智能变电站网络虚拟二次回路整组校验方法和系统

摘要

本发明涉及智能变电站网络虚拟二次回路整组校验方法及系统，所述方法包括步骤：获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以及智能变电站的SCD文件，并提取SCD文件中针对所述IED设备的配置描述；提取配置描述中的SV配置和GOOSE配置，并根据SV配置和GOOSE配置生成SV测试报文和GOOSE测试报文；接收用户输入的测试参数，提取配置描述中的设备特征，生成保护逻辑校验报文；分别所述报文至所述IED设备；接收待检IED设备返回的动作报文，若动作报文与预存的动作参考报文一致，则判定待检IED设备工作正常。本发明降低了智能电网中二次回路的复杂程度，减少了定检人员的操作，减少了整组校验过程中的停电时间。

说明书

【技术领域】

本发明涉及电力电子技术，特别是涉及一种智能变电站网络虚拟二次回路 整组校验方法和系统。

【背景技术】

随着智能变电站通信传输技术的发展，智能变电站信息传输方式由常规变 电站内以电缆为介质的电信号模拟方式传输转变为以光纤为介质的数字信号数 字化传输。数字化的传输方式实现了监控联闭锁、保护采样、跳合闸、启动、 闭锁等变电站二次系统分布式功能。

智能变电站投运以后，需要再指定的时间对智能变电站内网络虚拟二次回 路中各种IED(Intellect Electronic Device，智能电子设备)设备进行定检，在定 检时为了保证智能变电站以及输电网络的安全通常需要对对智能变电站进行停 电处理。然后工作人员根据智能变电站的SCD(Substation Configuration  Description，变电站系统配置描述)文件，待检设备的CID(Configured IED  Description，经配置的IED描述)文件和ICD(IED Capability Description，IED 配置描述)文件人工地对待检设备进行检验测试。如果智能变电站有大量的IED 设备需要定检，则需要测试人员针对每个IED设备分别进行检验测试。由于测 试人员对设备的熟悉程度不同，容易导致定检速度慢效率低，使得停电时间过 长，容易影响电网的正常运行，另外，目前对网络虚拟二次回路的测试，只能 代表网络设备在停电时的情况，测试人员依然难以了解网络虚拟二次回路中各 网络设备在实际运行工况时的情况。

【发明内容】

基于此，有必要针对现有技术中对智能变电站网络虚拟二次回路容易出现 停电时间过长的问题，提供一种智能变电站网络虚拟二次回路整组校验方法， 能够节约测试时间并能够完全了解网络虚拟二次回路中各网络设备在实际运行 工况时的情况。

一种智能变电站网络虚拟二次回路整组校验方法，包括步骤：

获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以及智能变电站的SCD文件， 并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置描述；

如果所述CID文件和ICD文件与所述配置描述一致，则提取所述配置描述 中的采样值传输(SV)配置和GOOSE配置，并根据SV配置和GOOSE配置生 成SV测试报文和GOOSE测试报文；

接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备特征，根据所述测 试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文；

分别发送所述SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文至所述 IED设备；

接收待检IED设备返回的动作报文，若所述动作报文与预存的动作参考报 文一致，则判定所述待检IED设备工作正常。

相应地，本发明还提供一种智能变电站网络虚拟二次回路整组校验系统，包 括：

第一获取模块，用于获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以及智能变 电站的SCD文件，并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置描述；

测试报文生成模块，用于如果所述CID文件和ICD文件与所述配置描述一 致，则提取所述配置描述中的SV配置和GOOSE配置，并根据所述SV配置和 GOOSE配置生成SV测试报文和GOOSE测试报文；

校验报文生成模块，用于接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的 设备特征，根据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文；

发送模块，用于分别发送所述SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑 校验报文至所述IED设备；

