智能变电站一体化监控系统设备及功能检测方案V20版图.docx
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智能变电站一体化监控系统设备及功能检测方案V20版图
智能变电站一体化监控系统
设备及功能检测方案
（V2.0
2012年4月
目录
前言（1
1.实验室环境和检测工具（3
1.1.实验室环境要求（3
1.2.实验室测试工具要求（3
2.测试前被测厂家准备工作（3
3.检测流程（4
4.设备单装置的检验（5
4.1.设备型式检验项目（5
4.2.通信处理能力检验（5
4.2.1.检验环境建立（6
4.2.2.检测方法及结果评判（6
4.3.带时标的遥测量检验（8
4.3.1.交流采样输入设备检验方法（9
4.3.1.1.幅值误差（9
4.3.1.2.模拟量时标的精度（10
4.3.2.SMV采样值设备的检测方法（10
4.3.2.1.检测SMV采样值设备的幅值（10
4.3.2.2.检测SMV采样值设备的模拟量时标精度（10
5.综合应用服务器的检验（11
5.1.建立检验环境（11
5.2.综合应用服务器检验方法（12
5.2.1.综合应用服务器间隔层二区辅助设备接入检测（12
5.2.2.综合应用服务器接入子IED设备集成应用功能检测（14
6.主机的检测（16
6.1.主机与PMU集中器接口测试（16
6.1.1.通信状态测试（16
6.1.2.基本性能测试（17
6.1.3.数据召唤及扰动信息告警功能测试（17
6.1.4.报文格式测试（17
6.1.5.连续稳定运行测试（17
6.2.主机保护信息子站功能测试（17
6.2.1.开关量及软压板信号测试（18
6.2.2.保护模拟量测试（18
6.2.3.召唤定值测试（19
6.2.4.保护动作测试（19
6.2.5.保护录波数据的自动上送测试（19
6.2.6.故障录波器数据的召唤测试（19
6.3.主机顺控功能测试（19
6.3.1.线路停送电的顺序操作（20
6.3.2.双母线倒闸顺序操作（20
6.3.3.顺序控制的判定规则（20
7.网关机功能测试（21
7.1.网关机测试环境（21
7.2.网关机测试过程（23
7.3.网关机测试项目（23
7.3.1.基本测试（23
7.3.2.远动信息传输（24
7.3.3.远方操作（24
7.3.4.远程浏览服务（25
7.3.5.告警信息文本传输测试（25
7.3.6.报文格式测试（25
7.3.7.II区数据通信网关机与综合应用服务器功能测试（26
7.3.8.72小时连续稳定运行（26
8.DL/T860检测（26
8.1.DL/T860一致性检测方法（27
8.1.1.服务器端DL/T860一致性检测方法（27
8.1.2.客户端DL/T860一致性检测方法（29
8.2.DL/T860应用功能及性能检测（30
9.系统配置检查（33
9.1.站控层设备硬件配置要求（33
9.2.系统软件配置（34
9.2.1.系统软件（34
9.2.1.1.历史数据库（34
9.2.1.2.实时数据库（34
9.2.2.工具软件（34
9.2.2.1.系统配置工具（34
9.2.2.2.模型校核工具（34
9.3.二次系统安全防护（35
10.系统应用功能测试（38
10.1.运行监视（39
10.1.1.数据采集（39
10.1.1.1.检验内容（39
10.1.1.2.检验方法（40
10.1.2.数据处理（40
10.1.2.1.遥信处理（40
10.1.2.2.遥测处理（41
10.1.2.3.统计计算（43
10.1.3.历史数据存储（43
10.1.4.数据服务器主备一致性检验（44
10.1.5.实时信息显示（44
10.1.5.1.检验内容（44
10.1.5.2.检验方法（45
10.2.操作与控制（46
10.2.1.站内及远方遥控（47
10.2.1.1.检验内容（47
10.2.1.1.1.遥控检验（47
10.2.1.1.2.遥调检验（47
10.2.1.1.3.人工置状态检验（47
10.2.1.1.4.同期操作（48
10.2.1.1.5.画面显示检查（48
10.2.1.2.检验方法（49
10.2.1.2.1.肯定测试（49
10.2.1.2.2.否定测试（49
10.2.2.防误闭锁（49
10.2.2.1.检验内容（50
