專利名稱:用于變電站自動化系統(tǒng)的系統(tǒng)級測試的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及高壓電網(wǎng)和中壓電網(wǎng)中用于變電站的變電站自動化(SA) 系統(tǒng)的領(lǐng)域。更具體地,本發(fā)明是關(guān)于對涉及SA系統(tǒng)的兩個智能電子設(shè) 備(IED)的系統(tǒng)級功能的測試。
背景技術(shù):
電力系統(tǒng)包括將地理上分隔的地區(qū)互聯(lián)的輸電網(wǎng)和/或配電網(wǎng),以及 電網(wǎng)的節(jié)點處的復(fù)數(shù)個變電站。變電站包括用于變壓和切換電網(wǎng)各線i^ 間連接的設(shè)備。發(fā)電和到用戶的潮流由中央能量管理系統(tǒng)(EMS)進(jìn)行 管理和/或由位于網(wǎng)絡(luò)控制中心(NCC)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系 統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。
高壓電網(wǎng)和中壓電網(wǎng)中的變電站包括一次^L備,如通常布置在開關(guān)站 中和/或開關(guān)架中的電纜、電線、母線、開關(guān)(斷路器或隔離開關(guān))、電力 變壓器和互感器。通過負(fù)責(zé)變電站的控制、保護(hù)、測量和監(jiān)控的變電站自 動化(SA)系統(tǒng),這些一次i史備自動進(jìn)行工作。SA系統(tǒng)包括二次設(shè)備, 即所謂的數(shù)字繼電器,該數(shù)字繼電器互聯(lián)到SA通信網(wǎng)絡(luò)中,并通過過 程接口與 一次設(shè)備交互。這些設(shè)備通常被分配到三個層次中的一個層次, 這三個層次是U)變電站層,包括具有人機(jī)接口 (HMI)的^Mt員工作 站(OWS)以及到網(wǎng)絡(luò)控制中心(NCC)的網(wǎng)關(guān),(b)開關(guān)架層,其設(shè) 備用于保護(hù)、控制和測量,以及(c)過程層,例如,包括用于電壓測量、 電流測量和氣體密度測量的電子傳感器,以及用于感應(yīng)開關(guān)位置和變壓器 抽頭變換器位置的接觸式探頭,以及控制開關(guān)或抽頭變換器的驅(qū)動的致動 器。在過程層,智能致動器可以集成在各一次設(shè)備中,并通過串行M或 光過程母線連接到開關(guān)架單元。開關(guān)架單元之間彼此連接,并通過開關(guān)架 互聯(lián)母線或變電站母線連接到變電站層上的設(shè)備。
當(dāng)今的SA系統(tǒng)需要所有變電站設(shè)備之間的互操作性,無論該變電 站設(shè)備的制造商是誰。為此,日內(nèi)瓦的國際電工委員會推出了國際上接受 的通信標(biāo)準(zhǔn)用于變電站的二次i殳備之間的通信,名為IEC 61850"communication networks and systems in substation", 所有符合IEC 61850并連接到SA網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備都叫做智能電子設(shè)備(IED)。
IEC 61850為符合標(biāo)準(zhǔn)的變電站定義了抽象對^J^型,并定義了如何 通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些對象的方法。這使得諸如OWS的特定于變電站的應(yīng) 用采用標(biāo)準(zhǔn)的對象進(jìn)行工作,而變電站中的實際的對象會根據(jù)不同制造商 的IED以不同方式來實現(xiàn)。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)的抽fJ^^J漠型通過邏輯設(shè)備 內(nèi)的邏輯節(jié)點來表示SA功能性,該邏輯設(shè)備是作為物理設(shè)備分配給 IED的。對于IED之間實際的通信的處理,對于非時間關(guān)鍵的消息,通 過構(gòu)建于OSI/TCP/IP/Ethernet上的MMS通信棧來進(jìn)行,或者,對于 時間關(guān)鍵的消息,通過直接構(gòu)建于通信棧的以太網(wǎng)鏈路層上的所謂的面向 通用對象的變電站事件(GOOSE)來進(jìn)行。諸如跳閘命令的過程層的非 常時間關(guān)鍵的信號以及模擬電壓或模擬電流使用被稱為SV (采樣值)的 GOOSE的簡化變量,該簡化變量也直接構(gòu)建于以太網(wǎng)鏈路層上。
