隨著變電站通信網(wǎng)絡和國際標準IEC61850 的制定和頒布，變電站的數(shù)字化使得數(shù)字化的保護及智能設備得到廣泛應用，傳統(tǒng)的模擬量輸出的繼電保護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測試系統(tǒng)生產研制的豐富經(jīng)驗為基礎，本公司自主研發(fā)并推出了光數(shù)字繼電保護測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-7/8 FT3標準格式電壓、電流量的光數(shù)字輸出和小信號模擬量輸出，以及GOOSE報文的發(fā)布和訂閱功能，基本滿足了數(shù)字化保護和儀器儀表的測試需要。
一、概述
隨著變電站通信網(wǎng)絡和國際標準IEC61850 的制定和頒布，變電站的數(shù)字化使得數(shù)字化的保護及智能設備得到廣泛應用，傳統(tǒng)的模擬量輸出的繼電保護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測試系統(tǒng)生產研制的豐富經(jīng)驗為基礎，本公司自主研發(fā)并推出了光數(shù)字繼電保護測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-7/8 FT3標準格式電壓、電流量的光數(shù)字輸出和小信號模擬量輸出，以及GOOSE報文的發(fā)布和訂閱功能，基本滿足了數(shù)字化保護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用，公司加快了智能電網(wǎng)的技術進步和標準化步伐，先后發(fā)布了《智能變電站技術導則》(Q/GDW-383-2009)、《智能變電站繼電保護技術規(guī)范》(Q/GDW441-2010)、《IEC-61850工程繼電保護應用模型》(Q/GDW-396-2009)等標準規(guī)范，提出了“直采直跳"、“保護就地化"、“雙AD采樣"" 、“不依賴外部時鐘同步采樣"等新的標準要求， 而“傳統(tǒng)PT/CT+合并單元" 的采樣模式又在廣泛采用，數(shù)字化的保護和智能設備的測試儀器相應的也必須滿足一系列應因而生的新需求，內置GPS同步時鐘和嵌入式工控機且可外接功放的SSD-1光數(shù)字繼電保護測試系統(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)相關部門檢測通過，并在國內數(shù)十個單位應用并獲得好評。
二、用途及其適用范圍
傳統(tǒng)繼電保護、儀器儀表等二次設備的模擬量輸入信號是經(jīng)電纜傳輸?shù)亩坞妷骸㈦娏鞯哪M量，開入、開出采用硬接點連接。數(shù)字繼電保護、儀器儀表等二次設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標準定義了采樣值傳輸（Sampling Measured Value，簡稱SMV）和通用面向對象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Events，簡稱GOOSE）兩種抽象模型：
1、SMV模型應用于采樣值傳輸及相關服務，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）快速傳輸機制，用于跳閘和故障錄波啟動等報文的傳輸。GOOSE 采用組播方式傳送數(shù)據(jù),以太網(wǎng)傳輸方式有點對點、廣播和組播，GOOSE 采用連續(xù)多次傳送的方式實現(xiàn)可靠傳輸。GOOSE 網(wǎng)絡可交換以下實時數(shù)據(jù)：
a. 保護裝置的跳、合閘命令
b. 測控裝置的遙控命令
c. 保護裝置間信息（啟動失靈、閉鎖重合閘、遠跳等）
d. 一次設備的遙信信號（開關刀閘位置、壓力等）
e. 間隔層的聯(lián)鎖信息
LSSD-1光數(shù)字繼電保護測試系統(tǒng)可對基于IEC61850標準的數(shù)字化裝置和儀表進行測試和試驗。系統(tǒng)內置嵌入式工控機，不用外接電腦即可獨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幀格式打包實時發(fā)送采樣值給被測設備，輔以發(fā)送必要的GOOSE報文或輸出必要的開關量硬接點信號，而被測設備的動作信號則通過測試儀的硬開關量輸入接點或者以GOOSE報文發(fā)回給測試儀，測試儀根據(jù)試驗邏輯過程實時對輸出量進行調整，完成數(shù)字化裝置和儀表的閉環(huán)測試。
