彭 放 ，高厚磊 ，劉益青 ，孔凡東

（1.山東大學(xué) 電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250061；2.濟(jì)南大學(xué) 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250022；3.國網(wǎng)蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004）

0 引言

智能變電站是智能電網(wǎng)的重要組成環(huán)節(jié)，與傳統(tǒng)變電站相比，智能變電站具有智能化的一次設(shè)備和集成化的二次設(shè)備，并支持各種高級(jí)的互動(dòng)應(yīng)用［1］?，F(xiàn)代化監(jiān)控系統(tǒng)以及新型互感器、智能斷路器、智能電子設(shè)備（IED）等裝置的出現(xiàn)，不僅影響了變電站的構(gòu)建及實(shí)現(xiàn)方式，同時(shí)也使變電站的測試方式發(fā)生了重大的變化，虛端子和配置檢查、裝置互通試驗(yàn)、電子式互感器性能測試成為了測試的關(guān)鍵和重點(diǎn)。但這部分工作不完全依賴于現(xiàn)場，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)即可對(duì)智能化的二次設(shè)備進(jìn)行閉環(huán)的動(dòng)態(tài)仿真，測試保護(hù)測控系統(tǒng)的動(dòng)作是否符合邏輯［2］。目前智能二次設(shè)備常用的測試手段主要包括動(dòng)態(tài)物理模擬試驗(yàn)、繼電保護(hù)測試儀以及數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)（如實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器（RTDS）、ADPSS、HYPERSIM、DDRTS等），其中RTDS由于其建模周期短、靈活性強(qiáng)和數(shù)值穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)在國內(nèi)的使用最為廣泛［3-4］。

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為不同廠商的IED實(shí)現(xiàn)互操作和系統(tǒng)無縫集成提供了途徑［5］，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)智能變電站及安裝于其中設(shè)備的最基本的通信要求。對(duì)這些IED進(jìn)行的測試，需采用光纖通信的方式直接獲取仿真設(shè)備提供的電壓和電流的數(shù)字量信息，而傳統(tǒng)的測試方案只能提供模擬量。因此，應(yīng)在傳統(tǒng)測試方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，加入功率放大器以及D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)［6］。RTDS-GTNET板卡的開發(fā)極大地簡化了這一過程，GTNET板卡可以直接輸出符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量信息，操作方便靈活，并且RTDS公司也在針對(duì)國內(nèi)應(yīng)用IEC61850協(xié)議的情況不斷進(jìn)行同步開發(fā)。

本文首先簡要介紹了RTDS及傳統(tǒng)的RTDSGTNET測試結(jié)構(gòu)，并分析了保護(hù)裝置的實(shí)用化測試需求。針對(duì)這些需求，提出了新式采樣值（SV）模塊及參數(shù)識(shí)別匹配的關(guān)鍵技術(shù)。最后，本文以站域后備保護(hù)的IED為實(shí)例進(jìn)行了測試，利用RTDSGTNET構(gòu)建了實(shí)時(shí)的閉環(huán)測試系統(tǒng)，并通過報(bào)文數(shù)據(jù)的解析來驗(yàn)證測試的準(zhǔn)確性。

1 RTDS及傳統(tǒng)RTDS-GTNET測試結(jié)構(gòu)

1.1 RTDS簡介

RTDS已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)裝置的閉環(huán)測試、HVDC和FACTS裝置的控制系統(tǒng)閉環(huán)測試，尤其是保護(hù)裝置閉環(huán)測試的應(yīng)用［7-10］。利用RTDS對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)測試，真實(shí)模擬現(xiàn)場運(yùn)行情況，可以縮短保護(hù)裝置的研發(fā)周期［11］。

RTDS由軟件和硬件兩部分構(gòu)成。

a.RTDS的軟件平臺(tái)（RSCAD）可搭建一次電力系統(tǒng)模型，實(shí)時(shí)模擬電力系統(tǒng)，顯示電壓、電流以及開關(guān)的信息。

b.硬件平臺(tái)（Rack）由 PB5、GTNET、GTWIF、GTSYNC等板卡組成。GTNET板卡提供符合各種網(wǎng)絡(luò)規(guī)約用于與外部通信的數(shù)據(jù)接口①RTDS Technologies.GTNET network interface card.2012.，支持符合智能變電站IEC61850規(guī)約的SV信息和通用變電站事件（GSE）的傳輸。SV模塊用于發(fā)送電壓、電流的SV信息，GSE模塊則用于GSE，面向通用對(duì)象的變電站事件（GOOSE）和通用變電站狀態(tài)事件（GSSE）2種GSE機(jī)制均可接收和發(fā)送開關(guān)變位、保護(hù)動(dòng)作等狀態(tài)變化信息。

