配電自動化系統(tǒng)主站網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)的應(yīng)用探討

莫宇

摘 要：利用網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)對配電自動化系統(tǒng)主站的性能予以評估，可以提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確性?；诖?，文章分析了網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)下，主站測試條件、指標(biāo)、環(huán)境的構(gòu)建，以及性能測試、主站故障測試、安全性測試這幾種主站測試類型，實現(xiàn)了對配件自動化系統(tǒng)主站測試工作的深入探討，希望能夠為配電系統(tǒng)的自動化建設(shè)提供助力。

關(guān)鍵詞：主站測試;配電主站;主站軟件

0 ? 引言

借助主站網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)能夠搭建一個仿真測試平臺，對配電自動化系統(tǒng)主站進(jìn)行運行測試，以實現(xiàn)對主站使用性能的評估，為配電自動化系統(tǒng)主站的建設(shè)和維護(hù)提供有力依據(jù)。因此，應(yīng)深入分析該項技術(shù)，并積極尋求更好的技術(shù)方案，促進(jìn)配電自動化系統(tǒng)主站應(yīng)用水平的提升。

1 配電自動化系統(tǒng)

在配電自動化系統(tǒng)中，主站系統(tǒng)負(fù)責(zé)從終端設(shè)備中收集所需的數(shù)據(jù)，然后基于這些數(shù)據(jù)做出運行決策，使配電系統(tǒng)得以實現(xiàn)自動化運行?；诖耍瑸榱伺潆娤到y(tǒng)自動化運行的可靠性，主站的性能必須穩(wěn)定。同時，由于主站需要直接連接成千上萬的終端設(shè)施，所以配電自動化運行也對主站的安全性能提出了較高的要求。在此過程中，為了確保所使用的主站系統(tǒng)能夠滿足配電自動化要求，規(guī)避配電系統(tǒng)運行風(fēng)險，需要提前做好性能測試，以確認(rèn)該主站能夠有效投入使用。為此，筆者擬用網(wǎng)絡(luò)化測試技術(shù)模擬配電自動化系統(tǒng)運行環(huán)境，來測試主站的穩(wěn)定性、安全性，實現(xiàn)對其性能的評估，為之后的運維提供數(shù)據(jù)支撐。待完成網(wǎng)絡(luò)化在線測試后，筆者擬將主站投入配電自動化的應(yīng)用中，驗證該技術(shù)下主站性能測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，以期為該測試技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

2 配電自動化系統(tǒng)研究過程

2.1 主站測試條件

在該測試技術(shù)中，所用的測試系統(tǒng)是由終端集成測試系統(tǒng)、測試管理平臺、硬件設(shè)施組成，為主站提供終端模擬環(huán)境與故障模擬環(huán)境作為測試條件，以評估主站的性能。在終端模擬環(huán)境條件下，網(wǎng)絡(luò)化在線測試系統(tǒng)能夠借助仿真技術(shù)，模擬出不同的配網(wǎng)終端，使主站與其連接，構(gòu)建一個虛擬的主站終端連接運行狀態(tài)，以評估主站的安全性能。在該環(huán)境條件的塑造中，工作者需要采用電力系統(tǒng)仿真軟件，模擬出FTU、DTU、TTU、子站等終端設(shè)備，再讓其連接主站。同時，還會模擬出終端的各類信號，如遙測信號等，引導(dǎo)主站對這些信號進(jìn)行接收、處理，再根據(jù)主站的運行狀態(tài)，對其安全性能加以評估。在故障模擬環(huán)境條件下，網(wǎng)絡(luò)化在線測試系統(tǒng)可以利用自身的主站系統(tǒng)饋線自動化測試功能，測試主站是否能夠快速、準(zhǔn)確地定位故障發(fā)生位置，并對故障加以自動隔離處理，保持配電運行的穩(wěn)定性。此外，測試系統(tǒng)中內(nèi)置的RTDS裝置，也可以根據(jù)工作者的要求，模擬出相應(yīng)的故障類型，以驗證主站是否能夠在所有類型的故障下，實現(xiàn)故障的高效定位識別與隔離。

