数字化变电站测试技术
数字化变电站测试技术武汉大学电气工程学院1. IEC61850标准简介 2. 数字化变电站测试技术 1. IED单装置测试 2. 系统级测试目 录IEC 61850IEC 61850标准简介标准简介l IEC 61850系列标准的全称是变电站通信网络和系统 (Communication Networks and Systems in Substations) ，它规范了变电站内智能电子设备（IED）之间的通信行为和 相关的系统要求 l IEC 61850系列标准是由国际电工委员会第57技术委员会 (IEC TC57)从1995年开始制订的,目前，IEC61850共14个部份 已经全部通过为国际标准。我国的标准化委员会对61850系列 标准进行了同步的跟踪和翻译工作IEC 61850IEC 61850标准简介标准简介l IEC 61850系列标准吸收了多种国际最先进的新技术 ，并且引用了多个领域内的其它国际标准。它是一个 标准体系，而不仅仅是一个通信协议标准。它是数字 化变电站实现的基础，采用面向对象的建模技术，面 向未来通讯的可扩展架构，来实现“一个世界，一种 技术，一个标准”的目标 l 通信协议的统一解释非常关键。标准文本仅仅定义了 90%，而10%是选择项，各厂家的实施程度也不相同 。所以，标准的测试非常必要。IEC 61850就设计了 兼容认证步骤，即IEC 61850-10部分：一致性测试数字化变电站中的变电站层监控系统、间隔 层测控保护装置、过程层设备以及通信设备等， 首先要经过单装置的测试，才能保证其有效性和 可靠性。 测试内容如下： 功能、性能测试 环境测试 IEC61850一致性测试数字化变电站测试技术-单装置测试 功能、性能测试 单装置的功能测试根据装置的类型，有 相应的标准遵循，四遥功能的测试，绝 缘性能试验等。 环境测试 高低温测试； 湿热测试； 机械性能测试； 电磁干扰EMC测试。单装置测试 一致性测试一致性测试是对通信以及因通信组成系统的 IED的型式试验，验证协议实现与相应的协议标 准的一致性，为各厂家的装置实现互操作做好 测试基础。在多个厂家进行设备互联时，通过 一致性测试会提高人们对设备（协议实现）符 合相应协议标准的置信程度，提高相同标准不 同实现之间互联的成功概率。单装置测试 一致性测试测试依据：IEC61850-10 一致性测试 测试内容：文件版本检查；（MICS，PICS，PIXIT ）配置文件检查； （icd文件有效性、IED数据模型一致性 ）ACSI服务测试。 测试工具：KEMA 61850测试软件工具包单装置测试 一致性测试（MICS）单装置测试客户户/用户户 方服务务器/发发 布方值值/注释释如支持服务务器侧侧(B1) M1Logical device(逻辑设备逻辑设备 )c2c2M2Logical node(逻辑节逻辑节 点)c3C3M3Data(数据)c4C4M4Data set(数据集)c5C5M5Substitution(取代)OOM6Setting group control(定值组值组 控制)OO表 A .2 ACSI 模型的一致性陈陈 述 一致性测试（PICS）单装置测试服务务AA:TP/ MC客户户(C) 服务务器 (S) 注释释Server (服务务器 第6章)S1ServerDirectory(服务务 器目录录)TPMApplication association (应应用关联联 第7章)S2Associate(关联联)MMS3Abort(异常中止)MMS4Release(释释放)MM表 A.3 ACSI 服务务的一致性陈陈述 一致性测试用例单装置测试 一致性测试架构单装置测试单装置测试单装置测试测试示例：CtlN1（否定测试）单装置测试测试用例测试用例描述CtlN1没有选择SBO控制对象就进行操作，检验是否有否 定响应及AddCause单装置测试根据IEC61850标准的完善，以及数字化变电 站的发展，提出系统测试的概念。 l全站配置测试 配置文件icd文件及scd文件的 语法语义正确性，是全站功能实现的基础。 l变电站功能测试（结合一致性测试） l网络性能测试数字化变电站测试技术-系统级测试配置文件测试：系统级测试配置文件测试：（ReferenceCheck）系统级测试配置文件测试（DataModel）系统级测试配置文件测试： Value mismatch LD0/LLN0$BR$brcbWarning01$RptID SCL: LD0/LLN0.brcbWarning IED: LD0/LLN0$BR$brcbWarning DataTypelength mismatch LD0/LLN0$ST$Mod$stVal SCL: 8 IED: 32 * Enum value zero does not exist for LD0/LLN0$ST$Mod$stVal系统级测试l变电站功能测试 数字化变电站的功能测试和常规站类似，主要 有全站互联互通功能，四遥功能，站级装置级 闭锁功能等。要从工程实际需求出发，与 IEC61850-10的测试用例相结合，针对功能测 试所体现出的ACSI通信服务问题，再设计测 试项目来分析和解决问题。系统级测试l变电站功能测试系统级测试l监控系统功能测试 与IED正确互联，实现四遥功能，正确遥控。 l间隔层IED功能测试 遥测、遥信、遥控功能，网络中断检测功能，双网切 换功能，对时功能，定值召唤、编辑、设置功能（保 护装置），保护事件、录波文件上送功能，联闭锁功 能（测控装置GOOSE传输） l记录和分析测试的通信过程 使用IEC61850通信协议分析工具对测试的通信过程进 行记录，针对功能测试过程中所体现的ACSI通信服务 问题，结合IEC61850-10的测试案例做进一步的测试 和分析。系统级测试l网络性能测试 吞吐量测试、时延测试、帧丢失测试、背靠背 测试、地址缓存能力测试、地址学习速率测试 、GOOSE传输能力、VLAN测试、帧抑制测 试、优先级测试、级联测试、网络风暴对电力 装置的影响测试系统级测试lGOOSE传输能力测试 要求交换机能正确转发数据，通过搭建客户端 /服务器环境，发送/解析GOOSE报文来测试 。系统级测试lVLAN测试 7个数据流测试VLAN，7个数据流由测试仪Port1发出 ，测试仪Port2、Port3、Port4端口作为接收端口。测 试仪端口Port14分别连接交换机端口Port14。 7个测试流分别如下： stream1: goose报文VID缺省设置； stream2: goose报文VID为100； stream3: goose报文VID为200； stream4: IPv4报文，VID缺省设置； stream5: IPv4报文，VID为100； stream6: IPv4报文，VID为200； stream7: 广播报文，VID缺省设置。系统级测试l帧抑制测试设置交换机广播/组播帧抑制百分比，一个端 口发送一定负载的广播帧，另一个端口接收， 测试丢帧率。系统级测试l优先级测试 测试方法：两个端口发送百兆流量（端口1、 2），一个端口收（端口3过载）。系统级测试l级联测试 数字化变电站中网络是分层级联的，测试级联 交换机的吞吐量，时延性能。系统级测试l网络风暴对电力装置的影响测试 测试方法：在被测终端设备通信网络上加入带 外、带内两种报文，以一定的负荷发送报文。 带外广播报文的目的mac地址为FF-FF-FF-FF- FF-FF，带内报文在数字化变电站系统内抓包 获得，以确保带内GOOSE报文的帧格式为终 端被测设备接受的帧格式。测试在不同负载的 带内、带外网络风暴下，终端设备的状态反应 及发生异常的耗时。系统级测试l网络风暴对电力装置的影响测试系统级测试武汉大学电气工程学院 彭辉 电话：13007180625 027-68772288 邮箱：hpengwhu.edu.cn
