0 引言

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的加快發(fā)展， 智能變電站的建設(shè)快速推進(jìn)， 以 IEC 61850為基礎(chǔ)的數(shù)字化繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置在實(shí)際工程中大量應(yīng)用， 對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。 以模擬量輸出與開關(guān)量檢查為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試儀無(wú)法對(duì)采用 IEC 61850 技術(shù)的數(shù)字化繼電保護(hù)開展測(cè)試， 各繼電保護(hù)測(cè)試儀生產(chǎn)廠家紛紛推出基于 IEC 61850 數(shù)字化技術(shù)的繼電保護(hù)測(cè)試裝置[ 1 ]， 但由于 IEC 61850 技術(shù)應(yīng)用本身較為復(fù)雜、 新產(chǎn)品開發(fā)周期較短、 實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少以及統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范缺乏等原因， 這些測(cè)試儀均存在諸多問題， 某些裝置甚至在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中很多基本測(cè)試都無(wú)法完成。 另外，由于工作原理不同， 各種型號(hào)產(chǎn)品的功能與性能差異也較大。 這些均對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生了較大影響， 無(wú)法滿足繼電保護(hù)測(cè)試的技術(shù)要求。

因此， 迫切需要開展數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀的相關(guān)檢測(cè)， 規(guī)范數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀的相關(guān)功能， 提升其整體性能， 為繼電保護(hù)測(cè)試提供更好的方式與手段。

1 檢測(cè)概況

1.1 檢測(cè)目的

IEC 61850 數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)試儀主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化及保護(hù)功能測(cè)試兩大功能。 其 IEC 61850功能要求能夠輸出基于 IEC 61850-9 的采樣值（SV）報(bào)文，并能配置 SVCB 的相關(guān)參數(shù)； 能夠發(fā)布 GOOSE 報(bào)文并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)配置； 能夠訂閱GOOSE 報(bào)文， 正確解析報(bào)文信息[ 2 ]。 保護(hù)功能測(cè)試與傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試儀相同， 要求能夠利用測(cè)試儀的通用測(cè)試、 狀態(tài)序列、 整組試驗(yàn)等測(cè)試模塊實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置各種保護(hù)功能的校驗(yàn)。

檢測(cè)主要圍繞上述兩大功能展開， 由于 IEC61850-9-1 部分不是技術(shù)發(fā)展方向且應(yīng)用較少，已被新標(biāo)準(zhǔn)所廢棄， 因此檢測(cè)內(nèi)容不涉及 9-1 部分， 只檢測(cè) GOOSE 功能與 SV（9-2）功能。

為保證測(cè)試的廣泛性， 選擇了許繼電氣、 北京博電、 廣東昂立、 武漢豪邁、 成都天進(jìn)、 華東電氣等 6 個(gè)主要數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀廠家的產(chǎn)品， 力爭(zhēng)掌握目前 IEC 61850 數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)試儀的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)水平。

1.2 GOOSE 與 SV（9-2）等數(shù)字化功能的檢驗(yàn)[ 3 ]

（1）GOCB 配置功能——檢查 SCL 文件導(dǎo)入、支持 IEC 61850 基本數(shù)據(jù)類型、 開關(guān)量關(guān)聯(lián)、 數(shù)據(jù)集描述等功能。

（2）GOOSE 發(fā)布報(bào)文一致性檢驗(yàn)——檢查發(fā)布的 GOOSE 報(bào)文的參數(shù)與數(shù)據(jù)是否與所配置的GOCB 的參數(shù)一致。

（3）GOOSE 發(fā)布功能檢驗(yàn)——檢查 StNum 序號(hào)、 SqNum 序號(hào)、 Test 功能配置、 GOOSE 發(fā)布機(jī)制等。

（4）GOOSE 訂閱報(bào)文一致性檢驗(yàn)——檢查訂閱 GOOSE 報(bào)文時(shí)是否按照 SCL 文件中的相關(guān)描述對(duì) AppID， GOCB Reference 等進(jìn)行檢查后接收。

（5）GOOSE 訂閱功能檢驗(yàn)——檢查 GOOSE 訂閱機(jī)制、 斷鏈報(bào)警等功能。

（6）GOOSE 性能測(cè)試——發(fā)布/訂閱*小分辨率檢查、 發(fā)布/訂閱控制塊數(shù)量檢查、 訂閱負(fù)荷測(cè)試、 發(fā)布/訂閱延時(shí)測(cè)試。