如所提到的,上述互操作性需求的一個后果是來自不同供應(yīng)商的 IED可以合并到一個SA系統(tǒng)中。由于IED最初是在設(shè)計階段配置的, 因此,不同供應(yīng)商的相應(yīng)的專用^1計工具或SA配置工具,如ABB的 IET (集成設(shè)計工具)或ABB的CAP (配置和程序設(shè)計)工具,必須 能夠交換有關(guān)IED的信息。為此,必須規(guī)定具有SA系統(tǒng)的所有一次i殳 備、IED和通信鏈路的完整的SA系統(tǒng)采用計算機(jī)可讀形式。這是通過 綜合的基于XML的變電站配置語言(SCL)來實現(xiàn)的,該變電站配置 語言是IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的一部分。簡而言之,IEC 61850 SCL語言提供 了一次設(shè)備、具有PCM功能的二次設(shè)備、通信系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)以及IED 和一次設(shè)備之間的關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)化描述,從而可以進(jìn)行通信的自動配置和 IED的自動配置。
SCL語言用來描述IED性能描述(ICD)文件中特定IED的性能 或特定IED類型的性能,該文件列出了物理設(shè)備的應(yīng)用功能,例如,所 實現(xiàn)的保護(hù)功能性。配置的IED描述(CID)進(jìn)一步包括IED的通信 特性,例如,該IED的唯一的IP地址。對于特定的變電站,SCL語言 中的變電站配置描述(SCD)文件描述一次對象、在每個IED中以邏輯 節(jié)點的方式實現(xiàn)的功能以及通信連接。因此,SCD文件包括(l)開關(guān) 站命名與拓樸描述,(2) IED配置描述,(3)開關(guān)站元件和IED功能之 間的關(guān)系,以及(4)通信網(wǎng)絡(luò)描述。相應(yīng)地,如果在SA系統(tǒng)內(nèi)使用特 定的IED,則將該IED類型的對象實例插入到對應(yīng)的SCD文件中。然后,SCL語言允許為實例所攜帶的、與特定的IED相關(guān)的數(shù)據(jù)屬性規(guī) 定典型的值或各自的值,例如,用于配置屬性的值以及設(shè)置^t的值。通 過向一次設(shè)備的元件分配或附加邏輯節(jié)點,在SCL語言中對電力過程和 SA系統(tǒng)之間的連接進(jìn)行描述。通常,開關(guān)控制邏輯節(jié)點被附加到開關(guān)設(shè) 備,而測量邏輯節(jié)點被分配給互感器。通過邏輯節(jié)點類型或邏輯節(jié)點分類 并結(jié)合其所分配到的開關(guān)站和/或開關(guān)架,確定該SA系統(tǒng)內(nèi)的功能的語 義含義。
在變電站設(shè)計過程中,SA配置(拓樸、IED配置和通信裝備)從用 戶需求得出并存儲在特定于項目的SCD文件中。對于實際安裝或試運 行,需要將全部的或部分的先前設(shè)計的配置信息傳送給物理設(shè)備,并且 IED本身需要被正確地配置。根據(jù)SCD文件給不同的IED加載特定于 變電站的配置數(shù)據(jù),將該IED^v使用。此外,可以通過來自不同制造 商的IED自身特有的配置工具對這些IED分別進(jìn)行加載。此過程的一部 分是自動化的,但多數(shù)步驟仍需要通過試運行或測試工程師來進(jìn)行人工交 互。此過程是易于出錯的。SCD文件和單個IED的實際配置之間的不 一致性的額外的來源來自于所使用的SCL文件的不同的版本,或來自于 以下事實IED允許在本地對該IED的配置進(jìn)行更改,即在設(shè)備本身上 進(jìn)行更改或通過特定于設(shè)備的配置工具進(jìn)行更改。
