一、概述

隨著變電站通信網(wǎng)絡(luò)和國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850 的制定和頒布，變電站的數(shù)字化使得數(shù)字化的保護(hù)及智能設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模擬量輸出的繼電保護(hù)測試儀已不能滿足其測試需求。2009年以十多年來在全國數(shù)百家用戶中取得的繼電保護(hù)測試系統(tǒng)生產(chǎn)研制的豐富經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，本公司自主研發(fā)并推出了光數(shù)字繼電保護(hù)測試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-7/8 FT3標(biāo)準(zhǔn)格式電壓、電流量的光數(shù)字輸出和小信號模擬量輸出，以及GOOSE報(bào)文的發(fā)布和訂閱功能，基本滿足了數(shù)字化保護(hù)和儀器儀表的測試需要。

為了推動我國智能電網(wǎng)和智能化變電站的推廣應(yīng)用，公司加快了智能電網(wǎng)的技術(shù)進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)化步伐，先后發(fā)布了《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》(Q/GDW-383-2009)、《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(Q/GDW441-2010)、《IEC-61850工程繼電保護(hù)應(yīng)用模型》(Q/GDW-396-2009)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提出了“直采直跳"、“保護(hù)就地化"、“雙AD采樣"" 、“不依賴外部時(shí)鐘同步采樣"等新的標(biāo)準(zhǔn)要求， 而“傳統(tǒng)PT/CT+合并單元" 的采樣模式又在廣泛采用，數(shù)字化的保護(hù)和智能設(shè)備的測試儀器相應(yīng)的也必須滿足一系列應(yīng)因而生的新需求，內(nèi)置GPS同步時(shí)鐘和嵌入式工控機(jī)且可外接功放的SSD-1光數(shù)字繼電保護(hù)測試系統(tǒng)就是為了滿足這些新需求而精心研制的第三代全新系統(tǒng)， 業(yè)已經(jīng)相關(guān)部門檢測通過，并在國內(nèi)數(shù)十個(gè)單位應(yīng)用并獲得好評。

二、用途及其適用范圍

傳統(tǒng)繼電保護(hù)、儀器儀表等二次設(shè)備的模擬量輸入信號是經(jīng)電纜傳輸?shù)亩坞妷?、電流的模擬量，開入、開出采用硬接點(diǎn)連接。數(shù)字繼電保護(hù)、儀器儀表等二次設(shè)備的模擬量輸入信號是經(jīng)光纜傳輸?shù)幕?span>IEC 61850通訊協(xié)議的電壓、電流的數(shù)字量，開入、開出采用經(jīng)光纜傳輸?shù)幕?span>IEC 61850通訊協(xié)議的數(shù)字信號。

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)定義了采樣值傳輸（Sampling Measured Value，簡稱SMV）和通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录?span>Generic Object Oriented Substation Events，簡稱GOOSE）兩種抽象模型：

1、SMV模型應(yīng)用于采樣值傳輸及相關(guān)服務(wù)，目前通常有IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及IEC60044-7/8（即FT3）三種格式。

2、GOOSE模型提供了變電站事件（如命令、告警等）快速傳輸機(jī)制，用于跳閘和故障錄波啟動等報(bào)文的傳輸。GOOSE 采用組播方式傳送數(shù)據(jù),以太網(wǎng)傳輸方式有點(diǎn)對點(diǎn)、廣播和組播，GOOSE 采用連續(xù)多次傳送的方式實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。GOOSE 網(wǎng)絡(luò)可交換以下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：

a. 保護(hù)裝置的跳、合閘命令

b. 測控裝置的遙控命令

c. 保護(hù)裝置間信息（啟動失靈、閉鎖重合閘、遠(yuǎn)跳等）

d. 一次設(shè)備的遙信信號（開關(guān)刀閘位置、壓力等）

e. 間隔層的聯(lián)鎖信息

LSSD-1光數(shù)字繼電保護(hù)測試系統(tǒng)可對基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化裝置和儀表進(jìn)行測試和試驗(yàn)。系統(tǒng)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)，不用外接電腦即可獨(dú)立操作以模擬合并單元，將電壓、電流量按照IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及FT3幀格式打包實(shí)時(shí)發(fā)送采樣值給被測設(shè)備，輔以發(fā)送必要的GOOSE報(bào)文或輸出必要的開關(guān)量硬接點(diǎn)信號，而被測設(shè)備的動作信號則通過測試儀的硬開關(guān)量輸入接點(diǎn)或者以GOOSE報(bào)文發(fā)回給測試儀，測試儀根據(jù)試驗(yàn)邏輯過程實(shí)時(shí)對輸出量進(jìn)行調(diào)整，完成數(shù)字化裝置和儀表的閉環(huán)測試。