2.2 主站測試軟件運行過程

上述主站測試條件的構(gòu)建主要依賴于配套軟件的運行。在此過程中，軟件的功能模塊需要與測試平臺共同完成測試作業(yè)條件的建設(shè)，以保證測試的順利完成。其中，測試平臺是由用戶管理系統(tǒng)、測試作業(yè)系統(tǒng)、測試報告系統(tǒng)等管理類職能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，結(jié)合故障環(huán)境模擬模塊、終端環(huán)境模擬模塊，即可使主站在模擬環(huán)境下運行，然后由測試系統(tǒng)將運行數(shù)據(jù)記錄下來并加以分析，實現(xiàn)對主站的測試?；诖?，該測試技術(shù)的配套軟件運行流程為：首先，接收工作者輸入的基本信息，如FA，F(xiàn)TU等，然后按照主站測試要求，構(gòu)建出相應(yīng)的測試方案，確定具體的測試項目，完成測試參數(shù)的配置。其次，按照被測主站的情況，建立測試任務(wù)明細(xì)，然后加載該明細(xì)，生成任務(wù)表，再根據(jù)任務(wù)表，開展測試。最后，記錄、整理每項測試的結(jié)果，并構(gòu)建相應(yīng)的報告，完成測試。從整體上來看，上述測試技術(shù)配套軟件的運行過程，可以簡單表示為如圖1所示。

2.3 主站測試指標(biāo)

在該測試技術(shù)下，為了提高測試結(jié)果的精度，需要秉承結(jié)果量化的原則，對測試得出的主站運行參數(shù)進(jìn)行整理，以得出最終的量化測試結(jié)果。為此，在該測試技術(shù)的應(yīng)用中，研究者需要構(gòu)建一套科學(xué)合理的主站性能評估指標(biāo)體系，以便于實現(xiàn)對測試結(jié)果的量化處理。在此過程中，考慮到穩(wěn)定性測試的主要目的是驗證其主站是否能夠迅速、準(zhǔn)確地完成故障識別、定位、隔離，因此需要圍繞主站對故障的響應(yīng)時間、容錯能力、持續(xù)運行能力制定相應(yīng)的指標(biāo)。同時，在安全性測試中，測試作業(yè)的主要目的為驗證主站抵御外部惡意攻擊、入侵的能力，所以需根據(jù)測試目的制定指標(biāo)。由此，在主站測試指標(biāo)的選用上，研究者構(gòu)建了相應(yīng)的指標(biāo)體系，如圖2所示。在本文的網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)下，需要進(jìn)行的測試可以被分為兩個層次，即黑盒測試層次、白盒測試層次。其中黑盒測試層次下的故障測試、安全測試，測試主站基礎(chǔ)性的穩(wěn)定、安全功能，而白盒測試層次下的測試，主要圍繞主站的優(yōu)勢功能、性能開展。在指標(biāo)體系制定完畢后，研究者需要將指標(biāo)輸入白盒測試體系，以實現(xiàn)對主站的性能進(jìn)行更加深入的測試和評估[1]。

2.4 主站性能指標(biāo)測試

經(jīng)過上述過程，研究者完成了對網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)的部署，并開始進(jìn)行指標(biāo)、穩(wěn)定性、安全性測試。其中，指標(biāo)測試是借助之前制定好的指標(biāo)體系，對主站展開測試，以綜合評定其使用性能。在測試過程中，從之前所建立的指標(biāo)體系來看，此次測試的主要內(nèi)容是主站的響應(yīng)能力、容量狀態(tài)。經(jīng)過該測試后研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主站處于正常運行狀態(tài)下時，功能窗口調(diào)用響應(yīng)、預(yù)警操作完成響應(yīng)等響應(yīng)時間指標(biāo)值，均在0.3～0.5 s范圍內(nèi)，而在主站滿負(fù)荷運行時，各類響應(yīng)時間指標(biāo)值，所顯示的時間延長均在25%以內(nèi)。由此可見，在響應(yīng)時間上測試結(jié)果顯示主站性能符合要求。在容量指標(biāo)測試中，研究者采用了終端仿真功能，模擬實際的配電自動化系統(tǒng)中所需接入終端的規(guī)模，以測試主站的終端容量性能。測試結(jié)果顯示，該主站的容量能夠滿足配電自動化系統(tǒng)的運行需求[2]。