第一判定模块，用于接收待检IED设备返回的动作报文，若所述动作报文 与预存的动作参考报文一致，则判定所述待检IED设备工作正常。

本发明通过获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以及智能变电站的 SCD文件，并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置描述，并在所述 CID文件和ICD文件与所述配置描述一致的情况下，提取所述配置描述中的SV 配置和GOOSE配置，并根据所述SV配置和GOOSE配置生成SV测试报文和 GOOSE测试报文；同时接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备 特征，根据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文，然后分别发送所 述SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文至所述IED设备，并接 收待检IED设备返回的动作报文，若所述动作报文与预存的动作参考报文一致， 则判定所述待检IED设备工作正常。本发明通过SV测试报文、GOOSE测试报 文和保护逻辑校验报文模拟智能变电站在运行过程当中的工况，降低了智能电 网中二次回路的复杂程度，减少了定检人员的操作，由于只有在SV测试报文、 GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文后才需对智能变电站进行停电，从而减少 了整组校验过程中的停电时间。

【附图说明】

图1为本发明智能变电站网络虚拟二次回路整组校验方法一种实施例的流 程图；

图2为本发明智能变电站网络虚拟二次回路整组校验系统一种实施例的结 构框图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明作进一步地详细描述。

请参阅图1，其是本发明智能变电站网络虚拟二次回路整组校验方法一种实 施例的流程图。

一种智能变电站网络虚拟二次回路整组校验方法，包括步骤：

S101：获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以及智能变电站的SCD 文件，并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置描述；

获取待检IED设备的CID文件和ICD文件。所述CID文件和ICD文件可 通过用户导入的方式获取。在智能变电站中，每个IED设备都有用于描述该IED 设备配置的CID文件和ICD文件，通常相同版本号的CID文件和ICD文件的配 置描述一致。然后获取智能变电站的SCD文件，并提取所述SCD文件中针对所 述IED设备的配置描述。通常SCD文件包括了智能变电站内所有IED设备的配 置描述。

S102：如果所述CID文件和ICD文件与所述配置描述一致，则提取所述配 置描述中的采样值传输(SV)配置和GOOSE配置，并根据SV配置和GOOSE 配置生成SV测试报文和GOOSE测试报文；

分别判断CID文件和ICD文件与SCD文件中待检IED设备的配置描述是 否一致；如果不一致，则说明CID文件和ICD文件与SCD文件的版本号不同， 需要对CID文件、ICD文件或者SCD文件进行修改，直到相同为止。

如果所述CID文件和ICD文件与所述配置描述一致，则说明该待检IED设 备具备整组校验的资格，从SCD文件待检IED设备的配置描述中提取SV配置 和GOOSE配置。然后根据所述SV配置和GOOSE配置生成标准格式的SV测 试报文和GOOSE测试报文。

S103：接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备特征，根据 所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文；

接收用户输入的测试参数，其中，所述测试参数包括模拟智能变电站异常 情况下的模拟电压值或者模拟电流值。然后，提取SCD文件待检IED设备的配 置描述中的设备特征，其中，所述设备特征包括待检IED设备的保护逻辑算法。

在生成保护逻辑校验报文之前，可先对所述保护逻辑算法进行校验。可采 用系统预设的逻辑序列代入所述保护逻辑算法中，如果所述保护逻辑算法的输 出与预设的结果序列一致，则可认为所述保护逻辑算法正确，即通过校验。所 述保护逻辑算法通过校验后，根据所述测试参数和设备特征生成用于测试待检 IED设备保护特征的保护逻辑校验报文。

S104：分别发送所述SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文 至所述IED设备；

根据用户设定的发送时间以及发送规则，分别将所述SV测试报文、GOOSE 测试报文和保护逻辑校验报文发送至所述IED设备。IED设备接收的SV测试报 文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文后，会执行相应的动作，待动作执行 完毕后会返回相应的动作报文。

