智能变电站继电保护SV及GOOSE输入自动测试方法

杨涛，胡勇，罗列琥

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；2.国网新疆电力公司阿克苏供电公司，新疆阿克苏843000；3.国网浙江省电力公司，杭州310007）

智能变电站继电保护SV及GOOSE输入自动测试方法

杨涛1，胡勇2，罗列琥3

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；2.国网新疆电力公司阿克苏供电公司，新疆阿克苏843000；3.国网浙江省电力公司，杭州310007）

智能变电站继电保护测试目前采用手动配置测试项目、人工检查测试结果的方式，测试效率低下且容易出现人为错误。对此，提出了一种智能变电站继电保护GOOSE及SV输入自动测试方法，该方法以SV及GOOSE输入虚端子为参照物，自动建立被测保护装置所订阅的SV及GOOSE报文数据与MMS报文数据的对应关系，解析SCD文件自动获取所订阅的SV，GOOSE报文信息并模拟发送SV，GOOSE报文，读取被测装置的MMS报文以获取被测装置对SV，GOOSE报文的处理结果，自动判断测试结果并形成试验报告。该方法能够实现SV及GOOSE输入的全自动测试，有效提高智能变电站继电保护测试工作的效率及质量。

智能变电站；继电保护；GOOSE输入；SV输入；自动测试

0 引言

智能变电站中，传统的二次电缆接线已被以太网及光纤通信所替代，GOOSE（面向通用对象的变电站事件）通信代替了开关量输入输出的连接，SV（采样值）通信代替了电流电压模拟量的电缆连接，GOOSE，SV虚端子连线即相当于传统变电站继电保护的开关量及模拟量电缆连接，因此，GOOSE，SV输入功能是否正确将直接关系到继电保护装置是否能够正确动作[1]。对智能变电站继电保护装置而言，由于各个型号保护装置均已在相关测试机构进行过详细完备的测试，因此在集成联调、现场调试等环节，对保护装置定值、逻辑功能的检查已不再重要，GOOSE，SV虚端子连线测试反而是智能变电站继电保护测试中更为重要的内容[2]，这关系到继电保护能否正确采样及跳闸，是智能变电站继电保护测试的关键内容。

目前，在对智能变电站继电保护进行测试时，主要是利用数字式继电保护测试仪手动配置被测保护所订阅的GOOSE，SV报文参数，向被测保护发出GOOSE，SV报文，而后人工确认保护装置是否接收到，并检查继电保护装置的处理结果是否正确[3]。这种方法对技术人员素质要求较高，测试效率低下且容易出现人为的测试错误。随着国家电网公司《线路保护及辅助装置标准化设计规范》《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》《IEC 61850工程继电保护应用模型》等标准的颁布，目前智能变电站继电保护的装置功能、接口设计及IEC 61850工程的应用模型越来越规范，为智能变电站继电保护GOOSE，SV输入的自动测试提供了良好的技术基础[4]。相关文献对智能变电站继电保护的自动测试方法及系统实现进行了描述[5-9]，但均未涉及继电保护GOOSE，SV输入自动测试方法。以下描述了一种智能变电站继电保护GOOSE，SV输入的自动测试方法，该方法能够实现继电保护装置GOOSE，SV输入的全自动测试。

1 自动测试方法

智能变电站继电保护GOOSE，SV输入测试方法如图1所示，测试系统模拟发送被测装置所订阅的GOOSE，SV信号，并作为被测装置的客户端接收和解析MMS（制造报文规范）报文，通过判断所发送数据与所接收MMS数据之间的逻辑关系完成自动闭锁测试。

图1 测试方法示意

智能变电站继电保护GOOSE，SV输入自动测试流程如图2所示，包括以下6个步骤：

（1）步骤1：建立测试关联模板。选定某一类型的保护装置，解析该保护装置的ICD（装置性能描述）文件，将SV，GOOSE输入虚端子与MMS报告服务中的相应数据建立关联关系。当SV采样输入值、GOOSE输入信号发生变化时，保护装置会将该变化的处理结果以报文形式送至监控后台或其他客户端，报文在智能变电站中是以MMS报告服务形式实现的。上述关联关系实质上表示了SV，GOOSE输入虚端子与保护装置对虚端子所对应输入信号处理结果的对应关系。由于ICD文件中并没有规定输入虚端子与报告服务中数据的对应关系，所以输入虚端子与MMS报告数据关联关系的建立需要人工手动完成。当所有SV，GOOSE输入虚端子与相应报告服务中的数据关联后，以测试关联模板形式存储该关联关系。测试关联模板适用于同一类型（ICD文件相同）的继电保护装置，当进行同一型号其他保护测试时，只需读入该测试关联模板即可，无需再次人工手动建立关联关系。

