智能电网实训室建设项目研究报告

智能电网实训室建设项目研究报告220kV智能化变电站继电保护实验室建设可行性研究报告新疆电力公司2012年8月220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告目录一、项目概况41.国内外研究水平综述 (4)1.1与项目研究内容紧密相关的技术发展历史的简要回顾 (4)1.2国内外研究水平的现状和发展趋势 (4)1.3介绍国内外研究机构对本项目的研究情况 (5)2.国内外研究水平综述 (6)2.1与项目研究内容紧密相关的实际生产力水平和今后的发展方向 (6)2.2项目成果对该现状和技术发展的作用 (6)二、项目研究的理论与实践依据71220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告1.项目研究内容的原理简述 (7)2.项目研究的关键和难点 (8)三、项目研究内容与实施方案101.项目研究内容 (10)2.理论研究步骤 (11)3.理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系 (12)4.主要研究及培训项目 (13)四、技术原理141.模型检测 (14)2.IEC61850通信测试2220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告 (15)3.IEC61850服务器端通信服务模拟 (16)4.IEC61850通信记录分析 (17)五、项目完成情况19六、资金使用情况（资金预算不确定）20七、实训室主要特点和创新20八、效益分析22九、成果应用和推广的途径22十、项目推广前景和价值243220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告一、项目概况1.国内外研究水平综述1.1与项目研究内容紧密相关的技术发展历史的简要回顾近几年，智能变电站的建设主要是试点工程，重点研究新技术及新设备的工程化应用，发现了很多工程实施方面的问题，为以后的推广应用积累了很多宝贵的经验。

这些问题主要体现在智能变电站新技术及新设备的工程应用中，缺乏适用的测试和运行维护方面的规范，以及相应的测试方法、设备，无法有效保证设计、工程实施、运行维护等环节的正确性，难于提高智能变电站的建设效率。

1.2国内外研究水平的现状和发展趋势在智能变电站二次设备建模方面，各厂家在建模的一些细节上以及扩展原则方面存在差异，或存在不规范情况，也未根据最新的IEC 61850国际规范进行修订。

在一致性测试方面，国内外都意识到单纯模型和服务的一致性测试无法保证设备的互操作性，所以正在研究和制定基于功能集成的一致性测试规范，但还没有涉及系统级性能方面的测试。

4220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告智能变电站的数字化和网络化，尤其是GOOSE和SV的正确性、稳定性、安全性是工程实施及运行维护的重点之一。

二次回路采用虚端子连线设计，不够直观，容易出错，且虚端子格式及连线缺乏相应的规范，测试困难。

随着智能变电站的建设和发展，新技术及新设备将会得到大量的推广和应用，在工程实施及运行维护方面、具有指导意义的检测流程，以及直观、高效的测试方法和设备，是急需的也是必然的。

这些方面的规范化、智能化也是智能电网的发展目标之一。

1.3介绍国内外研究机构对本项目的研究情况国外智能变电站工程实践落后于国内，尤其在过程层的网络通信大部分处于研究或少量应用中。

KEMA实验室是IEC 61850的国际认证机构，主要做模型和服务的一致性测试，以及IEC 61850的服务模拟和抓包分析，这些测试和分析针对性和专业性强，不够直观，效率低，不适合在实际工程中使用；所有的测试都是基于IEC 61850国际标准，缺少对国内相应实施规范的支持。

OMICRON公司主要研究和制造测试仪器，提供数字化的测试仪及配套的测试工具，具有GOOSE和SV的测试功能，没有专门针对虚端子连线的高效、可视化的测试功能5220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告2.国内外研究水平综述2.1与项目研究内容紧密相关的实际生产力水平和今后的发展方向目前国家智能电网使用健全的双路通信、高级的传感器和分布式计算机的电力传输与分配网络。

通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，最终用以改善电力传送，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

智能变电站的建设是建立坚强智能电网的关键环节，应加快智能变电站建设的步伐，提高电网运行的智能化水平，节省人力资源，提高生产效率。

为了满足这些要求，需要对使用的新技术和设备进行严格的检测，来尽可能的保证运行的稳定性、安全性，同时提高工作效率。

2.2项目成果对该现状和技术发展的作用智能变电站与传统变电站相比出现了很多新的技术和变化，尤其是过程层数字化、通信网络化及标准化、信息模型化，影响到了智能变电站的设计、工程实施和运行维护等多个环节，使得传统的测试手段及设备不能满足智能变电站及其设备的测试需要。

另一方面，智能变电站所采用的IEC 61850标准技术面向国际化的6220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告特点及其复杂性，不同的设备供应商对其理解和实现存在差异，影响了互联互通，由于缺乏相应的工程化规范及方便、直观的测试手段，使得问题的排查非常困难。

基于上述考虑，本项目通过对智能变电站实验室建设及检测的研究，建立二次系统设备及网络的检测平台，提高设备互操作性，加快智能变电站及其技术的发展及普及，提高工程实施及运行维护的效率和水平，为后续智能变电站的建设提供技术支撑；实验室也可作为相关工作人员和技术人员的培训和研究平台。

同时智能电网发展会不断有新需求和新技术研究，可在本项目的研究成果基础上开展前期技术积累与实践工作，为后续大规模推广应用做好技术储备，提升专业人员对智能电网建设的认识，进一步提高专业人员业务能力，培养一批适应智能电网建设的复合型人才，为今后智能变电站建设打下坚实的基础。