10.2.2.2.测试用例（50
10.2.2.3.检验方法（51
10.2.3.顺序控制（51
10.2.3.1.顺序控制逻辑（51
10.2.3.2.测试用例（51
10.2.3.3.试验方法（53
10.2.3.3.1.正常条件下的各预设顺控流程测试（53
10.2.3.3.2.顺控过程中发生异常的处理和系统响应（54
10.2.4.智能操作票（54
10.2.4.1.检查智能操作票的功能（55
10.2.4.2.间隔设备态的功能设置功能检查（55
10.2.4.3.组态判断功能（55
10.2.4.4.顺序控制操作规则定制内容检查（55
10.2.5.无功优化（56
10.2.5.1.试验项目和试验方法（56
10.2.5.1.1.界面检查（56
10.2.5.1.2.站内控制策略试验（56
10.2.5.1.3.闭锁功能试验（57
10.2.5.1.4.主站端控制试验（58
10.2.5.1.5.历史记录和统计检查（58
10.3.运行管理（58
10.3.1.设备管理（58
10.3.2.检修管理（59
10.4.信息综合分析与智能告警应用（59
10.4.1.数据辨识（59
10.4.1.1.数据合理性检测（59
10.4.1.2.不良数据检测（60
10.4.2.智能告警（61
10.4.2.1.检验条件（61
10.4.2.2.告警基本功能检测（61
10.4.2.3.智能告警的故障分析功能（63
10.5.辅助应用（66
10.5.1.辅助应用设备的接入（66
10.5.2.联动控制（66
11.系统保信子站功能的检验（67
11.1.开关量及软压板信号测试（67
11.2.保护模拟量测试（68
11.3.定值读/写测试（68
11.4.软压板投退测试（68
11.5.定值区切换测试（68
11.6.保护动作测试（69
11.7.故障录波器数据的召唤测试（69
12.DL/T860与DL/T634.5104规约转换测试（69
12.1.应用功能（69
12.2.品质描述的测试（70
12.3.测试方法（70
13.系统基本性能检验（71
13.1.性能指标检验（71
13.1.1.系统响应时间（71
13.1.2.系统负荷率指标检验（72
13.1.3.雪崩试验（73
13.1.4.时间同步精度（73
13.2.可靠性检验（74
13.2.1.双网切换检验（74
13.2.2.双机切换检验（74
前言 为规范智能变电站建设，依据国家电网公司智能变电站一体化监控系统相关规范，编制智能变电站一体化监控系统设备及功能检测方案。
智能变电站一体化监控系统产品经检测合格方可进入电网运行。
智能变电站一体化监控系统检测依据的标准是《GB/T13730地区电网调度自动化系统》，《Q/GDW-679-2011智能变电站一体化监控系统建设技术规范》，《Q/GDW-678-2011智能变电站一体化监控系统功能规范》。
智能变电站一体化监控系统由站控层、间隔层、过程层设备，以及网络和安全防护设备组成。
站控层设备包括监控主机、数据通信网关机、数据服务器、综合应用服务器、操作员站、工程师工作站、数据集中器和计划管理终端等；PMU间隔层设备包括继电保护装置、测控装置、故障录波装置、网络记录分析仪及稳控装置等；过程层设备包括合并单元、智能终端、智能组件等。
本方案的检测重点面向智能变电站一体化监控系统的站控层和间隔层。
智能变电站一体化监控系统检测过程分为两个阶段，即设备单装置检验和系统检验；设备单装置检验是指智能电子设备（IED）的产品型式检验，组成智能变电站一体化监控系统中的IED设备必须备合格的型式检验报告；系统检验是指对智能变电站一体化监控系统整体的功能及性能检验。
智能变电站一体化监控系统检测内容概括如下：
（1）设备单装置检验在设备单装置检验的型式检验中，常规的项目有：
环境影响、EMC、机械振动等项目；新增加的检验项目有网络端口处理能力测试、带时标遥测量的测试、综合应用服务器功能的测试、PMU集中器与主机互联功能的测试、网关机的测试（包括：
远动信息、保护定值召唤整定、远程浏览、告警直传）、主机顺控功能测试、DL/T860规约一致性测试。
（2）系统检验系统检验的项目有：