2.5 主站故障測試

在主站故障測試中，研究者參考了IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了測試模型，并利用終端仿真技術(shù)，對故障情境進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)化的模擬。在主站進(jìn)行故障識別、定位、隔離時，記錄了主站的行為，形成了故障測試報告。從報告結(jié)果上來看，主站能夠在保持配電系統(tǒng)不間斷運行的情況下，高效地識別和處理故障，而且在故障識別處理過程中，主站的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率為17%～21%，CPU負(fù)荷率在25%～27%，合格標(biāo)準(zhǔn)為網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率在30%以下、CPU負(fù)荷率在50%以下。同時，具備對完整的故障事件進(jìn)行記錄。由此可見，主站不會因為處理故障而出現(xiàn)運行不暢等問題，符合配電自動化運行所提出的穩(wěn)定性要求[3]。

2.6 主站安全性測試

在安全性測試中，研究者針對主站的權(quán)限管理能力、外界攻擊預(yù)防能力、報警能力、恢復(fù)能力這幾個方面，開展了主站的安全性能測試，以評估其安全防護(hù)性能。首先，研究者借助網(wǎng)絡(luò)化在線測試系統(tǒng)的終端模擬功能，模擬了常規(guī)的主站工作環(huán)境，然后從外部對主站的網(wǎng)絡(luò)、計算開展了攻擊測試，測試結(jié)果顯示，主站抵御外界攻擊的能力可以達(dá)到國家安全認(rèn)證要求。其次，觀察主站經(jīng)過上述攻擊之后，其功能模塊、數(shù)據(jù)庫等部分的恢復(fù)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)主站的攻擊后恢復(fù)速度較快，效果較好，滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。最后，研究者開始嘗試改變其管理權(quán)限，之后又對重置后的管理權(quán)限進(jìn)行了驗證，確認(rèn)了主站的管理權(quán)限執(zhí)行效果滿足信息安全要求。由此可見，該主站通過了基于網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)的安全性能測試，能夠投入配電自動化系統(tǒng)的運行中[4]。

3 系統(tǒng)試驗結(jié)果分析

為了驗證該測試技術(shù)下，主站性能測試結(jié)果的可靠性，研究者將該通過測試的主站應(yīng)用到了配電自動化系統(tǒng)中。經(jīng)過一段時間的使用后，研究者發(fā)現(xiàn)，主站能夠精準(zhǔn)地識別、定位、處理故障，且在故障處理期間，能夠保證17%～21%的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷率以及25%～27%的CPU負(fù)荷率，同時可以有效抵御外部攻擊。從整體上來看，該主站在作業(yè)中呈現(xiàn)出的運行狀態(tài)與試驗結(jié)果基本相同，能夠有效支持配電系統(tǒng)的自動化運行。由此可見，基于該網(wǎng)絡(luò)化在線測試技術(shù)，得出的主站性能測試結(jié)果具有較高的可靠性，可以將該測試技術(shù)推廣應(yīng)用到配電自動化系統(tǒng)的主站建設(shè)上，以提升電力事業(yè)的發(fā)展水平。

4 結(jié)語

綜上所述，增強(qiáng)測試技術(shù)的落實效果，可以促進(jìn)主站更好地投入配電自動化建設(shè)應(yīng)用。經(jīng)過實踐驗證，該測試技術(shù)能夠?qū)χ髡镜氖褂眯阅苓M(jìn)行較為全面的評估，使人們得以在確保主站性能滿足配電自動化系統(tǒng)運行需求后，將主站投入使用，為配電系統(tǒng)的后續(xù)運行奠定了良好的基礎(chǔ)。

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[4]吳鵬，李前敏，張銳鋒.基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的就地型饋線自動化終端自動測試方法[J].電氣應(yīng)用，2020（9）：12-17.

（編輯 王永超）