摘要：为了提高智能变电站各设备测试效率，实现自动集成的一体化测试，本文给出了智能变电站一体化测试对象的确定方法。首先，建立了一体化测试模型，包括设备关联集模型和设备间连接割集模型。其次，分别对智能变电站“直采直跳”和“网采网跳”两种模式下的测试对象进行了确定。最后给出了智能变电站一体化测试对象确定步骤，为后续的一体化测试奠定基础。
关键词： 智能变电站，一体化测试，测试对象，模型，割集
Abstract: In order to improve the testing efficiency of smart substation equipment, and automatically realize integrated testing, this paper gives the method of determining the integration test object of smart substation. First, an integrated test model was established, including a device association set model and an inter-device connection cut-set model. Secondly, the test objects under the two modes of "straight mining" and "net mining" of smart substations were determined respectively. Finally, the steps of determining the integration test object of smart substation are given, which lays the foundation for the follow-up integration test.
Key words: smart substation,integrated testing,test objects,model,cut set
0引言
近些年来，传感器技术、网络技术、信息技术的迅猛发展，智能变电站替代传统的变电站逐渐变成了事实。智能变电站与传统变电站一个很大的区别就是智能变电站采用通信网络代替传统的二次电缆接线实现信息的传输，这使得智能变电站的运维方式相较于常规变电站也发生了较大的变化。
目前，智能变电站中继电保护等二次设备的技术规范已逐步完善[1]，智能变电站的测试项目、方法以及各项指标也已日渐成熟[2-6]，但智能变电站的运维模式尚不健全，具体体现在：智能变电站的运维设备功能单一，只能分别对单一设备进行功能测试，缺乏能自动、集成的、同时对多种设备单体进行功能测试的综合工具，因此亟需一套面向智能变电站一体化测试的工具。一体化测试将多种变电站设备作为整体进行完整测试，其测试工具集合多种设备功能校验的功能，不仅简化了测试工具还具备测试系统级功能的优势，可以有效利用智能变电站设备间信息互联的技术特点，大大简化了测试操作流程，减少现场工作量，缩短测试周期，提高测试效率。
文献[6]提出了一套针对智能变电站数字保护领域测试问题的自动测试平台，摆脱了传统数字化保护测试的单一思路。文献[7]提出了智能变电站继电保护装置一键式测试的概念，体现了智能变电站继电保护测试自动化、智能化的特点。文献[8]提出了一种功能可配的智能变电站二次系统通用测试平台方案，该方案已应用于国家电网公司二次设备入网检测工作，具备较强的实用性。
为了自动、集成、系统地实现智能变电站各设备的测试，提高测试效率，本文首先建立了一体化测试模型，给出了设备关联集模型和设备间连接割集模型，最后针对一体化测试模型给出了一体化测试对象的确定方法，为后续智能变电站的一体化测试提供参考。
1一体化测试模型
1.1设备关联集建模
图1 线路间隔保护系统
Fig.1 Relay protection system of line interval
智能变电站通过组网方式实现信息交互，各设备之间的信息关联没有常规变电站直观，智能变电站借助全站系统配置文件（system configuration description，SCD）清楚描述了各设备之间的信息关联关系以及变电站一次系统结构。通过解析智能变电站SCD文件，可以很方便地得到各智能电子设备（intelligent electronic device，IED）之间的信息连接关系。
某线路间隔的继电保护系统如图1所示，该系统包含线路合并单元（merging unit，MU）、线路测控IED、线路保护IED、线路智能终端（intelligent terminal，IT）等五台设备。各智能设备之间借助线路间隔交换机进行信息传输。
