一、概述

随着变电站通信网络和国际标准IEC61850 的制定和颁布，变电站的数字化使得数字化的保护及智能设备得到广泛应用，传统的模拟量输出的继电保护测试仪已不能满足其测试需求。2009年以十多年来在全国数百家用户中取得的继电保护测试系统生产研制的丰富经验为基础，本公司自主研发并推出了光数字继电保护测试系统，实现了IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-7/8 FT3标准格式电压、电流量的光数字输出和小信号模拟量输出，以及GOOSE报文的发布和订阅功能，基本满足了数字化保护和仪器仪表的测试需要。

为了推动我国智能电网和智能化变电站的推广应用，公司加快了智能电网的技术进步和标准化步伐，先后发布了《智能变电站技术导则》(Q/GDW-383-2009)、《智能变电站继电保护技术规范》(Q/GDW441-2010)、《IEC-61850工程继电保护应用模型》(Q/GDW-396-2009)等标准规范，提出了“直采直跳”、“保护就地化”、“双AD采样”” 、“不依赖外部时钟同步采样”等新的标准要求， 而“传统PT/CT+合并单元” 的采样模式又在广泛采用，数字化的保护和智能设备的测试仪器相应的也必须满足一系列应因而生的新需求，内置GPS同步时钟和嵌入式工控机且可外接功放的SSD-1光数字继电保护测试系统就是为了满足这些新需求而精心研制的第三代全新系统， 业已经相关部门检测通过，并在国内数十个单位应用并获得好评。

二、用途及其适用范围

传统继电保护、仪器仪表等二次设备的模拟量输入信号是经电缆传输的二次电压、电流的模拟量，开入、开出采用硬接点连接。数字继电保护、仪器仪表等二次设备的模拟量输入信号是经光缆传输的基于IEC 61850通讯协议的电压、电流的数字量，开入、开出采用经光缆传输的基于IEC 61850通讯协议的数字信号。

IEC61850标准定义了采样值传输（Sampling Measured Value，简称SMV）和通用面向对象的变电站事件（Generic Object Oriented Substation Events，简称GOOSE）两种抽象模型：

1、SMV模型应用于采样值传输及相关服务，目前通常有IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及IEC60044-7/8（即FT3）三种格式。

2、GOOSE模型提供了变电站事件（如命令、告警等）快速传输机制，用于跳闸和故障录波启动等报文的传输。GOOSE 采用组播方式传送数据,以太网传输方式有点对点、广播和组播，GOOSE 采用连续多次传送的方式实现可靠传输。GOOSE 网络可交换以下实时数据：

a. 保护装置的跳、合闸命令

b. 测控装置的遥控命令

c. 保护装置间信息（启动失灵、闭锁重合闸、远跳等）

d. 一次设备的遥信信号（开关刀闸位置、压力等）

e. 间隔层的联锁信息

LSSD-1光数字继电保护测试系统可对基于IEC61850标准的数字化装置和仪表进行测试和试验。系统内置嵌入式工控机，不用外接电脑即可独立操作以模拟合并单元，将电压、电流量按照IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及FT3帧格式打包实时发送采样值给被测设备，辅以发送必要的GOOSE报文或输出必要的开关量硬接点信号，而被测设备的动作信号则通过测试仪的硬开关量输入接点或者以GOOSE报文发回给测试仪，测试仪根据试验逻辑过程实时对输出量进行调整，完成数字化装置和仪表的闭环测试。

为满足保护“直采直跳”、“保护就地化”、“双采样”” 、“不依赖外部时钟同步采样”等新的标准要求，LSSD-1光数字继电保护测试系统提供了多达6对光纤网络接口和6个光纤串行接口，每对光网口可配置多达10组IEC61850-9-1/2 SMV、GOOSE混合收发，每个光串口可配置1组FT3 SMV收发，每组IEC61850-9-1 SMV可配置多达32个SMV数据通道，每组IEC61850-9-2 SMV可配置多达64个SMV数据通道，每组GOOSE可配置多达256个数据通道，每组FT3可支持国网的扩展帧即22个SMV数据通道。另外还具有2组共12路模拟小信号输出、8通道开入量、4通道开出量，内置GPS同步时钟以及IRIG-B或IEEE1588精确时间同步接口。主要适用于数字化变电站各种数字化保护、自动装置和仪器仪表的参数整定和测试，智能化程度高，测试准确。能模拟2组共12路电流、电压的调幅、移相、分相独立变频、多态故障模拟、叠加谐波，具有失真告警、录波数据回放输出等功能，是确保数字化变电站及线路安全运行的重要测试仪器。

LSSD-1光数字继电保护测试系统可测试的保护，输入的电压、电流可以是模拟小信号，也可以是纯数字量（IEC61850-9-1/2、FT3），还可以是它们的混合方式；而跳、合闸等状态量采用GOOSE传递、开入开出硬接点连接或混合方式。系统还可以选配功放接口模块外接本公司的数字仿真功率放大器输出二次模拟量，既能满足“传统PT/CT+合并单元”采样模式数字化保护、自动装置和仪器仪表的参数整定和测试，又能用于传统模拟保护及自动装置的参数整定和测试。

