摘要：简述了IEC61850标准中的通用变电站事件模型和继电保护装置的功能测试内容，介绍了一种数字化保护装置的测试系统搭建方案。该测试系统能够实现对GOOSE报文传输的跳闸命令进行解析和映射，可以向被测装置发出GOOSE报文模拟闭锁条件。利用该测试系统能够完成继电保护逻辑功能的测试，并且使用方便，性能可靠。
引言
如今变电站自动化水平的发展对设备互操作性提出了更高的要求。国际电工委员会TC57制订了《变电站通讯网络和系统》．系列标准，即IEC61850系列标准。该标准采用对象建模技术，面向设备建模和自我描述，以适应应用功能的需要和发展，满足应用开放互操作性要求，为基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。
IEC61850标准中定义了通用变电站事件模型，该模型基于自动分布的概念，提供了在全系统范围内快速可靠的输入、输出数据值的功能。随着IEC61850系列标准在我国电力系统的推广和应用，采用GOOSE报文传输跳闸信号的继电保护装置已经研发出来，需要探索新的测试系统及测试方法，来实现对数字化继电保护产品的测试。
1通用变电站事件简介
1.1术语
通用变电站事件（GSE）分为2种不同的控制类和报文结构：一种是面向通用对象的变电站事件GOOSE（GenericObjectOrientedSubstationEvent），支持由数据集组织的公共数据交换；另一种是通用变电站状态事件GSSE（GenericSubstationStateEvent），用于传输状态位变位信息（双比特）。
GSSE报文一般只用于传输保护跳闸、闭锁等状态变位信息，内容比较单一。GOOSE报文的核心内容可由用户灵活、自由定义，不仅可传输状态信息，而且可传输模拟量信息，甚至可传输时间同步信息等，故其应用范围更广。
GOOSE/GSSE报文传输的可靠性要求很高，它的一个典型应用是变电站过程总线（ProcessBus）上保护跳闸命令和闭锁信号的传输。
1.2采用GOOSE机制的优势
(1)所有配置好的信息（如跳闸、互锁、断路器状态）能在一个简单的网络上传输；
(2)取代保护之间的硬接线和相关设备，使建设一个变电站的总造价大大降低；
(3)智能电子设备（IED）之间通讯数据的增加或更改变得更加容易实现。
2数字化继电保护对测试系统要求
基于IEC61850标准的数字化继电保护装置具备保护、对外通信、信息输入、记录、显示、打印等继电保护装置的各项功能，在对继电保护装置进行全面测试时，考核以上功能的正确性非常重要。其中继电保护装置的保护功能关系重大，因此成为功能测试中重要的一项。
传统的继电保护装置的保护功能测试，模拟量输入、开关量输入输出均是通过物理接线连接的。测试仪输出电流电压信号到继电保护装置的模拟量输入回路，同时也可以输出开关量到保护装置的开关量输入回路，保护经过故障计算后满足动作判据输出跳闸命令，驱动出口继电器，使继电器的触点闭合，测试仪的开关量输入模块可以监视保护装置的动作触点。这样构成一个闭环的测试系统，测试人员可以很方便地考核保护逻辑的正确性及继电保
护的性能指标等是否合格。
对基于IEC61850标准的继电保护装置来说，开入开出信号通过GOOSE报文传输，不可能再采用物理接线的方式将跳闸信号做为反馈引入到测试仪上，现有的继电保护测试仪也不能满足测试的需要。因此，对于采用GOOSE机制的继电保护来说，必须开发新的测试系统。
数字化继电保护对测试系统的基本要求有：
(1)能够输出基于IEC61850-9标准的采样值报文，并且能够模拟电力系统的各种故障，故障参数可以设置；
(2)能够发送GOOSE报文给被测装置，模拟变电站间隔的位置信息、闭锁信号等各种开入量信息；
(3)能够接收被测装置发送的GOOSE报文并正确解析，给出GOOSE报文携带的信息。
3一种数字化保护测试系统搭建方案
在目前数字化变电站过渡阶段，部分变电站一次设备仍采用传统电流电压互感器，采用过程层设备合并器实现将一个间隔的模拟量转变为符合IEC61850-9标准的采样值报文。鉴于目前直接输出采样值报文的测试仪尚处于应用初期阶段，对其幅值、相位精度等方面还没有严格的论证，因此搭建测试系统时可以采用传统测试仪和合并器相配合的方式，实现采样值报文的输出。
