智能变电站技改和扩建二次系统工厂化测试技术

熊楠，杨芸懿，饶赟

（贵州电网有限责任公司贵安供电局，贵州 贵安 550003）

0 引言

在当今，智能变电站已逐渐进入运行维护高峰，前期投运的变电站经过一段时间的运行，设备及设计缺陷逐渐暴露出来，因此设备检修及二次回路改造工作也逐渐增多。随着智能变电站数量的增多及运行时间的增长，设备检修及二次回路改造工作会趋于常态化，因此，需要有一定的技术保障手段。

1 项目目标

通过本项目的实施，对智能变电站改扩建、更换二次智能设备等运维检修需求，开展智能变电站二次系统工厂化测试技术研究，研制智能变电站测试虚拟测试装置，搭建智能变电站最小测试系统，实现技改、扩建及检修设备更换时智能变电站继电保护工厂化测试。此项目在智能变电站技改、扩建及检修时变电站不停电或少停电情况下完成工作中具有重要意义。

2 项目技改和扩建之后的突出特点

与现有的测试技术相比，本项目研究的技改、扩建二次系统工厂化测试技术具有以下突出的特点：

第一，基于SCD文件关联关系构建最小测试系统，模拟待测设备之外的关联设备，并可以同时加载相应的网络负荷，再现智能变电站真实环境，实现技改、扩建及检修设备的工厂化测试。

第二，实现技改、扩建及检修等工况设备更换时智能变电站继电保护一键式自动测试，解决了智能变电站现场测试时间紧的问题。

第三，实现虚拟客户端与被测IED的MMS报文交互，实现测试过程中的待测设备状态可视化。

第四，支持智能变电站安措离线预演，为智能变电站现场将要进行的安全措施提供防误逻辑测试和安全操作依据。

第五，通过模拟测试系统的信号传输，可实现对技改、扩建前后SCD文件虚回路中的差异性直观的测试与验证。

由此可见，通过本次项目的改进，可以实现智能变电站改扩建或检修时现场停电时间及测试时间缩短的目标，其测试简单方便，节约测试成本，减少设备投资，具有可观的经济效益，更重要的是能够通过提前对变电站环境进行模拟测试，从而促进测试的完整性，提高电网的供电可靠性[1]。

3 二次系统工厂化测试主要技术的应用研究

3.1 智能变电站二次虚回路校验技术

目前，“九统一”规范采用CCD文件取代各厂家私有的TXT、INI文件，统一了下装至IED中过程层模型文件。CCD文件包含了过程层虚回路信息、通讯参数、对端IED信息及接收光口信息，因此，完全取代了TXT、INI文件，完成了IEC61850模型文件一致性与互通性的一项重要工程工作。相对于CID文件，CCD文件去掉了MMS层信息，CCD文件同SCD文件通过配置工具生成，应此CCD文件与SCD文件模型应一致[2]。项目研究CCD文件与SCD文件的一致性校验方法，应注意如下的几个方面：SCD文件中指定IED设备的参数是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED设备的GOOSE是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED设备的SV是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED的GOOSE的控制块是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED的GOOSE的连接点信息是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED的GOOSE的数据集是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED的SV的控制块是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED的SV的连接点信息是否与CCD文件中的定义相一致；SCD文件中指定IED的SV的数据集是否与CCD文件中的定义相一致。

3.2 基于SCD文件的技改、扩建虚连接分界面确定

技改、扩建中无论是安措的设置还是系统接入后测试项目的确定，最关键的是技改、扩建所涉及IED设备的对外连接关系，新增IED内部之间的虚连接在离线环境下都有充分的条件进行测试，但系统接入时一是要进行安全措施的设置，二是接入后的测试，往往时间都会比较紧张。