（7）SVCB 配置功能檢查——SCL 文件導(dǎo)入、電流電壓通道關(guān)聯(lián)、 SVCB 參數(shù)配置等功能檢查。

（8）SV（9-2）發(fā)布報(bào)文一致性檢驗(yàn)——檢查SV 發(fā)布報(bào)文中的 SVCB 參數(shù)及數(shù)據(jù)集成員是否與相應(yīng) SCL 文件中的描述一致。

（9）SV（9-2）發(fā)布功能檢驗(yàn)——檢查采樣率、同步標(biāo)志配置等。

（10）SV（9-2）傳輸性能測(cè)試——報(bào)文發(fā)布間隔檢查、 與 GOOSE 同步性檢查、 SVCB 控制塊數(shù)量檢查。

（11）SV 輸出準(zhǔn)確度檢驗(yàn)——輸出電壓、 電流、 相位的準(zhǔn)確度檢查。

（12）時(shí)間準(zhǔn)確度檢查。

1.3 繼電保護(hù)功能的測(cè)試模塊檢驗(yàn)

將測(cè)試儀與數(shù)字化保護(hù)裝置相連， 利用其通用測(cè)試、 狀態(tài)序列、 距離保護(hù)、 整組試驗(yàn)等模塊，模擬單相接地、 相間短路、 瞬時(shí)性故障、 長(zhǎng)久性故障等， 檢查測(cè)試儀保護(hù)功能模塊的正確性， 并對(duì)測(cè)試儀軟件的操作性能作出評(píng)價(jià)。

1.4 檢測(cè)平臺(tái)及依據(jù)

利用現(xiàn)有技術(shù)手段與工具， 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建了 1 個(gè)測(cè)試平臺(tái)， 所有的數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)試儀均在此平臺(tái)上展開測(cè)試， 測(cè)試平臺(tái)與工具分別如圖 1 及表 1 所示。

目前， 國(guó)內(nèi)沒有針對(duì)數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)試儀的專用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范， 以傳統(tǒng)繼電保護(hù)測(cè)試儀的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) DL/T 624《繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件》作為參考， 并將 DL / Z 860（IEC 61850）《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》、 Q / GDW 396-2009《IEC61850 工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》 等數(shù)字化繼電保

護(hù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為檢測(cè)依據(jù)。

2 檢測(cè)方法

2.1 GOCB， SV 配置功能檢查

利用被測(cè)測(cè)試儀軟件導(dǎo)入某變電所的 SCL文件（SCD， CID）， 檢查是否能夠?qū)搿?替代、 添加 SCL 文件； 是否能夠正確讀入文件中所包含的GOCB 及 SV 的配置參數(shù)及數(shù)據(jù)集； 檢查其是否能夠支持 IEC 61850 基本數(shù)據(jù)類型； 檢查是否能夠?qū)?GOCB 的數(shù)據(jù)集成員數(shù)目及數(shù)據(jù)類型進(jìn)行手動(dòng)配置； 檢查 GOOSE 數(shù)據(jù)集成員與開入開出的關(guān)聯(lián)及取消功能， SV 數(shù)據(jù)集成員與輸出通道的關(guān)聯(lián)及取消功能。

2.2 GOOSE， SV 報(bào)文一致性測(cè)試

利用 MMS Ethereal 軟件， 截取測(cè)試儀所發(fā)送的 GOOSE， SV 報(bào)文， 檢查報(bào)文中信息是否與手動(dòng)配置或 SCL 文件中的描述一致。 對(duì)于 GOOSE報(bào)文， 應(yīng)檢查 MAC Address， VLAN ID， Priority，AppID， GOCB reference， Time Allowed to Live，Dataset reference， GOOSE ID， Config Revision，Data 等參數(shù)及數(shù)據(jù)； 對(duì)于 SV 報(bào)文， 檢查 MACAddress， VLAN ID， Priority， AppID， NoASDU，SV ID， Data 等參數(shù)及數(shù)據(jù)。

