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1、基于61850规约的继保装置的通信测试论述钟继凤(ABB（中国）有限公司厦门分公司 中压技术中心)摘要在61850规约广泛应用的今天，如何保证产品真正符合规范体系，在发布之前的通信系统测试是非常重要的。本文阐述了测试的目的，测试中所依托的原理，产品的信息模型，控制原理，参数设置控制块结构，系统测试平台的建立，另外还包括相关的测设细则。最后结合平时的测试实例对整体的测试系统进行了实际的论述。AbstractBased on the extensive using of IEC61850, how to ensure the product according with the Standards
2、, so it is very important for the communication test before it is released. In this article, the test aim, test principle, product information model, control principle, SG control block, test platform and system, and some testing details are all described here. At last combined with daily testing, a
3、n example is given to expound the whole communication testing system. 关键词 IEC61850 GOOSE 测试 继保Key Words IEC61850 GOOSE Testing Relay0 引言IEC61850是关于变电站通信网络和系统的标准，目的是实现不同厂商产品之间的互操作性。IEC61850是一个完整的标准体系，主要包括设备模型、变电站配置语言、抽象通信服务接口、公共数据类、兼容逻辑节点和数据类、特殊通信服务映射等几部分。IEC61850主要采用面向对象的方式对设备进行建模，其模型数据能够实现自描述。随着电力系
4、统智能化程度的提高以及IEC61850规约的广泛应用，如何有效检测基于61850规范基础上研发而成的产品就成了必需解决的一个问题。而61850规约所涵盖的内容之广，以及区别于传统规约的方式，就使得相应产品的测试也是一种全新的模式。如何能够全面而有效的检测产品，下面将结合我们具体日常的测试实例来进行阐述。1. 测试目的如何为客户提供稳定而可靠的产品是所有制造厂商的终极目标，而如何才能保证产品的卓越性能，在产品研发阶段的测试则显得尤为重要。首先得检测我们的设备是完全符合61850规范的，这样才能更好地实现规范所突显的的互换性，互操作性，而在现场的调试中才会让调试过程变得更为高效，节约多方厂商的宝贵
5、时间。其次就是产品通讯性能的完好稳定，只有产品的通信能经受各种环境机制的考验，在现场千变万化的条件下才能为客户提高安全可靠的产品。再次就是产品输送数据的完整性，快速性，需要检测产品的有效数据都正确传输给相应的系统，同时保证传输数据的实效性，这样才能保证智能电网的时效。还有重要的一块就是GOOSE性能的测试，我们使用的是共网传输（MMS+GOOSE+SNTP）的模式，这在硬件成本上是比较经济的一种模式，同时也能满足用户对GOOSE信息时效性的需求。首先我们需要保证GOOSE信息能够正确的发送接收，包括单点，双点信号，模拟量等等，同时得保证紧急的GOOSE信息的传输时间符合规范的要求，比如说对于T
6、ype 1A中的Class P1的时限要求为10ms，而对于Class P2/3时限要求则为3ms。2. 测试环境以及相关内容2.1 测试环境测试环境的搭建：测试环境按照现场情形分成过程层（Process Level）间隔层（Bay Level），站级层（Station Level）以及远方控制中心层（NCC Level）如下图1所示：图1 系统分层结构各设备系统之间通过交换机互相通信，实验室所有交换机组成环网，符合RSTP协议。同时系统中也包含有GPS （支持IRIG-B对时）为全系统的各层设备提供SNTP对时，保证整个系统的时间同步性。在整个测试过程也需要一些配置的工程工具，可以得到相应的
7、CID，SCD文件等并可以对装置的配置进行相应的更改以满足需求，同时也可以进行Goose配置。2.2 测试内容2.2.1 系统功能性测试系统的信息建模如图2所示：一般的保护装置即物理设备包含如下几层逻辑设备，逻辑节点，数据对象，数据属性等。图2 产品的信息模型 系统组建：模拟现场的实际情况搭建系统，查看相应的通信功能是否正常，包括站级层以及远方控制中心层。装置和系统间的通信是否有效建立，比如远方控制，开关状态，测量数据，相应的事件是否能够正常实现。在系统测试方面我们主要关注的方面是：事件是否正确，能否正常传输到站级层及远方系统。 状态指示：开关位置的四种指示状态分，合，中间态以及错误状态是否有
8、效表示，站级层和远控中心层的指示是否和装置本身保持一致，在开关快速变位的同时或是网络负载比较大的时候，状态指示以及相关事件是否依然保持正确。 开关控制：开关控制需要考虑两种控制模式，包括直控和SBO安全型控制模式，控制权限的处理是否合理，多个Client控制之间的协调，涉及到站级层，远控中心组成多层控制的模式，在异常情况下的控制是否会有合理的提示或是闭锁，还有就是互锁机制的处理等。控制服务模型如图3所示：图3 控制服务模型测量数据的传输、比例选择是否正确，测量值超限的告警反应，测量变化率和传输时限的关系； 参数处理：参数的读写是否正确，设置参数的相关工具操作是否生效，定值组的切换，参数的读写修