為滿足保護“直采直跳"、“保護就地化"、“雙采樣"" 、“不依賴外部時鐘同步采樣"等新的標準要求，LSSD-1光數(shù)字繼電保護測試系統(tǒng)提供了多達6對光纖網(wǎng)絡接口和6個光纖串行接口，每對光網(wǎng)口可配置多達10組IEC61850-9-1/2 SMV、GOOSE混合收發(fā)，每個光串口可配置1組FT3 SMV收發(fā)，每組IEC61850-9-1 SMV可配置多達32個SMV數(shù)據(jù)通道，每組IEC61850-9-2 SMV可配置多達64個SMV數(shù)據(jù)通道，每組GOOSE可配置多達256個數(shù)據(jù)通道，每組FT3可支持國網(wǎng)的擴展幀即22個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，內置GPS同步時鐘以及IRIG-B或IEEE1588精確時間同步接口。主要適用于數(shù)字化變電站各種數(shù)字化保護、自動裝置和儀器儀表的參數(shù)整定和測試，智能化程度高，測試準確。能模擬2組共12路電流、電壓的調幅、移相、分相獨立變頻、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行的重要測試儀器。
LSSD-1光數(shù)字繼電保護測試系統(tǒng)可測試的保護，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、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)模擬保護及自動裝置的參數(shù)整定和測試。
三、技術參數(shù)及性能指標
3.1采樣值報文收發(fā)
最多可收發(fā)6×4 組IEC 61850-9-1、IEC 61850-9-2/LE SMV采樣值報文，每組SMV報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可支持標準的12個SMV數(shù)據(jù)通道或擴展的可配置多達32個SMV數(shù)據(jù)通道；
每組IEC61850-9-2 SMV可配置多達64個SMV數(shù)據(jù)通道；
每組FT3可支持標準幀即12個SMV數(shù)據(jù)通道或國網(wǎng)的擴展幀即22個SMV數(shù)據(jù)通道；
采樣率和ASDU數(shù)可設置，每幀1-8個ASDU數(shù)，采樣率每周256 點即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 報文接收
支持接收6×2組GOOSE 報文；
每組GOOSE 報文支持256 個GOOSE 數(shù)據(jù)；
每組GOOSE 報文的GOOSE 數(shù)據(jù)格式可設置，支持全部TDL；
每組GOOSE 報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 報文發(fā)送
支持發(fā)送6×4組GOOSE 報文；
每組GOOSE 報文支持256 個GOOSE 數(shù)據(jù)；
每組GOOSE 報文的GOOSE 數(shù)據(jù)格式可設置，支持全部TDL；
每組GOOSE 報文發(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)指標參見相應功率放大器相關文檔。
3.6精確同步時間輸入
可選配內置GPS同步時鐘；
IRIG-B碼精確同步時間輸入；
IEEE1588精確同步時間輸入；
具有時鐘信號中斷時的精確守時功能；
時間精確度：誤差≤2μS。
3.7精確同步時間輸出
IRIG-B碼精確同步時間輸出；
秒脈沖精確同步時間輸出；
時間精確度：誤差≤2μS；
3.8開入量與時間計量要求
8對獨立無極性輸入，空接點或0-250V電位；
計時器范圍1mS-9999.999S；
分辨率：1mS。
3.9開出量
4組可編程輔助空接點輸出；
接點容量：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采樣值報文和GOOSE報文收發(fā)，還兼用于IEEE1588精確同步時鐘信號輸入；
10Mbps串行ST頭62.5/125μm多模光纖接口9個，850nm波長，傳輸距離>1km，其中FT3采樣值報文接收1個、FT3采樣值報文發(fā)送5個、IRIG-B碼精確同步時間輸入1個、IRIG-B碼精確同步時間輸出1個、秒脈沖精確同步時間輸出1個；10/100M自適應以太網(wǎng)RJ45接口 1個，用于外接PC電腦；
RS232 DB9接口1個，用于開發(fā)調試；
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個和DB25接口2個；
IRIG-B碼精確同步時間TTL電平輸入端子1對；
可選配GPS的IRIG-B碼精確同步時間TTL電平輸出端子1對；
秒脈沖精確同步時間TTL電平輸出端子1對；
開關量輸入端子8對；
開關量輸出端子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；
精心設計的專有設計觸摸鍵盤；
USB接口2個，可外接鍵盤、鼠標、U盤等USB設備。
3.12 輸入電源
輸入電壓范圍：165VAC~265VAC 200VDC~360VDC；