2.3 GOOSE， SV 發(fā)布功能檢查

利用 MMS Ethereal 軟件， 監(jiān)視測(cè)試儀所發(fā)送 的 GOOSE， SV 報(bào) 文 ， 當(dāng) 事 件 發(fā) 生 變 化 后 ，GOOSE 報(bào)文中的 StNum 應(yīng)增加， SqNum 應(yīng)清零；在測(cè)試儀重啟或 GOOSE 重新配置后， 確認(rèn)發(fā)送初始的 GOOSE 報(bào)文中 sqNum 與 stNum 是否均為1； 檢查 GOOSE 控制塊是否支持 Test（檢修）手動(dòng)配置功能； 檢查 SV 報(bào)文采用的頻率； 檢查 SV 控制塊的 Smpsynch 及 q 是否支持手動(dòng)配置。

2.4 GOOSE 訂閱功能

對(duì)于同一 GOOSE 控制塊， 利用 CMC256 作為報(bào)文發(fā)布者， 被測(cè)測(cè)試儀作為報(bào)文訂閱者。 在CMC256 軟件中修改 GOOSE 控制塊 MAC， AppID，GOCB reference 等參數(shù)， 檢查被測(cè)測(cè)試儀在接受報(bào)文時(shí)是否將以上參數(shù)作為判斷條件； 檢查CMC256 中事件變位后， 被測(cè)測(cè)試已是否能夠正確接收并顯示； CMC256 發(fā)送雙點(diǎn)信息（Dbpos）時(shí)， 檢查被測(cè)測(cè)試儀是否能夠正確接收。

2.5 SV 發(fā)布性能及同步性測(cè)試

將報(bào)文記錄分析儀與被測(cè)測(cè)試儀直接相連，記錄一段時(shí)間內(nèi)的 SV 報(bào)文。 由于報(bào)文記錄分析儀采用 FPGA 解碼， 時(shí)間精度較高， 可達(dá) ns 級(jí)別， 故可以用其記錄的報(bào)文來(lái)分析 SV 報(bào)文發(fā)送的等間隔性。 對(duì)于每周波 80 點(diǎn)采樣的 SV 報(bào)文，其發(fā)送間隔應(yīng)為 250 μs。 另外， 在測(cè)試儀中模擬各電流電壓通道幅值突變， 同時(shí) GOOSE 中的事件發(fā)生變位， 報(bào)文記錄分析儀記錄此時(shí)的報(bào)文，可以檢查 SV 內(nèi)部各通道之間的同步性以及與GOOSE 報(bào)文發(fā)布的同步性。

3 存在的主要技術(shù)問題

經(jīng)過(guò)檢測(cè)后， 各個(gè)廠家根據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的問題及相關(guān)建議， 對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。 目前，這些產(chǎn)品基本滿足 IEC 61850 數(shù)字化繼電保護(hù)測(cè)試儀的技術(shù)要求， 能夠?qū)?IEC 61850 數(shù)字化繼電保護(hù)裝置進(jìn)行測(cè)試， 但仍存在以下技術(shù)問題。

（1）GOOSE 發(fā)布/訂閱功能對(duì) IEC 61850 中的基本數(shù)據(jù)類型支持不夠**。 只有少數(shù)產(chǎn)品能夠支持 IEC 61850 的所有基本數(shù)據(jù)類型， 大多數(shù)產(chǎn)品只能支持 Boolean， Dbpos， Timestamp 3 種數(shù)據(jù)類型。 因此， 當(dāng) GOOSE 發(fā)送的數(shù)據(jù)集（DataSet）中存在其他數(shù)據(jù)類型時(shí)， GOOSE 將不能正確地發(fā)布GOOSE 報(bào)文。 為了保證 GOOSE 發(fā)布/訂閱功能的完善性， 應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì) IEC 61850-6 中的基本數(shù)據(jù) 類 型 的 全 面 支 持 ， 包 括 Boolean， Int， Float，