9、改等。下图4为定值组控制块模型：图4 定值组控制块结构 文件类数据的处理：错误记录读取以及格式，相关信息的完整性；还有就是故障录波的处理，读取的数据是否正确以及解析，能够以波形正确表示。 产品的初始化：装置掉电之后重新上电，相应的信息，比如开关位置，事件等是否正确；在一些操作过程中掉电，控制中心能否得到正确信息，对相关命令的处理是否合理；网络断线的情况下，重新连接，相应的信息以及动作是否正常处理 产品对时：产品能否有效对时，如果存在两个时钟源的系统中，一个时钟源退出，能否准确切换到另一个时钟源，当主时钟源恢复之后，是否可以快速而有效地切换回主时钟源对时；其它的OPC Server如能提高对时，
10、是否能有效对时。，事件处理，故障录波，配置工具是否简单实用，和站级层之间的通信检测）。 对时，命令处理，测量参数变化性能和传输速度的关系，事件和告警2.2.2 性能测试 对时的精确性：一般包括SNTP，IRIG-B两种对时模式的精度，在经过一个相对确定的预计时间内，得出装置的对时精度，一般计算平均值，同时也会考虑偏移的最大值；看装置和时钟源对闰年闰秒的处理是否正确 响应时间：命令执行的时间，BI量指示变换的时间，测量量变换的时间，GOOSE循环测试以及GOOSE信号传递的时间，Type1A类GOOSE信号传输的时间是否符合标准的需求2.2.3 压力测试 恶劣网络环境下装置的使用情况：多种通信协
11、议以及最大支持的Client同时工作测试，连续的大量事件长时间的产生，比如说一个周末，看装置的反应情况；突发性的大量事件，装置的处理，当系统网络负荷恢复到正常情况时，装置是否正常工作 2.2.4 安全性测试 数据在网路上的正确传输，比如说事件传输测试等，也可以对一些常规性的网络攻击进行检测。2.2.5 可用性测试 WHMI能否正常使用：检测WHMI的信息是否和LHMI的信息完全保持一致，数据结构显示是否相同 工程工具是否易用：系统配置工具，装置设置工具，GOOSE配置等是否简单易用 手册是否完整：相应的资料是否完整正确，简单易懂 产品的通用特性：产品的升级改造以及和其同类产品的通用特性，可以节
12、约产品的开发周期和成本3. 测试方案应用下面以我们平时实际的测试为例：测试的系统搭建以及测试环境如下图5所示，其中交换机的组网方式为RSTP模式：图5测试系统3.1 测试内容下面以馈线保护REF为例详述一下我们平时的一些测试，在系统搭建方面我们不仅要考虑到垂直通信，同时也得考虑水平通信。下面结合平时的测试具体论述开关的控制，GOOSE的处理，Dataset和RCB的处理： 开关控制：首先得检查开关控制相关的信息模型是否正确，包括XCBR，CSWI等：在信息模型正确的基础上，对相应参数进行设置，使得模拟的开关设备可以正常响应。同时需要根据配置工具导出SCD文件，配置IEC61850的相关系统，而
13、后通过系统来进行远程操作。在此我们以SBO模式为例，首先检查开关在系统中的指示状态是否和装置本身相符，相应的Status，quality值；开关的控制模式选择为SBO，通过开关的控制服务，比如要对开关进行合闸，首先需要检测开关是否处于远方控制模式，是否存在逻辑闭锁等，如果一切正常开关就可以正常合闸，需要先进行选择合闸，选择成功之后，再执行合闸命令；如果选择过后想要取消命令，也可以Cancel此命令。GOOSE处理以图为例，在这种情况下如何进行GOOSE处理：如图所示一旦Relay2的PHLPTOC启动之后，Relay1的PHIPTOC就会受到闭锁。这种情况我们将通过GOOSE来实现。首先我们需
14、要利用选取两台设备，工程配置工具中进行配置，与此同时进行GOOSE配置。首先需要配置所需要发送的GOOSE信息，也就是需要配置相应的Dataset，此Dataset中需要包含PHLPTOC的启动信息和相关的Quality信息；Dataset完成之后需要配置GOOSE发送的相关信息，这个就在GCB中进行配置，GCB包含发送信息IED的相关MAC地址和APPID信息，GOOSE发送的相关时间Tmax，Tmin等（如下图所示：）；同时GCB也需要给发送接收的双方建立连接。同时也需要在接收方，也就是Relay1根据需要，将接收到的GOOSE信息（Relay2的PHLPTOC启动信息）关联到PHIPTO
15、C的Block信号上。当所有这些配置完成之后，需要将Relay1和Relay2的所有配置参数写到装置，让其生效。之后就可以进行GOOSE信息的相关校验。 Dataset和RCB的处理：由于标准中对Dataset以及RCB都有相应的限制，不能无止尽地增加设备的Dataset和RCB，以保证设备的通信有效性和实效性。比如对于Dataset，如果标准中规定其最大值为Dmax，那我们的Dataset的数量就不能超过此值，我们可以增加Dataset到Dmax，配置工具和设备是否可以正常处理，如果一旦加到Dmax+1的时候，系统会不会给出合理的提示。同理对每个Dataset中DA也会有相应的要求，也可以用
16、同样类推的方法进行校验。至于RCB，我们需要注意每隔RCB最大所能支持的Clients，Buffer time，配置版本。4. 结论产品在交付使用之前已经过这样全面完整检测之后的产品将是完全符合61850规范，在现场比较容易实现互换性和互操作性的需求。虽然61850规范已经广泛应用于现代的智能变电站，但是不同厂家对规范的理解往往存在一些细节方面的差异，如何保存差异的相互理解，这样的测试则是非常必要的。本文结合我们平时的产品测试，系统阐述了产品形成后面向用户的通信测试，基于规范的基础上，阐述了系统搭建，平时测试的侧重点以及包含的相关要素。产品在测试平台上进行一系列测试的都是按照一套完整的规范体系
17、来进行，在系统通信测试之前，相应的测试文档应该已经经过审核批准，产品功能块的测试都已全部完成；而只有当所有的测试项都完全通过后，产品才能发布。这样的测试体系为产品的稳定性，可用性，互换性和互操作性提供了坚实的基础。参考文献：1. IEC61850-5:2003, Communication Networks and Systems in Substations: Part5Communication Requirements for Func-tions and Device Models2. IEC61850-7-2:2010, Communication Networks and Syst
