《数字化变电站测试》PPT课件.ppt

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1、设备模型和通信服务检测及设备模型和通信服务检测及常见问题分析常见问题分析北京四方北京四方数字化变电站数字化变电站主要内容主要内容l数字化变电站及其设备简介数字化变电站及其设备简介l测试内容及方法测试内容及方法lIEC 61850IEC 61850一致性测试一致性测试lGOOSEGOOSE和和SVSV通信测试通信测试l动模试验动模试验l集成测试集成测试l网络测试网络测试l总结总结数字化变电站及其设备简介数字化变电站及其设备简介全站统一使用全站统一使用IEC61850IEC61850通信标准，设备间互操作性提高，通信标准，设备间互操作性提高，设备具有较好的自描述能力设备具有较好的自描述能力出现了过

2、程层及一些新型的设备，如合并器，智能终端出现了过程层及一些新型的设备，如合并器，智能终端和光和光/电互感器等电互感器等以网络通信方式取代了间隔层设备之间，以及与一次设以网络通信方式取代了间隔层设备之间，以及与一次设备间的大量电缆硬接线，使信息数字化和控制网络化备间的大量电缆硬接线，使信息数字化和控制网络化使用面向对象的模型文件描述设备的功能和信息，并用使用面向对象的模型文件描述设备的功能和信息，并用于工程组态和设备配置于工程组态和设备配置主要技术及特点主要技术及特点数字化变电站及其设备简介数字化变电站及其设备简介信息数字化：以信息数字化：以GOOSEGOOSE和和SVSV等通信报文方式采集和传

3、输等通信报文方式采集和传输模拟量、开入、开出及间隔间闭锁等信息模拟量、开入、开出及间隔间闭锁等信息控制网络化：间隔层设备以控制网络化：间隔层设备以GOOSEGOOSE的方式向智能终端发的方式向智能终端发出控制命令出控制命令工程设计中出现了二次逻辑回路设计，即虚端子连线，工程设计中出现了二次逻辑回路设计，即虚端子连线，并影响到工程实施及运行维护并影响到工程实施及运行维护对二次设备的信息处理能力要求提高对二次设备的信息处理能力要求提高网络化程度提高网络化程度提高主要技术及特点主要技术及特点数字化变电站及其设备简介数字化变电站及其设备简介模型介绍模型介绍数字化变电站及其设备简介数字化变电站及其设备简

4、介通信介绍通信介绍数字化变电站及其设备简介数字化变电站及其设备简介IEC61850IEC61850通信是基础，需要进行严格的一致性测试确保通信是基础，需要进行严格的一致性测试确保设备间的互操作性设备间的互操作性通过系统集成，测试设备在复杂网络环境下的稳定性和通过系统集成，测试设备在复杂网络环境下的稳定性和互操作性互操作性对网络性能、稳定性和安全性等要求提高，需要加强网对网络性能、稳定性和安全性等要求提高，需要加强网络测试络测试对对GOOSEGOOSE和和SVSV等通信的快速可靠、稳定性等进行测试等通信的快速可靠、稳定性等进行测试IEC61850IEC61850相对复杂，增加了测试和运行维护的难

5、度相对复杂，增加了测试和运行维护的难度虚端子连线及其问题排查的难度较大虚端子连线及其问题排查的难度较大网络环境复杂，且信息量大，问题分析和评估难度大网络环境复杂，且信息量大，问题分析和评估难度大二次设备测试的重点和难点二次设备测试的重点和难点测试内容及方法测试内容及方法IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试GOOSEGOOSE和和SVSV通信测试通信测试对时测试对时测试动态模拟试验，对数字化设备的功能进行测试动态模拟试验，对数字化设备的功能进行测试集成测试，测试设备在系统集成环境下的互操作性、稳集成测试，测试设备在系统集成环境下的互操作性、稳定性和网络性能等定性和网络性能等网络测

6、试，包括对设备网络和系统集成网络的性能及稳网络测试，包括对设备网络和系统集成网络的性能及稳定性测试，以及网络风暴测试和潜在网络问题评估分析定性测试，以及网络风暴测试和潜在网络问题评估分析主要测试内容主要测试内容测试内容及方法测试内容及方法测试步骤测试步骤测试内容及方法测试内容及方法搭建小型的集成测试系统，主要包括数字化设备、搭建小型的集成测试系统，主要包括数字化设备、GPSGPS时钟源，以时钟源，以及测试仪、及测试仪、RTDSRTDS或光或光/电互感器等；实现对设备的功能性和互操作电互感器等；实现对设备的功能性和互操作性测试，并作为测试的检测依据性测试，并作为测试的检测依据使用模型检测工具和通