Enum， Dbpos， Quality， Timestamp， VisString，Struct 等。

（2）SCL 文件的導(dǎo)入功能不夠完善。 數(shù)字式繼電保護(hù)的測(cè)試需要測(cè)試人員對(duì) GOOSE 控制塊、SV 控制塊進(jìn)行大量的參數(shù)配置， 如果只支持手動(dòng)配置功能， 將大大降低測(cè)試工作的效率， 并容易帶來(lái)配置出錯(cuò)的問題。 因此需要支持 SCL 文件的導(dǎo)入功能， 實(shí)現(xiàn) GOOSE 控制塊、 SV 控制塊的自動(dòng)配置。 檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)， 大多數(shù)產(chǎn)品均不支持SCL文件的導(dǎo)入， 經(jīng)過(guò)整改之后， 雖然能夠基本支持SCL 文件的導(dǎo)入， 但仍存在 SCL 文件替代添加功能不全、 無(wú) SCL 文件錯(cuò)誤信息提示、 導(dǎo)入功能不穩(wěn)定等問題。

（3）測(cè)試儀均已具備 GOOSE 控制塊、 SV 控制塊手動(dòng)配置功能， 但是功能不夠完善， 使用不夠便捷， 存在手寫輸入數(shù)據(jù)類型與導(dǎo)入功能混淆等問題， 給使用者帶來(lái)諸多不便。

（4）各 廠 家 產(chǎn) 品 均 不 同 程 度 存 在 違 背 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)規(guī)范的現(xiàn)象。 譬如， 錯(cuò)誤地認(rèn)為 GOOSE 控制塊的 Appid， MAC 等參數(shù)是每

個(gè) DA 的屬性； 事件變化后， GOOSE 報(bào)文發(fā)布的StNum 增 加 ， SqNum 變 為 1， 而 不 是 SqNum 清零； 在 GOOSE 訂閱配置界面中配置 Test，MAC，Priority， VlanID 等參數(shù)。

（5）作為 GOOSE 訂閱者時(shí)， 測(cè)試儀應(yīng)支持對(duì)各個(gè) GOOSE 控制塊的斷鏈報(bào)警功能， 在測(cè)試儀與保護(hù)裝置之間的通信發(fā)生斷鏈時(shí)， 能夠給測(cè)試人員以相應(yīng)的提示。 測(cè)試儀接收各個(gè) GOOSE 控制塊的心跳報(bào)文， 如在 2 倍允許生存時(shí)間（TimeAllowed to live ）內(nèi)未收到心跳報(bào)文， 則認(rèn)為該GOOSE 控制塊通信斷鏈并給出報(bào)警提示。

4 幾點(diǎn)建議

（1）對(duì)于數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試裝置， 目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)專用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。 由于缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范與技術(shù)條件， 各種型號(hào)產(chǎn)品的功能與性能差別較大， 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生了較大影響， 因此迫切需要制定統(tǒng)一的技術(shù)條件與技術(shù)規(guī)范， 規(guī)范與提高數(shù)字式測(cè)試儀的整體性能。

（2）根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司 Q/GDW 441-2010《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》， 繼電保護(hù)裝置需采用“直采直跳”的技術(shù)模式[ 4 ]， 這就對(duì)數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀提出了新的技術(shù)要求。 為了測(cè)試符合此規(guī)范的繼電保護(hù)裝置， 測(cè)試儀必須支持 SV采樣值等間隔發(fā)送， 并能夠?qū)Σ蓸友訒r(shí)數(shù)值進(jìn)行設(shè)置。 在本次檢測(cè)中， 未對(duì)此項(xiàng)內(nèi)容提出具體要求， 但通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)， 多數(shù)產(chǎn)品并不能將 SV 采樣值等間隔發(fā)送。 因此， 為了具備對(duì)“直采直跳”繼電保護(hù)裝置的測(cè)試能力， 測(cè)試儀必須滿足規(guī)范中要求的 SV 采樣值等間隔發(fā)送， 這是數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

（3）數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試儀的生產(chǎn)廠家往往追求測(cè)試儀功能的多樣化， 既能支 持小信 號(hào)、IEC 61850-9-1， 也能夠支持 IEC 61850-9-2， 功能雖然**， 但是每項(xiàng)功能都不能較好地實(shí)現(xiàn)，存在較多的使用缺陷。 生產(chǎn)廠家應(yīng)緊緊把握技術(shù)發(fā)展方向， 將功能做強(qiáng)做精， 提高數(shù)字式繼電保護(hù)測(cè)試領(lǐng)域的整體技術(shù)水平。