為滿足保護(hù)“直采直跳"、“保護(hù)就地化"、“雙采樣"" 、“不依賴外部時(shí)鐘同步采樣"等新的標(biāo)準(zhǔn)要求，LSSD-1光數(shù)字繼電保護(hù)測試系統(tǒng)提供了多達(dá)6對光纖網(wǎng)絡(luò)接口和6個(gè)光纖串行接口，每對光網(wǎng)口可配置多達(dá)10組IEC61850-9-1/2 SMV、GOOSE混合收發(fā)，每個(gè)光串口可配置1組FT3 SMV收發(fā)，每組IEC61850-9-1 SMV可配置多達(dá)32個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道，每組IEC61850-9-2 SMV可配置多達(dá)64個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道，每組GOOSE可配置多達(dá)256個(gè)數(shù)據(jù)通道，每組FT3可支持國網(wǎng)的擴(kuò)展幀即22個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道。另外還具有2組共12路模擬小信號輸出、8通道開入量、4通道開出量，內(nèi)置GPS同步時(shí)鐘以及IRIG-B或IEEE1588精確時(shí)間同步接口。主要適用于數(shù)字化變電站各種數(shù)字化保護(hù)、自動裝置和儀器儀表的參數(shù)整定和測試，智能化程度高，測試準(zhǔn)確。能模擬2組共12路電流、電壓的調(diào)幅、移相、分相獨(dú)立變頻、多態(tài)故障模擬、疊加諧波，具有失真告警、錄波數(shù)據(jù)回放輸出等功能，是確保數(shù)字化變電站及線路安全運(yùn)行的重要測試儀器。

LSSD-1光數(shù)字繼電保護(hù)測試系統(tǒng)可測試的保護(hù)，輸入的電壓、電流可以是模擬小信號，也可以是純數(shù)字量（IEC61850-9-1/2、FT3），還可以是它們的混合方式；而跳、合閘等狀態(tài)量采用GOOSE傳遞、開入開出硬接點(diǎn)連接或混合方式。系統(tǒng)還可以選配功放接口模塊外接本公司的數(shù)字仿真功率放大器輸出二次模擬量，既能滿足“傳統(tǒng)PT/CT+合并單元"采樣模式數(shù)字化保護(hù)、自動裝置和儀器儀表的參數(shù)整定和測試，又能用于傳統(tǒng)模擬保護(hù)及自動裝置的參數(shù)整定和測試。

三、技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

3.1采樣值報(bào)文收發(fā)

最多可收發(fā)6×4 組IEC 61850-9-1、IEC 61850-9-2/LE SMV采樣值報(bào)文，每組SMV報(bào)文端口及通道屬性可配置；

最多可收發(fā)6 組IEC60044-7/8（即FT3）采樣值報(bào)文，端口、傳輸速率等通信參數(shù)可配置；

每組IEC61850-9-1 SMV可支持標(biāo)準(zhǔn)的12個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道或擴(kuò)展的可配置多達(dá)32個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道；

每組IEC61850-9-2 SMV可配置多達(dá)64個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道；

每組FT3可支持標(biāo)準(zhǔn)幀即12個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道或國網(wǎng)的擴(kuò)展幀即22個(gè)SMV數(shù)據(jù)通道；