鑒于上述的不一致性的來源,以及為了識別并有可能消除許多其他潛 在的問題及消除與用戶具體需求的偏差,對有關(guān)于定制的SA系統(tǒng)的任 何項目來說,需要進(jìn)行系統(tǒng)IHE和系統(tǒng)確認(rèn)。盡管測試作為所有B和確 認(rèn)行為的一部分不能保證不存在任何錯誤,但SA系統(tǒng)的供應(yīng)商的目標(biāo) 是證實所有部分在最有可能和重要的應(yīng)用方案中正確的協(xié)調(diào)的工作,以及
預(yù)期的質(zhì)量或性能,如吞吐量、可用性以及高負(fù)荷狀態(tài)下也及時的響應(yīng)。
主要地,在所謂的類型測試或制造驗收測試中測試變電站PCMIED 是否符合其需求,,這包括設(shè)備的基本操作和在負(fù)荷下的行為。通常通 過應(yīng)用模擬信號對被測設(shè)備進(jìn)行測試,該模擬信號對仿真的電力系統(tǒng)情況 下的設(shè)備所見的二次電流波形和二次電壓波形進(jìn)行仿真。此外,在仿真的 電力系統(tǒng)故障期間,與一次器件以及其他邏輯信號和控制信號相關(guān)的狀態(tài) 信息通過數(shù)字通信鏈路或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)皆O(shè)備中。用于生成所提到的模 擬信號的裝置或測試設(shè)備包括模擬信號發(fā)生器,而數(shù)字信號發(fā)生器對電路 斷路器或其他器件的工作進(jìn)行仿真。專利申請US 2002/0173927公開了 基于數(shù)據(jù)交換的PCM IED的測試,該數(shù)據(jù)交換使用測試系統(tǒng)和被測IED之間的數(shù)字通信。
然而,特定PCM IED的工作還有賴于由其他PCMIED生成的信 號,例如為了聯(lián)鎖的目的。因此,為了再現(xiàn)所有預(yù)期的開關(guān)狀態(tài),也必須 對這種信號進(jìn)行處理,并i殳計了更大范圍的測試,該測試允許作用于由其 他IED生成的信號,以下將該測試叫做"系統(tǒng)級測試"。在被稱為工廠驗 收測試(FAT)的示范性的系統(tǒng)級測試中,對于特定的變電站項目,進(jìn)行 檢查以驗汪包括了正確的設(shè)備,以及還發(fā)汪已經(jīng)正確實現(xiàn)了保護(hù)功能。在 被稱為系統(tǒng)JiHi測試的進(jìn)一步的系統(tǒng)級測試中,對能夠支持的所有可能的 設(shè)備配置進(jìn)行測試,以測試符合對應(yīng)于最大擴(kuò)展的假設(shè)的變電站項目的最 壞情況的系統(tǒng)配置。上述的系統(tǒng)級測試通常在安裝有若干IED的測試環(huán) 境或測試試驗室中進(jìn)行。然而,由于需要更加復(fù)雜的測試用具的IED的 絕對數(shù)量,以及由于成本和空間限制,并不為FAT安裝特定變電站的所 有的IED,更不用說系統(tǒng)驗證測試中可能的最大的變電站所需的巨大數(shù) 量的IED。相應(yīng)地,測試配置的范圍以及上述信號模式的復(fù)雜性是有限 的。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目的是對涉及變電站自動化(SA)系統(tǒng)的復(fù)數(shù)個保 護(hù)、控制和測量(PCM)智能電子i史備(IED)的系統(tǒng)級功能性測試進(jìn)行 改進(jìn)。該目的通過如權(quán)利要求1和權(quán)利要求6分別所述的執(zhí)行變電站 自動化(SA)系統(tǒng)級測試的方法和用于變電站自動化系統(tǒng)級測試的測試 環(huán)境來實現(xiàn)。通it^屬權(quán)利要求,進(jìn)一步的優(yōu)選實施例將變得明顯。