標準輸入電壓：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準機箱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，功能強大、成熟可靠、使用方便。軟件界面及其操作方法不變，測試時需先對SMV及GOOSE 接口進行數(shù)字保護試驗配置，便能方便地完成所有測試項目。
提供了針對數(shù)字保護測試特殊需要而精心設計的特色功能：
1、SMV及GOOSE 接口配置：
a. 導入SCL配置文件自動配置；
b. 導入PCAP網(wǎng)絡報文文件自動配置；
c. 偵測接收相關IED輸出的SMV及GOOSE報文并解析配置信息；
d. 手動自行輸入修改配置。
2、SMV及GOOSE報文丟幀、錯時錯序、失步、品質異常、數(shù)據(jù)畸變等報文異常模擬測試功能；
3、SMV報文均勻性偏差模擬測試功能；
4、測試中斷期間的SMV及GOOSE報文鏈路保持功能；
5、PCAP網(wǎng)絡報文文件SMV采樣數(shù)據(jù)故障回放功能。
常規(guī)的保護測試功能包括：
1、繼電器：測試電壓電流、中間、時間、功率方向、同期、頻率、阻抗、過流等各類繼電器。
2、差動試驗：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成的差動保護。
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：距離保護定值校驗、零序電流定值校驗、工頻變化量距離定值校驗、整組傳動試驗、成套微機保護定值校驗和時間特性。
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。
7、自動裝置與表計：同期裝置、毫秒計、功率表、快切裝置、備自投。
5、主要特點
a. 采用了包括的通訊處理器和通訊專用嵌入式技術在內的多項，“基于PCI總線的MCU+FPGA+DSP架構"保證系統(tǒng)優(yōu)秀的實時性能、運算能力、通訊速度和穩(wěn)定可靠。
b. 采用MCU片內微總線網(wǎng)絡接口結合FPGA網(wǎng)絡及串行通信協(xié)處理插件的SMV報文傳輸技術，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99%，遠超 保護“不依賴外部時鐘同步采樣"對SMV離散度的要求。
c. 提供多達6對光網(wǎng)口和7個光串口，以的光網(wǎng)口動態(tài)復用技術在每對光網(wǎng)口均可支持多達10組IEC 61850-9-1/2 SMV、GOOSE報文混合收發(fā)，每個光串口可配置1組FT3 SMV收發(fā)，滿足保護“直采直跳"、“保護就地化"、“雙采樣"等國網(wǎng)新標準對保護測試的需求。
d. 具有針對數(shù)字保護測試特殊需要而精心設計的特色功能：導入SCL配置文件、PCAP網(wǎng)絡報文導入配置和采樣數(shù)據(jù)故障回放、報文自動偵測等SMV及GOOSE 接口自動配置功能，SMV及GOOSE報文丟幀、錯時錯序、失步、品質異常、數(shù)據(jù)畸變等報文異常模擬測試功能，SMV報文均勻性偏差模擬測試功能和測試中斷期間的SMV及GOOSE報文鏈路保持功能。
e. 輸入輸出端口齊全，功能強大，能廣泛適應迄今各種不同形式的保護試驗。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報文收發(fā)，又兼容傳統(tǒng)模擬開關量I/O，具有8對獨立無極性輸入端可適應空接點或0-250V電位信號及4組可編程輔助空接點輸出；所有SMV發(fā)送或GOOSE報文收發(fā)均可任意光口通訊。
f．內置GPS、外接IRIG-B碼和IEEE1588精確同步時間輸入具有長時穩(wěn)定的守時功能，保證同步輸出和狀態(tài)同步觸發(fā)的時間和相位高精度要求，同時多種精確同步時間輸入源也使測試儀對變電站不同建設階段精確同步時間來源有更好的選擇性和適應性。
g.人性化的操作界面設計，提供了親切熟悉的真正的工業(yè)化Windows界面，內置觸控板和鍵盤，如同筆記本電腦一樣操作方便，內置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、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，多層樹型結構的試驗模板數(shù)據(jù)庫組織方式，靈活的OFFICE文件格式試驗報告，為實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)庫和試驗報告管理的集成化、系統(tǒng)化提供了數(shù)據(jù)基礎。
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，又有實用有效的各類繼電器校驗程序，更有提供多種校驗和搜索方式的成套微機保護和自動裝置的自動試驗程序，各類故障模擬程序，能真實模擬和回放現(xiàn)場實際的各類故障、暫態(tài)、振蕩、重合閘行為。