S105：接收待检IED设备返回的动作报文，若所述动作报文与预存的动作 参考报文一致，则判定所述待检IED设备工作正常。

接收待检IED设备返回的动作报文，对比所述动作报文与预存的动作参考 报文是否一致，如果一致，则说明待检IED设备在接收到所述SV测试报文、 GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文后的动作符合预期的结果，此时判定所述 待检IED设备工作正常。

本发明通过获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以及智能变电站的 SCD文件，并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置描述，并在所述 CID文件和ICD文件与所述配置描述一致的情况下，提取所述配置描述中的SV 配置和GOOSE配置，并根据所述SV配置和GOOSE配置生成SV测试报文和 GOOSE测试报文；同时接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备 特征，根据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文，然后分别发送所 述SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文至所述IED设备，并接 收待检IED设备返回的动作报文，若所述动作报文与预存的动作参考报文一致， 则判定所述待检IED设备工作正常。本发明通过SV测试报文、GOOSE测试报 文和保护逻辑校验报文模拟智能变电站在运行过程当中的工况，降低了智能电 网中二次回路的复杂程度，减少了定检人员的操作，由于只有在SV测试报文、 GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文后才需对智能变电站进行停电，从而减少 了整组校验过程中的停电时间。

在一个实施例中，上述步骤S102中根据所述SV配置和GOOSE配置生成 SV测试报文和GOOSE测试报文的步骤，可以包括以下子步骤。

S201：将所述SV配置和GOOSE配置代入预设的仿真模型，对所述仿真模 型进行仿真获得智能变电站一次设备出现故障时的电压仿真值和电流仿真值；

首先将所述SV配置和GOOSE配置代入预设的仿真模型，然后对所述仿真 模型进行仿真，仿真智能变电站一次设备出现故障时的情景。通过仿真模型可 以获得智能变电站一次设备出现故障时的电压仿真值和电流仿真值。

S202：依据所述SV配置和GOOSE配置以及所述电压仿真值和电流仿真值 作为测试值，生成对应的SV测试报文和GOOSE测试报文。

以所述电压仿真值和电流仿真值作为测试值，将所述SV配置和所述测试值 整合生成标准格式的SV测试报文。将所述GOOSE配置和所述测试值整合生成 标准格式的GOOSE测试报文。

通过将所述SV配置和GOOSE配置代入预设的仿真模型，通过仿真模型获 得智能变电站一次设备出现故障时的电压仿真值和电流仿真值，然后以所述电 压仿真值和电流仿真值作为测试值，依据所述SV配置和GOOSE配置生成对应 的SV测试报文和GOOSE测试报文，实现了基于SCD文件生成对应测试报文 的功能，从而实现了使用对应的测试报文自动对待检IED设备继续校验测试， 从而降低了测试人员的测试步骤和测试时间。

在一个实施例中，上述步骤S101之前，还包括以下步骤。

S301：获取智能变电站网络虚拟二次回路的实际VLAN(Virtual Local Area  Network，虚拟局域网)划分和负载响应时间；

获取智能变电站网络虚拟二次回路的实际VLAN划分的方式有多种，可以 控制交换机向其他端口进行广播，然后接受端口返回的响应报文，即可获取与 交换机直接连接的端口，从而获取智能变电站网络虚拟二次回路的实际VLAN 划分。另外，还可以发送预设端口的网络测试报文到交换机中，以获取实际VLAN 划分，例如发送VLAN为3的交换机中，监听所有端口的接收情况。

可以通过控制交换机发送预设流量的广播测试报文，通过在预设时间内监 听指定端口接收到广播测试报文的数量的方式获取负载响应时间。

S302：如果所述实际VLAN划分与预设的VLAN不一致或者所述负载响应 时间超过预设的时间阈值，则终止智能变电站网络虚拟二次回路整组校验。

如果所述实际VLAN划分与预设的VLAN不一致，则说明智能变电站网络 虚拟二次回路的交换机出现配置错误，在此网络环境下进行整组校验容易出现 误差或者错误测试，需要终止智能变电站网络虚拟二次回路整组校验。