根據(jù)本發(fā)明,通it^測試設(shè)備中對至少一個IED進(jìn)行仿真,擴(kuò)展的 SA系統(tǒng)的所有可以想到的PCM功能或應(yīng)用的擴(kuò)展的測試得以改進(jìn),該 擴(kuò)展的SA系統(tǒng)包括大量的具有多種配置的IED。因此,只有數(shù)量有限 的IED作為單個設(shè)備物理地存在于測試環(huán)境中,由具有合適的數(shù)據(jù)處理 裝置的專用測試設(shè)備對至少一個更進(jìn)一步的IED的行為進(jìn)行仿真。通過 諸如局域網(wǎng)(LAN)的變電站通信網(wǎng)絡(luò),測試設(shè)備根據(jù)其通信配置和設(shè)備 配置,向物理上存在的被測IED發(fā)&示所仿真的IED的行為的網(wǎng)絡(luò) 消息。后者可以是單獨的單個的IED,如操作員工作站(OWS)、日志設(shè) 備或到網(wǎng)絡(luò)控制中心(NCC)的通信網(wǎng)關(guān),或者,也可以是屬于特定開 關(guān)架的復(fù)數(shù)個IED的任何一個PCM設(shè)備,該特定開關(guān)架是將由SA系統(tǒng)控制的變電站的特定開關(guān)架。然后,通itXt被測設(shè)備在其模擬輸出和
數(shù)字輸出方面的響應(yīng)進(jìn)行分析,以及通it^"通信網(wǎng)絡(luò)上的該被測設(shè)備的響 應(yīng)進(jìn)行分析,發(fā)汪所配置的設(shè)備功能或所分配的邏輯節(jié)點的正確工作,即, 由測試設(shè)備觸發(fā)的預(yù)期的正確動作。
本發(fā)明利用已實現(xiàn)的設(shè)備功能或性能的標(biāo)準(zhǔn)化描述以及變電站的標(biāo) 準(zhǔn)化變電站配置描述(SCD),包括IED的SA系統(tǒng)是用于該變電站的。 相應(yīng)地,通過解析對應(yīng)的SCL文件、讀取數(shù)據(jù)對象以及提取對應(yīng)于每個 IED的配置信息,測試設(shè)備獲取所有與要進(jìn)行仿真的IED有關(guān)的所需信 息。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中,擴(kuò)展的SA系統(tǒng)的所有IED的一小部分 物理地存在于測試環(huán)境中,這些IED由測試設(shè)備自動進(jìn)行檢測。這是通 過檢查通信網(wǎng)絡(luò)并設(shè)法連接到SA系統(tǒng)的所有IED來完成的,即,通過 瀏覽通信網(wǎng)絡(luò)以瀏覽根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850配置的IED。將那些在變電站 的SCD文件中提到但是當(dāng)測試設(shè)備對其進(jìn)行呼叫時未響應(yīng)的IED,總 結(jié)為從測試環(huán)境中缺失。因此,通過比較來自SCL文件的信息(如所設(shè) 計的那樣)和上述的響應(yīng),識別為變電站設(shè)計但是沒有物理地安裝在測試 環(huán)境中的IED,隨后可以在測試設(shè)備中對這些IED進(jìn)行仿真,用于對被 測的實際的IED進(jìn)行正確的測試。
在有益的變型中,包括A^接口以及用于事件記錄的組件的操作員工 作站(OWS)被視為IED的特殊情形,借助于用測試i殳備對該OWS所 屬的SA系統(tǒng)的IED進(jìn)行仿真,對該OWS的操作進(jìn)行測試。換句話說, 除了被用作用于對PCM IED進(jìn)行測試的測試設(shè)備之外,OWS本身可 以是被測設(shè)備。通過監(jiān)控由OWS生成的消息,可以在設(shè)計過程的早期 對事件報告以及數(shù)據(jù)格式和時鐘格式進(jìn)行驗證,無需為了激勵被測OWS 的目的而對任何物理的IED實際進(jìn)行安裝。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選實施例中,通itJfr本語言引入測試序列或測 試方案,測試設(shè)備或仿真器能夠讀取腳本文件以便以自動化的方式運行方 案,特別是無需手工地移動開關(guān)或控制電壓發(fā)生器。腳本可以響應(yīng)于外部 事件而得以觸發(fā),例如響應(yīng)于來自O(shè)WS的命令或請求,或者響應(yīng)于IED 內(nèi)的自發(fā)的變化。優(yōu)選地,將被測設(shè)備的所監(jiān)控的響應(yīng)與根據(jù)測試方案的 預(yù)期的值進(jìn)行比較,以^ii被測設(shè)備的正確的工作。例如,這可以通過采 用OWS的OPC接口對該OWS的狀態(tài)進(jìn)行檢查來完成,或通過對過程信號進(jìn)行測量來完成。
