IEC61850数字式继电保护测试仪的检测及技术分析
基于IEC61850标准的智能变电站继电保护技术应用研究
【 关键词 】 １ Ｅ Ｃ பைடு நூலகம் １ ８ ５ ０ ；智能变电站；继电保护技术 ；应用研 究
随着电网建 设的迅速加快 ，Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标准的提 出，智能电网得 到了快速 的发展 ，在 电网当中，继 电保护是变电站设备 安全稳定运 行的重要 保障。继电保护装置 能够对于 电网 中存在故障和 不能够 正 常工作的状态迅 速的做 出反应 ，将其从 电力系统当 中切除，保障 设 备能够 正常的运 行，将 事故 的范 围控制在最小 ，提升电力系统运 行 的安全 可靠性 。 １智能变 电站的技术概况 根据智能变电站的技术特 点， 可以将变 电站分为 以下三层结构： 过程层、间隔层 以及站 控层 。其中过程层主要的包括 了断路器 、变 压器、隔离开关以及 电流与电压互感器等一次设备 ，并且还包含 了 其所属的智能组件以及 独立的智能 电子装置 。其间隔层的设备通常 情况下是指继电保护装置、测 控装置 以及具有监测功能的元件等 二 次设备，其能够 有效的实现使 用一个 间隔的数据并且作用于该间隔 次设备的功能。 而站控层主要的包括 了自动化站级监视控 制系统、 通信系统、站域控制 以及对 时系统等 ，其 能够有效 的实现面向全站 设备的监视、控制、告警 以 及 相应信 息的交 互功能 ，可 以有效的完 成数据采集、监视控制 以及操作闭锁 等功 能。
智能电 网已经成为当前电力发展 的一个新 的方向 ，其能够促进 电网 的 良好发展 ，其 中智能变电站是 电网中重要的组成部分 。Ｉ Ｅ Ｃ６ １ ８ ５ ０ 标 准有效的实现 了数 字化 一次设备 和二次智能装 置能够按 照统一 的 标准平 台进 行数 据的建模 和通讯，能够有效实现 智能变电站全数 字 化 的 继 电 保 护 系统 的作 用 。 以 下 就 主要 的 对基 于 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 标 准 的 智 能变电站继 电保护技 术的应用做探 讨分析 ，促进 智能化电网健 康快
IEC61850规约智能变电站光数字继电保护测试仪
一、概述GDSB-61850智能变电站光数字测试仪（以下简称GDSB-61850）是一种主要用于智能变电站调试检修的手持式表计工具。
还可适用于电科院、设备制造商及其他科研单位。
具有对智能变电站过程层网络的报文监测、流量统计、报文存储、模拟MU 发送、简单的继电保护测试、光功率测量、B码时间信号比对以及极性测试和核相等功能。
二、产品特点1、不需转换可直接通过U盘导入SCD文件，支持直接导入200MB以上的SCD文件；2、SCD文件导入一次之后再次导入速度更快并且不接入U盘即可导入；3、具备对外授时功能；4、支持FT3报文5M、10M、20M的曼码波特率的发送及接收；支持2M、4M、6M、8M UART波特率的发送及接收；5、支持保护装置定值读写，支持遥信遥测遥控等；6、具备实时告警功能，现场应用更方便；7、支持报文异常测试，可在功能测试过程中进行报文异常测试；8、支持故障仿真和COMTRADE格式数据回放；9、提供通信链路保持功能，可按照试验需要在试验结束后继续输出“额定值”或“零值”；10、支持单纤发送及单纤接收；11、独有的触屏方式，响应速度达ms级；12、配备7.1寸大屏幕，看到的内容更多更舒服。
三、基本性能1、SMV发送时间均匀度最大偏差≤1us；2、测量SV精度：电压在0.01Ue~2Ue范围内精度优于0.05%；电流在0.01Ie~40Ie 范围内精度优于0.05%；电压电流相位精度优于0.01°；频率在40.00Hz~70.00Hz范围内精度优于0.001Hz；3、发送SV精度：电压在0.01Ue~2Ue范围内精度优于0.05%；电流在0.01Ie~40Ie 范围内精度优于0.05%；电压电流相位精度优于0.01°；4、接收GOOSE事件的分辨率≤0.1us；5、支持IRIG-B码对时、PTP(1588对时)、PPS对时三种对时方式；产品技术规范书6、百兆光网口可测量波长：1310nm，光接收灵敏度：-31dBm～-14dBm；ST串口可测量波长：850nm，光接收灵敏度：-24dBm～-10dBm。
IEC 61850数字式继电保护测试仪的检测及技术分析
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 Ｉ Ｃ ６ ８ ０ Ｅ １５ 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
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｒｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｎ ｃ ｓｉｙ ｔ ｅ ｔＩ ８ ０ ｄ ｇｔｌｒ ｌｙ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｔｓｅ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔ ａ ｔ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｅ ｓｔ ｏ ｔ ｓ ＥＣ ６１ ５ ｉｉａ ｅａ ｒ ｔ ｃｉ ｅ ｔｒ ｎ ｈ ｏ — ｏ
摘 要 ：简 述 开 展 Ｉ Ｃ６ ８ ０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 Ｅ １５
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 ＩＣ Ｅ
６ ８０基 本 数 据 类 型 支 持 不 够 全 面 、Ｓ Ｌ文 件 的 导 人 功 能不 够 完 善 等 技 术 问 题 。结 合 数 字 化 变 电 站 技术 １５ Ｃ 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 。
Ｙ ＡＮＧ Ｔ ｏ，Ｌ ＡＮＧ Ｈ ａ一 ａ Ｉ ｉ ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｚ ｏ ｇ ｐ ｎ ｈ ｎ － ｉｇ
（ ｈｊ ｎ ｌ ｔｃ ｏ ｅ ｅｔ ｎ ｅｅｒｈＩｓｔ ｅ Ｈ ｎｚｏ １０ ４ Ｃ ｉａ Ｚ ｅ ａｇＥｅ ｒ ｗ ｒ ｓａ ｄＲ ｓａ ｎｔｕ ， ａ ｇｈ ｕ３ ０ １ ， ｈｎ ） ｉ ｃ Ｐ ｉ Ｔ ｃ ｉｔ
基于IEC61850标准继电保护装置自动测试系统的研究和设计
拟 化 测 试脚 本 的 实例 化 和 控 制 参 数 的模 板 化 的解 决 方 法 。 实 际应 用效 果 表 明 ， 该 系统 对 提 高 继 电 保 护 装 置 测试 效 率 ， 规范
继 电保 护 装 置 测 试 过 程 具 有 较 高 的使 用价 值 。
关键 词 ： Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标 准 ， 继电保护， 自动 测 试 ， 数 字 化 测 试仪 ， 测 试 脚 本
ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｒ ｓ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ， ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｃ ｒ ｉ ｐ ｔ ｒ ｅ ｕ ｓ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ， ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｋ ｅ ｙ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ， ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
