（浙江省电力试验研究院，杭州310014）

基于IEC 61850标准的数字化变电站调试技术

舒鹏，王松

（浙江省电力试验研究院，杭州310014）

阐述了IEC 61850标准的基本内容，介绍常见数字化变电站的实现形式和特点，重点讨论了基于IEC 61850标准的数字化变电站的新型调试技术，引入了分层调试概念，并对调试中常见的问题做了解答和归纳。

IEC 61850标准；数字化变电站；组屏方式；分层调试

随着现代电网结构的日益复杂，变电站数量大大增加，生产变电站二次保护和自动化系统的厂家数量也迅速增长。

IEC6 1850标准的出现，统一了电力系统的通信标准，为互操作性和数字化变电站的实现打下了基础。

由于数字化变电站在应用IEC 61850标准的形式和程度方面不尽相同，数字化变电站的调试与传统变电站的调试方式也有较大差别，本文针对数字化变电站的特点，引入分层调试概念，并讨论了相关的新型调试技术。

1 数字化变电站的实现形式

IEC 61850标准将变电站划分为3个层次：变电站层（后台，子站等）、间隔层（保护，测控等）和过程层（智能终端，电子式互感器等）。

图1为根据国家电网公司Q/GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》新建220kV数字化变电站的典型技术实施方案。该方案采用了电子式互感器，值采直跳，实现了全站的数字化。全站划分为SV（采样值），GOOSE（通用面向变电站对象事件)，MMS（制造报文规范）3个网络[1]。

图1 典型220kV变电站数字化实施方案

目前，变电站的数字化程度可以划分为3类：站控层采用IEC 61850协议、MMS替代原来的103或104规约，开关量跳闸二次回路采用GOOSE传输，模拟量二次回路采用SV传输[2]。

2 数字化变电站调试技术

在进行具体调试工作之前，首先需要对变电站进行系统配置。设备厂家提供描述IED（智能电子设备）的ICD（智能电子设备配置描述文件），系统调试方使用系统配置工具根据设计院的图纸配置IED名称、IP地址、虚端子等，得出全站适用的SCD（变电站配置描述文件），再导出成IED适用的CID（具体配置后的IED描述文件），由厂家下装到IED中。但CID在经过配置后往往会存在很多问题，需在调试中不断完善改进。

由于变电站数字化程度不尽相同，故引入分层调试概念，尽量满足不同类型数字化变电站的调试需求：

（1）间隔层及间隔层与过程层之间的调试，即传统意义上的继电保护、测控装置的调试。

（2）站控层调试，即后台自动化功能的调试。

2.1 间隔层及间隔层与过程层之间的调试

2.1.1 组屏方式

目前，保护和测控装置、合并单元及智能终端的组屏方式主要有以下2种：

（1）室内集中放置，合并单元和智能终端组屏，保护装置与测控装置分开组屏（如图2所示）。

图2 室内集中组屏模式

（2）就地摆放在一次设备旁，采用测控保护一体装置，与合并单元、智能终端统一组屏（如图3所示）。

2种组屏方式各有利弊：室内集中组屏给设备运行和调试人员提供了较好的环境，缺点是与一次设备之间仍需要较多的长电缆。就地组屏节约了长电缆，缺点是现场环境恶劣，对设备和人员要求较高。

图3 就地集中组屏的调试方式

2种组屏方式的调试方法大体一致，图3为测控保护一体就地组屏方式的调试示意图。对于采用传统互感器的模式，可以直接将模拟量输出到合并单元来模拟二次采样；对于采用数字式互感器的模式，由于从互感器到合并单元之间的传输并没有在标准中明确，互感器厂家各有私有规约，所以须由厂家提供1∶1的电子式互感器来对合并单元进行加量。本间隔的跳闸/重合闸可由智能终端的传统开出引回进行闭环测试。

保护装置之间的联系，如220kV母线差动保护启动线路远跳、500kV线路保护启动断路器失灵保护等，需要对测试仪进行GOOSE配置，模拟对应装置的开入/开出。表1显示了某个线路保护装置的GOOSE控制块的配置，表中的每个项目必须与保护实际配置一致，每个GCB（GOOSE Control Block）拥有唯一的地址，包括了传输的数据集DS（Data Set），数据集里的数据属性DA（DataAttribute）即对应传统意义上的开入、开出。

表1 某线路保护GOOSE控制块配置表

采用室内集中组屏模式时，各屏柜之间距离较远，难以像图4所示那样对整个系统进行闭环测试。这时可采用分步调试方法，对保护测控进行单体调试，即先由测试仪输出SV模拟采样，GOOSE开出作为返回，再进行系统联调试验。

2.1.2 数字化变电站调试注意事项

（1）由于数字化变电站普遍采用了MU（合并单元）作为二次采样的数字输入设备，对于跨间隔的设备如母线差动保护、主变压器保护等，需要从不同间隔采样来计算差流，因此采样值的同步问题非常重要。调试时通过对相关间隔MU输入同源模拟值，观察装置对实时差流的计算，以验证其同步性。

