smart_substation_testSolution

1、PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案思博伦通信思博伦通信施军华施军华2PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL议题议题智能变电站的背景知识智能变电站的测试方案测试软硬件的配置建议PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站的背景知识智能变电站的背景知识4PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站的背景知识智能变电站的背景知识国家对智能变电站的发展规划：智能变电站作为智能电网建设中的核心内容之一，是智能电网的重要组成部分，也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。为

2、支撑国家智能电网建成计划，十二五期间，国家电网将在全国建5000座智能变电站,2016 年到2020 年，我国还将建设 7700 座左右的智能变电站。智能变电站概念：采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。5PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站的结构智能变电站的结构6PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站的通信映射智能变电站的通信映

3、射7PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL时间和时间同步模型时间和时间同步模型 过程层采用过程层采用IEEE1588IEEE1588协议协议8PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL在分布式变电站的自动化系统中，智能电子设备（IED）共同协助完成自动化功能的应用场合越来越多，例如间隔层设备之间的防误闭锁、分布式母线保护等，这些功能得以完成的重要前提条件是众多IED之间数据通讯的可靠性和实时性。IEC61850中定义了通用变电站事件（GSE -generic substation event model），该模型提供了在全系统范围内快速可靠地输入、输出数据值的功

4、能。GSE分为2种不同的控制类和报文结构：GOOSE(generic object oriented substation event)面向通用对象的变电站事件 GSSE(generic substation state event)通用变电站状态事件GOOSEGOOSE协议简介协议简介9PROPRIETARY AND CONFIDENTIALGOOSE报文定义GOOSEGOOSE协议简介协议简介建议的多播地址范围建议的多播地址范围服务起始地址 (十六进制)结束地址(十六进制)GOOSE01-0C-CD-01-00-0001-0C-CD-01-01-FFGSSE01-0C-CD-02-00-0

5、001-0C-CD-02-01-FF多播采样值01-0C-CD-04-00-0001-0C-CD-04-01-FF多播地址（多播地址（6 6个字节）应有如下结构：个字节）应有如下结构：前前3 3个字节被个字节被IEEEIEEE定为定为01-0C-CD01-0C-CD；第第4 4个字节，对于个字节，对于GOOSEGOOSE，为，为0101； 对于对于GSSEGSSE，为，为0202； 对多播采样值，为对多播采样值，为0404；最后最后2 2个字节应为单独地址个字节应为单独地址10PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL报文实时性要求 GSE 报文时间延迟规定在4MS重传报文机制

6、重传序列中的每个报文都带有允许生存时间参数，用于通知接收方等待下一次重 传的最长时间。如果在该时间间隔内部没有收到新报文，接收方将认为关联丢失。重发间隔的最大时间应该 60s 网络延迟 4msGOOSEGOOSE协议简介协议简介T0(T0)T1 T1T2T3T0传传 输输 时时 间间事事 件件T0:稳 定 条 件 (长 时 间 无 事 件 )下 重 传(T0):稳 定 条 件 下 的 重 传 可 能 被 事 件 缩 短T1:事 件 发 生 后 ,最 短 的 传 输 时 间T2, T3:直 到 获 得 稳 定 条 件 的 重 传 时 间11PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL

7、IEEE 802.3x Full-Duplex IEEE 802.1p Priority Queuing IEEE 802.1Q VLANIEEE 802.1w Rapid Spanning Tree ProtocolIGMP Snooping / Multicast FilteringIEEE 1588 智能变电站对网络协议要求智能变电站对网络协议要求12PROPRIETARY AND CONFIDENTIALIEEE 802.3x Full-Duplex IEEE 802.1p Priority Queuing IEEE 802.1Q VLANIEEE 802.1w Rapid Spann

8、ing Tree ProtocolIGMP Snooping / Multicast FilteringIEEE 1588 智能变电站对网络协议要求智能变电站对网络协议要求PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站的测试方案智能变电站的测试方案14PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站的测试涉及内容非常广泛，本方案侧重点在于变电站网络通信测试和IED之间的通信规约(IEC61850)测试。所谓的网络通信测试主要通过发送仿真的数据流测试出整站系统级的网络数据交换的性能和功能，确保智能变电站关键组网设备的功能和性能满足要求，并适应今后一段时间的发

9、展需求；通信规约测试主要测试IED之间的通信是否符合IEC61850的规定。本方案按照变电站建设的周期分为建成验收测试和日常检修测试，同样适用于实验室验证测试。智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案15PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站测试系统硬件部分智能变电站测试系统硬件部分智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案16PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智智能变电站测试系统硬件部分能变电站测试系统硬件部分智能变电智能变电站测站测试系统控制台试系统控制台PCPC 该部件运行智能变电站综合测试系统的软件操作界面，接受来自测试人 员的配