目前 市场 上 已 经有 数 字 化 测试 仪 产 品 ， 其 设 计思 想 遵 循 传 统 继 电保护 测 试 仪 故 障 的仿 真 算 法 ， 输 出上 采 用 了光纤 数 据 输 出 取
代 了电气 量 仿 真 ，保 护 动作 时 间 由 ＧＯ０ Ｓ Ｅ跳 闸信 号 计算 得 出 ， 其功能满足基于 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０标 准 的 继 电 保 护 装 置 测试 的 需 要 嘲。
与传统继 电保护装置测试相比， 数字化测试仪对继 电保护装置 的
测试 方 法 没 有 发生 大 的 变 化 ，保 护 功 能 的测 试 处 于 开 环测 试 、 半 自动 化 人 工化 测试 方 法 ， 测试结果判定需要测试人员参与 ， 继 电 保 护测 试 的 自动 化 测试 功 能 不强 ， 需 要 进 一步 改 进提 高 。 笔者 设 计 了一 套 继 电保 护 装 置 自动 测 试 系统 ，该 系统 基 于
IEC61850测试概述
IEC61850测试概述1测试环境及要求1.1测试环境测试设备：DUTs（被测设备），通信设备（网线，Hub等），客户端模拟器或服务器模拟器（使用KEMA规约测试软件模拟SAS系统中客户－服务器的测试场景），负荷模拟器（模拟网络上的背景负荷），用于时间同步的主机，一个HMI做独立的测试系统监视。
以上模拟器均采用便携机上运行KEMA软件实现。
测试配置：最小的测试设置包括对站总线，过程总线和DUTs（被测设备）的配置描述。
测试场景：在一个客户－服务器的标准场景中，测试系统为服务器设备，客户设备和可作为两者的设备提供连接点。
1.2制造商应提供以下内容：1)被测设备；2)协议实现一致性陈述（PICS）。
3)测试协议实现之外的信息（PIXIT）；4)模型实现一致性陈述（MICS）；5)设备安装和操作的详细指导手册；6)ICD（IED能力描述）文件。
其中，PICS和MICS的格式见IEC61850－7－2的附录A。
2测试过程2.1测试过程要求1)测试用例描述测试什么，测试过程描述一个测试工程师或测试系统如何进行测试；2)测试内容包括引用文件中引用的适当段落；3)测试结果能在同一个实验室和在另一实验室重复；4)支持最少人为干预的自动测试；5)测试应集中在工厂或现场验收测试时不易测试的情况，避免互操作的风险，例如：●检验设备在延迟、丢失、双重和超出范围的情况；●配置、实现和操作风险；●名字、参数、设置或数据类型等不匹配；●超过一定限值、范围或超时；●强制情况下测试否定响应；●检查所有（控制）状态机制路径；●强制模拟由多个客户进行控制操作。
6)ACSI测试集中在应用层（映射）；7)被测设备（DUT）做为一个黑盒子考虑，为了测试可以使用I/O和通信接口；8)测试包括测试变量、数据模型和配置文件以及使用适当的ISO9646术语。
2.2测试结构服务器测试各项组成如下：1．文件和版本控制（DL/T 860.4）2．配置文件（DL/T 860.6）3．数据模型（DL/T 860.73和DL/T 860.74）4．ACSI模型和服务映射（DL/T 860.72和应用SCSM）5．应用关联模型（6.2.4.6）6．服务器、逻辑设备、逻辑节点和数据模型（6.2.4.7）7．数据集模型（6.2.4.8）8．取代模型（6.2.4.9）9．定值组控制模型（6.2.4.10）10．报告模型（6.2.4.11）11．记录模型（6.2.4.12）12．通用变电站事件模型（6.2.4.13）13．采样测量值传输模型（6.2.4.14）14．控制模型（6.2.4.15）15．时间和时间同步模型（6.2.4.16）16．文件传输模型（6.2.4.17）17．组合测试（6.2.4.18）具体的测试用例参照IEC61850－10。
基于IEC_61850的继电保护自动闭环测试平台的研发与应用
总752期第十八期2021年6月河南科技Journal of Henan Science and Technology基于IEC61850的继电保护自动闭环测试平台的研发与应用林世琦（国网福建省电力有限公司，福建福州350003）摘要：从智能变电站二次设备检验测试的需求和原理出发，开发基于IEC61850的继电保护自动闭环测试平台，以实现适用于智能变电站的继电保护装置的自动闭环测试。
基于IEC61850标准，设计自动闭环测试总体架构，建立自动测试模板及自适应运行方式判据，在线获取定值。
按照自动测试模板，自动模拟量测、自动修改定值且自动投退软压板，构成闭环测试数据流，依据运行方式判据和继电保护装置的试验结果判断继电保护装置试验的正确性，并按照检验规程格式自动生成试验报告。
实践证明，自动闭环测试平台可替代人工试验，有效提高了试验效率与正确率。
关键词：继电保护；自动闭环测试；IEC61850标准中图分类号：TM77文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）18-0017-04 Development and Application of Automatic Closed-Loop Test PlatformBased on IEC61850Relay ProtectionLIN Shiqi（State Grid Fujian Electric Power Co.,Ltd.，Fuzhou Fujian350003）Abstract:Based on the requirement and principle of secondary equipment inspection and test in intelligent substa⁃tion,an automatic closed-loop test platform based on IEC61850relay protection is developed to realize Applicable to intelligent substation and the automatic closed-loop test of digital relay protection device.Based on the IEC61850 standard,the overall structure of automatic closed-loop test is designed,the automatic test template and adaptive op⁃eration mode criterion are established,and the fixed value is obtained online.The closed-loop test data flow is formed,the correctness of relay protection device test is determined according to operation mode criterion and relay protection device test result.It is proved by practice that the automatic closed-loop test platform can replace manual test and provide test efficiency and correctness.Keywords:relay protection；closed-loop automatic testing；IEC61850standard继电保护装置在电力系统中具有重要作用。
IEC61850数字式继电保护测试仪的研制
