智能变电站是指基于IEC61850标准为基础，将变电站内的一次设备和二次设备进行数字化处理，实现变电站的测量、控制和保护等功能。相对于传统的变电站，智能变电站对测控、保护、监测等智能电子设备的信息融合分析和处理提出了更高的要求[1]。根据目前的智能化变电站发展趋势可以看出，由于缺乏高效的调试与测试方案，智能变电站的建设周期都被严重影响。

随着智能电网建设的需要，智能变电站迅速发展。但由于建设的标准和技术规范不尽完善、新型智能电子设备的广泛应用，使得目前智能变电站的测试和调试手段的不足，严重制约了建设和发展的速度，同时传统测试设备已经不能满足数字化现场测试需要。当前数字式保护测试装置通常采取针对单个装置进行逐一测试的调试方法，对全站的智能控制功能很难进行系统测试和检验[2]。智能变电站现场调试工作提出能在站内系统框架下实现各设备功能及性能测试的需求。本文针对此现状，提出一种在智能变电站中基于IEC61850的新型测试方案。

一、智能变电站中综合现场测试方法

智能变电站的关键作用在于给予电网标准且可靠的节点，比如一、二次装置以及系统作为支撑[3]。在智能变电站设计中，数字化是其发展的必经过程，且智能化变电站的关键特点就是“智能”，也就是设备与应用的智能化。智能变电站与传统的变电站在施工作业和现场调试的时候存在一定的区别和差异，进行调试时，集成测试只有在智能变电站中才会出现，如图1所示。其工作的重点在于对集成测试平台展开构建，并且得出数学模型，完成通讯配置，就集成测试而言，其重点针对系统内部的所有二次装置，看其展开通讯时有无与相关标准的定义相符合；同时针对系统整体的通信配置以及功能等展开检测。现场调试的重点则在IED设备以及系统整体功能以及性能测试上。

图1 智能变电站与传统变电站调试方案的区别

(一)综合测试方案设计。智能变电站测试系统由综合管理配置与故障仿真平台以及嵌入式测试装置构成。对管理配置与故障仿真平台进行整合，搭建测试系统，实现测试任务的执行和流程监督，对测试结论进行储存和查询。对于测试任务而言，嵌入式测试设备是其执行部分，其中包含管理模块与数字I/O模块还有时间同步模块等。

1.对管理配置以及故障仿真平台的功能进行整合可以得出结论。研究被测设备的ICD文件，并选择输入与输出信号，得到仿真测试系统中的信息模型ICD文件。以仿真检测系统内的ICD文件以及被测设备内的相关文件作为依据展开相应配置，使其成为含有仿真检测体系以及被测设备的SCD文件，除此以外，还可得到被测设备中的CID文件，确保被测设备可以收到来自测试系统的仿真信号，同时该系统也可以收到来自被测设备的输出信号。所谓测试方案编制就是把检测任务进行分解，使其划分成多个单元可以进行综合检测，作出信号设置，使其得到明确；设置监督信号以及相关条件，自动检测并生成检测报告。

(二)系统测试原理。就系统测试而言，其原理如图2所示，将智能变电站的全数字测试系统和各个层次还有测试保护装置数字量输入、输出端进行结合。同时连接在过程层网络和站控层网络的IED装置接线后基于测试配置文件一次性自动完成测试，直采直跳的保护装置测试需逐一接线和调试。就测试系统而言，其能够利用变电站的站控层MMS网络得到相应的信息以及数据，而且可以通过嵌入式测试装置从过程层网络施加标准数字量到智能装置，模拟变电站正常情况和典型故障情况的电压、电流等标准数字量输入，接收智能装置输出的GOOSE命令或智能终端接点输出信号，以检验测控、保护等智能装置采集数据准确度、定值设定和功能、逻辑是否符合设计要求。

就嵌入式测试设备而言，其功能模块网口可以利用以太网交换机来实现，将该设备与管理平台的计算机千兆网卡相结合，使其传递出仿真报文。该设备就功能而言，主要是利用光纤以及IED设备连接来实现，以IEC61850标准(MMS、SMV、GOOSE)为依据实现通讯。