二、项目研究的理论与实践依据1.项目研究内容的原理简述主要依据IEC 61850标准及国内相关规范，分析并搜集智能变电站应用中存在的问题和检测需求，形成实验室建设方案，包括7220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告规模、需要配置的变电站设备和检测设备。

在模型、通信服务及功能的检测和模拟方面，除依据相应标准进行严格检测外，还需要重点研究和实现面向工程应用的功能性测试，使检测功能易用、高效。

项目研究内容的理论或者实践依据主要参考：《IEC 61850》《DL/T 860》《TCP/IP》《RFC 1006》《ISO 9506》（MMS）《ASN.1》《智能变电站导则》Q/GDW 3832.项目研究的关键和难点1）、IEC 61850 中针对二次设备模型定义了相对比较复杂的建模规范，而在实际工程应用中经常发现设备的模型存在错误或8220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告不规范的情况，影响了设备的互操作性，因此需要研究更为适用和更有效的模型检测方法和手段，能够快速的发现模型存在的问题，并给出分析建议；国内发布了面向工程的实施规范，目的是为了减少工程应用中不必要的分歧或问题，有效提高工程实施效率，这也是模型检测研究的关键内容之一。

2）、智能变电站信息数字化和通信网络化后，二次回路设计发生了很大变化，由传统的硬连线变为基于模型和通信报文的虚回路设计，即虚端子连线，使设计、工程实施和运行维护的难度加大。

目前还缺乏具有指导性的二次回路连线设计规范和方法，以及连线正确性的测试手段。

本项目针对这些问题主要研究如何进行有效且便捷的虚端子连线正确性测试。

3）、智能变电站网络化程度提高，出现了很多网络通信方面的问题，甚至有些复杂的通信问题无法复现、测试和分析。

本项目通过多方面研究，包括通信服务及功能的测试、模拟，以及网络通信的监视和分析，实现更加方便和直观的通信测试及分析工具。

9220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告三、项目研究内容与实施方案1.项目研究内容1）、智能变电站实验室的建设：研究并确定建设方案，包括实验室的规模、需要配置的设备，所具备的检测、培训等功能。

实验室规模根据实际需求按照典型智能变电站设计，配置主要常用设备，设备数量少，但涉及全面，能够对各厂家二次设备进行检测。

建成的实验室具备对相关工作人员和技术人员的培训条件，便于这些人员对智能变电站新的技术和设备的熟悉和掌握；配置的检测工具和设备提供易用、便捷的检测功能和分析、提示视图，使相关人员能够快速的熟悉对二次设备的检测；2）、二次设备模型的检测研究，依据建模规范及工程实施规范，实现对各厂家设备模型的规范性检测，输出检测结果，给出处理建议；同时面向工程实施增加一些有助于提高工作效率、防止潜在模型问题的检测功能，如数据集与控制块的匹配情况，点表信息等。

3）、IEC 61850 通信及功能服务的测试和模拟，包括客户端/服务器端通信、GOOSE通信、SV通信等。

依据MMS、GOOSE 及SV的通信规范，实现对这些通信服务及功能的测试和模拟。

在10220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告实现方面，需要重点考虑面向功能的测试，分析视图直观，对通信中存在的问题给以提示，使工具易于使用，提高工作效率；4）、二次回路虚端子连线测试是将变电站的配置文件SCD中的虚端子连接信息在工具中导入，然后模拟接收和发送，以检测连接的正确性，确保投入运行的设备及配置的正确性，提高运行安全稳定性。

5）、智能变电站网络通信记录及分析的研究是对试验过程中整个网络通信过程的监视、记录、存储和分析；除了针对IEC 61850通信（MMS、GOOSE及SV）过程的规范性检测和分析外，还依据如TCP/IP等规范进行深层次的分析，以便更加全面的网络分析，有助于对复杂网络通信问题的排查。

分析功能除了详细、直观的分析视图外，对通信中存在的问题显式提示，如通信的中断、报文格式错误、重要报文如遥控报文的提示等，方便运行维护人员快速的定位和分析通信中的问题。

2.理论研究步骤1）、对智能变电站实验室建设进行分析，提出建设方案；2）、对设备模型检测进行分析，提出检测功能及技术方案；11220kV智能化变电站继电保护实验室建设——研究报告3）、对通信服务及功能的实现及检测进行分析，提出检测功能及技术方案；4）、对网络通信记录分析系统进行分析，提出技术方案；5）、全面分析和总结实验室建设及检测需求，设计总体方案；6）、根据总体方案，进行设备配置、测试，以及检测工具的开发；7）、建设实验室，并提供各检测工具及设备；8）、撰写研究报告；9）、项目验收。

3.理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系通过对智能变电站建设，以及二次设备的模型、通信服务及功能的检测技术研究，并建立完善的检测平台，实现对各厂家二次设备的检测，帮助运行维护人员直观、高效的进行二次系统设备及网络的功能、性能测试，快速定位、分析和诊断工程实施及运行维护中出现的复杂问题，提高了工作效率、培训效果，提升了相关专业技术人员的水平和智能变电站的检修、运行维护水平和科研实验等。