IEC61850数字式继电保护测试仪的研制 陈辉，陈炯聪，梁晓兵，余南华广东电网公司电力科学研究院，广州市 510080摘要：本文介绍了基于IEC61850规约的数字式继电保护测试仪的研制方案，本测试仪基于CPU+DSP双处理器的高速硬件平台、硬实时多任务操作系统的系统架构，可以实时完成模拟测试数据的输入、采样、转换、组帧，并输出满足IEC61850规约的数据，同时还可以接收、解析来自数字式保护设备的GOOSE跳闸信号并将断路器位置接点信号编码、组帧、发送GOOSE开关量至数字式继电保护设备；在测试仪中建立了暂态仿真测试平台，构造保护动作过程中的各阶段的电气量数据，并按IEC61850规约组帧发送，通过采用特定的递归算法并检测保护的动作情况，实现了保护装置的跳闸-合闸-永跳的闭环测试过程。
在人机接口的配合下，可以方便的实现数字式保护设备的动态模拟试验、静态模拟试验、暂态仿真测试等功能。
本测试仪在暂态仿真试验的检验测试中，取得到了较为理想的检验结果。
关键词：IEC61850；数字式保护设备；数字继保测试仪；闭环测试；实时操作系统0 引言近年来变电站综合自动化技术的飞速发展，通信技术的不断进步，各种非常规数字式光电量测系统逐渐替代了电磁互感量测系统。
随着IEC61850变电站自动化通信标准的推出，使得变电站实现全数字化已成为未来变电站自动化技术发展的必然方向[1]~[4]。
全数字化继电保护的使用，必然带来相应测试、检测的设备、方法以及手段的变革。
采用新型全数字化继电保护设备后，由于继电保护的信息获取和控制命令的传输建立在符合IEC61850规约的通信网络之上，与传统继电保护的检测方法截然不同[5]~[8]。
为了保证全数字化变电站的安全稳定运行，需要对全数字化继电保护试验方法、手段、规范等展开研究，并在此基础上开发出新型的保护测试仪。
在IEC61850的框架蓝图中，过程层中的光电互感器将数字式的采样值经内部转换后，通过光纤传输至合并单元(OEMU)，合并单元将各路光电互感器传送进来的二次侧数据汇总后作同步处理，按照IEC61850-9标准组帧，通过光纤发送至新型的数字化继电保护设备[9]~[11]。
61850测试总结
IEC61850互操作测试简要总结2006年9月25～26日，广州供电局组织了南瑞继保和四方公司进行了IEC61850互操作测试。
鉴于国调已组织了基于61850模型、通信及服务上的5次国内的互操作实验，我们拟定本次互操作实验主要是基于应用上的互操作，包括不同厂家产品过程层与间隔层通信、间隔层之间及间隔层与变电站层通信。
南瑞继保参加测试的产品包括：RCS9700后台、RCS9703C测控、RCS－941高压保护、RCS901AF高压保护、RCS－221合并单元、交换机。
四方公司参加测试的产品包括：CSC2000V2后台、2台CSI200EA 测控装置、CSC162A中压线路保护装置、合并单元及信号源、交换机。
下表为试验内容及结果：在站控层与间隔层间的常规四遥功能、间隔层装置间通过GOOSE实现联闭锁以及合并器与间隔层的传输通信上，南瑞继保和四方已经能实现互联互通，但在保护定值以及保护信息上送及组织等方面，IEC61850中没有明确的定义，双方在不违反IEC61850标准的前提下有着不同的理解，且由于四方带来的保护装置由于程序版本问题暂未具备保护定值查询修改以及保护信息上送及组织功能，在本次实验中没能完成部分测试项目。
此外，目前国调中心也在组织编写61850的工程实施细则，也将涉及保护这方面的内容，预计今年十一月左右下发征求意见稿。
另外，四方公司目前研发的间隔层产品只支持单网，所以本次试验没能做双网切换实验。
由于61850中并没有规定双网的实现方式，不同厂家的产品混合组网时有可能因为双网的机制不同影响通信功能。
因此，也需在此方面做一个明确的技术要求。
通过此次实验，我们较为直观地了解到南瑞继保以及北京四方在研发IEC61850产品的进度、双方在具体技术方案上的差异、双方产品互操作的可行性，进一步明确了IEC61850标准可能存在不同理解的地方，为开展下一次大规模的互操作测试打下了良好基础。
另外，广州鹿鸣变电站是广东电网第一个采用61850标准的变电站，采用包括南瑞继保的后台、测控、部分保护以及四方的部分保护装置，这也是这次我们首先邀请这两个厂家参加测试的原因之一。
IEC61850数字式继电保护测试仪的检测及技术分析
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
IEC61850智能变电站二次设备实时解析,监视和保护
一、简介随着我国电力行业的发展及新技术的应用，智能变电站成为未来变电站的发展趋势，并将成为智能电网中的重要组成部分。
智能变电站主要特点是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，是建立在IEC61850协议规范基础上，实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。
智能变电站的二次设备接收和发送的不再是传统的电压电流模拟量和硬接点开关信号，全站使用IEC 61850通信规约传递电压电流采样值、开关状态等遥测遥信量，并使用光纤作为传输介质以提高抗干扰能力。
如果智能站需要故障检修、现场调试或日常维护，传统的模拟量测量仪器无法对这些信息进行诊断测试，现场施工或变电站维护人员需要一种崭新的手段对光数字信号进行解析。
GDDT6000是一款便携式的智能变电站光数字测试仪，它对智能变电站过程层和间隔层的网络通讯协议（IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-7/8、GOOSE、IEEE1588）进行实时解析和监视，并分析其中传输的遥测遥信量数据，同时兼具保护的测试功能。
它以直观的方式显示分析结果：如电压电流的有效值、相角、谐波、功率等电能量分析；开关状态及动作时间分析；时间同步的对时分析；光信号的光功率分析，是变电站日常维护、检测、调试过程层和间隔层设备运行状况的必备工具。
二、性能和特点1、基本性能a)遥测信息响应时间< 1s；b)遥信变化响应时间< 1s；c)SMV发送时间均匀性最大偏差≤1us；d)测量SV精度：电压在0.01Ue～2Ue范围内精度优于0.05%；电流在0.01Ie～40Ie范围内精度优于0.05%；电流、电压相位精度优于0.01°；频率在40.0Hz～70.0Hz 范围内精度优于0.002Hz；e)发送SV精度：电压在0.01Ue～2Ue范围内精度优于0.05%；电流在0.01Ie～40Ie范围内精度优于0.05%；电流、电压相位精度优于0.01°；f)接收GOOSE事件的分辨率≤1ms；g)支持IRIG-B码对时，支持1588对时，PPS对时；h)光功率测量范围：-31dbm~-14dbm，可测量光波长：1310nm、850nm；i)支持标准SCL文件导入，提取需要的装置实例配置信息；2、接收性能a)支持接收IEC61850-9-1/9-2报文；b)支持接收FT3报文（IEC60044-8），并添加同步/异步选项。
IEC+61850+Ed+2.0技术分析
D O I :10.7500/AE P S 201210131I E C61850E d 2.0技术分析任雁铭1,操丰梅1,张 军2(1.北京四方继保自动化股份有限公司,北京市100085;2.