系统软硬件配置检查；数据统一采集、统一存储功能检查；应用功能测试（运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助应用）；主机的保护信息子站功能测试；DL/T860与DL/T634.5104规约转换测试（针对基本应用功能和品质位映射关系）；主站的性能测试；系统1
的响应时间测试；时间同步测试；双机双网切换测试；雪崩试验；CPU和网络负荷率测试。
2
1.实验室环境和检测工具1.1.实验室环境要求 具有相应的测试空间，具有配套的交直流供电电源，实验室的走线布局安全，实验室温度、湿度满足相关标准要求。
1.2.实验室测试工具要求 依据测试内容实验室应配置的测试仪器和测试设备有：
1测试仪器 网络测试仪、网络分析仪、继电保护测试仪、时间同步测试仪、三相标准源、三相标准表、分辨率测试仪、报文时间标定装置、DL/T860规约测试工具、DL/T634.5104规约测试工具、DL/T634.5101规约测试工具。
2测试设备 仿真器‐IED、合并单元（MU、智能终端、在线监测仿真器、PMU仿真器、时间同步系统、模拟主站、一体化电源仿真设备、在线监测仿真设备、交换机、视频辅助设备。
2.测试前被测厂家准备工作为了保证测试工作的顺利、高效，需要智能变电站一体化监控系统的被测方提供适当的配合和支持：
1应提供国网公司具有测试资质的实验室或测试中心出具的单装置型式试验报告和监控系统信息安全测评报告，单装置的范围包括保护、测控、保护测控一体化、网关机以及时间同步装置；2提供智能变电站一体化监控系统的装置列表；3提供智能变电站一体化监控系统的装置配置信息表；4提供智能变电站一体化监控系统的网络拓扑、安全分区情况和VLAN划分表；5在进行端口处理能力、雪崩试验、CPU和网络符合率等项目测试时，需要进行网络配置更改、端口开放，并将测试仪表接入网络系统；6提供保护装置的相关资料。
3
3.检测流程智能变电站一体化监控系统的检测分为设备单装置检验和系统检验两部分，只有通过了设备检验的装置才有资格组成监控系统，进入系统检验阶段；设备检验是被测设备在完成型式检验后，针对智能变电站一体化监控系统的特点，新增相关检测项目，如：
通信接口 设备单装置检验型式检验被测设备：
测控单元、网关机项目：
环境影响、EMC、机械振动、绝缘耐智能变电站一体化监控系统新增检测项目 测控单元通信接口能力检测 带时标的遥测量检测 网关机功能测试 通信接口能主机与PMU的通信，顺序控制综合应用服务器规约检验 61850规约检测、104规约检测、品质位的检测系统检验监控系统检测检查资料、系统对时测试、双机双网切换测试、系统响应时间、雪崩测试、网络负荷测试。
（通过型式检测）保护设备、时间同步装置、交换机等 运行监视、操作与控制、运行管理、保信子站功能检测智能告警检辅助功能（综合应用服务器） 图3-1测试流程图能力检验，带时标的遥测量的检验，网关机功能检测，主机与PMU通信测试，主机顺控功能检验，综合应用服务器检验，DL/T860标准一致性检验；系统检验包括：
系统配置检查，系统应用功能检验，系统保护信息子站功能检验，DL/T860 与DL/T634.5104规约转换功能测试等，如图3‐1所示。
4
4.设备单装置的检验单装置检验应包括：
型式试验和新增项目检验。
新增的检验项目有：
智能IED设备的通信处理能力，测控装置带时标遥测量的时标和数据精度，见表4‐1所示。
表4-1设备单装置检验 型式试验 新增检验项目 通信处理能力 带时标遥测量 有 无 无 无 无 测控装置 综合应用服务器 网关机 主机 时间同步装置 有 无 有（嵌入式）无 有 有 有 有 有 无 4.1.设备型式检验项目 型式检验的主要项目：
序号 1.2.3.4.5.6.7.8.9. 检验项目 结构外观检查 基本功能试验 基本性能试验 绝缘性能试验 电源影响试验 环境影响试验 电磁兼容性能试验 机械性能试验 稳定性试验 4.2.通信处理能力检验 本试验旨在检测被测IED设备在系统中实际的通信处理性能是否满足现场应用的需求，测试网络风暴对电力装置的影响。
确保智能变电站网络系统在发生通常的网络风暴及网络攻击的情况下，各个以太网电力装置能够抵御突发流量以及网络异常攻击，接收正常报文，终端设备的状态和功能反应正常，要求被测设备的数据传输正确，功能正常，无中断、拒动、5
误动等异常现象发生。
4.2.1.检验环境建立