由于運行仿真器的硬件的處理能力是有限的,因此,通過提供復(fù)數(shù)個
測試i殳備作為同步仿真器,可以對才艮據(jù)本發(fā)明的測試環(huán)境有益地進(jìn)行改 善,特別是用于同時對復(fù)數(shù)個IED進(jìn)行仿真。此外,如果后者獨立地連 接到SA通信網(wǎng)絡(luò),例如,通過它們的專用的連接到網(wǎng)絡(luò)中的不同的交 換機(jī)的以太網(wǎng)控制器,可以以更真實的方式生成變電站中的很大的通信流 量。同樣,也可以減輕由于一個具有有限的容量的單獨的以太網(wǎng)控制器對 最鄰近的流量進(jìn)行過濾和/或生成不真實的網(wǎng)絡(luò)流量所導(dǎo)致的問題。
在測試環(huán)境的進(jìn)一步的變型中,通過測試設(shè)備或仿真器直接將仿真處 理信號應(yīng)用于被測IED的模擬輸入和/或二進(jìn)制輸入,或者由遠(yuǎn)離仿真器 并連接到該仿真器的附加的信號發(fā)生器來產(chǎn)生該仿真測試信號。因此,該 信號發(fā)生器不需要符合標(biāo)準(zhǔn),可以是常規(guī)類型的。
本發(fā)明還涉及一種計算積4呈序產(chǎn)品,該計算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于控制 測試設(shè)備的一個或更多個處理器的計算枳4呈序代碼裝置,該測試設(shè)備連接 到變電站自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò),該計算^I4呈序代碼裝置被配置成用于執(zhí) 行讀取IED已實現(xiàn)的功能的標(biāo)準(zhǔn)化描述以及發(fā)送網(wǎng)絡(luò)消息的步驟,具體 來說,該計算機(jī)程序產(chǎn)品包括含有計算機(jī)程序代碼裝置的計算機(jī)可讀介 質(zhì)。
在下面的內(nèi)容中,將參考附圖中所示的優(yōu)選示范性實施例,更詳細(xì)地 對本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容進(jìn)行說明,其中
圖1示出了變電站的單線圖的片段,
圖2示出了基本的測試配置,
圖3示出了具有兩個測試i殳備的測試配置,以及
圖4示出了具有遠(yuǎn)離測試設(shè)備的附加的過程信號發(fā)生器的測試配置。
附圖中所使用的附圖標(biāo)記及這些附圖標(biāo)記的含義在附圖標(biāo)記的列表 中以總結(jié)的形式列出。原則上,圖中相同的部分^f吏用相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式
圖1顯示了示范性變電站的部分或片段的單線圖,還包括一些通信
鏈路以及SA或二次器件,例如,假定該變電站的電壓電平為110 kV。 單線級的開關(guān)站的模型包含一次器件之間的拓樸的各個電連接。變電站包 括具有兩個母線10、 10'的雙母線配置,這兩個母線中的每個都通過斷路 器QB1到QB4向兩個開關(guān)架11、 11,饋電。每個開關(guān)架都包括電路斷 路器QA1、隔離開關(guān)QC1和接地開關(guān)QE1。變電站自動化系統(tǒng)的相應(yīng) 部分以粗線描述了通信網(wǎng)絡(luò)20和兩個IED21、 22,這兩個IED均為分 類CSWI (開關(guān)控制)的主(host)邏輯節(jié)點。如圖1中點劃線所示, 每個邏輯節(jié)點被分配給上述電路斷路器QA1中的一個。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的測試環(huán)境或測試裝備以及被測的第一 IED 21。第一 IDE 21連接到SA通信網(wǎng)絡(luò)20,操作員工作站12、到 網(wǎng)絡(luò)控制中心13的網(wǎng)關(guān),以及具有專用處理裝置的測試i殳備30也連接 到該SA通信網(wǎng)絡(luò)20。根據(jù)變電站的SCL描述(SCD)和IED的SCL 描述(ICD)23,測試設(shè)備30對沒有物理地存在于測試環(huán)境中的第二 IED 22進(jìn)行仿真或模擬。
