智能变电站二次系统仿真调试系统技术

闫江海,严中亮，王长虹

（1.国网山西省电力公司运城供电公司，山西运城 044000；2.国网山西省电力公司吕梁供电公司，山西吕梁 033000；3.国网山西省电力公司综合服务公司，山西太原 030001）

智能变电站二次系统仿真调试系统技术

闫江海1,严中亮2，王长虹3

（1.国网山西省电力公司运城供电公司，山西运城 044000；2.国网山西省电力公司吕梁供电公司，山西吕梁 033000；3.国网山西省电力公司综合服务公司，山西太原 030001）

基于智能变电站二次系统功能的特点，结合智能变电站的调试工作内容和方法，提出了智能变电站二次系统仿真调试系统技术，分析了二次系统仿真调试系统的结构、特点、功能及接入网络。仿真调试系统的使用，对于提高二次系统出厂联调效率，保证智能变电站二次系统功能完整具有重要作用。

智能变电站；调试系统；设计结构

0 引言

智能变电站的继电保护、测控、计量、远动等主要功能的实现，是通过若干智能设备组成一个系统来完成的，系统的控制通过信息（数据）传递来实现。因此，在智能变电站二次系统出厂调试和现场调试时，二次虚端子信息互传试验及分析非常重要。

智能变电站二次系统仿真调试系统可以实现对站控层相关智能设备与应用系统之间的数据模拟交互，完成二次系统信息传递的监测和分析，对系统的联调和检测进行系统验收；同时能提供对各种测控装置、继电保护装置、故障录波装置等智能化设备进行仿真运行与控制，大大提高系统联调准确性和效率。

1 智能变电站二次系统结构设计

智能变电站二次系统仿真调试系统基于各个智能化设备原有的模型文件，动态构建一个具有逻辑规则与虚拟设备仿真相结合的智能设备测试系统，同时引入自动化建模、智能检测等相关技术实现该仿真系统的结构、功能及一体化监控系统，使其既具有变电站实际运行物理过程的真实感，又具有数字仿真的灵活性，实现了变电站运行状态、继电保护、测控装置、录波设备响应的仿真[1]。

调试系统由仿真服务器和工程师站组成。仿真服务器根据设备文件生成虚拟化设备，模拟多台甚至整个变电站的保护、录波器或者测控设备，响应其他系统对其操作。工程师站用于管理仿真服务器中的虚拟化设备，配置虚拟化设备的参数，管理虚拟化设备的输出信息内容。系统具体结构如图1所示。

图1 智能变电站二次系统仿真调试结构图

虚拟化继电保护：基于继电保护原有模型文件构建满足站控层数据交互与行为控制要求的继电保护设备。该虚拟化装置能完整、精确模拟出基于制造 报 文 规 范 MMS（Manufacturing Message Specification）的保护定值、保护采用、保护自检信息、压板信息、保护事件和保护录波。

虚拟化测控装置：基于测控装置原有模型文件构建满足站控层数据交互与行为控制要求的测控装置，该装置能完整、精确模拟出基于MMS的测控装置的定值、采样值、设备自检、遥控功能。

测试系统工作站：主要负责监控与维护装置以及整个测试系统，终端上可安装本系统配套的图形应用软件，控制虚拟化装置的信息类型、信息数量的输出。

站控层MMS网络：主要负责构建智能变电站站控层网络，其中主要涉及综合自动化系统、保护信息管理平台、继电保护、测控装置、故障录波器等安全自动化设备的组网连接。

变电站自动化系统：将智能变电站内相关二次设备（包括仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信设备及信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输配电线路的自动监视、测量，自动控制和微机保护以及与调度通信等综合性的自动化功能。

保护信息管理子站：采集继电保护、录波器、安全自动装置等变电站内智能装置的实时/非实时的运行、配置和故障信息，对这些装置进行运行状态监视，在电网出现故障时，能够对电网相关故障信息进行收集与分析。

2 智能变电站系统调试平台应具备的特点[2]

2.1 系统运行的可靠性

系统应采用嵌入式软、硬件平台，完全装置化，低功耗、无风扇，可像保护装置一样可靠运行，无需人为干预。

2.2 设备建模的多样性

系统应通过分析设备提供的能力描述文件ICD （IED Capability Description）、实例配置文件CID （Configured IED Description）或者全站配置描述文件SCD（Substation Configuration Description），自动构建满足智能化设备测试所需要的外部站控层网络结构与数据交互环境，确保配置数据的完整性和可靠性。

2.3 信息交互的可控性

系统应通过测试模型动态设定系统的运行参数、数据类型与数据流量，实时监测应用系统与仿真设备间网络数据交互情况与传输质量，形成真正意义上的网络闭环通信测试与控制。应能根据站控层测试系统的网络通信情况实时增加或减少仿真设备的信息输出量、信息输出类型、网络异常数据，实现网络通信控制与站控层业务应用测试的结合。