吉林省电力有限公司培训中心,吉林省长春市130062)摘要:对I E C61850E d 2.0的文件构成和技术路线进行了介绍㊂对比I E C61850E d1.0,从数据模型㊁工程配置语言和一致性测试3个方面,对I E C61850E d2.0的技术特点进行了技术分析㊂从设备制造商和检测中心2个方面,讨论了如何从I E C61850E d 1.0迁徙到I E C61850E d 2.0㊂关键词:I E C61850;数据模型;工程配置语言;一致性测试收稿日期:2012-10-16㊂0 引言2003年I E C T C 57发布了I E C61850第1版(E d 1.0)[1]㊂该标准使变电站内来自不同厂商的智能电子设备(I E D )能够实现互操作,并很快得到了国际主要电力系统二次设备制造商的支持,迅速在全球推广㊂I E C61850E d1.0发布后,I E C T C 57WG 10一方面积极收集该标准在应用过程中暴露出的问题,发现和解决存在的缺陷与不足;另一方面展开与I E C 和I E E E 等其他工作组的合作与协调,积极推广I E C61850在电力系统其他专业的应用㊂经过几年的努力,I E C61850第2版(E d2.0)已逐步完成,从2009年底开始发布㊂I E C61850E d 2.0对I E C61850E d 1.0进行了全面修订与扩展㊂为了让使用者更好地理解与应用I E C61850,针对网络应用㊁测试㊁输变电设备状态监测等重要专题,I E CT C 57WG 10还起草了多份技术报告(t e c h n i c a lr e po r t )㊂I E C61850目前已经成为智能电网通信体系的重要基础标准㊂全国电力系统管理及其信息交换标准化技术委员会已将I E C61850E d1.0等同引用为中国电力行业标准D L /T860系列㊂国内业界从2006年开始将I E C61850E d1.0应用于变电站自动化工程实践中㊂目前该标准在国内得到了广泛应用㊂当前国内标准委员会正在做I E C61850E d2.0的电力行业标准转化工作㊂国内相关机构在I E C61850E d 1.0基础上,参考I E C61850E d2.0,制定了变电设备状态监测网络通信规范[2]以及高压智能组件网络通信规范[3]㊂当前,国内大多数用户和研究者对I E C61850E d 2.0及最新进展了解不多㊂为了在国内智能电网㊁智能变电站建设中更好地借鉴国际经验,少走弯路,本文对I E C61850E d2.0进行系统分析与介绍㊂因篇幅所限,I E C T C 57WG 10所起草的专题报告另文介绍㊂1 技术路线概述I E C61850E d2.0总结了I E C61850E d1.0的应用经验,修改了E d1.0存在的错误,扩展了数据模型,完善了工程配置语言和一致性测试规范,拓展了I E C61850的应用范围㊂I E C61850E d 1.0发布后,I E CT C 57WG 10积极收集该标准在工程应用中的各种问题和建议㊂专门建立了h t t p ://w w w.t i s s u e .I E C61850.c o m 网站,在全球范围内收集I E C61850应用中出现的各种问题㊂I E C61850使用者可以将各种问题和建议向该网站提交,I E C T C 57WG 10对问题和建议进行分析整理,对合理的建议予以采纳㊂通过这种途径,I E C T C 57WG 10收集到I E C61850E d1.0的很多问题,并在I E C61850E d2.0中对这些问题进行了改正㊂I E C61850E d 1.0主要针对变电站自动化系统应用,定义了大约90种逻辑节点㊂随着技术的发展,这些逻辑节点在内容和种类上都不能满足工程实践的需求㊂为此,I E C 61850E d 2.0对I E C 61850E d 1.0已有的逻辑节点和公用数据类的内容进行了修订,同时又增加了很多新的逻辑节点,使逻辑节点总数达到170多个㊂I E CT C 57WG 10对基于I E C61850-6E d1.0的工程实践进行了总结,在原有4种模型文件的基础上,I E C61850E d 2.0又新增了2种模型文件,使变电站系统集成过程得到优化㊂I E CT C 57WG 10对基于I E C61850-10E d 1.0的通信一致性测试活动进行了总结,I E C 618501 第37卷 第3期2013年2月10日V o l .37 N o .3F e b .10,2013E d 2.0完善和优化了I E C61850通信一致性测试活动㊂I E C61850E d 1.0的名称是‘变电站通信网络与系统“,应用范围主要是变电站自动化系统㊂I E C61850E d 2.0的名称改为‘电力企业自动化通信网络与系统“,应用范围已不限于变电站,而是面向智能电网㊂为此,I E C T C 57WG 10与I E E E ,C I G R E 及I E C 其他小组合作,起草包括储能㊁风电㊁水电㊁柔性交流输电系统(F A C T S )等应用的国际标准与技术报告㊂2 文件体系I E C61850E d1.0分为10个部分,共14个分册㊂如表1所示,I E C61850E d2.0对I E C61850E d 1.0的大部分文件都进行了修订,并增加了水电和分布式能源(D E R )数据模型分册㊂表1 I E C61850E d 2.0文件体系T a b l e 1 F i l e s o f I E C61850E d 2.0文件状态I E C61850-4E d2.0,系统与项目管理2011-04发布I E C61850-6E d2.0,与变电站I E D 通信相关的配置描述语言2009-12发布I E C61850-7-1E d2.0,基本通信结构 原则与模型2011-07发布I E C61850-7-2E d2.0,基本通信结构 抽象通信服务接口2010-08发布I E C61850-7-3E d2.0,基本通信结构 公共数据类2010-12发布I E C61850-7-4E d2.0,基本通信结构 兼容逻辑节点和数据对象类2010-03发布I E C61850-8-1E d2.0,特定通信服务映射 映射到MM S 和以太网2011-06发布I E C61850-9-2E d2.0,特定通信服务映射采样值映射到以太网2011-09发布I E C61850-1E d2.0,介绍与概述正在提交I E C 总部I E C61850-3E d2.0,通用需求正在征求意见I E C61850-5E d2.0,功能通信需求与设备模型正在投票I E C61850-10E d 2.0,通信一致性测试正在提交I E C 总部I E C61850-7-410E d 2.0,水电厂监控通信正在提交I E C 总部I E C61850-7-420,基本通信结构 分布式能源逻辑节点2009-03发布注:MM S 为制造报文规范㊂从表1可以看出,I E C61850E d2.0对I E C61850E d 1.0的多个文件都进行了修订,扩展了新的应用领域㊂修订工作主要围绕如下问题展开:①数据模型;②工程配置文件;③通信一致性测试;④对I E C61850E d 1.0错误的更正㊂本文主要围绕上述核心内容进行分析与讨论㊂3 数据模型I E C61850E d2.0对I E C61850E d1.0的数据模型进行了修订与扩展,针对变电站自动化系统应用修订了已有的公用数据类和逻辑节点,又新增了很多逻辑节点㊂在I E C61850-7-410中,针对水电厂监控应用制定了一系列逻辑节点㊂在I E C61850-7-420中,针对光伏㊁储能等D E R 的监控应用制定了一系列逻辑节点㊂与I E C61850E d 1.0相比,I E C61850E d 2.0的数据模型更加丰富和完善,不仅能够满足变电站自动化系统的需求,还可以满足水电厂监控和D E R 监控的需求㊂国内相关机构在制定变电设备状态监测网络通信规范[2]及一次设备智能组件网络通信规范[3]时借鉴了I E C 61850-7-4E d 2.0的部分成果㊂3.1 I E C61850-7-3E d 2.0[4]I E C61850-7-3E d2.0定义了公用数据类,为逻辑节点的定义提供基础㊂在I E C 61850-7-3E d 2.0中,新增加C S G ,H S T ,T S G 公用数据类㊂C S G 用于支持对曲线形状的描述,H S T 用于支持对电能质量逻辑节点历史信息的描述,T S G 用于时间设定㊂此外对一些基础信息进行了扩展,例如:在I E C61850-7-3E d 1.0中使用两维坐标(X ,Y )描述点信息,显然只能描述一个平面上的点㊂在I E C61850-7-3E d 2.0中使用三维坐标(X ,Y ,Z )描述点信息,可以描述三维空间的点㊂3.2 I E C61850-7-4E d 2.0[5]I E C61850-7-4E d2.0针对变电站自动化系统应用定义了一系列逻辑节点㊂I E C 61850-7-4E d 1.0定义了90多种逻辑节点,I E C 61850-7-4E d 2.0新增了下列逻辑节点,使得逻辑节点总数达到170多种,为变电站的应用提供了极大的便利㊂新增了F 