为了便于分析，将智能变电站中的每一个智能设备都看作一个节点，智能变电站中各智能设备与其他智能设备之间的信息关联看作一条支路，依次对图1中的智能设备进行编号，可以建立各设备与其所发送的信息之间的对应关系的有向图G，如图2所示。
图2 线路间隔保护系统有向图
Fig.2 Digraph of line interval relay protection system
假设智能变电站中共有m台智能设备，这些设备之间通过n条信息交互建立关联关系，则有向图G可以用增广关联矩阵 表示。
在对智能变电站中的设备进行单体测试时，只需将相应设备对应的节点隔离得到相应的支路集合即可。但是，为了满足智能变电站的一体化测试要求，需要对多台设备进行系统联合测试，同样可以基于基本割集矩阵 得到将智能变电站中任意多个设备隔离开对应的支路集合的办法，即：若需要对y个设备进行测试，只需要将这y个设备所对应的节点分别隔离得到的割集线性叠加，得到隔离y个设备所对应的割集。如对图2所示的有向图G，如果要系统测试节点1和2对应的设备，只需将基本割集矩阵 的第1，2行相加即可。
2二次测试对象的确定
第1节已经给出了一体化测试模型，借助这个模型，可以对需要测试的设备进行单体测试或联合测试，因此需要确定测试对象。通过解析SCD文件，得到智能变电站SV传输、GOOSE网传输中有“直采直跳”和“网采网跳”两种模式，下面分别对这两种模式下测试对象的确定予以分析。
2.1“直采直跳”模式下二次测试对象集
“直采直跳”也被称为“点对点”模式，“直采”就是智能电子设备不经过以太网交换机，而以点对点光纤直连方式进行采样值（SV）的数字化传输，“直跳”就是对于单间隔要直接跳闸，保护装置和智能终端采用点对点的光纤，对于跨间隔的保护功能，跳闸命令通过GOOSE光纤网络传输。直采直跳模式示意图如图3所示。
图5 由故障对象形成的割集
Fig.5 cut set formed by fault objects
由图5可知，合并单元发生故障时，需要测试的对象为合并单元和合并单元与智能保护测控IED之间的光纤网络。智能保护测控IED发生故障时，需要测试的对象为智能保护测控IED，合并单元与智能保护测控IED之间的光纤网络以及智能终端与智能保护测控IED之间的双向光纤网络。
跨间隔的跳闸命令需要借助交换机传输，建立各IED之间的信息关联模型如图6所示。
图7智能变电站网采网跳模式示意图
Fig.7 schematic diagram of the network of intelligent substation network
当设备发生故障时，可根据前述方法得到相应的割集并确定相应测试对象，在此不多加赘述。
2.2“网采网跳”模式下二次测试对象集
“网采网跳”即合并单元内SV数据由光纤尾缆先进入交换机，再通过VLAN划分，测控装置或其他辅助装置从交换机内获取采样数据，跳闸命令也通过交换机来完成。网采网跳模式示意图如图7所示。
建立各IED之间的信息关联模型如图8所示。
图8 各IED设备的关联模型
Fig.8 Connection model among IEDs
各编号与设备、支路与信息的对应关系分别如表1、表2所示。
表1编号与设备的对应关系
Table 1 Corresponding relation between number and equipment
2.3智能变电站一体化测试对象确定步骤
智能变电站一体化测试对象确定步骤流程图如图9所示。
3结论
为了提高智能变电站各设备测试效率，实现自动集成的一体化测试，本文首先建立了一体化测试模型，包括设备关联集模型和设备间连接割集模型。针对智能变电站“直采直跳”和“网采网跳”两种模式，给出了测试对象的确定方法。本文最后给出了智能变电站一体化测试对象确定步骤，为后续的一体化测试提供了参考，能有效提高智能变电站测试效率。
图9测试对象确定步骤流程图
Fig.9 Determine the test object flow chart
本文受广东电网科技项目“变电站一体化测试工具研制”(031900 KK52160077)资助。
参考文献
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作者简介
苏华锋（1983-），男，博士，高级工程师，主要从事电力系统稳定控制，继电保护方面的研究工作。
论文作者:苏华锋,郭志军
论文发表刊物:《电力设备》2019年第17期
论文发表时间:2019/12/16
标签：变电站论文; 测试论文; 智能论文; 设备论文; 对象论文; 模型论文; 所示论文; 《电力设备》2019年第17期论文;