通過將測試腳本或測試序列31讀AJfr本解釋器32中,將該測試腳 本或序列傳給工廠仿真器33以產(chǎn)生仿真的工廠狀態(tài)34,來進(jìn)行測試。 基于此,所仿真的第二 IED 22生成網(wǎng)絡(luò)消息,該網(wǎng)絡(luò)消息通過SA通 信網(wǎng)絡(luò)20傳輸?shù)奖粶y的第一 IED 21。由模擬信號分析器或二進(jìn)制信號 分析器35對第一 IED 21的響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控,并在比較器36中結(jié)合由 IED21生成的網(wǎng)絡(luò)流量以及來自仿真的工廠狀態(tài)34的信息對該響應(yīng)進(jìn) 行評估,以總結(jié)該IED21是否如預(yù)期的那樣工作。
詳細(xì)來i兌,從而,測試i殳備30加載SCD文件和/或ICD文件, 測試序列開始。然后,瀏覽測試環(huán)境的通信網(wǎng)絡(luò)20以瀏覽IED,該測試 環(huán)境安裝了被測IED(DUT)。例如,這包括指出IP范圍(從10.41.24.200 到10.41.24.214)或子網(wǎng)(10.41.24.XYZ),并發(fā)出ping命令。然后必須 對沒有作出響應(yīng)的那些IED進(jìn)行仿真。另一方面,對于出現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò) 20上但在SCD文件中沒有全部地或部分地對其進(jìn)行描述的IED,可以 由測試設(shè)備30將該IED作為真實的設(shè)備進(jìn)行集成。
圖3示出了具有兩個測試設(shè)備30a、 30b的測試環(huán)境,這兩個測試 設(shè)備通過專用的以太網(wǎng)交換機(jī)24獨立地連接到網(wǎng)絡(luò)20。 OWS12、通信網(wǎng)關(guān)或遙控接口 13以及開關(guān)架的第一 IED 21也通過它們自己的交換 機(jī)24連接到網(wǎng)絡(luò)20。
圖4示出了具有測試設(shè)備30的測試環(huán)境,該測試設(shè)備30對多種 IED 22進(jìn)行仿真,這些IED 22通過通信網(wǎng)絡(luò)30連接到被測IED 21。 此夕卜,測試設(shè)備30通過遙控單元41和測試器網(wǎng)絡(luò)40連接到被遙控的 信號發(fā)生器42。被遙控的信號發(fā)生器42生成表示電流變壓器或電壓變 壓器的模擬信號以及表示傳感器或狀態(tài)信息的二進(jìn)制信號,使用在信號發(fā) 生器42內(nèi)部或外部的放大器43將這些仿真的過程信號施加到被測 IED 21的模擬輸入和/或二進(jìn)制輸入。
對于要仿真的IED類型,唯一的先決^Ht是設(shè)備類型的模型的可用 性,該才莫型顯示在什么情況下生成和接收多少網(wǎng)絡(luò)流量。相應(yīng)地,過時的 設(shè)備及其他技術(shù)上落伍的器件、網(wǎng)關(guān)、遙控鏈路以及日志設(shè)備同樣適合進(jìn) 行仿真。
