试析特高压变电站监控系统测试技术应用

试析特高压变电站监控系统测试技术应用

郑航李颖

（陕西省电力公司检修公司710065）

摘要：随着特高压交流工程纳入国家大气污染防治行动计划实施方案，将会有越来越多的特高压交流工程建设投产运行。特高压变电站监控系统实现全站信息的采集、处理、监视、控制、运行管理等功能，是变电站生产运行的重要组成部分，是实现特高压交流输电数字化、自动化、互动化的关键环节。

关键词：特高压；变电站；监控系统；测试技术

一、系统架构

目前在建与已投运的交流特高压变电站监控系统是基于IEC61850标准1000kV变电站监控系统，站控层与间隔层设备均采用IEC61850标准建模与通信，与智能变电站相比，交流特高压变电站建设无过程层设备，采用硬接线方式实现对一次设备状态量和模拟量的采集及控制命令的开出。

纵向分为间隔层和站控层，2层设备信息交互通过站控层双网连接。变电站与调控主站信息交互，在安全I区通过I区数据通信网关机实现调控数据的实时交互，在安全II区通过保信子站实现全站继电保护的信息交互，在安全III\IV区通过III\IV区数据通信网关机实现一次设备在线监测及视频的信息交互。横向分为安全I区、II区及III\IV，其中I区与II区之间通过硬件防火墙隔离，II区与III\IV区之间通过正反向隔离装置。站控层网络是间隔层设备和站控层设备之间的网络，实现站控层内部以及站控层与间隔层、间隔层逻辑闭锁信息之间数据传输，连接数据通信网关机、监控主机、综合应用服务器、数据服务器、保护、测控和其他智能电子设备等设备。站控层网传输报文主要包括MMS报文、GOOSE报文（跨间隔逻辑闭锁信息通过GOOSE交互），其中采用网络分析仪记录、存储、分析站控层双网的报文信息，它是事故分析的依据。

根据交流特高压变电站监控系统整体架构的技术特点，依据特高压建设总体安排，变电站监控系统在发往现场之前应进行联调测试。根据监控系统出厂验收测试，总结前期工作经验，归纳开展的测试项目主要包括测控装置功能及性能测试、监控主机功能及性能测试、数据通信网关机功能及性能测试、网络分析仪功能测试、时间同步在线监测功能测试、保护装置接入监控系统测试及系统切换功能测试等。

二、测试技术应用分析

2.1监控主机高级应用功能

变电站监控系统高级应用功能包括顺序控制、智能告警及数据辨识等。保护测控信息仿真系统是基于SCD仿真保护装置与测控装置的信息交互行为，集成了顺序控制、智能告警及数据辨识测试案例，可进行正确响应与否定响应测试。顺序控制测试使用保护测控信息仿真系统的MMS服务组件来虚拟实际的间隔层IED装置，通过导入SCD文件，就可以虚拟出待测试变电站所有的间隔层IED装置，从而实现对顺控功能的测试。智能告警与数据辨识功能测试，通过保护测控信息仿真系统导入SCD文件模拟IED装置的输出，编辑测试案例控制信息源的输出。基于保护测控信息仿真系统测试，可解决目前监控主机高级应用功能测试困难不全面的问题，加快高级应用功能的推广应用。

2.2防误闭锁逻辑功能

变电站监控系统防误由站控层防误、间隔层防误和设备层防误三层防误闭锁功能组成，为变电站操作提供多级的、综合的防误闭锁。联调测试需分别验收站控层和间隔层防误闭锁功能。

站控层防误闭锁功能主要包括防误闭锁逻辑（含正逻辑与反逻辑）、防误预演功能及防误功能投退测试等。验证防误闭锁逻辑可通过监控主机的置数功能，改变一次设备开关刀闸位置及遥测值，这样可以提高测试效率。本文提出了一种基本变电站配置文件SCD仿真间隔层设备信息交互行为，通过仿真测控装置完成站控层防误闭锁功能正逻辑与反逻辑的测试。

间隔层防误闭锁功能主要包括本间隔和跨间隔防误闭锁逻辑（含正逻辑与反逻辑），跨间隔信息交互采用站控层GOOSE发送与订阅，应验收GOOSE报文的规范性，同时验收通信中断、投入检修硬压板时的闭锁逻辑。验证间隔层防误闭锁逻辑可通过监控主机的取代服务，设置一次设备开关刀闸位置及遥测值，这样可提高测试效率。