采樣率和ASDU數(shù)可設(shè)置，每幀1-8個(gè)ASDU數(shù)，采樣率每周256 點(diǎn)即12800Hz；

數(shù)據(jù)幀發(fā)送間隔穩(wěn)定均勻，離散度偏差≤±1μS可達(dá)99%。

SMV各通道輸出同步性≤100μS；

最多可映射到2組共12路電流、電壓量；

3.2 GOOSE 報(bào)文接收

支持接收6×2組GOOSE 報(bào)文；

每組GOOSE 報(bào)文支持256 個(gè)GOOSE 數(shù)據(jù)；

每組GOOSE 報(bào)文的GOOSE 數(shù)據(jù)格式可設(shè)置，支持全部TDL；

每組GOOSE 報(bào)文接收端口及通道屬性可配置；

最多可映射到8路開入量信息；

3.3 GOOSE 報(bào)文發(fā)送

支持發(fā)送6×4組GOOSE 報(bào)文；

每組GOOSE 報(bào)文支持256 個(gè)GOOSE 數(shù)據(jù)；

每組GOOSE 報(bào)文的GOOSE 數(shù)據(jù)格式可設(shè)置，支持全部TDL；

每組GOOSE 報(bào)文發(fā)送端口和發(fā)送間隔等通道屬性可配置；

最多可映射到4路開出量信息；

3.4模擬小信號輸出

12路模擬小信號輸出:

a. 幅值

輸出范圍 AC: 0～7Vrms（有效值）

DC: 0～7V

Max.輸出電流 10mA

準(zhǔn)確度 ＜1%（0.01～0.07 Vrms）

＜0.2%（0.07～7 Vrms）

分辨率 250μV

失真度 ＜0.1%

b. 頻率

正弦信號 DC～1000Hz

準(zhǔn)確度 0.002%（工頻下誤差1mHz）

分辨率 0.001Hz

c. 相位

相角范圍 0到359.999°

準(zhǔn)確度 <0.1°（50/60Hz）

分辨率 ±0.01°

各路輸出均可通道映射配置；

最多可映射到2組共12路電流、電壓量；

3.5二次模擬量輸出

通過選配的功放接口模塊可外接本公司的數(shù)字仿真功率放大器輸出二次模擬量，最多可輸出2組電流、電壓各6路，具體參數(shù)指標(biāo)參見相應(yīng)功率放大器相關(guān)文檔。

3.6精確同步時(shí)間輸入

可選配內(nèi)置GPS同步時(shí)鐘；

IRIG-B碼精確同步時(shí)間輸入；

IEEE1588精確同步時(shí)間輸入；

具有時(shí)鐘信號中斷時(shí)的精確守時(shí)功能；

時(shí)間精確度：誤差≤2μS。

3.7精確同步時(shí)間輸出

IRIG-B碼精確同步時(shí)間輸出；

秒脈沖精確同步時(shí)間輸出；

時(shí)間精確度：誤差≤2μS；

3.8開入量與時(shí)間計(jì)量要求

8對獨(dú)立無極性輸入，空接點(diǎn)或0-250V電位；

計(jì)時(shí)器范圍1mS-9999.999S；

分辨率：1mS。

3.9開出量

4組可編程輔助空接點(diǎn)輸出；

接點(diǎn)容量：0-250V，0.5A。

3.10信號接口

100M以太網(wǎng)ST頭62.5/125μm多模光纖接口6對，1300nm波長，傳輸距離>1km，用于IEC61850-9-1/2采樣值報(bào)文和GOOSE報(bào)文收發(fā)，還兼用于IEEE1588精確同步時(shí)鐘信號輸入；

10Mbps串行ST頭62.5/125μm多模光纖接口9個(gè)，850nm波長，傳輸距離>1km，其中FT3采樣值報(bào)文接收1個(gè)、FT3采樣值報(bào)文發(fā)送5個(gè)、IRIG-B碼精確同步時(shí)間輸入1個(gè)、IRIG-B碼精確同步時(shí)間輸出1個(gè)、秒脈沖精確同步時(shí)間輸出1個(gè)；10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)RJ45接口 1個(gè)，用于外接PC電腦；