（2）间隔层的联/闭锁信息将通过GOOSE在MMS网中传输，具体的试验方法与传统调试并无差别。

（3）由于大量采用数字量传输，数字化变电站相比传统站减少了大量的硬压板，取而代之的是设在IED中的软压板，针对这些软压板必须进行唯一性试验。

（4）GOOSE，SV的试验检修机制：在检修状态下，IED发出的GOOSE，SV报文中的test品质位将置1，相应的接受方IED会将报文中的test位与自身相比较，只有两者一致，才将其作为有效信号进行处理[3]。

2.2 站控层的调试

这部分调试将专注于保护测控与后台的MMS通信及全站的系统级联调，采用通信传动与实际传动相结合的方式，调试步骤如表2所示。

表2 全站站控层集中调试步骤

调试时应特别注意以下几点：

（1）IEC 61850将MMS网中传输的报告划为缓存报告（Buffered Reports）和非缓存报告（Unbuffered Reports），缓存报告是将变化引起的事件立即发送报告，同时存储在装置中，在装置与后台失去链接的情况下报告不会丢失，待链接恢复后，装置将把这些报告推送给后台。而非缓存报告不进入缓存，失去链接时报告将丢失。针对不同的报告类型，在典型保护测控装置通信中断后，模拟发生动作事件，然后恢复通信链接，测试后台是否能收到相关事件信息，以及报告数量和顺序是否一致。

（2）MMS的试验检修机制：61850标准下，在投入检修压板后，该装置所有MMS上送事件报告中对应的test品质位会改变，后台根据该品质位对报文进行处理（在报文后加上检修）。在调试时，通过投入检修压板模拟MMS事件，查看后台的报文显示是否符合标准。

（3）取代模型：为了方便调试，引入了取代的概念，即用取代值代替过程层的值。在完成过程层至间隔层的调试，证明过程层在间隔层的映射正确后，可使用取代值来简化调试流程，在远动对点试验中能节省不少时间[4]。

取代模型提供了对DA的功能约束为MX（模拟值）或ST（状态值）的取代。此时客户访问该DA时，接受的是人工输入的值，而非过程值。

（4）定值处理：61850标准提供了在后台召唤定值、切换定制区和控制软压板的功能。对应的IED设备上分别设有相关的软压板，调试时在试验定值功能、远控功能的同时，须对软压板做相应的试验。

2.3 调试中出现问题时的解决方法

数字化变电站中大量使用网络和数字量来代替传统的二次回路，因此出现问题时无法用传统的方法检查二次回路。目前普遍使用网络抓包软件如ethereal等来分析问题。

图4为通过ethereal抓取的典型MMS报文，报文携带的信息在图中已详细解析，检查时重点关注报告的ID、引用的数据集、品质位及上送原因，这些数据必须与实际试验完全一致。

通过ethereal抓取的GOOSE报文，能显示以下信息：destination地址错误、appid错误、GOOSE控制块路径、名称错误、数据集个数不一致等，所以若出现无法接收GOOSE的情况，可以利用抓包软件对GOOSE报文进行解析，关注这几项是否符合要求。

3 结语

图4 典型MMS报文分析

随着IEC 61850标准的推广，试点数字变电站不断涌现，数字化智能变电站即将迎来大规模应用。本文介绍了数字化变电站的实现方式，对新标准下变电站的调试技术进行研究讨论，引入了分层调试的概念，适用于不同实现程度的数字化变电站的调试，具有通用性，可为智能变电站调试提供参考。

[1]国家电网公司．Q/GDW 441-2010智能变电站继电保护技术规范[S].北京：中国电力出版社，2010．

[2]冯军．智能变电站原理及测试技术[M].北京：中国电力出版社，2011.

[3]国家电网公司．IEC 61850工程继电保护应用模型[S].北京：中国电力出版社，2010．

[4]COMMISSION E I.Communication networks and systems in substations-part 7-2∶basic communication structure for substation and feeder equipment-abstract communication service interface（acsi）[S].2003∶63.

（本文编辑：龚皓）

Commissioning Technology of Digital Substations Based on IEC 61850 Standards

SHU Peng，WANG Song
（Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China）

This paper expounds the basic content of IEC 61850 standards，describes the realization forms and characteristics of common digital substations.It focuses on the discussion about the new commissioning technologies of digital substations based on IEC 61850 standards and introduces the concept of hierarchical commissioning.In addition，the common problems in commissioning are solved and summarized.

IEC 61850 standards；digital substations；deployment methods；hierarchical commissioning

TM766

：B

：1007-1881（2012）06-0021-04

2011-10-27

舒鹏(1985-)，男，浙江衢州人，工学硕士，工程师，从事电力系统继电保护研究和试验工作。