基于分界面的SCD文件比对，模型中IED应该按间隔进行排序，支持技改、扩建时以线路保护、合并单元及智能终端组成一个分界面进行技改、扩建前后的可视化比对。

3.3 技改、扩建间隔/设备的最小离线模拟测试系统构建

根据虚连接分界面确定最小离线模拟测试系统，可保证被测IED外部特性与变电站现场环境真实一致。依据SCD文件搜索技改、扩建或检修设备关联IED，依据关联IED构建最小离线模拟测试系统，包括虚拟设备、被测IED及网络环境三部分[3]。具体技术路线如下：关联IED的确定：利用图形化SCD软件，自动搜索出与被测IED设备相关联的其它IED设备；构建最小离线模拟测试系统，包括虚拟设备、被测IED及网络环境三部分；设备及二次回路模拟，包括保护装置、合并单元与智能终端的虚拟，保证关联IED的外部特性与IED实际情况一致；网络环境模拟：由于最小离线模拟测试系统与变电站实际环境的差异仅在于网络环境不一致，因此，利用网络交换机，通过导入SCD文件对变电站网络SV、GOOSE负载进行模拟，从而保证离线模拟测试系统与变电站真实环境的一致性；采用暂态或稳态仿真进行全站IED模拟，需要真实IED设备参与，投资成本高，系统复杂，使用管理麻烦。而通过构建最小离线模拟测试系统，可根据需要模拟不同的IED设备，具有测试成本低、效率高、不受现场调试工期、时间的影响，测试更完备等特点。

3.4 IED交互报文的完备仿真

在业界率先做到基于单一设备可以静态或动态实时仿真产生，完全符合IEC61850标准的SMV、GOOSE、和MMS等针对待调测对象的各类触发信令报文。目前业界的一些调测装置可以一定限度的模拟仿真SMV和GOOSE报文，但难以仿真复杂的MMS报文。本项目重点研究可以在终端的有限计算能力下支持包括MMS报文在内的所有IEC 61850报文，从而可以逼真模拟仿真任何SCD模型中定义的IED节点。

3.5 变电站信息的智能索引及关联分析技术

采用先进的信息智能索引、信息挖掘及信息关联技术，从变电站配置以及海量原始报文中智能提取具有真正业务意义的关键信息。可以按照时序展示本系统检测到的各关联IED之间的各类通信报文（GOOSE、MMS和SMV）、事件及告警，显示事件告警在设备之间的交互以及时序关系[4-7]。展示方式有报文列表模式、对话模式以及可视化图形模式，更加直观、便捷的展示各个设备之间的交互信息，同时支持实时分析以及历史分析，支持索引对单个IED装置的实时及历史事件进行查询[8]。

3.6 技改、扩建及检修工厂化测试模式

3.6.1 物理设备一般测试模式

设置一台或多台设备为物理设备，增加线路间隔时，可设置新增的线路保护、合并单元、智能终端为物理设备；依据SCD文件自动构建最小离线模拟测试系统，自动配置虚拟IED，自动分配虚拟光口；可实现对物理设备的SV、GOOSE外特性模拟测试；可通过客户端改变保护装置SV、GOOSE输入、输出压板，实现不同压板状态下保护装置的外特性测试；可自动生成SOE列表，SOE列表包括过程层及站控层信息；SV、GOOSE外特性测试支持手动及自动模式[9-10]。

3.6.2 技改、扩建工厂化测试模式

可采样两台虚拟测试设备，一台虚拟技改、扩建中的物理设备，一台虚拟物理设备关联的设备；两台虚拟测试设备可采用同样或不同样的SCD文件。一台虚拟测试设备可采用改扩建前后不同的SCD文件对另一台模拟测试设备进行测试；可通过工厂化测试模式，实现新增线路间隔后，母差保护对原有线路间隔虚回路的变化测试。

3.6.3 技改、扩建继电保护一键式自动测试

联机定值比对与下装，在线联机修改定值；针对智能变电站技改、扩建及设备更换时现场测试时间紧的问题，研究技改、扩建设备更换时智能变电站继电保护一键式自动测试。基于MMS模型，研究一键式继电保护测试技术，实现继电保护功能的自动测试，减少测试过程的人工干预，提高测试效率和智能化程度。

4 结语

综上所述，本文将实际工程案例作为依据，对智能变电站的技改以及二次系统工厂化测试的关键技术进行分析。通过分析可知，通过对智能变电站的合理技改以及二次扩建，可以有效解决智能变电站之中的诸多问题，进一步提升智能变电站的应用效果。因此，在具体的技改和二次扩建过程中，相关单位一定要对相应的技术加以合理应用，让智能变电站二次虚回路校验技术、基于SCD文件的技改、扩建虚连接分界面技术、技改、扩建间隔/设备的最小离线模拟测试技术、IED交互报文的完备仿真技术、变电站信息的智能索引及关联分析技术以及技改、扩建及检修工厂化测试模式发挥出充分的应用优势与价值。