另外，如果负载响应时间超过预设的时间阈值，也就是说智能变电站网络 虚拟二次回路容易出现拥塞，如果在此网络环境下进行整组校验容易导致校验 过程实时性降低，因此，终止智能变电站网络虚拟二次回路整组校验。

通过获取智能变电站网络虚拟二次回路的实际VLAN划分和负载响应时 间，能够方便用户了解智能变电站网络虚拟二次回路在实际运行过程当中的网 络环境以及网络性能，在所述实际VLAN划分与预设的VLAN不一致或者所述 负载响应时间超过预设的时间阈值时，终止智能变电站网络虚拟二次回路整组 校验。能够减少整组校验的因网络环境所产生的误差，降低了错误测试的可能 性，节约测试时间。

在一个实施例中，还可以包括以下步骤。

S401：获取PCAP(Packet Capture，数据包捕获)文件或COMTRADE(Common  format for transient data exchange for power systems，电力系统瞬态数据交换的通 用格式)文件，按顺序提取所述PCAP文件或COMTRADE文件中的记录报文 作为反演测试报文；

所述PCAP文件可以通过智能变电站网络分析记录仪获取，所述 COMTRADE文件可以通过智能变电站故障录波装置获取。获取PCAP(文件或 COMTRADE文件后，按照所述PCAP文件或COMTRADE文件中的记录报文 的顺序依次提取所述记录报文，并以所述记录报文作为反演测试报文。

S402：根据所述反演测试报文的报文头将所述反演测试报文发送至对应的 IED设备重现故障场景。

根据所述反演测试报文的报文头所记录的IED设备的地址，将所述反演测试 报文发送至对应的IED设备，以重现故障场景。

通过获取PCA文件或COMTRADE文件，并提取所述PCAP文件或 COMTRADE文件中的记录报文，以记录报文作为反演测试报文，并将发给对应 的IED设备进行故障现场重现，能够方便测试人员清楚地了解故障发生时，对 应IED设备的工作过程和工作状态，便于测试人员查找故障真实原因，以进一 步节约整组校验的测试时间。

请参阅图2，其是本发明智能变电站网络虚拟二次回路整组校验系统一种实 施例的结构框图。

一种智能变电站网络虚拟二次回路整组校验系统，包括：

第一获取模块201，用于获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以及智能 变电站的SCD文件，并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置描述；

通过第一获取模块201获取待检IED设备的CID文件和ICD文件。所述CID 文件和ICD文件可通过用户导入的方式获取。在智能变电站中，每个IED设备 都有用于描述该IED设备配置的CID文件和ICD文件，通常相同版本号的CID 文件和ICD文件的配置描述一致。然后第一获取模块201获取智能变电站的SCD 文件，并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置描述。通常SCD文件 包括了智能变电站内所有IED设备的配置描述。

测试报文生成模块202，用于如果所述CID文件和ICD文件与所述配置描述 一致，则提取所述配置描述中的采样值传输(SV)配置和GOOSE配置，并根 据SV配置和GOOSE配置生成SV测试报文和GOOSE测试报文；

测试报文生成模块202分别判断CID文件和ICD文件与SCD文件中待检IED 设备的配置描述是否一致；如果不一致，则说明CID文件和ICD文件与SCD文 件的版本号不同，需要对CID文件、ICD文件或者SCD文件进行修改，直到相 同为止。

如果所述CID文件和ICD文件与所述配置描述一致，则说明该待检IED设 备具备整组校验的资格，此时测试报文生成模块202从SCD文件待检IED设备 的配置描述中提取SV配置和GOOSE配置。然后测试报文生成模块202根据所 述SV配置和GOOSE配置生成标准格式的SV测试报文和GOOSE测试报文。

校验报文生成模块203，用于接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述 中的设备特征，根据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文；