在理想情況下,仿真的IED后的邏輯被盡可能準(zhǔn)確地再現(xiàn),即,當(dāng) 對仿真的IED的響應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)備時觀察關(guān)于一次設(shè)備的信息。作為實例, 開關(guān)-接觸式探頭在下發(fā)命令之后僅30 ms就報告"開關(guān)關(guān)閉",因此這 種延遲也必須通過任何實際的仿真器來再現(xiàn)。此外,優(yōu)選地在仿真器中實 施與嵌入到真實的IED中的算法相同的算法。 一般來說,仿真器必須再 現(xiàn)具有毫秒的響應(yīng)的變電站的行為,以及必須能夠根據(jù)拓樸信息來執(zhí)行聯(lián) 鎖。此外,還必須對餘溪情況進(jìn)行仿真,如開關(guān)沒有正確地打開或關(guān)閉、 一次i殳備和二次設(shè)備同時故障或者具有幾十個開關(guān)的母線短路同時打開。 仿真器必須同樣能夠通過向被測的IED每秒發(fā)送諸如IO'OOO幀來真實 地再現(xiàn)壓力情況,因此仿真器需*適的處理能力。
優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的功能模塊分別作為程序化軟件模塊或程序來實 現(xiàn);然而,本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解的是,該功能模塊可以完全地或部分地 在硬件中來實現(xiàn)。程序化軟件模塊的計算機(jī)程序代碼存儲在計算機(jī)程序產(chǎn) 品中,例如,存儲在計算機(jī)可讀介質(zhì)中,可以存儲在集成于測試設(shè)備30中 的存儲器中,也可以存儲在可以插入到測試設(shè)備30中的數(shù)據(jù)載體上。
名稱列表
10 母線
11 開關(guān)架12 操作員工作站(OWS)
13 網(wǎng)關(guān)
20 通信網(wǎng)絡(luò)
21 第一智能電子設(shè)備(IED )
22 第二 IED
23 SCD文件
24 以太網(wǎng)交換機(jī)
30 測試i史備
31 測試腳本
32 腳本解釋器
33 工廠仿真器
34 仿真的工廠狀態(tài)
35 信號分析器
36 比較器
40 測試器網(wǎng)絡(luò)
41 遙控單元
42 被遙控的信號發(fā)生器
43 放大器
權(quán)利要求
1. 一種用于對變電站自動化SA系統(tǒng)的第一智能電子設(shè)備IED(21)執(zhí)行系統(tǒng)級測試的方法,該測試中,基于由第一IED(21)通過通信網(wǎng)絡(luò)(20)接收的網(wǎng)絡(luò)消息,對涉及第一IED(21)和第二IED(22)的SA系統(tǒng)的系統(tǒng)級功能進(jìn)行測試,所述方法包括-將不同于第二IED(22)的測試設(shè)備(30)連接到通信網(wǎng)絡(luò)(20),-由測試設(shè)備(30)讀取第二IED(22)的已實現(xiàn)的設(shè)備功能的標(biāo)準(zhǔn)化描述,-由測試設(shè)備(30)根據(jù)所述系統(tǒng)級功能,通過通信網(wǎng)絡(luò)(20)將用于表示第二IED(22)的行為的網(wǎng)絡(luò)消息發(fā)送給第一IED(21),以及-對第一IED(21)響應(yīng)于所述網(wǎng)絡(luò)消息的行為進(jìn)行監(jiān)控。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該方法包括在測試環(huán)境中安裝SA系統(tǒng)的全部IED的一部分,由測試設(shè)備(30)檢測安裝在所述測試環(huán)境中的IED,識別沒有安裝在所述測試環(huán)境中的SA系統(tǒng)的IED,以及由所述測試設(shè)備(30)發(fā)送用于表示沒有安裝在所述測試環(huán)境中的 SA系統(tǒng)的IED的4亍為的網(wǎng)絡(luò)消息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該方法包括 -提供操作員工作站(12)作為被測的第一IED。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,該方法包括 -由所述測試設(shè)備(30 )運行測試序列或測試方案。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,該方法包括 -將第一IED (21)的響應(yīng)與測試方案進(jìn)行比較。