1.2 傳統(tǒng)RTDS-GTNET保護(hù)裝置測試結(jié)構(gòu)

文獻(xiàn)［12］給出了傳統(tǒng)的RTDS-GTNET測試結(jié)構(gòu)。RTDS實(shí)時(shí)仿真正?；蚬收蠒r(shí)的電力系統(tǒng)，與保護(hù)裝置通過GTNET板卡經(jīng)交換機(jī)接口，提供符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的SV及GOOSE信息，實(shí)時(shí)發(fā)送保護(hù)裝置所需的數(shù)據(jù)，并接收保護(hù)裝置反饋的GOOSE信息，控制電力系統(tǒng)中的開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)裝置的閉環(huán)測試。

GTNET板卡的功能在RSCAD中由軟件模塊實(shí)現(xiàn)，即在對(duì)應(yīng)軟件模塊中配置RTDS收發(fā)的數(shù)據(jù)信號(hào)及GTNET板卡的硬件接口等信息。1個(gè)模塊代表1張GTNET板卡，軟件模塊和硬件板卡結(jié)合等同于1個(gè)IED，并搭配1個(gè)處理數(shù)據(jù)的PB5板卡。

傳統(tǒng)的RTDS-GTNET測試方式需在每個(gè)開關(guān)處設(shè)置1個(gè)GTNET-SV板卡，其原因是GTNET-SV板卡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到限制，每個(gè)板卡只能傳輸包含A/B/C/N相的4路電壓和4路電流共8路數(shù)據(jù)，即1個(gè)開關(guān)處的電壓、電流數(shù)據(jù)。當(dāng)保護(hù)裝置需采集多處電壓、電流信息時(shí)，需配置多個(gè)GTNET板卡。

2 保護(hù)裝置的測試需求及實(shí)用化關(guān)鍵技術(shù)

隨著RTDS的普遍應(yīng)用以及智能變電站背景下繼電保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展，保護(hù)裝置的實(shí)時(shí)測試需求愈加廣泛，對(duì)測試的準(zhǔn)確性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性等方面提出了更高的要求，本節(jié)對(duì)保護(hù)裝置的測試需求及針對(duì)性的實(shí)用化測試關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹。

2.1 保護(hù)裝置的測試需求

a.不同的保護(hù)裝置需采集不同路數(shù)的電壓、電流量，當(dāng)保護(hù)裝置采集站內(nèi)多處的電壓或電流量作為邏輯判據(jù)時(shí)，傳統(tǒng)的RTDS-GTNET測試方式無法使用單張GTNET-SV板卡實(shí)現(xiàn)測試，必須使用多張GTNET-SV板卡，故報(bào)文數(shù)據(jù)之間具有不確定性的非同步問題；且使用多張板卡的測試成本較高，經(jīng)濟(jì)性差。若保護(hù)裝置只采集電壓量或電流量，對(duì)SV模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)改造后，也僅能采集8路數(shù)據(jù)，單張板卡仍不能滿足路數(shù)需求。

b.針對(duì)所傳輸?shù)腟V報(bào)文，傳統(tǒng)GTNET板卡也無法滿足保護(hù)裝置的需求，僅能支持IEC61850-9-2LE報(bào)文的傳輸。IEC61850-9-2LE是IEC61850-9-2的簡化版本，這種版本的實(shí)現(xiàn)快速簡單，國外的廠商多有使用［13-14］，但不符合國內(nèi)以 IEC61850-9-2版本為依據(jù)的要求，無法直接實(shí)現(xiàn)對(duì)滿足國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的保護(hù)裝置的測試。另一方面，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定保護(hù)裝置所接收的SV報(bào)文數(shù)據(jù)的抖動(dòng)偏差（即報(bào)文的實(shí)際發(fā)出時(shí)間與設(shè)定發(fā)出時(shí)間的偏差）在10 μs以內(nèi)，若抖動(dòng)超過10 μs，保護(hù)裝置會(huì)發(fā)生丟包事件，導(dǎo)致不能完整地采集電壓或電流的SV數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)SV模塊及固件所驅(qū)動(dòng)的GTNET板卡所輸出的報(bào)文數(shù)據(jù)抖動(dòng)偏差過大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了10 μs的標(biāo)準(zhǔn)。