10、置输入和操作请求，进而控制IEC61850规约测试模块和通信网络测试模块，对变电站设备/系统进行测试，获取相应的测试报告，以形象直观的方式呈现给测试人员Spirent TestCenterSpirent TestCenter高性能测试仪表高性能测试仪表 该部件接受来自控制台PC的测试配置和测试指令，产生相应的测试数据流，注入智能变电站设备/系统，并与智能变电站/设备/系统进行交互，获取相应的状态和信息，进行相应的分析和处理，得出测试结果，返回给控制台PC以以太网交换机太网交换机 该部件为测试辅助设备，用于连接控制台PC、Spirent TestCenter、智能变电站设备/系统的管理口，使得测

11、试人员基于控制台PC，可以连接/控制到测试相关的所有设备。智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案17PROPRIETARY AND CONFIDENTIALSpirent TestCenterSpirent TestCenter高性能测试仪表高性能测试仪表简介简介 可选用可选用C1C1或者或者3U3U机框机框 Spirent TestCenter C1Spirent TestCenter C1能够在非常便携的小巧尺寸中（能够在非常便携的小巧尺寸中（2U2U（3.53.5英寸）（高）英寸）（高） x 13x 13英寸英寸（宽）（宽） x 10 x 10英寸（深），提供思博伦屡获大奖的第英寸

12、（深），提供思博伦屡获大奖的第2 2至至7 7层路由器、交换机、应用和安全性测层路由器、交换机、应用和安全性测试解决方案。试解决方案。 C1C1可支持两个线速率可支持两个线速率10G10G或者或者4 4个线速个线速1G1G以太网测试端口和完整的思博伦测试解以太网测试端口和完整的思博伦测试解决方案集，能够实现世界顶级网络设备制造商、服务商和决方案集，能够实现世界顶级网络设备制造商、服务商和“财富财富100”100”企业所享有的专业测试工企业所享有的专业测试工具，而其价格均很容易承受，只达到了入门级产品的价格水平。需要融合测试专业工具的用户具，而其价格均很容易承受，只达到了入门级产品的价格水平。需

13、要融合测试专业工具的用户不再需要依靠多种开源实用程序或特制的测试方法，只需使用不再需要依靠多种开源实用程序或特制的测试方法，只需使用Spirent TestCenter C1Spirent TestCenter C1便可便可改善其产品开发活动并且实现更具智慧的测试。改善其产品开发活动并且实现更具智慧的测试。智能变电站测试解决方案的优势智能变电站测试解决方案的优势18PROPRIETARY AND CONFIDENTIALSpirent TestCenterSpirent TestCenter高性能测试仪表高性能测试仪表简介简介 可选用可选用C1C1或者或者3U3U机框机框 Spirent Te

14、stCenter 3U机箱基于下一代移动机箱架构设计，其设计目标是满足当前及未来最复杂的多协议规模和云虚拟化测试需求。 SPT-3U机箱支持最高速率达100 Gbps的所有Spirent TestCenter HyperMetrics模块，支持多大24个千兆，32个10G端口。由于具备了超大规模、绿色低单端口功耗、智能风扇控制，以及对IPv4和IPv6控制的完整支持，SPT-3U机箱为当今性能最高的移动测试系统奠定了基础。智能变电站测试解决方案的优势智能变电站测试解决方案的优势19PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站测试系统软件部分智能变电站测试系统软件部分智能变

15、电站测试解决方案智能变电站测试解决方案20PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智智能变电站测试系统软件部分能变电站测试系统软件部分智能变电站综合测试系统软件操作界面智能变电站综合测试系统软件操作界面该模块提供人机交互的GUI界面，提供形象直观的配置界面、操作界面、测试报告等GUI元素，帮助测试人员快捷方便的执行测试，获取测试结果智能变电站智能变电站IEC61850IEC61850规约测试模块规约测试模块该模块接收来自操作界面的命令或请求，执行相关的IEC61850规约测试，将 测试结果返回给操作界面，呈现给测试人员智能变电站通信网络测试模块智能变电站通信网络测试模块该模块接

16、收来自操作界面的命令或请求，执行相关的通信网络测试，将测试结果返回给操作界面，呈现给测试人员智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案21PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站测试系统软件界面智能变电站测试系统软件界面智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案22PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站测试功能点概述智能变电站测试功能点概述SV/GOOSE/MMS网交换机功能/性能测试基于电力二层组播报文的RFC2544、RFC2889测试VLAN划分测试网络风暴测试(带内风暴测试、带外风暴测试)不同拓扑情形下的网络测试普通情况测试、极

