数字化变电站技术
的发展情况， 为提高数字式继电保护测试仪的技术水平提出了若干建议。
关键词： IEC 61850； 数字式； 继电保护； 测试仪； 检测
（7）SVCB 配 置 功 能 检 查— ——SCL 文 件 导 入 、 电流电压通道关联、 SVCB 参数配置等功能检查。
（8）SV（9-2）发 布 报 文 一 致 性 检 验 — ——检 查 SV 发 布 报 文 中 的 SVCB 参 数 及 数 据 集 成 员 是 否 与相应 SCL 文件中的描述一致。
（12）时间准确度检查。 1.3 继电保护功能的测试模块检验
将测试仪与数字化保护装置相连， 利用其通 用测试、 状态序列、 距离保护、 整组试验等模块， 模拟单相接地、 相间短路、 瞬时性故障、 永久性 故障等， 检查测试仪保护功能模块的正确性， 并 对测试仪软件的操作性能作出评价。 1.4 检测平台及依据
交换机
RSG2100 联接测试工具及被测装置
报文记录分析仪
NSAR512
全过程记录报文
线路保护装置
WXH-803
保护功能测试
报文软件
MMS Ethereal
报文分析
COOSE 仿真软件
IEDScout
GOOSE 报文发送
IEC 61850 报文临近分析工具 I61850DVT-800 SV 报文分析
目前， 国内没有针对数字化继电保护测试仪 的专用标准及规范， 以传统继电保护测试仪的技 术标准 DL / T 624《继电保护微机型试验装置技术 条件》作为参考， 并将 DL / Z 860（IEC 61850）《变 电 站 通 信 网 络 和 系 统 》、 Q / GDW 396-2009 《IEC 61850 工程继电保护应用模型》 等数字化继电保
中图分类号： TM72012）01-0010-04
Test and Technical Analysis on IEC 61850 Digital Relay Protection Testers
YANG Tao， LIANG Hai-dong， ZHANG Zhong-ping （Zhejiang Electric Power Test and Research Institute， Hangzhou 310014， China）
0 引言
随着国家电网公司智能电网战略的加快发 展， 智 能变电 站的 建设快 速推进 ， 以 IEC 61850 为基础的数字化继电保护与安全自动装置在实际 工程中大量应用， 对继电保护测试技术提出了新 的挑战。 以模拟量输出与开关量检查为基础的传 统继电保护测试仪无法对采用 IEC 61850 技术的 数字化继电保护开展测试， 各继电保护测试仪生 产厂家纷纷推出基于 IEC 61850 数字化技术的继 电保护测试装置[1]， 但由于 IEC 61850 技术应用本 身较为复杂、 新产品开发周期较短、 实际工程应 用经验较少以及统一的技术标准与规范缺乏等原
事件变化后goose报文发布的stnum增加sqnum变为而不是sqnumgoose订阅配置界面中配置testmacpriorityvlanid等参数5作为goose订阅者时测试仪应支持对各个goose控制块的断链报警功能在测试仪与保护装置之间的通信发生断链时能够给测试人员以相应的提示测试仪接收各个goose制块的心跳报文如在倍允许生存时间timeallowedlive内未收到心跳报文则认为该goose控制块通信断链并给出报警提示几点建议1对于数字式继电保护测试装置目前国内尚无专用标准与规范由于缺乏统一的技术规范与技术条件各种型号产品的功能与性能差别较大对现场实际应用产生了较大影响因此迫切需要制定统一的技术条件与技术规范规范与提高数字式测试仪的整体性能2根据国家电网公司gdw44200智能变电站继电保护技术规范继电保护装置需采用直采直跳的技术模式这就对数字式继电保护测试仪提出了新的技术要求为了测试符合此规范的继电保护装置测试仪必须支持sv采样值等间隔发送并能够对采样延时数值进行设置
因， 这些测试仪均存在诸多问题， 某些装置甚至 在现场应用中很多基本测试都无法完成。 另外， 由于工作原理不同， 各种型号产品的功能与性能 差异也较大。 这些均对现场实际应用产生了较大 影响， 无法满足继电保护测试的技术要求。
因此， 迫切需要开展数字式继电保护测试仪 的相关检测， 规范数字式继电保护测试仪的相关 功能， 提升其整体性能， 为继电保护测试提供更 好的方式与手段。
检测主要围绕上述两大功能展开， 由于 IEC 61850-9-1 部分不是技术发 展方 向且应 用较少 ， 已被新标准所废弃， 因此检测内容不涉及 9-1 部 分， 只检测 GOOSE 功能与 SV（9-2）功能。
为保证测试的广泛性， 选择了许继电气、 北 京博电、 广东昂立、 武汉豪迈、 成都天进、 华东 电气等 6 个主要数字式继电保护测试仪厂家的产 品， 力争掌握目前 IEC 61850 数字化继电保护测 试仪的发展现状及技术水平。 1.2 GOOSE 与 SV（9-2）等数字化功能的检验[ 3 ]
（9）SV （9-2） 发 布 功 能 检 验 — — — 检 查 采 样 率 、 同步标志配置等。