c.保護(hù)裝置根據(jù)合并單元（MU）或智能終端（ST）的CID/ICD文件識(shí)別所采集的電氣信息量。在閉環(huán)測試中，要實(shí)現(xiàn)裝置與RTDS間的雙向通信，應(yīng)向保護(hù)裝置內(nèi)部導(dǎo)入GTNET的等同IED配置文件。但RTDS的SV模塊不能直接生成適合裝置的CID/ICD文件，需尋求其他解決方案。

2.2 新式GTNET-SV模塊的升級(jí)及對(duì)比

針對(duì)以上測試需求，在最新版本的RSCAD軟件及RTDS硬件驅(qū)動(dòng)下，每個(gè)GTNET-SV模塊可支持24路數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)于下文中站域保護(hù)以及母差保護(hù)等需要采集多處電流量的情況具有良好的適應(yīng)性，可靈活配置各項(xiàng)參數(shù)。新式GTNET-SV模塊傳輸?shù)腟V報(bào)文支持IEC61850-9-2版本，符合國內(nèi)IED通信的需求，大幅增強(qiáng)了RTDS的實(shí)用性。

將RSCAD軟件升級(jí)至最新版本，并更新RTDS硬件的驅(qū)動(dòng)。由于GTNET與RTDS主機(jī)之間經(jīng)文件傳輸協(xié)議（FTP）傳輸文件②RTDS Technologies.Instructions for updating the GTNET firmware.2013.，通過DOS命令將GTNET-SV協(xié)議及GTNET-FPGA安裝至GTNET板卡。由于1張板卡可安裝4種協(xié)議，所以選擇1個(gè)位置進(jìn)行安裝，覆蓋舊式協(xié)議或安裝于空缺位置，安裝完成后激活對(duì)應(yīng)的位置。SV報(bào)文的發(fā)送也受GTWIF及GTSYNC板卡的影響，故使用RSCAD固件升級(jí)工具直接升級(jí)GTWIF/GTSYNC-OS/FPGA固件。新式GTNET-SV模塊在傳輸數(shù)據(jù)量以及協(xié)議版本方面達(dá)到了保護(hù)裝置的實(shí)用化測試需求。

SV的報(bào)文抖動(dòng)偏差是影響報(bào)文接收連續(xù)性的關(guān)鍵。為檢驗(yàn)新版SV模塊的報(bào)文是否會(huì)引起丟包事件，本文使用專用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析設(shè)備——網(wǎng)絡(luò)分析儀（或電子式互感器校驗(yàn)儀）抓取GTNET板卡發(fā)出的SV報(bào)文數(shù)據(jù)包測試抖動(dòng)偏差，以每個(gè)周期采樣80個(gè)點(diǎn)為例，對(duì)新、舊版本的SV模塊進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

表1 新、舊版本SV模塊報(bào)文抖動(dòng)偏差對(duì)比Table 1 Comparison of SV module packet jitter between new and old versions

由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，新版SV模塊產(chǎn)生超標(biāo)的報(bào)文抖動(dòng)為小概率事件，基本不會(huì)發(fā)生丟包事件影響裝置的測試。

2.3 保護(hù)裝置與RTDS的實(shí)用化通信方法

針對(duì)2.1節(jié)所述測試需求c，本文采用了參數(shù)識(shí)別匹配的方法來實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置與RTDS的雙向通信，通過將已對(duì)該保護(hù)裝置具有適應(yīng)性的其他裝置（如MU）配置文件進(jìn)行更改，把該文件中用于通信識(shí)別的參數(shù)與SV模塊中的對(duì)應(yīng)參數(shù)進(jìn)行匹配。經(jīng)過解析保護(hù)裝置的配置文件可知，通信參數(shù)以及采樣控制參數(shù)等是保護(hù)裝置識(shí)別并接收RTDS數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，具體如表2所示。

表2 通信參數(shù)和采樣控制參數(shù)Table 2 Communication parameters and sampling control parameters