校验报文生成模块203接收用户输入的测试参数，其中，所述测试参数包括 模拟智能变电站异常情况下的模拟电压值或者模拟电流值。然后，校验报文生 成模块203提取SCD文件待检IED设备的配置描述中的设备特征，其中，所述 设备特征包括待检IED设备的保护逻辑算法。

在生成保护逻辑校验报文之前，校验报文生成模块203可先对所述保护逻辑 算法进行校验。校验报文生成模块203可采用系统预设的逻辑序列代入所述保 护逻辑算法中，如果所述保护逻辑算法的输出与预设的结果序列一致，则可认 为所述保护逻辑算法正确，即通过校验。所述保护逻辑算法通过校验后，校验 报文生成模块203根据所述测试参数和设备特征生成用于测试待检IED设备保 护特征的保护逻辑校验报文。

发送模块204，用于分别发送所述SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻 辑校验报文至所述IED设备；

发送模块204可以根据用户设定的发送时间以及发送规则，分别将所述SV 测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文发送至所述IED设备。IED设 备接收的SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文后，会执行相应 的动作，待动作执行完毕后会返回相应的动作报文。

判定模块205，用于接收待检IED设备返回的动作报文，若所述动作报文与 预存的动作参考报文一致，则判定所述待检IED设备工作正常。

判定模块205接收待检IED设备返回的动作报文，对比所述动作报文与预存 的动作参考报文是否一致，如果一致，则说明待检IED设备在接收到所述SV 测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文后的动作符合预期的结果，此 时判定模块205判定所述待检IED设备工作正常。

本发明通过第一获取模块201获取待检IED设备的CID文件和ICD文件以 及智能变电站的SCD文件，并提取所述SCD文件中针对所述IED设备的配置 描述，并在所述CID文件和ICD文件与所述配置描述一致的情况下，通过测试 报文生成模块202提取所述配置描述中的SV配置和GOOSE配置，并根据所述 SV配置和GOOSE配置生成SV测试报文和GOOSE测试报文；同时校验报文 生成模块203接收用户输入的测试参数，提取所述配置描述中的设备特征，根 据所述测试参数和设备特征生成保护逻辑校验报文，然后发送模块204分别发 送所述SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文至所述IED设备； 判定模块205接收待检IED设备返回的动作报文，若所述动作报文与预存的动 作参考报文一致，则判定所述待检IED设备工作正常。本发明通过SV测试报 文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文模拟智能变电站在运行过程当中的工 况，降低了智能电网中二次回路的复杂程度，减少了定检人员的操作，由于只 有在SV测试报文、GOOSE测试报文和保护逻辑校验报文后才需对智能变电站 进行停电，从而减少了整组校验过程中的停电时间。

在一个实施例中，上述测试报文生成模块202可以包括以下子模块。

仿真模块，用于将所述SV配置和GOOSE配置代入预设的仿真模型，对所 述仿真模型进行仿真获得智能变电站一次设备出现故障时的电压仿真值和电流 仿真值；

首先仿真模块将所述SV配置和GOOSE配置代入预设的仿真模型，然后对 所述仿真模型进行仿真，仿真模块仿真智能变电站一次设备出现故障时的情景。 仿真模块通过仿真模型可以获得智能变电站一次设备出现故障时的电压仿真值 和电流仿真值。

生成模块，用于依据所述SV配置和GOOSE配置以及所述电压仿真值和电 流仿真值作为测试值，生成对应的SV测试报文和GOOSE测试报文。

生成模块以所述电压仿真值和电流仿真值作为测试值，将所述SV配置和所 述测试值整合生成标准格式的SV测试报文。生成模块将所述GOOSE配置和所 述测试值整合生成标准格式的GOOSE测试报文。