2.3检修处理机制功能

装置检修硬压板是提供检修人员安措的一种手段，对检修处理机制功能应开展测试，测试内容包括MMS报文检修处理机制、GOOSE报文检修处理机制及检修位远动上送处理机制。

①MMS报文检修处理机制测试：装置投入检修硬压板时，检查除检修压板本身的信号的品质q的Test位应置“1”，而检修压板信息本身的品质位q的Test位应置“0”。同时检查监控后台告警窗对检修位的处理，当报文为检修报文时，应在单独的检修窗进行展示，不影响正常运行的告警窗。

②GOOSE报文检修处理机制测试。装置投入检修硬压板时，检查除检修压板本身的信号的GOOSE报文的test为true，而检修压板信息本身的GOOSE报文的的test为false。同时检查GOOSE接收端与发送端检修不一致处理机制，只有当2者一致时，才将信号作为有效信号处理，不一致时应保持前一个状态。

③检修位远动上送处理机制测试。数据通信网关机收到带检修位的MMS报文转换成IEC104对应的品质位需开展测试，IEC104报文品质位有IV无效位、NT非当前值位、SB被取代位、BL被封锁位、SPI单位值位，无对应的检修位，根据工程实际需要建议MMS报文检修位对应IEC104的IV无效位。

2.4数据缓存功能及性能

数据缓存功能和性能测试对象包括测控装置和数据通信网关机，用于测试装置通讯中断后信息补发的能力。

①测控装置数据缓存功能和性能测试。站控层通讯正常过程中，人为模拟双网通讯中断，施加遥信量变位信息，然后恢复通讯，查看通讯中断时遥信变位信息能否补送至监控后台；双网切换过程中，施加遥信变位，查看信息是否正确上送，并在通讯中断过程中施加大量的遥信变位，测试测控的缓存性能。

②数据通信网关机数据缓存功能和性能测试。数据通信网关机与调控主站正常通讯过程中，人为模拟通讯中断，施加遥信变位，通讯正常后，查看信息是否正常补送，并在通讯中断施加大量的遥信变位，测试其缓存性能。

2.5时间同步在线监测功能

变电站二次设备应满足时间同步监测管理功能，测试内容包括对时状态测量数据和设备状态自检信息，其中状态自检信息包括对时信号状态、对时服务状态和时间跳变侦测状态。时间同步监测实施方案应满足规范要求，其中调控主站与厂站的时间同步监测精度应小于10ms，厂站内部时间同步监测精度应小于3ms，设备状态自检信息应正确反映并上送。

2.6系统切换功能

为增加系统的可靠性，监控系统采用冗余配置，包括监控主机主备模式、站控层双网模式、主时钟双主模式，对冗余配置应开展切换功能测试。测试过程中要求系统功能、性能正常，动作后的告警信息报告正确并无丢失。

①监控主机双机切换。通过关机切换、命令切换、网络切换进行验收测试，要求能正确切换且信息无丢失。

②双主时钟切换。通过关机切换和命令切换进行验收测试，要求时钟能正确切换，且时间准确。

③站控层双网切换。通过断网切换进行验收测试，要求网络能正常切换且无信息丢失和重复信息。

结语

变电站监控系统作为特高压站生产运行重要环节，对站内电网一次设备及二次系统安全稳定运行起着至关重要的作用。本文对交流特高压变电站监控系统测试技术进行了分析，系统阐述了测试项目、测试方法及要求，并结合工程应用中发现的典型问题进行了介绍，本文所述内容可供交流特高压自动化专业人员提供借鉴，对变电站监控系统调试、运行维护及检修等工作有一定的参考意义。

参考文献

[1]于新洋.变电站通信机房动力环境监控系统的设计及应用[D].吉林大学,2013.

[2]姜小明.物联网技术在220kV西泾变电站的应用研究[D].南京理工大学,2014.

郑航（1991.01.07—），性别：男；籍贯：陕西；民族：汉；学历：研究生；职称：无；职务：无；研究方向：电力系统及其自动化；单位：陕西省电力公司检修公司.

李颖（1991.03.07—），性别：女；籍贯：陕西；民族：汉；学历：研究生；研究方向：电力系统及其自动化；单位：陕西省电力公司检修公司.