保護(hù)裝置的參數(shù)由其內(nèi)部的CID/ICD配置文件確定，RTDS的參數(shù)由RSCAD中的SV通信控制塊確定。RTDS與保護(hù)IED通信的關(guān)鍵SV參數(shù)及IED內(nèi)部識(shí)別機(jī)制如圖1所示。由圖1可見，IED（保護(hù)裝置）自身的文件Iedcfg用于基本的配置設(shè)置，MU的CID文件中包含符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的通信段落和IED段落。IED的內(nèi)部文件Iedcfg中的訂閱值段落則配置了應(yīng)采集（即訂閱）的MU中的電氣量數(shù)據(jù)。Iedcfg文件通過MU的CID文件名定位到相應(yīng)的文件。具體配置時(shí)，首先在SV模塊中設(shè)置通信參數(shù)以及采樣參數(shù)，然后修改CID文件中通信段落的通信參數(shù)，使其與RTDS-SV的通信參數(shù)匹配，并設(shè)置為同一組播地址且劃分為同一虛擬子網(wǎng)；同時(shí)，修改IED段落中的采樣控制塊參數(shù)與GTNET-SV的SmvID、Sample rate進(jìn)行匹配。修改完成后利用保護(hù)裝置的專用工具將新的CID文件導(dǎo)入裝置中。

圖1 RTDS與保護(hù)IED通信的關(guān)鍵SV參數(shù)及IED內(nèi)部識(shí)別機(jī)制Fig.1 Key SV parameters of communication between RTDS and protective IED，and internal identification

對(duì)于SV模塊的配置文件生成問題，存在另一種解決方案。對(duì)GTNET板卡進(jìn)行升級(jí)后，新版SV協(xié)議模塊可在編譯RSCAD之后生成GTNETSV.iid文件，該文件可用于外部裝置的參數(shù)識(shí)別，但對(duì)于不同廠商裝置的適應(yīng)性仍有待考證。

3 RTDS-GTNET閉環(huán)測試實(shí)例

針對(duì)傳統(tǒng)的后備保護(hù)面臨整定配合復(fù)雜、動(dòng)作速度慢等問題，前期工作中提出了基于電流差動(dòng)原理的站域后備保護(hù)方法，并利用智能變電站的信息共享技術(shù)開發(fā)了符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)裝置［15］，與主保護(hù)相配合以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能變電站的后備保護(hù)功能。為驗(yàn)證該裝置能否可靠動(dòng)作，使用RTDS對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行閉環(huán)測試。

3.1 站域后備保護(hù)裝置的RTDS測試方案

3.1.1 仿真模型及測試方案

在RSCAD軟件平臺(tái)的一次電力系統(tǒng)仿真模型中設(shè)置了2臺(tái)變壓器T1和T2，低壓側(cè)通過分段開關(guān)聯(lián)接，模型如圖2所示。

圖2 電力系統(tǒng)仿真模型Fig.2 Simulation model of power system

圖3為站域后備保護(hù)裝置的測試結(jié)構(gòu)接線圖。在RSCAD軟件平臺(tái)搭建一次電力系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)了故障及斷路器控制子系統(tǒng)，并配置了SV模塊和GSE模塊的通信子系統(tǒng)。RSCAD軟件與Rack之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行連接，經(jīng)GTWIF板卡與Rack內(nèi)的其他板卡進(jìn)行通信。軟件中的SV/GOOSE模塊對(duì)GTNET板卡的作用，通過連接到GTWIF的PB5板卡經(jīng)GT光纖與GTNET板卡的通信來實(shí)現(xiàn)。本方案中使用了2張GTNET板卡，各自安裝SV協(xié)議及GOOSE協(xié)議，2類數(shù)據(jù)分別經(jīng)保護(hù)裝置的SV接收板及CPU板傳輸，各自使用一對(duì)光纖接口。由于本測試使用的GTNET板卡為TX電端口，被測試的裝置為FX光端口，需使用光電轉(zhuǎn)換器對(duì)2種不同接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖3 站域后備保護(hù)裝置測試方案Fig.3 Test scheme for substation backup protection

3.1.2 利用GTNET實(shí)現(xiàn)閉環(huán)測試的方法

站域后備保護(hù)裝置利用電流差動(dòng)原理判別2臺(tái)變壓器的故障邏輯，采集QF01—QF04和QF07共5處電流，即15路SV量。利用新版SV模塊，單張GTNET板卡即可實(shí)現(xiàn)站域電流的采集。