2.4 系统维护的简便性

系统应能够提供客户端图形界面，无论在本地还是远程，均可通过直观的图形界面维护系统。

2.5 信息记录的完备性

系统应能够记录整个测试过程中智能化设备的全部运行信息，并完备地保存。

2.6 信息处理智能化

系统应能够通过对试验数据进行智能化评估与分析，全面实现了智能变电站站控层应用系统的检测过程的规范化、智能化。

2.7 网络信息处理能力

系统应能够实现传统网络通信监测技术的“深度”扩展，在获取数据包基本信息的同时，获取保护存在应用层中的特征信息，对网络流量进行精细的检查、控制和分析。

3 测试系统功能

智能变电站站控层测试系统基于IEC61850规范进行数据建模，系统实现了智能变电站控层内相关二次设备（包括继电保护、测控装置、故障录波等）的数据通信服务与控制的虚拟化运行。系统功能主要包括数据建模、网络功能测试、全站信息测试、批量信息测试、控制行为测试等功能。

3.1 数据建模

数据建模应能够自动导入SCD模型文件，完成数据建模。

3.1.1 模型文件管理

模型文件管理工具测试系统中构建的全部设备涉及的模型文件均能够检索、查阅、导入、导出。

3.1.2 查看、编辑网络参数

模型管理工具应能够查看、配置任意1台模拟设备的IP地址，生成厂家，设备实例号信息。

3.1.3 定值模拟量修改

应能够模拟保护设备修改定值、模拟量，应能够提供批量、有规律的修改数据，方便监控后台、子站站控层应用系统比对数据。

3.1.4 测控配置

为修正某些SCD文件中遥控索引与遥信索引不匹配的情况，系统应能够设置测控配置功能，为任意1个遥控点增加1个与之匹配的遥信点，或者删除1个与遥控点不匹配的遥信点。

3.2 网络功能测试

3.2.1 设备网络通断测试

应能够模拟保护测控设备的A/B网通断测试。通过模拟A/B网线的通断，或开关A/B网交换机电源，检查智能电子设备的响应；通过恢复任意1台模拟设备的A网或B网，检查智能电子设备的响应。

3.2.2 设备通断测试图元

单台设备通断测试应能够通过在图元界面操作实现。

3.3 全站信息测试

3.3.1 遥信点测试

单台或多台设备应能够发送1个或者多个动作事件、告警事件、开关量、录波文件进行对点及波形文件测试。

3.3.2 全遥测和全遥信测试

应能够实现设备的全遥信、全遥测测试，即1次发送所选设备的所有遥信点、遥测点，测试子站的大数据处理能力。

3.3.3 信息统计

每次测试应能够保存测试信息，记录单次测试时间、动作数量、告警数量、开关量数量、录波文件数量以及当前已经发送的动作总数量、告警总数量、开关量总数量、录波文件总数量。

3.4 控制行为测试

3.4.1 延时参数修改

应能够通过修改模拟测控装置的各项返回延时达到模拟真实测控装置执行控制功能时的现象，当延时时间修改到足够大时，能够模拟控制过程中的超时现象。

3.4.2 遥控位置设置

应能够实现通过遥控位置设置模拟改变某个刀闸或者断路器位置的情况，检查测控装置的相应功能。模拟位置应包括从合位变成分位或者不定态、从分位变成合位或者不定态、从不定态变成合位或者分位。

4 结束语

目前，智能变电站站控层应用系统与继电保护设备之间交互性测试仍借助一些功能单一的调试工具来进行，由于缺乏功能完善的测试系统来进行全面的定量测试，已不能满足智能变电站站控层应用系统测试的需求了。基于IEC61850规范的智能变电站二次系统仿真调试系统技术，能充分利用虚拟化技术实现智能变电站功能的系统调试及站控层应用系统与继电保护设备数据交互能力的全面检测。

[1]魏宏森，曾国屏.系统论 [M].北京：中国出版集团，1988：46-47.

[2]高翔.智能变电站技术 [M].北京：中国电力出版社，2013：159-160.

Simulation Comm issioning Techniques of Intelligent Substation Secondary System

YAN Jianghai1,YAN Zhongliang2,WANG Changhong3

（1.State Grid Yuncheng Power Supp ly Com pany of SEPC,Yuncheng,Shanxi 044000; 2.State Grid Lvliang Power Supply Company of SEPC,Lvliang,Shanxi 033000,China;3.State Grid Shanxi Electric Power Corporation Comprehensive Service Company,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Combiningwith the commissioning contentand method,simulation commissioning technique of intelligent substation is put forward according to the characteristicsofsecondary system.The structure,characteristics,functions and network accessing situation of the simulation commissioning system are analyzed.The adoption of the system is significant for improving the efficiency of joint commissioningand ensuring the function of the secondary system tobe complete.

intelligentsubstations;commissioning system;design structure

TM743

A

1671-0320（2016）03-0030-03

2015-12-27，

2016-04-22

闫江海（1965），男，山西运城人，1987年毕业于北方工业大学电气自动化专业，高级工程师，从事电力系统继电保护工作；

严中亮（1985），男，山西吕梁人，2014级武汉大学电气工程及其自动化专业工程硕士在读，工程师，从事配电网及其管理工作；

王长虹（1962），男，山西太原人，2007年毕业于中共中央党校经济管理专业，高级经济师，从事社团管理公司。