开头的逻辑节点,用于描述过程控制的逻辑㊂增加了K 开头的逻辑节点,用于描述风扇㊁泵等设备㊂增加了Q 开头的电能质量逻辑节点,用于描述电能质量㊂将I E C61850-7-4E d 1.0中S 开头的一次设备状态监测相关逻辑节点从4个增加到13个,满足了对一次设备状态监测的需求㊂增加了T 开头的逻辑节点,用于对常用传感器建模㊂具体如下㊂1)系统逻辑节点组:L ㊂包括L C C H (物理通信通道监视)㊁L G O S (通用面向对象变电站事件(G O O S E )订阅)㊁L S V S (采样值(S V )订阅)㊁L T I M(时间管理)㊁L T R K (服务跟踪)㊂2)自动控制逻辑节点组:A ㊂包括A R I S (电阻器控制)㊂2 2013,37(3)3)控制逻辑节点组:C㊂包括C S Y N(同步控制器)㊂4)功能块逻辑节点组:F㊂包括F C N T(计数器)㊁F C S D(曲线形状描述)㊁F F I L(通用滤波器)㊁F L I M(控制功能输出限制)㊁F P I D(P I D调节器)㊁F R M P(R AM P功能)㊁F S P T(设点控制)㊁F X O T(过阀值动作)㊁F X U T(欠阀值动作)㊂5)通用逻辑节点组:G㊂包括G L O G(通用日志)㊂6)接口与查询逻辑节点组:I㊂包括I S A F(安全告警功能)㊁I T P C(保护通信接口)㊂7)机械非电一次设备逻辑节点组:K㊂包括K F A N(风扇)㊁K F I L(过滤器)㊁K P M P(泵)㊁K T N K (油箱)㊁K V L V(阀控制)㊂8)测量计量类逻辑节点组:M㊂包括M E N V (环境信息)㊁M F L K(F L I C K E R测量)㊁MH Y D(水文信息)㊁MM D C(直流测量)㊁MM E T(气象信息)㊁MMT N(计量)㊂9)电能质量逻辑节点组:Q㊂包括Q F V R(频率变化)㊁Q I T R(电流瞬变)㊁Q I U B(电流不平衡变化)㊁Q V T R(电压瞬变)㊁Q V U B(电压不平衡变化)㊁Q V V R(电压变化)㊂10)保护相关逻辑节点组:R㊂包括R M X U(差动测量)㊂11)一次设备监视与监测逻辑节点组:S㊂包括S C B R(断路器监视)㊁S L T C(分接头开关监视)㊁S O P M(操动机构监视)㊁S P T R(电力变压器监视)㊁S S W I(开关监视)㊁S T M P(温度监视)㊁S V B R(振动监视)㊂12)与互感器和传感器相关逻辑节点:T㊂包括T A N G(角度)㊁T A X D(轴位移)㊁T D S T(位移)㊁T F L W(液流)㊁T F R Q(频率)㊁T G S N(通用传感器)㊁T HUM(湿度)㊁T L V L(介质位置)㊁T MG F(磁场)㊁T MVM(移动传感器)㊁T P O S(位置指示)㊁T P R S(压力传感器)㊁T R T N(转动发射器)㊁T S N D (声压传感器)㊁T T M P(温度传感器)㊁T T N S(机械压力)㊁T V B R(振动传感器)㊁TW P H(酸度)㊂13)其他电力设备逻辑节点组:Z㊂包括Z R E S (电阻器)㊁Z S C R(半导体控制整流器)㊁Z S M C(同步电机)㊂除了增加逻辑节点外,I E C61850-7-4E d2.0还对I E C61850-7-4E d1.0已定义的很多逻辑节点进行了修订,新增或修改了逻辑节点中的部分数据对象,例如测量逻辑节点MM X U㊂I E C61850-7-4 E d2.0新增加了26个数据对象,例如:A v W P h s(三相有关算术平均值)㊁M a x W P h s(三相有功功率最大幅值)等㊂此外,还增加了2项定值:C l c T o t V A(总视在功率计算方法)㊁P F S i g n(无功功率与功率因数的符号转换)㊂在应用中为避免同一逻辑节点在E d1.0与E d2.0中定义不同造成的混淆,在模型文件中需要通过命名空间进行区别㊂3.3 I E C61850-7-410E d2.0I E C61850-7-410E d2.0为水电厂监控系统通信应用定义了下列逻辑节点,为在水电厂监控系统中应用I E C61850技术铺平了道路㊂1)自动控制逻辑节点组:A㊂包括A E X R(励磁)㊁A J C L(联合控制)㊂2)功能逻辑节点组:F㊂包括F H B T(心跳)㊁F S C H(调度)㊂3)水电专用逻辑节点组:H㊂包括H B R G(水轮发电机轴承)㊁H C OM(混合器)㊁H D AM(大坝)㊁H D F L(导叶控制)㊁H D L S(大坝泄漏监视)㊁H E B R (电制动)㊁H G O V(协调控制)㊁H G P I(闸门位置指示)㊁H G T E(大坝闸门)㊁H I T G(进水闸门)㊁H J C L (联合控制)㊁H L K G(泄漏监视)㊁H L V L(水位指示)㊁HM B R(机械制动)㊁H N D L(针孔控制)㊁H N H D(净水头)㊁HO T P(大坝过水位保护)㊁H R E S (水库)㊁H S E Q(水电单元顺序控制)㊁H S P D(速度监测)㊁H T G V(导向叶片)㊁H T R B(动叶片)㊁H T R K(废物架)㊁H T U R(涡轮机)㊁HU N T(水电单元)㊁H V L V(阀)㊁HW C L(水流控制)㊂4)接口逻辑节点组:I㊂包括I F I R(火灾探测与告警)㊁I H N D(手动接口)㊂5)机械及非电一次设备逻辑节点组:K㊂包括K H T R(加热器)㊂6)保护逻辑节点组:P㊂包括P R T R(转子保护)㊂7)保护相关逻辑节点组:R㊂包括R F B C(现场断路器配置)㊁R P S S(电力系统稳定器(P S S)控制)㊁R P S T(P S S2A/B过滤器)㊁R P S F(P S S4B过滤器)㊂8)监测与监视逻辑节点组:S㊂包括S F L W(介质流量监测)㊁S L E V(介质位置监测)㊁S P O S(设备位置监测)㊁S P R S(介质压力监测)㊂9)开关逻辑节点组:X㊂包括X F E L(开关控制)㊂3.4 I E C61850-7-420[6]I E C61850-7-420针对D E R的监控需求,定义了下列逻辑节点,涵盖D E R的管理㊁单元控制器㊁发电系统㊁电池监视㊁联网等应用㊂可支持热电联产(C H P)㊁光伏㊁储能等多种D E R的监控㊂3㊃特约专稿㊃ 任雁铭,等 I E C61850E d2.0技术分析1)D E R 管理系统逻辑节点㊂包括D C R P (D E R 电厂特性)㊁D O P R (D E R 电厂运行特性)㊁D O P A(D E R 电厂运行授权)㊁D O P M (电气连接点(E C P )运行模型)㊁D P S T (E C P 状态信息)㊁D C C T (D E R 经济调度参数)㊁D S C C (D E R 调度控制)㊁D S C H (D E R 调度);D R C T (D E R 控制器特性)㊁D R C S (D E R 控制器状态)㊁D R C C (D E R 监视控制)㊂2)D E R 发电系统逻辑节点㊂包括D G E N (D E R单元发电机)㊁D R A T (D E R 发电机参数)㊁D R A Z(D E R 高级发电机参数)㊁D C S T (发电机成本);D R E X (励磁系统额定参数)㊁D E X C (励磁系统定值);D S F C (速度/频率控制器名称)㊁Z R C T (整流器)㊁Z I N V (逆变器)㊂3)D E R 专用逻辑节点㊂包括D C I P (往复发动机逻辑节点)㊁D F C L (燃料电池控制器)㊁D S T K (燃料电池堆)㊁D F P M (燃料处理模块);D P VM (光伏模块参数)㊁D P V A (光伏阵列特性)㊁D P V C (光伏阵列控制器)㊁D T R C (跟踪控制器);D C H C (C H P 系统控制器)㊁D C T S (热存储)㊁D C H B (锅炉)㊂4)辅助系统逻辑节点㊂包括M F U L (燃料特性)㊁D F L V (燃料输送系统);Z B A T (电池系统)㊁Z B T C (电池充电器);X F U