7、信测试工具等，实现面向工程应用的一致性使用模型检测工具和通信测试工具等，实现面向工程应用的一致性测试和分析测试和分析使用专业的网络测试仪器，如使用专业的网络测试仪器，如SMARTBITSMARTBIT设备，对网络的性能进行测设备，对网络的性能进行测试试使用数字化录波器或者专业的数字化录波分析工具，对功能测试数使用数字化录波器或者专业的数字化录波分析工具，对功能测试数据进行分析据进行分析使用网络通信记录分析系统，对测试过程中的网络通信进行监视、使用网络通信记录分析系统，对测试过程中的网络通信进行监视、记录和分析，如问题排查和事故定位分析等；对网络中的潜在问题，记录和分析，如问题排查和事故定位分析

8、等；对网络中的潜在问题，如网络风暴进行评估分析如网络风暴进行评估分析测试方法及手段测试方法及手段测试内容及方法测试内容及方法测试系统结构示意图测试系统结构示意图IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试IEC61850IEC61850通信是设备功能及互操作的基础，需要先进行通信是设备功能及互操作的基础，需要先进行测试，便于后续测试中其他部分问题的排查分析测试，便于后续测试中其他部分问题的排查分析“一致性一致性”是指设备的模型及通信服务实现是否符合是指设备的模型及通信服务实现是否符合IEC61850IEC61850标准，包括模型检测、虚端子连线、服务和功标准，包括模型检测、虚端子连线、

9、服务和功能等方面能等方面IEC61850-10IEC61850-10定义了详细的一致性测试规范，面向服务定义了详细的一致性测试规范，面向服务测试，测试过程相对复杂，而且没有针对客户端的测试测试，测试过程相对复杂，而且没有针对客户端的测试在工程应用中，面向功能的测试更为高效和全面；应用在工程应用中，面向功能的测试更为高效和全面；应用功能基于服务实现，所以测试功能也就测试了服务功能基于服务实现，所以测试功能也就测试了服务一致性测试需要专门的测试工具，提供简便的测试功能，一致性测试需要专门的测试工具，提供简便的测试功能，帮助分析复杂的问题帮助分析复杂的问题IEC61850IEC61850一致性测试一

10、致性测试模型检测主要包括静态合法性和动态合法性检测模型检测主要包括静态合法性和动态合法性检测静态合法性：模型文件格式良好性，静态合法性：模型文件格式良好性，SCLSCL规范合法性，规范合法性，基本定义、引用和实例化等正确性基本定义、引用和实例化等正确性动态合法性：与设备通信，在线获取模型，检测获取模动态合法性：与设备通信，在线获取模型，检测获取模型的合法性；并与静态模型对比，即动型的合法性；并与静态模型对比，即动/静态模型一致静态模型一致性检测性检测功能及信息的建模比较灵活，有些可以采用通用的功能及信息的建模比较灵活，有些可以采用通用的LNLN建建模，也可以采用模，也可以采用IEC61850-

11、7-4IEC61850-7-4中定义的中定义的LNLN建模。这些可建模。这些可适当的检测。建议采用合适或接近的适当的检测。建议采用合适或接近的LNLN建模建模模型检测模型检测IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试模型举例模型举例IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试模型检测步骤模型检测步骤IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试模型常见问题模型常见问题问题描述问题描述现象或影响现象或影响备注备注1设备内使用的模型与提供的静态模型不一致动/静态模型一致性检测失败；导致通信失败2没找到数据的类型定义SCL规范合法性检测失败；影响系统配置器的处理3强制定义未找

12、到-在SCL中规定的必须定义的数据，没有定义基本定义检测失败；可能会影响通信即使不用这些数据，也要定义4扩展不规范，如数据名称重复和未定义名称空间等基本定义检测失败；可能会影响系统配置器5数据实例化信息不完整，如没有描述实例化检测失败；描述等实例化信息可有效提高工程实施的效率IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试模型检测工具通常会给出检测报告；如果模型有问题，会在报告中描述模型通常用于工程组态，有问题的模型比较影响工程实施的效率；因此，发现问题后，将检测报告反馈给厂家，由厂家处理问题，再对处理后的模型进行检测，直到检测通过，然后进行工程组态有些问题，如没有描述，可能不影响通信，但