本检验的框架中,基于以太网的被测IED设备以DL/T860规约与被测设备进行通讯,通过在不同背景流量下,用模拟主站和模拟过程层设备进行遥测、遥信、遥控等多种事件的操作模拟,检验在异常流量情况下被测设备自身的功能正确性和通讯报文的正确性。
被检验的设备分为接入站控层设备、间隔层的测控单元设备。
检验分为三个步骤,分别在站控层网络、过程层网络、站控层和过程层网络同时施加背景流量压力的环境下测试,分别检验被测IED的整机和不同端口的通信性能,如图4‐1所示。
图4-1检验环境图
4.2.2.检测方法及结果评判
IED设备与站控层设备的通讯端口处理性能试验如图4‐1所示,被测IED设备分别与过程层、站控层的子网相联接,网络测试仪与站控层子网、过程层子网连接（若相应子网划分VLAN,则网络测试仪需要接入被测设备对应VLAN,并取消工业以太网交换机的网络风暴抑制功能（包括广播抑制功能、组播抑制功能和未知单播抑制功能。
本项测试过程中分别向站控层子网和过程层子网发送带外广播风暴和带内组播风暴,在被测试IED设备的通信网络上加入带外广播报文和带内组播报文,以一定的负荷发送报文。
在不同负载的网络风暴下,检验IED设备的应用功能及性能是否正常,对通信端口进行考核。
带外广播帧长为256byte（报文目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF,带内组播帧为站内实际抓取的对端IED设备报文（报文目的MAC地址为01-0C-CD-01-**-**,测试时间和发送负载见表4‐1。
表4-1通信处理能力检测方法
序号测试内容测试用例预期结果
1
智能IED设备
与站控层通信
端口处理能力站控层网络加载30%线速的带外广
播流量
被测IED设备未出现死机、
重启等异常,应用功能正
常,数据传输正确,性能未
下降
2站控层网络加载30%线速的带外广
播流量,流量升至50%线速并持续2
秒钟后,流量恢复至30%线速,至少
持续10秒钟后进行设备功能和性能
检验
被测IED设备未出现死机、
重启等异常,应用功能正
常,数据传输正确,性能未
下降
3
智能IED设备
与过程层通信
端口处理能力过程层网络加载50%线速的带内组
播流量
被测IED设备未出现死机、
重启等异常,应用功能正
常,数据传输正确,性能未
下降
4过程层网络加载50%线速的带内组
播流量,流量升至80%线速并持续2
秒钟后,流量恢复至50%线速
测试全过程中被测IED设备
未出现死机、重启等异常,
应用功能正常,数据传输正
确,性能未下降
5
智能IED设备
的多端口总体
处理能力
站控层网络加载30%线速的带外广
播流量,过程层网络加载50%线速的
带内组播流量
被测IED设备未出现死机、
重启等异常,应用功能正
常,数据传输正确,性能未
下降
符合表4‐1的预期结果即为合格,反之即为不合格。
4.3.带时标的遥测量检验
在死区为0的条件下,要求测试被测设备的遥测量时标准确度为200ms,即每200ms计算出一次有效值,在幅值发生变化的时刻标注时标。
检验测控单元遥测量的时标准确度和该时刻的幅值准确度。
以DL/T860规约与被测设备进行通信,被测设备以“报告”方式,发出带时标的遥测量。
被测设备分为两大类:
交流采样输入的被测设备、SMV采样值输入的被测设备,分别测试。
对于交流采样输入的被测设备,由三相标准源、三相标准表、GPS同步时钟（B码输出、规约测试分析软件组建,用于测试幅值准确度,见图4‐2。
对于交流采样输入的被测设备,由继保测试仪、GPS同步时钟（B码输出、规约测试分析软件组建,用于测试模拟量时标的精度,见图4‐3。
对于SMV采样值输入的被测设备,由继保测试仪、GPS同步时钟（B码输出、规约测试分析软件组建,即可用于测试遥测量幅值的准确度又可以测试遥测量时标的精度,见图4‐4。
图4-2幅值测试
三相标准源
被测设备
三相标准表
规约测试分析软件可解析收到
的带时标的遥测量
DL/T860
GPS
有效值比较计算误差
图4-3模拟量时标精度测试
图4-4数字量时标精度测试
4.3.1.交流采样输入设备检验方法
4.3.1.1.幅值误差
测试电压和电流20%,40%,60%,80%,100%,120%的幅值误差。
若所测引用误差全
部满足小于0.2%,为合格,否则为不合格。
4.3.1.2.模拟量时标的精度