18、ems in Substations: Part7-2Basic Communication Structure for Substation and Feeder Equipment: Abstract Communication Service Interface(ACSI) 3. IEC61850-7-4:2010, Communication Networks and Systems in Substations: Part7-4Basic Communication Structure for Substation and Feeder Equipment: Compatible L
19、ogical Node Classes and Data Classes4. IEC61850-8-1:2008, Communication Networks and Systems in Substation: Part8-1Specific Communication Service Mapping(SCSM): Mapping to MMS(ISO9506-1and9506-2) and to ISO/IEC8802-35. IEC61850-6:2009, Configuration description language for communication in electric
20、al substations related to IEDs待添加的隐藏文字内容3作者：钟继凤，福建厦门，邮编：361006单位：ABB（中国）有限公司厦门分公司 中压技术中心联系电话：18060968690通信地址：厦门市湖里区火炬园火炬路1号火炬大厦南5楼ABBEditors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, covering severe weather from tornadoes to typhoo
21、ns. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstrong step foot on the moon and the first sp
22、ace shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dreams to reach for the stars.As a meteorol
23、ogist, Ive still seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like the set for a George Lucas movie floating
24、 to the edge of space.You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red Bull Stratos Mission. I watched the ballo
25、ons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but above all I live for taking a leap of faith
26、- the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicked up and twisted the partially filled bal
27、loon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could see the wrinkles of disappointment on the
28、face of the current record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weather plays an important role in this mission
29、. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our day-to-day weather lives. It will climb hi
30、gher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can expect a lot of turbulence.The balloon will
31、slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming
32、pool that he wants to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he is expected to reach the speed of sound
33、- 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he has a stabilization parachute that can be
34、deployed to slow him down. His team hopes its not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 mph (277 kph). He will have a reserve para
35、chute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25,000 feet (7,620 meters).It might not be
36、the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.