13、对工程实施不便，应该要求厂家处理有时同一个厂家的模型在多次工程检测中发现同样的问题；或者在检测时处理了，在工程实际使用时又重现了。这些问题很常见，非常影响工作效率，其实是模型管理的问题。因此在检测完成后，出检测报告，列出曾发现和处理的问题，并归档；同时要求厂家升级涉及设备的模型模型检测问题处理模型检测问题处理IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试模型常见问题模型常见问题强制数据未定义强制数据未定义IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试在过程层，以GOOSE和SV通信方式取代传统电缆接线，传输模拟量、开入及控制命令。相对于传统设备的端子，将GOOSE和SV中传输的数据

14、称为虚端子在通信过程中，设备需要知道通信报文中每个数据具体的含义和应用处理。如智能终端的某个GOOSE中的某个数据表示开关位置，间隔层设备收到该GOOSE后，根据事先配置取出开关位置并处理。这个配置就是虚端子连线。相对于二次回路电缆接线，将虚端子连线称为二次逻辑回路连线虚端子分为输出（发布/发送）虚端子和输入（订阅/接收）虚端子，都在模型中定义和配置设计院根据厂家提供的设备虚端子定义设计二次逻辑回路连线。工程实施中根据设计图纸进行虚端子的连线，连线后的配置保存在设备模型及变电站配置文件SCD中虚端子虚端子IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试虚端子连线虚端子连线IEC61850I

15、EC61850一致性测试一致性测试虚端子连线测试虚端子连线测试IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试虚端子连线是多台设备之间的配置和通信，智能终端与一次设备通过电缆连接，可能部分数据还会转发到站控层系统。环节较多，容易出现配置错误根据二次逻辑回路连线图纸进行虚端子连线配置，配置结果主要通过严格的测试来检测正确性，目前还没有更为有效的手段直接将图纸与配置进行对比检测。实际工程中，需要连线的虚端子数量较多，在通过工具软件配置时也容易出错如果虚端子连线配置中某个设备虚端子定义发生了变化，需要严格查看或重新配置涉及的环节，以便对新出现的问题能够快速的定位；最终的连线配置需要完善的存档管理

16、，便于运行维护虚端子连线的配置和测试工作量较大，建议使用专门的测试工具，如通过GOOSE测试工具模拟GOOSE的发布/订阅，方便数据模拟，监视设备GOOSE发布的正确性，以及一次设备数据接入的正确性虚端子连线问题及处理虚端子连线问题及处理IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试在IEC61850-7-2中定义了抽象通信服务接口（ACSI），即各种功能的操作流程及数据。这些“抽象”的服务需要通过具体的通信规约实现，在标准中称为“映射”，如8-1定义了ACSI如何映射到MMS通信标准。映射规范会详细定义ACSI中的功能及数据在映射规约中如何传输及处理“抽象”和“映射”的机制使得IEC6

17、1850具有很好的扩展性和适用性，如已有及正在制定的标准将IEC61850映射到IEC60870-5-104、webservices和OPC/XML-DA等应用功能主要包括控制、数据采集（遥测、遥信、保护事件和告警等）、定值操作及录波等，这些在标准中都有相应的ACSI及模型定义。一个应用功能由一个或多个ACSI实现服务和功能服务和功能IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试服务和功能的映射介绍服务和功能的映射介绍IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试主要测试设备对IEC61850标准服务实现的一致性，如应该支持的服务是否支持，服务的机制是否正确，与其他设备的互操作性等

18、站控层设备与间隔层设备之前采用MMS通信，站控层设备为客户端，间隔层设备服务器端，两者都是被测试的对象GOOSE通信主要测试发布机制是否正确，对订阅GOOSE的处理是否正确SV通信主要测试发送机制是否正确，查看波形，对接收到的SV处理是否正确直接对ACSI及通信规约的测试比较复杂，从IEC61850应用的角度，面向应用功能的测试更为高效，同时也测试了ACSI在测试中可以使用客户端测试工具、GOOSE测试工具和数字化录波器或SV测试工具等进行面向功能的测试及分析，也可以使用网络通信记录分析系统对网络通信进行面向应用的分析服务和功能测试服务和功能测试IEC61850IEC61850一致性测试一致性

19、测试客户端客户端/服务器端通信服务测试服务器端通信服务测试IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试标准中要求必须实现的服务不支持，影响互操作对不支持的服务或特性，未给出实现一致性说明设备内一些数据的初值不正确，如描述、时间、品质和定值等上送的数据类型定义与数据不一致，导致数据无法处理数据未按标准的数据类型定义上送，如品质类型遥控模式的初值与遥控模型不匹配，导致遥控失败增强型遥控不上送遥控结束报告使用可选服务用于重要的功能，如心跳，兼容性不好强制要求通信对方支持不规范的操作流程错误使用服务机制，如任何情况下都上送周期报告，或者在关联建立时主动上送缓冲报告等关联释放不彻底，导致再次关联