RS232 DB9接口1個(gè)，用于開發(fā)調(diào)試；

可選配GPS的衛(wèi)星信號天線接口；

可選配功放接口模塊，包括功放信號DB9接口1個(gè)和DB25接口2個(gè)；

IRIG-B碼精確同步時(shí)間TTL電平輸入端子1對；

可選配GPS的IRIG-B碼精確同步時(shí)間TTL電平輸出端子1對；

秒脈沖精確同步時(shí)間TTL電平輸出端子1對；

開關(guān)量輸入端子8對；

開關(guān)量輸出端子4對；

模擬小信號輸出端子12對。

3.11 操作界面

內(nèi)置高可靠性嵌入式工業(yè)控制電腦；

高安全可靠性MS WindowsCE 6.0嵌入式工業(yè)操作系統(tǒng)；

Windows操作界面的測試軟件；

10.4英寸大屏幕800×600高亮真彩LED工業(yè)用液晶屏；

筆記本電腦專用觸控板；

精心設(shè)計(jì)的專有設(shè)計(jì)觸摸鍵盤；

USB接口2個(gè)，可外接鍵盤、鼠標(biāo)、U盤等USB設(shè)備。

3.12 輸入電源

輸入電壓范圍：165VAC~265VAC 200VDC~360VDC；

標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓：220VAC 50HZ

電流：0.5A（Max）。

3.13 箱體尺寸與重量

全鋁合金擠壓型材標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱280×363.5×175mm（W×H×D）；

重量：約9kg 。

四、測試軟件功能

SSD-1光數(shù)字繼電保護(hù)測試系統(tǒng)和傳統(tǒng)模擬輸出繼保儀測試方法相同，主要的區(qū)別是和保護(hù)裝置的信息交互接口發(fā)生了變化。SSD-1配套測試軟件仍是我公司HD系列模擬輸出繼保儀的測試軟件HD_DPTS，功能強(qiáng)大、成熟可靠、使用方便。軟件界面及其操作方法不變，測試時(shí)需先對SMV及GOOSE 接口進(jìn)行數(shù)字保護(hù)試驗(yàn)配置，便能方便地完成所有測試項(xiàng)目。

提供了針對數(shù)字保護(hù)測試特殊需要而精心設(shè)計(jì)的特色功能：

1、SMV及GOOSE 接口配置：

a. 導(dǎo)入SCL配置文件自動配置；

b. 導(dǎo)入PCAP網(wǎng)絡(luò)報(bào)文文件自動配置；

c. 偵測接收相關(guān)IED輸出的SMV及GOOSE報(bào)文并解析配置信息；

d. 手動自行輸入修改配置。

2、SMV及GOOSE報(bào)文丟幀、錯(cuò)時(shí)錯(cuò)序、失步、品質(zhì)異常、數(shù)據(jù)畸變等報(bào)文異常模擬測試功能；

3、SMV報(bào)文均勻性偏差模擬測試功能；

4、測試中斷期間的SMV及GOOSE報(bào)文鏈路保持功能；

5、PCAP網(wǎng)絡(luò)報(bào)文文件SMV采樣數(shù)據(jù)故障回放功能。

常規(guī)的保護(hù)測試功能包括：

1、繼電器：測試電壓電流、中間、時(shí)間、功率方向、同期、頻率、阻抗、過流等各類繼電器。

2、差動試驗(yàn)：測試比例制動、諧波制動、直流助磁、速斷、電鐵變差動等原理構(gòu)成的差動保護(hù)。

3、故障模擬：簡單故障模擬、多態(tài)模擬、系統(tǒng)振蕩、故障再現(xiàn)、高級仿真。

4、阻抗特性：測試阻抗圓、四邊形、精工電壓、精工電流、動作、記憶等阻抗特性。

5、線路保護(hù)：距離保護(hù)定值校驗(yàn)、零序電流定值校驗(yàn)、工頻變化量距離定值校驗(yàn)、整組傳動試驗(yàn)、成套微機(jī)保護(hù)定值校驗(yàn)和時(shí)間特性。

6、程控電源：電源發(fā)生器、諧波發(fā)生器、三角波、方波發(fā)生器、地鐵直流保護(hù)。

7、自動裝置與表計(jì)：同期裝置、毫秒計(jì)、功率表、快切裝置、備自投。

5、主要特點(diǎn)

a. 采用了包括的通訊處理器和通訊專用嵌入式技術(shù)在內(nèi)的多項(xiàng)，“基于PCI總線的MCU+FPGA+DSP架構(gòu)"保證系統(tǒng)優(yōu)秀的實(shí)時(shí)性能、運(yùn)算能力、通訊速度和穩(wěn)定可靠。