S (保险);F S E Q (序列器)㊂5)物理测量逻辑节点㊂包括S T M P (温度测量)㊁M P R S (压力测量)㊁MH E T (热测量值)㊁M F L W (流体测量)㊁S V B R (振动条件)㊁M E N V (发射测量)㊁MM E T (气象信息)㊂4 工程配置语言[1,7]I E C61850E d1.0对系统集成过程中集成商㊁I E D 提供商之间的关系描述含糊,导致在工程实践中出现问题时,各方常各执一词,争论不休㊂I E C 61850E d1.0目前只定义了4种文件类型(I C D ,S S D ,S C D ,C I D ),使用起来有局限性㊂I E C61850E d 2.0克服了这些缺点,对工程过程进行了清晰描述,将I E D 提供商㊁系统集成商的责任与义务描述得非常清楚,明确了I E D 配置器与系统配置器的关系与作用范围㊂I E D 配置器只能用于对I E D 数据模型与数值的修改,不能修改S C D 文件㊂而系统配置器可修改系统文件S C D ,但不能修改I E D 文件㊂I E C61850E d2.0还考虑了集成过程中I E D 模型的局部修改对整个集成过程的影响等问题㊂此外,针对I E C61850E d 2.0中7-2,7-3,7-4等修改部分进行描述支持㊂基于I E C61850-6E d 2.0的系统集成过程如图1所示㊂图1 工程配置过程信息流参考模型F i g.1 R e f e r e n c em o d e l f o r i n f o r m a t i o n f l o wi n t h e c o n f i gu r a t i o n p r o c e s s 在I E C61850-6E d1.0基础上,I E C61850-6E d 2.0新增了如下2种文件类型㊂1)I I D (i n s t a n t i a t e d I E Dd e s c r i pt i o n )实例化的I E D 描述文件,可用于描述集成过程中I E D 模型文件的修改㊂2)S E D (s y s t e m e x c h a n g ed e s c r i p t i o n )系统交换描述文件,可用于变电站内多个项目之间S C D 文件的交互,例如二期工程的模型文件与原有一期工程模型文件之间的交换㊂新增了I I D 与S E D 这2种文件格式后,I E C61850-6E d 2.0对工程过程的描述更加完备,工程使用更加方便㊂I E C61850-6E d2.0定义的S C L 原则上兼容I E C 61850-6E d 1.0定义的S C L ,但对于I E C61850-6E d 1.0的个别错误进行了修正,这些修正会导致与I E C61850-6E d 1.0局部的不兼容㊂在I E C61850-6E d2.0附录G 中给出了S C L实现一致性声明(S I C S )㊂使用者可对I E D 配置工具和系统配置器进行声明,表明支持哪些功能,不支持哪些功能㊂在进行工具一致性测试时,被测试方需要向检测机构提交S I C S 文件㊂5 通信一致性测试[1]I E CT C 57WG 10在总结世界各主要检测中心I E C61850通信一致性检测经验的基础上,对I E C61850-10E d1.0进行了丰富与完善,主要体现在如下方面㊂1)对I E C61850-10E d1.0的服务器端测试案例进行了补充,增加了很多新的测试案例㊂例如:对于数据集A C S I 测试定义了14个正向测试案例,15个反向测试案例,比I E C61850-10E d 1.0多了2个正向测试案例,1个反向测试案例㊂2)新增了对客户端的测试案例,弥补了I E C 61850-10E d1.0没有客户端测试的不足㊂3)新增了对S V 的测试案例,弥补了I E C4 2013,37(3)61850-10E d1.0没有S V测试的不足㊂4)对I E C61850-10E d1.0的性能测试案例进行了补充,增加了对G O O S E通信延时的测试方案㊂5)新增了对工程工具一致性的测试,分为装置工具和系统配置器,定义了大量测试案例对工程工具进行测试,确保工程工具的互操作性㊂与I E C61850-10E d1.0相比,I E C61850-10 E d2.0能够对基于I E C61850的系统提供包括服务器㊁客户端㊁工程工具㊁延时性能等更加全面的一致性测试㊂以前,客户端和工程工具由于未纳入测试范围,在工程实践中,常常出现不同厂商产品间的互操作问题㊂I E C61850-10E d2.0的制定,可使这些问题得到有效解决㊂I E C61850-10E d2.0对产品供应商和检测中心提出了新的要求与挑战㊂对产品供应商而言,需要有包括I E C61850客户端设备㊁工程工具在内的更多种类产品接受更加严格细致的检测,通过检测的难度增加了不少㊂对各检测中心而言,现有检测系统与平台不能满足新的检测需求㊂为应对上述变化,设备供应商需要对照I E C61850-10E d2.0,完善产品功能与性能,各检测中心需要更新和升级检测平台与设备㊂I E C61850国际权威检测中心荷兰K E MA公司2012年底将具备对支持I E C61850E d2.0的设备进行通信一致性检测的条件㊂6 从I E C61850E d1.0迁徙到I E C61850E d2.0目前国内外使用的都是I E C61850E d1.0,如何迁徙到I E C61850E d2.0,是大家普遍关心的问题㊂下面从制造商和检测中心两方面进行分析讨论㊂6.1 制造商制造商涵盖I E D提供商和系统集成商,需要做好如下几方面工作㊂通信服务:I E C61850E d2.0通信服务方面变化不大,但需要注意对I E C61850E d1.0个别错误的修改,还需要考虑I E C61850-10E d2.0新增测试案例对通信服务提出的要求㊂数据模型:基于I E C61850-7-4E d2.0对设备进行数据建模,需要升级装置数据建模工具㊂使用I E C61850-6E d2.0定义的S C L进行模型描述㊂为了与I E C61850E d1.0定义的同名逻辑节点进行区分,基于I E C61850-7-4E d2.0建立的数据模型应使用标准所规定的新命名空间㊂客户端设备:根据I E C61850-10E d2.0客户端测试案例要求,对现有客户端设备功能与性能进行重新审视,修改不符合项㊂工程工具:需要升级原有工程工具,使其满足I E C61850-6E d2.0的要求,支持6种模型文件类型,支持多种工程集成过程㊂重新审视工具功能实现方式,满足I E C61850-10E d2.0工具测试案例的要求㊂6.2 检测中心I E C61850-10E d2.0对I E C61850产品的一致性测试提出了更全面的要求㊂全球各检测中心需要更新和升级现有检测平台㊂1)服务器端检测:检测平台需要对I E C61850E d2.0新模型文件合法性及I E C61850-10E d2.0新增通信测试案例进行支持㊂2)客户端检测:检测平台能够模拟服务器,按照I E C61850-10E d2.0所定义的客户端测试案例,对客户端设备进行检测㊂3)S V检测:检测平台应实现I E C61850-10E d2.0所规定的S V测试案例的支持㊂4)性能检测:检测平台应实现对I E C61850-10E d2.0所规定的包括G O O S E传输延时在内的性能测试案例的支持㊂5)基于S C L的工程工具检测:检测平台应对I E C61850-10E d2.0所规定的对装置配置工具和系统配置工具的各种测试案例的支持㊂7 结语本文对I E C61850E d2.0的文件构成和技术路线进行了介绍,然后对照I E C61850E d1.0从数据模型㊁工程工具和一致性检测3个方面对I E C 61850E d2.0进行深入技术分析,最后讨论了如何从I E C61850E d1.0迁徙到I E C61850E d2.0㊂参考文献[1]I E C61850 C o mm u n i c a t i o n n e t w o r k s a n d s y s t e m s i n s u b s t a t i o n s[S].E d1.0.2003.