由GPS分脉冲触发继保测试仪,产生一段持续时间为240ms且有效值为A（幅值为B=1.414A的波形,见图4‐3所示,被测设备通过DL/T860规约送出的结果应满足如下情况:
遥测变化时标值
0XXYY.800ms小于A
1XXXX.000msA幅值误差允许小于3%
的误差
2XXXX.240ms小于A
3XXXX.400ms小于A
4XXXX.600ms小于A
允许正负100ms的误差
符合此表的规律即为合格,不符合即为不合格。
4.3.2.SMV采样值设备的检测方法
采用合并单元仿真器导入Comtrade文件的方法,comtrade文件预存了一段持续时间为240ms且有效值为A（幅值为B=1.414A的波形,进行测试,如图4‐4所示。
4.3.2.1.检测SMV采样值设备的幅值
用改变Comtrade文件的幅值的方法,分别测试电压和电流20%,40%,60%,80%,100%,120%的幅值误差,要求引用误差小于0.2%。
若所测引用误差全部满足小于0.2%,为合格,否则为不合格。
4.3.2.2.检测SMV采样值设备的模拟量时标精度
在波形文件的整分（零秒零毫秒处产生一段持续时间为240ms且有效值为A的波形,被测设备通过DL/T860规约送出的结果应满足如下情况:
遥测变化时标值
0XXYY.800ms小于A
1XXXX.000msA
2XXXX.240ms小于A
3XXXX.400ms小于A
4XXXX.600ms小于A
允许正负100ms的误差
符合此表的规律即为合格,不符合即为不合格。
5.综合应用服务器的检验
综合应用服务器用于接收状态监测、计量、电源、消防、安防、环境监测等信息采集装置的数据,进行综合分析和统一展示,对外提供状态监测分析结果以及辅助应用监视与控制功能。
5.1.建立检验环境
被测设备厂家提供综合应用服务器、系统配置工具、数据服务器、II区网关机等设备;接入综合服务器的输变电设备状态监测、一体化电源、消防、安防、环境检测等IED测试设备及仿真器由检测实验室提供。
输变电设备状态监测、一体化电源、消防、安防、环境检测等IED测试设备及仿真器,为综合应用服务器提供有关输变电设备状态监测、一体化电源等IED设备的信号量,同时可接收来自于综合应用服务器的控制和调节指令;数据服务器为综合应用服务器提供实时数据和历史数据的存储和调用服务;II区网关机为综合应用服务器提供远方通信服务;GPS对时装置为接入网络的所有设备提供卫星同步对时,以保证整个实验的时间同步;网络分析仪用于网络负荷测试;综合应用服务器总体测试环境接线图,如图5‐1所示。
图5-1综合应用服务器总体测试环境接线图
5.2.综合应用服务器检验方法
针对于综合应用服务器在智能变电站一体化监控系统中的功能和自身特点。
对综合应用
服务器的测试分为以下几个部分。
5.2.1.综合应用服务器间隔层二区辅助设备接入检测
将要接入被测综合应用服务器的各IED设备的icd文件提供给被测厂家的自带的系统配置工具,查看该配置工具是否具备配置文件系统集成能力。
配置工具的具体检测办法见8.2。
同时被测综合应用服务器要通过DL/T860测试,具体检测办法见8.1。
单IED装置主要测试内容见表5‐1所示:
表5-1单IED装置检测内容
序号测试项目
1综合应用服务器人机界面展示
2数据处理、运算和存储
3图形功能检验
4运行参数及状态人工设置功能检验
5通道质量监视功能检验
6系统对时检验
7通信规约负测试
8控制功能测试
9网络负荷测试
1172小时连续稳定性运行测试
需要接入综合应用服务器进行功能测试的II区设备主要有:
1状态监测IED装置接入检测
将状态监测IED装置或仿真器接入到综合应用服务器的网络当中,通过该装置为综合应用服务器上送与状态监测有关的变压器油箱油面温度、绕阻热点温度、绕组变形量、油位;变压器有载调压机构油箱油位;变压器铁芯接地电流;变压器油色谱各气体含量;GIS、断路器的SF6气体密度（压力;断路器行程—时间特性、分合闸线圈电流波形;断路器储能电机工作状态;局部放电数据;避雷器泄漏电流、阻性电流、动作次数、一次设备健康状况诊断结果及异常预警信号等遥测量和遥信量数据。
对综合应用服务器考察这些数据量是否能够通过数据采集和监视控制（SCADA功能予以图形展现,检测综合应用服务器与状态监测有关内容见表5‐1。
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