20、失败未能即时更新TISSUES中重要的改进服务和功能测试常见问题服务和功能测试常见问题IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试设备检修时，数据品质的检修位应该置位；MMS、GOOSE和SV都可以进行检修测试在标准中定义了取代服务，即从客户端设置设备的数据为取代数据，设备保留该数据，并将数据品质中的取代位置位，直到客户端取消取代才恢复到实际数据状态GOOSE和SV组播地址的规范性测试在标准中定义了日志服务，即服务器端对通过模型配置的需要存储的数据事件在其内部持久性存储，客户端可通过标准的日志服务查询这些日志事件在模型中定义的数据集为静态数据集，也可以通过在线服务在设备内创建动态数据集

21、其他测试其他测试IEC61850IEC61850一致性测试一致性测试推荐的推荐的GOOSE/SVGOOSE/SV组播地址组播地址开始地址（16进制）结束地址（16进制）GOOSE01-0C-CD-01-00-0001-0C-CD-01-01-FFMSV01-0C-CD-04-00-0001-0C-CD-04-01-FF6字节MAC地址，前3个字节由IEEE分配为01-0C-CD第4个字节对于GOOSE为01，对于多播采样值为04最后2个字节用作与设备有关的地址，见下表对时测试对时测试主要的对时方式有SNTP（网络对时）、IRIG-B、PPS和IEEE1588（高精度网络对时）等测试设备的对时精

22、度在发生事件时，设备数据时标的测试，以及与发出报文时标的对比测试。可以通过网络通信记录分析系统监视网络报文，对比分析监视到报文的时标和报文内数据的时标在时钟异常或丢失时，数据时标的品质测试合并器在时钟丢失时的守时测试主备时钟源对时测试对时测试对时测试合并器守时测试合并器守时测试GOOSEGOOSE通信测试通信测试GOOSE主要用于传输控制命令、开入及间隔间闭锁等数据，要求快速可靠为了保证快速性，GOOSE仅在网络通信中的链路层传输，且可设置优先级；在模型中配置好后，通信过程中GOOSE为定长组播报文，保证了应用层处理的快速性GOOSE按照梯形时间周期发布，保证了变化数据发布的及时性和无状态变化

23、时的可靠性GOOSE的发布机制、快速性和可靠性是主要测试内容对于订阅GOOSE的设备需要测试其对收到GOOSE处理的正确性，如在GOOSE发布错误时是否能检测出GOOSEGOOSE通信测试通信测试梯形时间周期发布机制梯形时间周期发布机制GOOSEGOOSE通信测试通信测试数据变化与重发机制数据变化与重发机制GOOSE报文中有两个数据，状态序号（stNum）和重发序号（sqNum）。在实际通信过程中，这两个数据的组合可唯一标识某一GOOSE报文的多条报文GOOSE中数据变化时状态序号stNum递增，表示状态变化了一次；重发序号sqNum为0，表示该条GOOSE为变化报文无变化重发时，stNum不

24、变，sqNum递增状态序号表示GOOSE数据变化的次数；重发序号表示无变化数据的重发次数GOOSEGOOSE通信测试通信测试正常的发布过程正常的发布过程发布周期 stNumsqNum说明11设备复位T0不变递增无变化重发T1递增0GOOSE变化T1不变1变化后第一次重发T2不变2变化后第二次重发T3不变3变化后第三次重发T0不变递增进入稳定条件下无变化重发过程GOOSEGOOSE通信测试通信测试设备设备GOOSEGOOSE发布测试发布测试序号测试项目备注1报文格式及编码正确性2梯形时间发布周期机制3变化事件时标，发布时标事件时标 发布时标4状态序号与重发序号5设备重启时状态序号和重发序号6在状

25、态序号递增时，GOOSE是否变化有数据变化7在重发序号递增时，GOOSE是否变化无数据变化8组网和点对点情况下发布时间测试9同一GOOSE在设备多个网口上发布数据和时间一致性测试10报文与模型配置一致性测试GOOSEGOOSE通信测试通信测试设备设备GOOSEGOOSE订阅测试订阅测试序号模拟GOOSE发布测试设备对订阅GOOSE的处理1模拟变化GOOSE2模拟错误的状态序号3模拟错误的重发序号4模拟非梯形时间发布可能会报GOOSE中断5模拟双网发布6模拟状态序号递增，无变化数据7模拟重发序号递增，数据变化8模拟复位GOOSEGOOSE复位报警9模拟错误的GOOSE应丢弃GOOSEGOOSE通