（10）SV（9-2）传输性能测试— ——报文发布 间 隔检查、 与 GOOSE 同步性检查、 SVCB 控制块数 量检查。
（11）SV 输 出 准 确 度 检 验— ——输 出 电 压 、 电 流、 相位的准确度检查。
12
杨 涛， 等： IEC 61850 数字式继电保护测试仪的检测及技术分析
2012 年第 1 期
护相关技术标准作为检测依据。
2 检测方法
2.1 GOCB， SV 配置功能检查 利 用 被 测 测 试 仪 软 件 导 入 某 变 电 所 的 SCL
文件（SCD， CID）， 检查是否能够导入、 替代、 添 加 SCL 文件； 是否能够正确读入文件中所包含的 GOCB 及 SV 的配 置参数 及数据 集 ； 检查 其是 否 能够支持 IEC 61850 基本数据类型； 检查是否能 够 对 GOCB 的 数 据 集 成 员 数 目 及 数 据 类 型 进 行 手动配置； 检查 GOOSE 数据集成员与开入开出 的关联及取消功 能 ， SV 数据 集成 员与输 出通道 的关联及取消功能。 2.2 GOOSE， SV 报文一致性测试
Abstract: This paper introduces the necessity to test IEC 61850 digital relay protection testers and the content， items， platform， tools， criteria for testing. The overall technical level of testers is analyzed， and the technical problems in the products made by part of the manufacturers are presented such as testers are unavailable for supporting all the basic data types of IEC 61850 and the function of importing SCL files has yet to be improved. According to the development of digital substation technology, some suggestions on the technical improvement of digital relay protection testers are put forward. Key words： IEC 61850； digital； relay protection； tester； test
浙江电力
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ZHEJIANG ELECTRIC POWER
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IEC 61850 数字式继电保护测试仪的 检测及技术分析
杨 涛， 梁海东， 张钟平 （浙江省电力试验研究院， 杭州 310014）
摘 要： 简述开展 IEC 61850 数字式继电保护测试仪检测工作的必要性， 提出检测内容与项目、 检测
（1）GOCB 配置功能— ——检查 SCL 文件导入、 支持 IEC 61850 基本数 据类型 、 开关量 关联 、 数 据集描述等功能。
（2）GOOSE 发布报文一致性检验— ——检查发 布的 GOOSE 报文的参数与数据是否与所配置的 GOCB 的参数一致。
（3）GOOSE 发布功能检验— ——检查 StNum 序 号、 SqNum 序号、 Test 功能配置、 GOOSE 发布机 制等。
利用现有技术手段与工具， 在实验室内搭建 了 1 个测试平台， 所有的数字化继电保护测试仪 均在此平台上展开测试， 测试平台与工具分别如 图 1 及表 1 所示。
笔记本电脑
CMC256
交换机
被测设备
保护装置 报文记录分析仪
图 1 测试平台
表 1 测试工具
工具
型号
作用
继电保护测试仪
CMC256 GOOSE 报文发布订阅
利 用 MMS Ethereal 软 件 ， 监 视 测 试 仪 所 发 送 的 GOOSE， SV 报 文 ， 当 事 件 发 生 变 化 后 ， GOOSE 报文中的 StNum 应增加， SqNum 应清零； 在测试仪重启或 GOOSE 重新配置后， 确认发送 初始的 GOOSE 报文中 sqNum 与 stNum 是否均为 1； 检查 GOOSE 控制块是否支持 Test（检修）手动 配置功能； 检查 SV 报文采用的频率； 检查 SV 控 制块的 Smpsynch 及 q 是否支持手动配置。 2.4 GOOSE 订阅功能
（4）GOOSE 订阅报文一致性检验— ——检查订 阅 GOOSE 报文时是否按照 SCL 文件中的相关描 述对 AppID， GOCB Reference 等进行检查后接收。
（5）GOOSE 订阅功能检验— ——检查 GOOSE 订 阅机制、 断链报警等功能。
（6）GOOSE 性能测试— ——发布/订阅最小分辨 率检查、 发布/订阅控制块数量检查、 订阅负荷测 试、 发布/订阅延时测试。