6. —種用于第一智能電子i殳備IED(21)的變電站自動化SA系統(tǒng)級 測試的測試環(huán)境,該測試中,基于由第一IED (21)通過通信網(wǎng)絡(luò)(20) 接收的網(wǎng)絡(luò)消息,對涉及第一IED (21)和第二IED (22)的SA系統(tǒng)的 系統(tǒng)級功能進(jìn)行測試,所述測試環(huán)境包括不同于第二IED (22)的第一測試設(shè)備(30),該第一測試設(shè)備(30)連接到通信網(wǎng)絡(luò),能夠讀取第二IED (22)的已實現(xiàn)的設(shè)備功能的標(biāo)準(zhǔn)化 描述,并能夠根據(jù)所述系統(tǒng)級功能,通過通信網(wǎng)絡(luò)(20)將用于表示第二 IED (22)的行為的網(wǎng)絡(luò)消息發(fā)送給第一IED (21)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試環(huán)境,其特征在于,所述測試環(huán)境包 括用于存儲和執(zhí)行測試腳本(31)的裝置(32)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試環(huán)境,其特征在于,要測試的第一 IED是SA系統(tǒng)的操作員工作站(12 )。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試環(huán)境,其特征在于,該測試環(huán)境包括-連接到通信網(wǎng)織20 )的第二測試設(shè)^( 30b ),該第二測試i殳^( 30b ) 獨立于第一測試設(shè)備(30a),并能夠根據(jù)所述系統(tǒng)級功能,發(fā)i^示第三 IED的行為的網(wǎng)絡(luò)消息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試環(huán)境,其特征在于,該測試環(huán)境包 括由測試設(shè)備(30 )控制的并用于將仿真的處理信號應(yīng)用于第一 IED (21) 的模擬輸入和二進(jìn)制輸入的遠(yuǎn)程信號發(fā)生器(42 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及系統(tǒng)級功能性的測試,包括變電站自動化(SA)系統(tǒng)的復(fù)數(shù)個保護(hù)、控制和測量(PCM)智能電子設(shè)備(IED),用于符合IEC61850的變電站。通過在測試設(shè)備中對至少一個IED進(jìn)行仿真,擴(kuò)展的SA系統(tǒng)的所有可以想到的控制或保護(hù)功能/應(yīng)用的擴(kuò)展的測試得以改進(jìn),該擴(kuò)展的SA系統(tǒng)包括大量的具有多種配置的IED。因此,只有數(shù)量有限的IED作為單個設(shè)備物理地存在于測試環(huán)境中,由具有合適的數(shù)據(jù)處理裝置的專用測試設(shè)備對至少一個更進(jìn)一步的IED的行為進(jìn)行仿真。通過變電站通信網(wǎng)絡(luò),測試設(shè)備根據(jù)其通信配置和設(shè)備配置,向物理上存在的要進(jìn)行測試的IED發(fā)送表示所仿真的IED的行為的網(wǎng)絡(luò)消息。然后,通過對被測設(shè)備在其模擬輸出和數(shù)字輸出方面的響應(yīng)進(jìn)行分析,以及通過對通信網(wǎng)絡(luò)上的該被測設(shè)備的響應(yīng)進(jìn)行分析,驗證所配置的IED功能的正確工作,即,由測試設(shè)備觸發(fā)的預(yù)期的正確動作。優(yōu)選地對用于SA系統(tǒng)測試的裝備自動地進(jìn)行檢測和配置。
文檔編號G01R31/327GK101432633SQ200780014833
公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者克勞斯·費特爾, 特蘇吉·梅達(dá), 胡貝特·基爾曼, 邁克爾·奧布里斯特 申請人:Abb研究有限公司