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图2 智能变电站系统测试方案原理图

2.嵌入式测试装置实现功能。完成和综合管理配置系统的交流，接受测试任务，然后回到产生结果处；除此以外，还能够和被测设备进行交流，收到被测设备的相关信息，并且控制该装置，使其可以完成定值操作以及更改参数操作。对GOOSE文件以及SMV文件的传递进行模拟，接受来自被测设备的GOOSE文件信息。完成被测设备和测试系统的时间同步，确保其能够输出IRIG-B与IEEE1588等类似的对时信号。对被测装置输出信号进行接收，并给予其输入开入信号。

进行仿真实验时，计算机可以对电网进行相应计算，然后利用千兆以太网把智能电子设备(IED)所需收集的电压与电流以及开关状态等信息进行传递，该测试设备的功能模块完全符合IEC61850标准要求，其格式也以此标准为依据，最终其会构成SMV/GOOSE报文传递到IED；其传出的跳闸信号会利用GOOSE报文进行传递，到达功能模块，然后变成仿真形式，利用千兆以太网传递至计算机，进行仿真计算。

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二、测试控制器的设计

(一)测试硬件组成。就该测试设备而言，其和IED备接口直接进行连接，以此得出数字化测试下的设备模块，其模块的基本构成见图3，其硬件平台主要由电源模块、ARM、DSP、FPGA板等模块组成。ARM作为主控制器通过以太网从管理配置平台获取测试场境和基本参数，并交予DSP+FPGA构成的信号处理平台处理和打包，接下来控制信号的处理部分将测试信息传递至被测设备中，并且发出接受信息。由DSP+FPGA形成的数字信号处理系统，工作效率高，速度快，能够发出实时的数据流并且使测试控制器中的输出信号精确度以及波形得到提升与优化，同时利用FPGA的并行应用实现各光口、光串口的高同步性工作，完成与变电站各IED装置之间SMV数据及GOOSE协议的同步发送和接收，同时实现光功率测量、虚端子检查、SCD文件检查及不同方式的时间同步等功能。

图3 测试控制器硬件结构图

开关量的作用在于实现开入量与开出量采集与转化。主要针对数字化保护出口动作信息的接收，基于要避免干扰，所有路线的外部输入都需要有光电隔离，这就阻断了外部开关量和中央处理单元的电连接，提高了该系统安全和保障性。

测试数据的输出是通过光纤输出模块实现完成的，测试控制器能够保障中央处理单元将数据以IEC61850-9-1/2为标准进行打包输出，其输出的数据帧与ISO/IEC8802.3标准相符合，然后通过光口进行芯片转化，使其成为光纤信号，然后传递至被测设备中。

(二)平台软件及测试流程设计。管理配置平台测试软件流程设计如下：用户首先根据现场情况将配置信息输入场境测试系统，模拟选取典型的变电站故障情况，软件获取所有元器件的测试数据信息，归类并按照一定格式形成XML文档，利用逻辑分析和功能测试组件对多台测试控制器进行巡检，确认测试控制器状态，准备测试控制器数据。通过分析现场数据和用户硬件配置结果，将元器件信息分类放入不同的数据集，每个数据集对应一台控制器。开始测试时通过GOOSE和SMV将数据和状态发送给现场的智能电子设置(IED)进行测试，保护跳闸的出口处于继电器动作状态，输入端子来对信号进行接收，当测试结束后，便会自动形成测试报告。测试过程中控制器将新的实时数据发送给测试平台软件，根据最新数据更新元器件属性对界面进行动态刷新。

三、结语

本文按照智能变电站测试所需要的条件，提出了智能变电站中综合现场测试方案，该方案能对智能变电站进行在线模拟，可以模拟变电站出口故障或变电站内的任一点或多点故障，并设计了针对二次设备全数字式集成测试和调试系统，实现保护、测控、智能终端、自动控制等二次设备的高效测试。

【参考文献】

[1]吴在军，胡敏强.基于IEC61850标准的变电站自动化系统研究[J].电网技术，2003，27(10)：61～65

[2]陈建民，邱智勇，王健.基于IEC61850标准的变电站实施的若干探讨[J].华东电力，2009，37(6)：913～915

[3]李先妹,黄家栋,唐宝锋.数字化变电站继电保护测试技术的分析研究[J].电力系统保护与控制,2012,40(3):105～108