閉環(huán)通信是實(shí)現(xiàn)閉環(huán)測試的重點(diǎn)。利用第2節(jié)中的參數(shù)識(shí)別匹配方法修改已對(duì)保護(hù)裝置具有適應(yīng)性的MU的CID文件，作為GTNET-SV的等同IED配置文件。除了表2所示參數(shù)外，在原MU的CID文件中，描述向外發(fā)送的數(shù)據(jù)集中的功能約束數(shù)據(jù)屬性 FCDA（Functional Constrained Data Attribute）部分也需要根據(jù)RTDS發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。原有數(shù)據(jù)集中僅有1個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)（LN）實(shí)例LnInst用于發(fā)送1處的A/B/C相電流數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)集擴(kuò)展為5處數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的FCDA，即在原有的1個(gè)LnInst基礎(chǔ)上增加4個(gè)新的LnInst，共形成15個(gè)FCDA的數(shù)據(jù)集，最終形成GTNET-SV模塊的等同IED配置文件（SV.CID）。GTNET-GOOSE的等同IED配置文件則由GOOSE模塊的SCDEditor工具直接導(dǎo)出ICD文件（GOOSE.ICD）。

向站域保護(hù)裝置導(dǎo)入以上2個(gè)GTNET的等同IED配置文件（無需SCD文件），再將站域保護(hù)裝置的內(nèi)部Iedcfg文件關(guān)聯(lián)SV.CID的采樣值信號(hào)及GOOSE.ICD的開關(guān)量信號(hào)，以訂閱RTDS所發(fā)布的信息。另一方面，使用SCDEditor將描述保護(hù)裝置能力的CID配置文件導(dǎo)入GOOSE模塊，生成RTDS訂閱保護(hù)裝置發(fā)布信息所需的SCD文件，配置于GTNET-GOOSE模塊，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置與RTDS之間的雙向通信。

需注意的是，對(duì)GTNET進(jìn)行配置時(shí)，每個(gè)GTNET軟件模塊與每張GTNET板卡一一對(duì)應(yīng)，軟件模塊中的硬件板卡接口參數(shù)Proc/Port/Card需通過查看GTNET硬件板卡及其與PB5板卡的接線來設(shè)置。本文在利用SCDEditor生成SCD文件時(shí)，由于導(dǎo)入SCDEditor的保護(hù)裝置配置文件中含有中文字符，導(dǎo)致配置完成后重新打開編輯該SCD文件時(shí)會(huì)出錯(cuò)，只能一次配置，故GTNET模塊仍需要進(jìn)行改進(jìn)。此外，GOOSE模塊僅能直接發(fā)送SPS的單點(diǎn)狀態(tài)信息，而國內(nèi)保護(hù)裝置對(duì)開關(guān)位描述也使用DPS的雙點(diǎn)狀態(tài)信息，這增加了配置的難度。最新版本的RTDS軟件已在這2點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)。

3.2 測試結(jié)果

RSCAD平臺(tái)顯示仿真模型中的電流波形以及保護(hù)動(dòng)作信息，以“T1高壓側(cè)故障，主保護(hù)動(dòng)作，T1高壓側(cè)開關(guān)拒動(dòng)”為例說明測試結(jié)果。圖4為測試波形圖。圖中波形由上至下分別為T1高、低壓側(cè)電流波形，T2高、低壓側(cè)電流波形，T1/T2低壓分段母線側(cè)電流波形，T1主保護(hù)動(dòng)作信號(hào)（0、1分別表示動(dòng)作和未動(dòng)作，后同），T2主保護(hù)動(dòng)作信號(hào)和站域后備保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

圖4 測試結(jié)果Fig.4 Test results

T1高壓側(cè)故障時(shí)，故障電流出現(xiàn)；T1主保護(hù)信號(hào)動(dòng)作，跳開高、低壓側(cè)的開關(guān)，低壓側(cè)故障電流消失，但由于高壓側(cè)開關(guān)拒動(dòng)，故障電流保持；站域后備保護(hù)裝置通過邏輯判斷，延時(shí)300 ms發(fā)出后備跳閘信號(hào)，成功跳開T1高壓側(cè)開關(guān)，故障電流切除，實(shí)現(xiàn)了RTDS與保護(hù)裝置之間的閉環(huán)測試，驗(yàn)證了裝置的后備保護(hù)功能。