仿真模块通过将所述SV配置和GOOSE配置代入预设的仿真模型，通过仿 真模型获得智能变电站一次设备出现故障时的电压仿真值和电流仿真值，然后 生成模块以所述电压仿真值和电流仿真值作为测试值，依据所述SV配置和 GOOSE配置生成对应的SV测试报文和GOOSE测试报文，实现了基于SCD文 件生成对应测试报文的功能，从而实现了使用对应的测试报文自动对待检IED 设备继续校验测试，从而降低了测试人员的测试步骤和测试时间。

在一个实施例中，在第一获取模块201之前还可以包括以下模块。

第二获取模块，用于获取智能变电站网络虚拟二次回路的实际VLAN划分和 负载响应时间；

第二获取模块获取智能变电站网络虚拟二次回路的实际VLAN划分的方式 有多种，可以控制交换机向其他端口进行广播，然后接受端口返回的响应报文， 即可获取与交换机直接连接的端口，从而获取智能变电站网络虚拟二次回路的 实际VLAN划分。另外，第二获取模块还可以发送预设端口的网络测试报文到 交换机中，以获取实际VLAN划分，例如发送VLAN为3的交换机中，监听所 有端口的接收情况。

第二获取模块可以通过控制交换机发送预设流量的广播测试报文，通过在预 设时间内监听指定端口接收到广播测试报文的数量的方式获取负载响应时间。

终止模块，用于在所述实际VLAN划分与预设的VLAN不一致或者所述负 载响应时间超过预设的时间阈值时，终止智能变电站网络虚拟二次回路整组校 验。

如果所述实际VLAN划分与预设的VLAN不一致，则说明智能变电站网络 虚拟二次回路的交换机出现配置错误，在此网络环境下进行整组校验容易出现 误差或者错误测试，需要终止模块终止智能变电站网络虚拟二次回路整组校验。

另外，如果负载响应时间超过预设的时间阈值，也就是说智能变电站网络虚 拟二次回路容易出现拥塞，如果在此网络环境下进行整组校验容易导致校验过 程实时性降低，因此，终止模块终止智能变电站网络虚拟二次回路整组校验。

通过第二获取模块获取智能变电站网络虚拟二次回路的实际VLAN划分和 负载响应时间，能够方便用户了解智能变电站网络虚拟二次回路在实际运行过 程当中的网络环境以及网络性能，在所述实际VLAN划分与预设的VLAN不一 致或者所述负载响应时间超过预设的时间阈值时，终止模块终止智能变电站网 络虚拟二次回路整组校验。能够减少整组校验的因网络环境所产生的误差，降 低了错误测试的可能性，节约测试时间。

在一个实施例中，在判定模块205之后还可以包括以下模块。

第三获取模块，用于获取PCAP文件或COMTRADE文件，按顺序提取所述 PCAP文件或COMTRADE文件中的记录报文作为反演测试报文；

所述PCAP文件第三获取模块可以通过智能变电站网络分析记录仪获取所述 PCAP文件。所述COMTRADE文件第三获取模块可以通过智能变电站故障录波 装置获取所述COMTRADE文件。第三获取模块获取PCAP(文件或COMTRADE 文件后，按照所述PCAP文件或COMTRADE文件中的记录报文的顺序依次提 取所述记录报文，并以所述记录报文作为反演测试报文。

反演模块，用于根据所述反演测试报文的报文头将所述反演测试报文发送至 对应的IED设备重现故障场景。

反演模块根据所述反演测试报文的报文头所记录的IED设备的地址，将所述 反演测试报文发送至对应的IED设备，以重现故障场景。

通过第三获取模块获取PCA文件或COMTRADE文件，并提取所述PCAP 文件或COMTRADE文件中的记录报文，反演模块以记录报文作为反演测试报 文，并将发给对应的IED设备进行故障现场重现，能够方便测试人员清楚地了 解故障发生时，对应IED设备的工作过程和工作状态，便于测试人员查找故障 真实原因，以进一步节约整组校验的测试时间。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。