图2 SV，GOOSE输入自动测试流程

对于GOOSE虚端子关联，应在MMS报告br cbRelayDin（保护遥信）中选取相应的报文数据[10]。对于SV虚端子关联，应在MMS报告urcbRelayAin（保护遥测）中选取相应的报文数据。另外，保护装置对GOOSE输入信号的处理可能存在中间结果，保护装置既显示对每个GOOSE报文数据的解析结果，也显示对报文解析结果进行相应逻辑判断后的最终结果，而对GOOSE输入信号处理的最终结果才是真正的保护开入量，被用于保护装置逻辑判断。因此，在MMS报告brcbRelayDin中应选择最终处理结果的报文数据，不应选择中间处理结果的报文数据，GOOSE输入虚端子与MMS报文数据存在多对一的对应关系。另外，输入虚端子与MMS报文数据的关联是人工手动完成的，后续自动测试过程也无法检查关联是否正确，因此需保证输入虚端子与MMS报文数据关联的正确性，此步骤是SV，GOOSE输入自动测试的基础。

值得指出的是，《线路保护及辅助装置标准化设计规范》《变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范》等标准对装置的功能、输入虚端子、输出虚端子均提出了标准化的技术要求，《继电保护信息模型》也对保护装置的信号输出（MMS报文）作出了详细的规定，因此，同一类型的保护装置无论在功能、虚端子输入还是在信号输出上都实现了标准化、统一化。另外，目前国网公司对110 kV及以上保护装置实行集中入网测试，每个厂家每种类型的保护都有通过测试的型号，且每种型号保护装置的ICD文件都是固定唯一的。因此，110 kV及以上各种类型保护装置的版本数量较以往大大减少，且每种型号的虚端子输入及MMS输出都是固定不变的，这就为步骤1提供了良好的实现基础。

（2）步骤2：自动获取SV，GOOSE虚端子连线信息及报文信息。读入变电站SCD文件，选择一台与上述同类型的被测保护装置，通过解析SCD（变电站配置描述）文件中该保护装置相关的input部分，自动获取SV和GOOSE虚端子连线信息，即SV，GOOSE输入虚端子与所订阅的SV，GOOSE报文中数据的对应关系；而后，根据该对应关系自动获取所订阅的SV，GOOSE报文信息，包括SV和GOOSE报文的目的MAC地址以及APPID，GOID，SVID，DATASET等报文参数、控制块参数及数据。

（3）步骤3：自动建立被测保护装置所订阅的SV，GOOSE报文数据与MMS报文数据的对应关系。步骤1中已建立SV，GOOSE输入虚端子与MMS报文数据的关联关系，而步骤2中已根据SCD文件自动获取该被测保护装置的虚端子连线，即SV，GOOSE输入虚端子与所订阅的SV，GOOSE报文中数据的对应关系，因此，以SV，GOOSE输入虚端子为参考，可自动建立所订阅的SV，GOOSE报文数据与MMS报文数据的对应关系。对应关系的建立如图3所示。

图3 步骤3示意

SV，GOOSE输入虚端子与MMS报文数据的关联关系应是最大化的对应关系，包括所有SV，GOOSE输入虚端子，表征了该类型保护的SV，GOOSE输入能力。而被测保护装置的虚端子连线是根据设计需要确定的，只用到部分被测保护装置的虚端子，因此，被测保护装置所订阅的SV，GOOSE报文数据与MMS报文数据存在多对一的对应关系。

（4）步骤4：GOOSE输入自动测试。根据所获取的GOOSE虚端子连线信息及报文信息，按照SCD文件中GOOSE虚端子连线的顺序，逐一进行GOOSE输入测试。向被测保护装置模拟发送GOOSE变位报文，同时通过与被测保护装置建立的MMS通信，利用报告服务从被测保护装置中获取步骤3中所对应的MMS报文数据，根据所发送的GOOSE变位报文自动对MMS报文数据进行逻辑判断，如果结果正确则对该项测试置“TRUE”标志并进行下一项测试；如果结果不正确则对该项测试置“FALSE”标志，给出相应提示信息并进行下一项测试。

在进行GOOSE输入自动测试前，应发送被测保护所订阅的所有GOOSE控制块的初始化报文，即给保护装置的GOOSE输入提供一个初始化的开入状态。对于断路器位置、隔离开关位置等双位置信号，初始状态应为跳位“01”；对于启动失灵、闭锁重合闸等单位置信号，初始状态为“0”。

（5）步骤5：SV输入自动测试。与步骤4相似，根据所获取的SV虚端子连线信息及报文信息，按照SCD文件中SV虚端子连线的顺序，逐一进行SV采样值输入测试。由测试系统向被测保护装置模拟发送设定有效值的SV采样值报文，同时通过与被测保护装置建立的MMS通信，利用报告服务从被测保护装置中获取步骤3中所对应的MMS报文数据，将MMS报文中的模拟量数据（有效值）与测试系统的输出设定值（有效值）进行比较，若满足相关规程的误差要求，则对该项测试置“TRUE”标志并进行下一项测试；若不满足误差要求，则对该项测试置“FALSE”标志，给出相应提示信息并进行下一项测试。

（6）步骤6：自动生成测试报告。在所有SV，GOOSE输入测试完成后，根据每项测试的结果（格式化数据），按照预先定义的报告格式，调用文本处理工具自动生成试验报告。对每一项测试，测试结果标志位为“TRUE”时，该项测试结果为“正确”；测试结果标志位为“FALSE”时，该项测试结果为“错误”。