三、技术参数及性能指标

3.1采样值报文收发

最多可收发6×4 组IEC 61850-9-1、IEC 61850-9-2/LE SMV采样值报文，每组SMV报文端口及通道属性可配置；

最多可收发6 组IEC60044-7/8（即FT3）采样值报文，端口、传输速率等通信参数可配置；

每组IEC61850-9-1 SMV可支持标准的12个SMV数据通道或扩展的可配置多达32个SMV数据通道；

每组IEC61850-9-2 SMV可配置多达64个SMV数据通道；

每组FT3可支持标准帧即12个SMV数据通道或国网的扩展帧即22个SMV数据通道；

采样率和ASDU数可设置，每帧1-8个ASDU数，采样率每周256 点即12800Hz；

数据帧发送间隔稳定均匀，离散度偏差≤±1μS可达99%。

SMV各通道输出同步性≤100μS；

最多可映射到2组共12路电流、电压量；

3.2 GOOSE 报文接收

支持接收6×2组GOOSE 报文；

每组GOOSE 报文支持256 个GOOSE 数据；

每组GOOSE 报文的GOOSE 数据格式可设置，支持全部TDL；

每组GOOSE 报文接收端口及通道属性可配置；

最多可映射到8路开入量信息；

3.3 GOOSE 报文发送

支持发送6×4组GOOSE 报文；

每组GOOSE 报文支持256 个GOOSE 数据；

每组GOOSE 报文的GOOSE 数据格式可设置，支持全部TDL；

每组GOOSE 报文发送端口和发送间隔等通道属性可配置；

最多可映射到4路开出量信息；

3.4模拟小信号输出

12路模拟小信号输出:

a. 幅值

输出范围 AC: 0～7Vrms（有效值）

DC: 0～7V

Max.输出电流 10mA

准确度 ＜1%（0.01～0.07 Vrms）

＜0.2%（0.07～7 Vrms）

分辨率 250μV

失真度 ＜0.1%

b. 频率

正弦信号 DC～1000Hz

准确度 0.002%（工频下误差1mHz）

分辨率 0.001Hz

c. 相位

相角范围 0到359.999°

准确度 <0.1°（50/60Hz）

分辨率 ±0.01°

各路输出均可通道映射配置；

最多可映射到2组共12路电流、电压量；

3.5二次模拟量输出

通过选配的功放接口模块可外接本公司的数字仿真功率放大器输出二次模拟量，最多可输出2组电流、电压各6路，具体参数指标参见相应功率放大器相关文档。

3.6精确同步时间输入

可选配内置GPS同步时钟；

IRIG-B码精确同步时间输入；

IEEE1588精确同步时间输入；

具有时钟信号中断时的精确守时功能；

时间精确度：误差≤2μS。

3.7精确同步时间输出

IRIG-B码精确同步时间输出；

秒脉冲精确同步时间输出；

时间精确度：误差≤2μS；

3.8开入量与时间计量要求

8对独立无极性输入，空接点或0-250V电位；

计时器范围1mS-9999.999S；

分辨率：1mS。

3.9开出量

4组可编程辅助空接点输出；

接点容量：0-250V，0.5A。

3.10信号接口

100M以太网ST头62.5/125μm多模光纤接口6对，1300nm波长，传输距离>1km，用于IEC61850-9-1/2采样值报文和GOOSE报文收发，还兼用于IEEE1588精确同步时钟信号输入；

10Mbps串行ST头62.5/125μm多模光纤接口9个，850nm波长，传输距离>1km，其中FT3采样值报文接收1个、FT3采样值报文发送5个、IRIG-B码精确同步时间输入1个、IRIG-B码精确同步时间输出1个、秒脉冲精确同步时间输出1个；10/100M自适应以太网RJ45接口 1个，用于外接PC电脑；

RS232 DB9接口1个，用于开发调试；

可选配GPS的卫星信号天线接口；

可选配功放接口模块，包括功放信号DB9接口1个和DB25接口2个；

IRIG-B码精确同步时间TTL电平输入端子1对；

可选配GPS的IRIG-B码精确同步时间TTL电平输出端子1对；

秒脉冲精确同步时间TTL电平输出端子1对；

开关量输入端子8对；

开关量输出端子4对；

模拟小信号输出端子12对。

3.11 操作界面

内置高可靠性嵌入式工业控制电脑；

高安全可靠性MS WindowsCE 6.0嵌入式工业操作系统；

Windows操作界面的测试软件；

10.4英寸大屏幕800×600高亮真彩LED工业用液晶屏；

笔记本电脑专用触控板；

精心设计的专有设计触摸键盘；

USB接口2个，可外接键盘、鼠标、U盘等USB设备。

3.12 输入电源

输入电压范围：165VAC~265VAC 200VDC~360VDC；

标准输入电压：220VAC 50HZ

电流：0.5A（Max）。

3.13 箱体尺寸与重量

全铝合金挤压型材标准机箱280×363.5×175mm（W×H×D）；

重量：约9kg 。

四、测试软件功能

SSD-1光数字继电保护测试系统和传统模拟输出继保仪测试方法相同，主要的区别是和保护装置的信息交互接口发生了变化。SSD-1配套测试软件仍是我公司HD系列模拟输出继保仪的测试软件HD_DPTS，功能强大、成熟可靠、使用方便。软件界面及其操作方法不变，测试时需先对SMV及GOOSE 接口进行数字保护试验配置，便能方便地完成所有测试项目。