17、限情况测试单机测试 (实验室测试)系统测试 (变电站建设验收测试)现场测试/检修测试 (投运后日常运维测试)智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案23PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站测试功能点概述智能变电站测试功能点概述 IEC61850规约测试规约测试模拟IEC61850的客户端能够请求IEC61850目录服务，实现读写、创建、删除数据集服务，接收报告，日志，控制，保护定值，定值切换，文件服务。客户端支持多个server，支持双网热备用自动轮询测试多个IED，检测通信状态、遥测、遥信、SOE、遥控、遥调的功能检测网络切换过程中数据是否有丢失自动扫描检验

18、目录服务、数据集服务、报告服务、日志、保护定值、文件，GOOSE控制块，采样值SMV控制块操作步骤自动记录到文件中，自动分析测试结果，给出信息提示支持控制块报告、日志控制块、保护定值控制块、GOOSE控制块的操作解析报告，检测报告的切换模拟IEC61850的服务端，支持IEC61850目录服务，支持读写、创建、删除数据集服务，发送报告，日志，控制，保护定值，定值切换，文件服务。服务端支持多个Client报告功能支持缓存报告（BRCB）和非缓存报告(URCB)根据智能设备IED的通信服务，解析出智能设备的逻辑设备模型，各个逻辑接口模型，所有的遥测遥控遥信等数据模型能够支持GOOSE和采样值IEC

19、61850-9-1或IEC61850-9-2（LE）的发送/接收具备解析传统测点信息表与IEC61850数据模型对应的功能能够解析智能电子设备IED的配置文件智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案24PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智智能变电站网络对时钟同步的要求以及测试方案能变电站网络对时钟同步的要求以及测试方案 IEEE1588的引入的引入目前在我国电力系统中广泛应用的时钟同步技术是采用全球定位系统（目前在我国电力系统中广泛应用的时钟同步技术是采用全球定位系统（GPSGPS）作为同步时钟源。这种方案能实现同时与多个）作为同步时钟源。这种方案能实现同时与多个 I

20、EDIED对时，并且简单易行。对时，并且简单易行。但是，变电站数字化的发展趋势使得站内二次硬接线被串行通信线所取代，但是，变电站数字化的发展趋势使得站内二次硬接线被串行通信线所取代，GPS GPS 脉冲直接对时系统已表现出了一定的局限性。针对变电站这种一体化的脉冲直接对时系统已表现出了一定的局限性。针对变电站这种一体化的通信网络和更高的同步精度要求，通信网络和更高的同步精度要求，IEC61850 IEC61850 引入了简单网络时间协议引入了简单网络时间协议（Simple Network Time ProtocolSimple Network Time Protocol，SNTPSNTP） 。

21、SNTPSNTP是网络时间协议是网络时间协议 (Network Time Protocol(Network Time Protocol，NTP)NTP)的简化，应用于简单网络中。作为使用最为的简化，应用于简单网络中。作为使用最为普遍的国际互联网时间传输协议，普遍的国际互联网时间传输协议，SNTP SNTP 的应用已较为成熟，在一定的网络的应用已较为成熟，在一定的网络结构下，结构下，SNTP SNTP 的对时精度可在大多数情况下保持在的对时精度可在大多数情况下保持在1 ms 1 ms 以内。但是实现以内。但是实现25 25 s s 的对时精度还是很困难。而的对时精度还是很困难。而 IEC6185

22、0 IEC61850 标准对标准对 IED IED 最高等级的同步精最高等级的同步精度要求达到度要求达到1 1 s s。IEEE1588IEEE1588的同步精度的同步精度nsns级，可以满足高精度的要求。级，可以满足高精度的要求。智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案25PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL智能变电站对时系统方案智能变电站对时系统方案智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案26PROPRIETARY AND CONFIDENTIALIEEE 1588IEEE 1588的测试方案的测试方案 测试内容：测试内容：精度测试：包括主从时钟精度测试、点到点透明时钟精度测试和端到端透明时钟精度测试。需要在多种线路时延环境下测试精度，包括异步时延环境下，模拟真实网络环境。BMC测试，在多个时钟设备环境中确定主从时钟状态，动态修改时钟参数，主从时钟重新选择测试。性能测试：主时钟设备支持多个从时钟设备的能力，透明时钟修正多个主从设备之间时钟同步的能力。负面测试：在正常处理流程中对PTP报文进行丢弃、乱序、重复、抖动、延时发送、修改内容。智能变电站测试解决方案智能变电站测试解决方案27PROPRIETARY AND CONFIDENTIALIEEE 1588IEEE 1588的测试方案的测试方案智能变电站测试解决方案智