OMICRON公司生产的CMC256+NET1型测试仪，能够输出电流电压模拟量和开关量，并可以监视保护装置的跳闸触点，目前做为传统测试仪在电力系统广泛应用。该测试仪具有以太网接口，只需在控制软件中添加一个组件即可实现接收和发送GOOSE报文的功能。
测试时需要通过GOOSE配置组件进行正确配置，测试仪接收GOOSE报文能够正确解析并按照配置映射到相应的开关量输入上，从而实现对被测装置发送的跳闸命令的监视。需要发送GOOSE报文时，只需在测试菜单中设置一个开关量输出即可，测试仪能够按照配置将该开出相应的GOOSE报文发送到网络上，从而实现向被测装置发送开入信息的功能。
利用CMC256+NETl测试仪具备的GOOSE收发功能，配合一台合并器，即可以搭建一个闭环的测试系统，系统示意图如图1。
图1测试系统
该测试系统具备以下功能：
(1)从网络捕获GOOSE，并作用于指定的状态信号；
(2)模拟工ED发送GOOSE信息；
(3)提供GOOSE配置组件；
(4)支持配置文件的导入和导出。
3.1测试系统的优点
本测试系统和传统的相比，测试仪硬件上几乎没有变化，软件上仅增加一个GOOSE配置模块，原来的测试模块如手动测试、状态序列菜单等仍可以继续使用，并且使用方法和原来一样，给测试员带来极大的方便。
3.2测试系统的局限性
由于测试系统采用了原来的测试软件，而原来的测试软件考虑硬件因素，开关量输入最多只有10路，在接收GOOSE时，测试仪最多可以实现10个GOOSE数据的映射。这样在某些功能复杂的保护装置测试时，如装置发送的GOOSE报文中有多个GOOSE数据需要监视时，测试仪就无能为力，只能多次设置开关量映射关系，分别完成测试，这将降低测试
效率。
事实上，测试仪软件接收GOOSE报文时，并不依赖硬件上开关量的多少，CMC256+NET1的做法主要是由于延用了原来的测试软件。
4数字化保护的测试方法
利用3中所述的测试系统，可以实现对数字化保护装置的功能测试。进行测试时，测试仪、控制测试仪的PC机、被测装置的IP地址应该设置在同一网段。
4.1通过订阅GOOSE测试保护装置的跳闸信号
测试仪要能够感受被测对象发出的GOOSE信息中的跳闸信号，必须先订阅GOOSE。订阅时，根据保护装置的配置文件，在GOOSE配置模块中配置好将要接收的GOOSE的具体细节，包括数据集中的数据。另外必须指定下列参数：①GOOSEcontrolreference（GOOSE控制参引）；②GOOSEID（GOOSE标识）；③ApplicationID（应用标识）；④MACAddress（MAC地址），以保证测试仪可靠收到GOOSE信息。
配置完成后，将GOOSE中表示跳闸信号的数据映射到测试仪的开关量输入上，这样当测试仪接收到GOOSE报文时，便将该数据的状态反映在测试仪相应的开入位上，测试模块根据该开入位的状态判断保护是否动作。
要订阅一个GOOSE，必须准确配置GOOSE的数据集。创建数据集时，需要指定数据名和数据类型。数据集结构必须与被测装置发出的GOOSE中数据集结构一样，不需要映射到测试仪的数据也必须指定好，因为测试仪要为这些数据预留地址空间，这样才能得到正确的数值。
除可以通过手动的方式编辑GOOSE信息外，测试软件还应提供自动配置的功能，可以直接读入SCL文件，从中获取GOOSE配置，然后由测试员根据需要完成映射。
4.2通过测试仪发送GOOSE
利用测试仪的GOOSE发送功能时，被测装置需要订阅测试仪的GOOSE。
测试仪发送GOOSE是通过将数据集中的数值映射到开关量输出上来实现的，GOOSE数据集及参数也必须先创建，并指定必须的参数，部分参数测试仪已经给出默认值。具体测试时，在被测装置端订阅测试仪中配置好的GOOSE，测试员在测试模块中控制测试仪的开出，这样伴随着测试仪开关量的输出，携带一定信息的GOOSE会发送到以太网上，被测装置收到后会做出一定的反应，测试员通过判断被测装置的反映来评价被测对象是否有缺陷。
结语
本文介绍的测试系统及测试方法，在数字化产品的开发过程中应用后反应良好，继承性强，测试人员很快就可以掌握其使用方法，测试系统使用方便，性能可靠。本文介绍的测试系统，将对国内数字化继电保护测试仪的开发提供积极的参考价值。
许继电气股份有限公司李晓朋赵成功李刚
登封市电业局王书杰