3.3 GTNET板卡SV報(bào)文數(shù)據(jù)解析

單張板卡采集15路電流量，圖5為報(bào)文數(shù)據(jù)解析示意圖。在該幀SV報(bào)文中，陰影部分為第1路電流的數(shù)據(jù)值與品質(zhì)值，至幀尾共15路，即單張板卡發(fā)送的15路數(shù)據(jù)由1幀報(bào)文同時(shí)發(fā)送，電流量由保護(hù)裝置同步接收，不存在多張板卡發(fā)送的多幀報(bào)文之間的不同步問題。

在RSCAD中顯示其發(fā)送的電流量，與保護(hù)裝置計(jì)算所得的電流量進(jìn)行對(duì)比，保護(hù)裝置接收的數(shù)據(jù)有效值浮動(dòng)比例在1%以內(nèi)，與RTDS發(fā)送的原值偏差也在1%以內(nèi)。利用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析設(shè)備抓取某段時(shí)間內(nèi)光電轉(zhuǎn)換器輸出的SV報(bào)文。將抓包文件的波形數(shù)據(jù)與RSCAD軟件中的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，測量有效值，前者與后者的數(shù)據(jù)偏差在0.1%以內(nèi)。分析PCAP抓包文件，對(duì)報(bào)文數(shù)量以及比例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，報(bào)文抖動(dòng)穩(wěn)定地保持在 0 μs或±1 μs，如表 3所示，這說明造成該數(shù)據(jù)偏差的原因是少量報(bào)文偏離了正常報(bào)文的發(fā)送間隔。但這并非造成保護(hù)裝置接收數(shù)據(jù)偏差的主因，同時(shí)也說明連接光電轉(zhuǎn)換器對(duì)報(bào)文抖動(dòng)產(chǎn)生的影響可忽略不計(jì)。保護(hù)裝置將采樣的80點(diǎn)/周期轉(zhuǎn)換為24點(diǎn) /周期，此插值過程以及相量的計(jì)算誤差是產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏差的主因。這也證明了GTNET板卡發(fā)送SV報(bào)文的準(zhǔn)確性較高。

圖5 報(bào)文數(shù)據(jù)解析示意圖Fig.5 Schematic diagram of message data analysis

表3 PCAP文件報(bào)文抖動(dòng)統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistics of packet jitter for PCAP file

4 結(jié)語

本文通過分析國內(nèi)保護(hù)裝置的測試需求，介紹了升級(jí)SV模塊的方法，并對(duì)新、舊版本的SV模塊進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)，介紹了利用通信參數(shù)進(jìn)行識(shí)別匹配的方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)SV模塊所需配置文件進(jìn)行了修改，并根據(jù)保護(hù)裝置的特點(diǎn)提供了閉環(huán)測試方法以及相應(yīng)的方案。本文還解析了GTNET板卡的SV數(shù)據(jù)報(bào)文，驗(yàn)證了報(bào)文的準(zhǔn)確性。對(duì)符合國內(nèi)IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的IED裝置的測試結(jié)果表明，RTDS能夠方便地滿足國內(nèi)裝置的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)閉環(huán)測試的需求。

SV模塊在本文測試使用的直采直跳方式下的報(bào)文抖動(dòng)滿足10 μs以內(nèi)的抖動(dòng)要求，在網(wǎng)采網(wǎng)跳方式下連接專用的交換機(jī)后同樣可滿足10μs以內(nèi)的抖動(dòng)要求。此外，2014年，RTDS公司新開發(fā)了GTNET×2板卡，集成了原來的2張GTNET板卡的功能，處理速度為老卡的5～10倍，經(jīng)濟(jì)性有所提升。GTNET×2板卡的固件升級(jí)也無需通過DOS命令，可通過RSCAD軟件直接升級(jí)。RTDS的適用范圍十分廣泛，可較為精確地實(shí)時(shí)仿真大規(guī)模的電力系統(tǒng)，但RTDS也存在一些缺點(diǎn)，如保護(hù)動(dòng)作時(shí)間記錄不便、圖形化界面的操作不夠靈活、仿真規(guī)模受硬件限制等?？傮w上，RTDS的應(yīng)用簡化了傳統(tǒng)裝置和IED的測試。雖然目前國內(nèi)廠家也開發(fā)了類似的測試設(shè)備，但實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性都不能與RTDS相比擬。

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