提供了针对数字保护测试特殊需要而精心设计的特色功能：

1、SMV及GOOSE 接口配置：

a. 导入SCL配置文件自动配置；

b. 导入PCAP网络报文文件自动配置；

c. 侦测接收相关IED输出的SMV及GOOSE报文并解析配置信息；

d. 手动自行输入修改配置。

2、SMV及GOOSE报文丢帧、错时错序、失步、品质异常、数据畸变等报文异常模拟测试功能；

3、SMV报文均匀性偏差模拟测试功能；

4、测试中断期间的SMV及GOOSE报文链路保持功能；

5、PCAP网络报文文件SMV采样数据故障回放功能。

常规的保护测试功能包括：

1、继电器：测试电压电流、中间、时间、功率方向、同期、频率、阻抗、过流等各类继电器。

2、差动试验：测试比例制动、谐波制动、直流助磁、速断、电铁变差动等原理构成的差动保护。

3、故障模拟：简单故障模拟、多态模拟、系统振荡、故障再现、高级仿真。

4、阻抗特性：测试阻抗圆、四边形、精工电压、精工电流、动作、记忆等阻抗特性。

5、线路保护：距离保护定值校验、零序电流定值校验、工频变化量距离定值校验、整组传动试验、成套微机保护定值校验和时间特性。

6、程控电源：电源发生器、谐波发生器、三角波、方波发生器、地铁直流保护。

7、自动装置与表计：同期装置、毫秒计、功率表、快切装置、备自投。

5、主要特点

a. 采用了包括的通讯处理器和通讯专用嵌入式技术在内的多项，“基于PCI总线的MCU+FPGA+DSP架构”保证系统优秀的实时性能、运算能力、通讯速度和稳定可靠。

b. 采用MCU片内微总线网络接口结合FPGA网络及串行通信协处理插件的SMV报文传输技术，保证光网口和光串口的SMV输出高速可靠，数据帧发送间隔稳定均匀，离散度偏差≤±1μS可达99%，远超 保护“不依赖外部时钟同步采样”对SMV离散度的要求。

c. 提供多达6对光网口和7个光串口，以的光网口动态复用技术在每对光网口均可支持多达10组IEC 61850-9-1/2 SMV、GOOSE报文混合收发，每个光串口可配置1组FT3 SMV收发，满足保护“直采直跳”、“保护就地化”、“双采样”等国网新标准对保护测试的需求。

d. 具有针对数字保护测试特殊需要而精心设计的特色功能：导入SCL配置文件、PCAP网络报文导入配置和采样数据故障回放、报文自动侦测等SMV及GOOSE 接口自动配置功能，SMV及GOOSE报文丢帧、错时错序、失步、品质异常、数据畸变等报文异常模拟测试功能，SMV报文均匀性偏差模拟测试功能和测试中断期间的SMV及GOOSE报文链路保持功能。

e. 输入输出端口齐全，功能强大，能广泛适应迄今各种不同形式的保护试验。既有IEC 61850-9-1/2和 IEC60044-7/8（FT3）采样值收发，又有模拟小信号输出，也可外接功放输出二次模拟量；既有GOOSE报文收发，又兼容传统模拟开关量I/O，具有8对独立无极性输入端可适应空接点或0-250V电位信号及4组可编程辅助空接点输出；所有SMV发送或GOOSE报文收发均可任意光口通讯。

f．内置GPS、外接IRIG-B码和IEEE1588精确同步时间输入具有长时稳定的守时功能，保证同步输出和状态同步触发的时间和相位高精度要求，同时多种精确同步时间输入源也使测试仪对变电站不同建设阶段精确同步时间来源有更好的选择性和适应性。

g.人性化的操作界面设计，提供了亲切熟悉的真正的工业化Windows界面，内置触控板和键盘，如同笔记本电脑一样操作方便，内置USB接口可用优盘方便升级软件和交换数据或外接鼠标、键盘操作。还可通过网口外接笔记本电脑工作。测试软件基于Windows系统，采用嵌入式软件开发工具，功能齐全、界面友好、使用方便，底层硬件控制性能优秀，多层树型结构的试验模板数据库组织方式，灵活的OFFICE文件格式试验报告，为实现试验数据库和试验报告管理的集成化、系统化提供了数据基础。

h. 采用我公司模拟输出继保仪相同的测试软件，具有相同的测试功能、软件界面和操作方法。既有富有特色、简洁方便的通用测试模拟功能，又有实用有效的各类继电器校验程序，更有提供多种校验和搜索方式的成套微机保护和自动装置的自动试验程序，各类故障模拟程序，能真实模拟和回放现场实际的各类故障、暂态、振荡、重合闸行为。