将报文记录分析仪与被测测试仪直接相连， 记录一段时间内的 SV 报文。 由于报文记录分析 仪 采 用 FPGA 解 码 ， 时 间 精 度 较 高 ， 可 达 ns 级 别， 故可以用其记录的报文来分析 SV 报文发送 的等间隔性。 对于每周波 80 点采样的 SV 报文， 其发送间隔应为 250 μs。 另外， 在测试仪中模拟 各电流电压通道幅值突变， 同时 GOOSE 中的事 件发生变位， 报文记录分析仪记录此时的报文， 可 以 检 查 SV 内 部 各 通 道 之 间 的 同 步 性 以 及 与 GOOSE 报文发布的同步性。
对于同一 GOOSE 控制块， 利用 CMC256 作 为报文发布者， 被测测试仪作为报文订阅者。 在 CMC256 软 件 中 修 改 GOOSE 控 制 块 MAC， AppID， GOCB reference 等参数， 检查被测测试仪在 接受报文时是否将以上参数作为判断条件； 检查 CMC256 中事件变位后， 被测测试已是否能够正 确 接 收 并 显 示 ； CMC256 发 送 双 点 信 息 （Dbpos） 时， 检查被测测试仪是否能够正确接收。 2.5 SV 发布性能及同步性测试
1 检测概况
1.1 检测目的 IEC 61850 数字化继电保护测试仪主要实现
2012 年第 1 期
浙江电力
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数字化及保护功能测试两大功能。 其 IEC 61850 功 能 要 求 能 够 输 出 基 于 IEC 61850-9 的 采 样 值 （SV）报文， 并能配置 SVCB 的相关参数； 能够发 布 GOOSE 报文并对其进行参数配置； 能够订阅 GOOSE 报文， 正确解析报文信息[ 2 ]。 保护功能测 试与传统继电保护测试仪相同， 要求能够利用测 试仪的通用测试、 状态序列、 整组试验等测试模 块实现保护装置各种保护功能的校验。
平台、 检测工具、 检测依据， 并对测试仪的整体技术水平进行分析， 指出部分厂家产品存在的对 IEC
61850 基本数据类型支持不够全面、 SCL 文件的导入功能不够完善等技术问题。 结合数字化变电站技术
的发展情况， 为提高数字式继电保护测试仪的技术水平提出了若干建议。
关键词： IEC 61850； 数字式； 继电保护； 测试仪； 检测
（7）SVCB 配 置 功 能 检 查— ——SCL 文 件 导 入 、 电流电压通道关联、 SVCB 参数配置等功能检查。
（8）SV（9-2）发 布 报 文 一 致 性 检 验 — ——检 查 SV 发 布 报 文 中 的 SVCB 参 数 及 数 据 集 成 员 是 否 与相应 SCL 文件中的描述一致。
（12）时间准确度检查。 1.3 继电保护功能的测试模块检验
将测试仪与数字化保护装置相连， 利用其通 用测试、 状态序列、 距离保护、 整组试验等模块， 模拟单相接地、 相间短路、 瞬时性故障、 永久性 故障等， 检查测试仪保护功能模块的正确性， 并 对测试仪软件的操作性能作出评价。 1.4 检测平台及依据
交换机
RSG2100 联接测试工具及被测装置
报文记录分析仪
NSAR512
全过程记录报文
线路保护装置
WXH-803
保护功能测试
报文软件
MMS Ethereal
报文分析
COOSE 仿真软件
IEDScout
GOOSE 报文发送
IEC 61850 报文临近分析工具 I61850DVT-800 SV 报文分析
目前， 国内没有针对数字化继电保护测试仪 的专用标准及规范， 以传统继电保护测试仪的技 术标准 DL / T 624《继电保护微机型试验装置技术 条件》作为参考， 并将 DL / Z 860（IEC 61850）《变 电 站 通 信 网 络 和 系 统 》、 Q / GDW 396-2009 《IEC 61850 工程继电保护应用模型》 等数字化继电保
中图分类号： TM72012）01-0010-04
Test and Technical Analysis on IEC 61850 Digital Relay Protection Testers
YANG Tao， LIANG Hai-dong， ZHANG Zhong-ping （Zhejiang Electric Power Test and Research Institute， Hangzhou 310014， China）
0 引言
随着国家电网公司智能电网战略的加快发 展， 智 能变电 站的 建设快 速推进 ， 以 IEC 61850 为基础的数字化继电保护与安全自动装置在实际 工程中大量应用， 对继电保护测试技术提出了新 的挑战。 以模拟量输出与开关量检查为基础的传 统继电保护测试仪无法对采用 IEC 61850 技术的 数字化继电保护开展测试， 各继电保护测试仪生 产厂家纷纷推出基于 IEC 61850 数字化技术的继 电保护测试装置[1]， 但由于 IEC 61850 技术应用本 身较为复杂、 新产品开发周期较短、 实际工程应 用经验较少以及统一的技术标准与规范缺乏等原