[2]Q/G D W616 2011 基于D L/T860标准的变电设备在线监测装置应用规范[S].北京:国家电网公司,2011.[3]Q/G D W692 2011 智能高压设备通信技术规范[S].北京:国家电网公司,2012.[4]I E C61850-7-3 C o mm u n i c a t i o n n e t w o r k s a n d s y s t e m s f o r p o w e r u t i l i t y a u t o m a t i o n P a r t7-3:b a s i c c o mm u n i c a t i o n s t r u c t u r ef o rs u b s t a t i o na n df e e d e re q u i p m e n t c o mm o n d a t ac l a s s e s[S].E d2.0.2010.[5]I E C61850-7-4 C o mm u n i c a t i o n n e t w o r k s a n d s y s t e m s f o r p o w e r u t i l i t y a u t o m a t i o n P a r t7-4:b a s i c c o mm u n i c a t i o n s t r u c t u r e f o r s u b s t a t i o n a n d f e e d e r e q u i p m e n t c o m p a t i b l e l o g i c a l n o d e c l a s s e s a n dd a t a c l a s s e s[S].E d2.0.2010.(下转第53页 c o n t i n u e do n p a g e53)5㊃特约专稿㊃ 任雁铭,等 I E C61850E d2.0技术分析(上接第5页 c o n t i n u e d f r o m p a g e5)[6]I E C61850-7-420 C o mm u n i c a t i o n n e t w o r k sa n ds y s t e m sf o r p o w e r u t i l i t y a u t o m a t i o n P a r t7-420:b a s i c c o mm u n i c a t i o n s t r u c t u r e d i s t r i b u t e d e n e r g y r e s o u r c e s l o g i c a l n o d e s[S].2009.[7]I E C61850-6 C o mm u n i c a t i o nn e t w o r k s a n ds y s t e m s f o r p o w e r u t i l i t y a u t o m a t i o n P a r t6:c o n f i g u r a t i o nd e s c r i p t i o nl a n g u a g e f o r c o mm u n i c a t i o n i ne l e c t r i c a l s u b s t a t i o nr e l a t e dt oI E D s[S].E d2.0.2009.任雁铭(1972 ),男,通信作者,博士,教授级高级工程师,英国I E T特许工程师(C E n g),I E C T C57WG10成员,C I G R EB5成员,主要研究方向:变电站自动化系统㊁电力系统通信标准㊂E-m a i l:y a n m i n g@s f-a u t o.c o m操丰梅(1969 ),女,硕士,高级工程师,主要研究方向:继电保护实现技术和新能源控制技术㊂E-m a i l:c a o f e n g m e i @s f-a u t o.c o m张 军(1964 ),男,高级技师,国家电网公司技能专家,主要研究方向:变电设备检修及培训㊂E-m a i l: z h a n g j u n567892005@126.c o m(编辑 丁琰)T e c h n i c a l A n a l y s i s o f I E C61850E d2敭0R E NY a n m i n g1敩C A OF e n g m e i1敩Z HA N GJ u n2敤1敭B e i j i n g S i f a n g A u t o m a t i o nC o敭L t d敭敩B e i j i n g100085敩C h i n a敾2敭T r a i n i n g C e n t e r o f J i l i nE l e c t r i c a l P o w e rC o m p a n y敩C h a n g c h u n130062敩C h i n a敥A b s t r a c t敽T h e p r o f i l e a n d t e c h n i c a l p h i l o s o p h y o f I E C61850E d2敭0a r e d e s c r i b e d敭B y c o m p a r i s o nw i t h I E C61850E d1敭0敩a n a n a l y s i s i sm a d e o f t h e t e c h n i c a l f e a t u r e s o f I E C61850E d2敭0d a t am o d e l敩s u b s t a t i o n c o n f i g u r a t i o n l a n g u a g e a n d c o n f o r m a n c e t e s t敭Ad i s c u s s i o n i sm a d e o f s h i f t i n g f r o mI E C61850E d1敭0t o I E C61850E d2敭0w i t h r e s p e c t t o t h em a n u f a c t u r e r a n d t e s t i n g o r g a n i z a t i o n敭K e y w o r d s敽I E C61850敾d a t am o d e l敾s u b s t a t i o n c o n f i g u r a t i o n l a n g u a g e敾c o n f o r m a n c e t e s t i n g35。
61850基础技术介绍
IEC61850基础技术介绍1IEC 61850简介1.1概述IEC61850构建的初衷是为制定一个比以往通信体系更通用、更全面、能够覆盖整个变电站自动化系统的通信标准。
2003年9月至2005年6月，IEC61850的各正式版本陆续正式颁布.我国也于2007年4月审查通过全部IEC61850标准并将其制定为我国的电力行业标准，代号DL/T860。
IEC61850基于现代以太网技术，采用统一协议，相比于以往变电站通信方法，有如下几个主要特点:➢信息上传速度快：采用以太网技术，而且61850采用了主动上传数据的机制，保证报文能够快速上传。
（传统modbus、103都是采用轮询机制，且大多为485通信，主站获取一次数据需要大量的时间）➢主站软件接入简单:modbus、103由于协议本身缺陷,主站软件接入时需要为每一款装置开发单独的驱动;而61850采用统一协议，模型具备自描述功能,可以采用统一驱动,接入时只需进行配置即可.➢互操作性强：由于采用统一协议,不同厂家之间装置、装置与主站软件通信没有障碍。
1.261850协议组成IEC61850是一个庞大的协议体系，并非一种单纯的通信规约。