b. 采用MCU片內(nèi)微總線網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)合FPGA網(wǎng)絡(luò)及串行通信協(xié)處理插件的SMV報(bào)文傳輸技術(shù)，保證光網(wǎng)口和光串口的SMV輸出高速可靠，數(shù)據(jù)幀發(fā)送間隔穩(wěn)定均勻，離散度偏差≤±1μS可達(dá)99%，遠(yuǎn)超 保護(hù)“不依賴外部時(shí)鐘同步采樣"對SMV離散度的要求。

c. 提供多達(dá)6對光網(wǎng)口和7個(gè)光串口，以的光網(wǎng)口動態(tài)復(fù)用技術(shù)在每對光網(wǎng)口均可支持多達(dá)10組IEC 61850-9-1/2 SMV、GOOSE報(bào)文混合收發(fā)，每個(gè)光串口可配置1組FT3 SMV收發(fā)，滿足保護(hù)“直采直跳"、“保護(hù)就地化"、“雙采樣"等國網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)對保護(hù)測試的需求。

d. 具有針對數(shù)字保護(hù)測試特殊需要而精心設(shè)計(jì)的特色功能：導(dǎo)入SCL配置文件、PCAP網(wǎng)絡(luò)報(bào)文導(dǎo)入配置和采樣數(shù)據(jù)故障回放、報(bào)文自動偵測等SMV及GOOSE 接口自動配置功能，SMV及GOOSE報(bào)文丟幀、錯(cuò)時(shí)錯(cuò)序、失步、品質(zhì)異常、數(shù)據(jù)畸變等報(bào)文異常模擬測試功能，SMV報(bào)文均勻性偏差模擬測試功能和測試中斷期間的SMV及GOOSE報(bào)文鏈路保持功能。

e. 輸入輸出端口齊全，功能強(qiáng)大，能廣泛適應(yīng)迄今各種不同形式的保護(hù)試驗(yàn)。既有IEC 61850-9-1/2和 IEC60044-7/8（FT3）采樣值收發(fā)，又有模擬小信號輸出，也可外接功放輸出二次模擬量；既有GOOSE報(bào)文收發(fā)，又兼容傳統(tǒng)模擬開關(guān)量I/O，具有8對獨(dú)立無極性輸入端可適應(yīng)空接點(diǎn)或0-250V電位信號及4組可編程輔助空接點(diǎn)輸出；所有SMV發(fā)送或GOOSE報(bào)文收發(fā)均可任意光口通訊。

f．內(nèi)置GPS、外接IRIG-B碼和IEEE1588精確同步時(shí)間輸入具有長時(shí)穩(wěn)定的守時(shí)功能，保證同步輸出和狀態(tài)同步觸發(fā)的時(shí)間和相位高精度要求，同時(shí)多種精確同步時(shí)間輸入源也使測試儀對變電站不同建設(shè)階段精確同步時(shí)間來源有更好的選擇性和適應(yīng)性。

g.人性化的操作界面設(shè)計(jì)，提供了親切熟悉的真正的工業(yè)化Windows界面，內(nèi)置觸控板和鍵盤，如同筆記本電腦一樣操作方便，內(nèi)置USB接口可用優(yōu)盤方便升級軟件和交換數(shù)據(jù)或外接鼠標(biāo)、鍵盤操作。還可通過網(wǎng)口外接筆記本電腦工作。測試軟件基于Windows系統(tǒng)，采用嵌入式軟件開發(fā)工具，功能齊全、界面友好、使用方便，底層硬件控制性能優(yōu)秀，多層樹型結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)?zāi)０鍞?shù)據(jù)庫組織方式，靈活的OFFICE文件格式試驗(yàn)報(bào)告，為實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫和試驗(yàn)報(bào)告管理的集成化、系統(tǒng)化提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

h. 采用我公司模擬輸出繼保儀相同的測試軟件，具有相同的測試功能、軟件界面和操作方法。既有富有特色、簡潔方便的通用測試模擬功能，又有實(shí)用有效的各類繼電器校驗(yàn)程序，更有提供多種校驗(yàn)和搜索方式的成套微機(jī)保護(hù)和自動裝置的自動試驗(yàn)程序，各類故障模擬程序，能真實(shí)模擬和回放現(xiàn)場實(shí)際的各類故障、暫態(tài)、振蕩、重合閘行為。