2 实施方案

以某智能变电站第一套500 kV线路保护的GOOSE信号输入检查为例，说明继电保护装置GOOSE输入自动测试的具体实现方法。

（1）解析该线路保护的ICD文件，在报告brcbRelayDin所对应的数据集dsRelayDin中得到MMS报文的数据属性，并对含有“GOINGGIO”字段的LN进行解析，从而得到GOOSE输入虚端子的信息，而后建立如表1所示的关联关系，并将该关联关系以测试关联模板的形式保存。

（2）解析SCD文件，通过SCD文件中该保护装置相关的input部分，自动获取SV，GOOSE虚端子连线信息，即SV，GOOSE输入虚端子与所订阅的SV，GOOSE报文中的数据的对应关系，如表2所示。

通过input自动获取所订阅的GOOSE报文信息。该被测保护装置共订阅4个GOOSE控制块，其中第1个GOOSE控制块信息如下所示：

[GoCB1]#5013开关第一套智能终端PCS-222B

Addr=01-0C-CD-01-10-05

Appid=1005

GoCBRef=IB5013ARPIT/LLN0.GO.gocb0

表1 MMS报文数据与GOOSE虚端子对应关系

表2 GOOSE虚端子与GOOSE输入信号对应关系

AppID=IB5013ARPIT/LLN0.GO.gocb0

DatSet=IB5013ARPIT/LLN0.dsGOOSE0

ConfRev=1

numDatSetEntries=46

（3）根据表1和表2的对应关系，以GOOSE输入虚端子为参考，可以自动建立被测保护装置订阅的SV，GOOSE报文数据与MMS报文数据的对应关系，如表3所示。

表3 MMS报文数据与GOOSE输入信号对应关系

（4）按照GOOSE虚端子连线顺序，应首先进行“5013断路器A相位置”GOOSE输入量测试，模拟发送5013断路器A相“合位”的GOOSE变位报文“10”，通过MMS中的报告服务获取报文中的“1断路器位置A相”（PI1/GOINGGIO1.DPCSO1. stVal）数值，其数值应为“FALSE”，而后模拟发送5013断路器A相“跳位”的GOOSE变位报文“01”，MMS报文中的“1断路器位置A相”（PI1/GOINGGIO1.DPCSO1.stVal）数值应为“TRUE”。如果测试结果与上述相同，则进行下一个“5013断路器B相位置”GOOSE输入信号测试，否则应给出错误提示信息并停止测试。

（5）在完成最后一个GOOSE输入信号“5013断路器保护启动远跳”测试后，GOOSE测试完成并自动生成测试报告。

以上以GOOSE信号输入检查为例，对实现继电保护装置虚端子连线自动测试的具体实现方法进行了说明，继电保护SV信号输入检查与GOOSE输入检查方法是相同的，不再赘述。

3 结语

在智能变电站集中联调、现场调试等环节，继电保护GOOSE，SV输入检查已成为智能变电站继电保护测试中最为重要且工作量最大的一项内容。所提GOOSE，SV输入自动测试方法可以实现GOOSE，SV信号输入检查的自动化、标准化，大大提高智能变电站继电保护测试的工作效率及测试质量，缩短智能变电站集中测试及现场调试的周期，对提高智能变电站继电保护的应用水平有重要意义。另外，该方法同样可应用于智能变电站测控装置的SV，GOOSE输入测试。

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[5]舒鹏，王松.基于系统描述自动生成二次设备关联配置的方法[J].浙江电力，2016，35（7）∶12-15.

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[10]Q/GDW 396-2012 IEC 61850工程继电保护应用模型[S].北京：中国电力出版社，2012.

（本文编辑：方明霞）

Automatic Testing Method for SV/GOOSE Inputs of Smart Substation Relay Protection

YANG Tao1，HU Yong2，LUO Liehu3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Aksu Electric Power Supply Company，Aksu Xinjiang 843000，China；3.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

Manual configuration of test items and artificial inspection of test result are adopted in smart substation relay protection testing.The testing method is inefficient and prone to human errors.An automatic testing method for SV/GOOSE inputs of smart substation relay protection is proposed，which takes SV/GOOSE virtual input terminal as object of reference to automatically establish corresponding relationship between SV/ GOOSE message data subscribed by relay protection device and MMS message data，and parses SCD file and automatically obtains subscribed SV/GOOSE message information，simulates and sends SV/GOOSE message，reads MMS message of tested device to obtain processing result for SV/GOOSE message in the tested device to automatically determine testing results and generate testing reports.The method can realize full automatic test for SV/GOOSE input and effectively improve the efficiency and quality of smart substation relay protection testing.

smart substation；relay protection；GOOSE input；SV input；automatic testing

10.19585/j.zjdl.201707001

1007-1881（2017）07-0001-05

TM77

B

2017-05-09

杨涛（1978），男，高级工程师，长期从事电力系统继电保护试验与研究工作。