26、信测试通信测试状态序号和重发序号错误状态序号和重发序号错误/异常情况异常情况stNum sqNum 说明0stNum值0保留，不允许使用11设备复位10stNum为1表示设备复位，sqNum应从1开始不变不变变化或重发，stNum和sqNum至少有一个在递增不变跳变每重发一次，sqNum应该递增1不变0GOOSE变化，stNum应该递增递增非0GOOSE变化，stNum递增，sqNum应该为0跳变GOOSE变化，stNum应该递增1SVSV报文测试报文测试SV报文中的计数器用于对每条报文编号计数，在每秒时钟同步时复位，重新计数；计数必须连续递增时钟同步失败或正常时需要置相应的同步标记在一种采样

27、频率下SV报文固定周期（等间隔）发送，周期偏差应该在允许的范围内SV报文数据可能会出现跳变，这会影响到间隔层保护的功能使用录波分析工具或网络通信记录分析系统，监视并分析SV报文计数器的正确性，发送的等间隔性和时钟同步情况；分析保护试验的波形，在一段时间内波形的稳定性等动模试验动模试验主要通过实时数据仿真系统RTDS进行动态模拟试验，测试数字化设备的功能；功能测试部分与传统设备测试基本相同将RTDS的模拟量输出接入到合并器；合并器以SV报文方式发送RTDS的仿真数据到间隔层设备将RTDS的模拟开入接入到智能终端；智能终端以GOOSE报文方式发布开入智能终端订阅间隔层设备的控制GOOSE，输出到R

28、TDS的模拟开出如果RTDS能处理GOOSE和SV，则直接与间隔层设备通过网络连接进行测试；有些测试仪可以直接输出SV报文，以及GOOSE的订阅/发布在动模试验过程中会涉及模型配置和虚端子连线，以及时间相关的测试集成测试集成测试在对单台或少量设备测试时，网络环境简单，负荷小，互操作范围小，有些问题不宜发现，如网络延时或丢包等。因此，需要将所有设备集成在一次进行测试集成测试主要测试设备在复杂网络环境下，与多台设备间的互操作性，设备功能是否正常等，网络性能和稳定性，也包括对网络设备的测试集成测试环境也用于测试设备在长期运行过程中的稳定性，发现一些偶尔出现的问题集成测试对模型及虚端子连线进行相对全面

29、的测试在集成测试过程中，网络数据量会非常大，需要借助专门的根据如网络通信记录分析系统监视和记录偶尔出现的问题，并快速定位和分析集成测试集成测试集成环境下时间测试集成环境下时间测试集成测试集成测试系统集成环境下网络比较复杂，且网络及设备的负荷都会增加，容易出现丢包或者延时。问题出在设备还是网络，最有效的排查手段就是监视原始通信报文并分析设备的设计未考虑大负荷数据处理的情况，所以往往在工程投运后才慢慢暴露出来，如功能不正常或重启等设备对网络上各种报文的过滤处理不是很好，会导致设备自身网络出问题，通信失败；严重时影响整个网络过程层网络往往需要划分VLAN，在网络环境复杂时，VLAN的划分容易出问题，

30、如报文无法正确转发，或者出现环路风暴等常见问题常见问题网络测试网络测试使用SMARTBIT等设备，对设备的网络性能进行测试，如稳定运行情况下能够承受的最大网络流量测试网络设备的转发性能，对网络风暴的抑制能力，网络风暴下整个网络的稳定性，丢包情况分析网络潜在问题，也可以进行网络安全性测试分析网络端口或VLAN的流量，工具分析合理规划网络和划分VLAN使用网络通信记录分析系统监视和分析设备运行过程中的稳定性，如通信建立/释放情况；分析设备的应用数据流量，是否发送了无用的或者会影响网络的报文等总结总结智能变电站设备统一采用IEC61850标准通信，因此数字化变电站中与IEC61850相关的测试也适合于智能变电站IEC61850在不断地改进发展，以及向其他领域普及，对基于IEC61850的设备测试变得必要而且逐渐成为基础IEC61850是一个庞大而复杂的技术体系，借助于专门的测试工具可以有效地提高测试效率，也更容易熟悉和掌握IEC61850的应用测试内容应随着IEC61850的发展及应用扩展而改进和补充，相应的测试工具也要随着改进谢 谢