分10部分、14个文件进行阐述，协议结构如下所示：PART 1PART 2PART 3PART 4PART 5PART 6PART 7PART 7-1PART 7-2PART 7-3PART 7-4PART 8PART 9PART 9-1PART 9-2PART 10标准虽然庞大，但从工程应用的角度看,最需要关注的是PART 7,这部分集中对标准模型以及模型实现的功能进行了说明，也是本文档以下内容所关注的重点。
其它部分:1)PART1~5，主要是一些概述以及原则性的说明，可以大致了解,尤其PART1可以看下，了解61850的概况；2）PART6，讲述了对模型进行描述的语言，PART8，讲述如何通过61850实现装置与主站之间的通信、装置与装置之间的通信(GOOSE ），PART9,讲述如何通过61850上传电子式互感器合并单元采样值报文.这几部分主要讲述如何实现61850各部分功能，是相关研发人员所关注的重点.3）PART10，讲述一致性测试，是进行61850测试、认证所关注的重点.2 61850模型 2.1 模型的含义模型是实际物理设备的抽象，简单点来讲,就是用字符形式对装置的功能进行描述。
国网IEC61850数字保护试验系统的分析方法与实现原理探讨
国网IEC61850数字保护试验系统的分析方法与实现原理探讨摘要：本文从数字化保护测试的特点出发，提出数字化保护测试在标准化、信息化方面实现的可能，设计开发出一套新型数字化保护测试标准化系统，解决了传统保护及目前数字化保护校验标准化、信息化的问题。
希望和大家一起探讨。
关键词：IEC 61850；数字化保护；标准化；信息化1.引言国家电网公司要求地区公司推行标准化作业管理，针对继电保护专业而言，目前普遍缺少一种切实可行的执行方法.分析现有的现场校验，一般根据文档形式的作业指导书，由现场工程师按步骤执行。
考虑到现场作业工作量大，校验工作技术要求高，具有以下特点：对个人技术能力依赖性强，试验结果需要人工整理成纸质实验报告，工作效率低，并且难以保证检验工作的安全与质量。
此外，检修及试验的任务下达、任务执行、情况反馈三个环节相互隔离，各环节之间衔接较多依赖工作人员经验，缺乏有效的监督，难以形成全过程的有效规范管理。
由于IEC 61850的引入，站控层的通讯变得更为标准，在试验过程中希望能够利用这一便利条件提高试验的效率以及准确度。
要实现上述目标，可利用先进的计算机技术、数据库技术、网络技术、继电保护自动测试技术等，研究和开发基于IEC 61850数字保护试验标准化系统，为继电保护的校验提供有效的体系化技术支持，综合解决以上效率、安全、质量以及信息化管理问题。
通过此系统，可以有效减轻继电保护人员的劳动强度，大大提高工作效率；有效推动继电保护标准化作业，保证继电保护校验工作的质量及全过程安全可控。
2. 总体思想基于IEC 61850数字保护试验标准化系统是一个继电保护现场检验作业及其信息管理的一体化综合系统，应包括以下三个方面：2.1 标准化作业指导书的载体和执行平台将标准化作业流程、相关规程反措、危险点分析、安全措施等通过程序进行固化，以规范、有序的对校验工作进行引导和管控，使检验工作全过程安全可控、科学标准，可避免安全措施不到位及校验工作的不完整，有效规范现场工作人员的作业行为。
IEC61850测试概述
IEC61850测试概述1测试环境及要求1.1测试环境测试设备：DUTs（被测设备），通信设备（网线，Hub等），客户端模拟器或服务器模拟器（使用KEMA规约测试软件模拟SAS系统中客户－服务器的测试场景），负荷模拟器（模拟网络上的背景负荷），用于时间同步的主机，一个HMI做独立的测试系统监视。
以上模拟器均采用便携机上运行KEMA软件实现。
测试配置：最小的测试设置包括对站总线，过程总线和DUTs（被测设备）的配置描述。
测试场景：在一个客户－服务器的标准场景中，测试系统为服务器设备，客户设备和可作为两者的设备提供连接点。
1.2制造商应提供以下内容：1)被测设备；2)协议实现一致性陈述（PICS）。
3)测试协议实现之外的信息（PIXIT）；4)模型实现一致性陈述（MICS）；5)设备安装和操作的详细指导手册；6)ICD（IED能力描述）文件。
其中，PICS和MICS的格式见IEC61850－7－2的附录A。
2测试过程2.1测试过程要求1)测试用例描述测试什么，测试过程描述一个测试工程师或测试系统如何进行测试；2)测试内容包括引用文件中引用的适当段落；3)测试结果能在同一个实验室和在另一实验室重复；4)支持最少人为干预的自动测试；5)测试应集中在工厂或现场验收测试时不易测试的情况，避免互操作的风险，例如：●检验设备在延迟、丢失、双重和超出范围的情况；●配置、实现和操作风险；●名字、参数、设置或数据类型等不匹配；●超过一定限值、范围或超时；●强制情况下测试否定响应；●检查所有（控制）状态机制路径；●强制模拟由多个客户进行控制操作。
6)ACSI测试集中在应用层（映射）；7)被测设备（DUT）做为一个黑盒子考虑，为了测试可以使用I/O和通信接口；8)测试包括测试变量、数据模型和配置文件以及使用适当的ISO9646术语。
2.2测试结构服务器测试各项组成如下：1．文件和版本控制（DL/T 860.4）2．配置文件（DL/T 860.6）3．数据模型（DL/T 860.73和DL/T 860.74）4．ACSI模型和服务映射（DL/T 860.72和应用SCSM）5．应用关联模型（6.2.4.6）6．服务器、逻辑设备、逻辑节点和数据模型（6.2.4.7）7．数据集模型（6.2.4.8）8．取代模型（6.2.4.9）9．定值组控制模型（6.2.4.10）10．报告模型（6.2.4.11）11．记录模型（6.2.4.12）12．通用变电站事件模型（6.2.4.13）13．采样测量值传输模型（6.2.4.14）14．控制模型（6.2.4.15）15．时间和时间同步模型（6.2.4.16）16．文件传输模型（6.2.4.17）17．组合测试（6.2.4.18）具体的测试用例参照IEC61850－10。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
中图分类号： TM774
文献标志码： B
文章编号： 1007-1881（2012）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）
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
浙江电力
10
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
（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
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
（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。
（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。
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
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
11
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。
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
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
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 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。
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。
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