0 引 言
继电保护装置的正确动作对电力系统的安全稳定影响重大，需要对继电保护装置功能、定值、回路接线等进行定期的测试[1-4]，传统的测试方法需要继保人员去现场断开电压、电流回路，外加模拟量，工作效率低，并且人工检验容易造成开关误动等安全隐患。随着网络通信技术的发展，智能变电站的比例越来越多，为继电保护远程测试提供了基础。因此，研究智能变电站继电保护远程智能测试方法具有重要意义。
目前，对智能变电站继电保护远程智能测试已有相关研究。文献[5]产生的同步信息通过无线网络传输，输出大电流用于继电保护和故障录波等功能的验证；文献[6]建立了不同的故障模型，通过长短时记忆的方法，对继电保护装置进行故障诊断；文献[7]为提升继电保护的测试效率，建立了过程层网络的
模型数据、报文发布订阅等模型，基于以上模型提出了缺陷定位的方法；文献[8]通过自适应神经-模糊推理的方法解决了继电保护功能测试线性功率放大
器的非线性问题。
本文设计了基于自主可控技术的智能变电站继电保护远程智能测试方法。首先，给出了系统的总体构架以及系统的网络构架；利用自主可控的DL/T860 协议、复杂事件处理算法和告警关联分析引擎机制处理测试中产生的告警信息；建立了智能变电站继电保护远程智能仿真测试技术模型，*后，利用智能变电站继电保护远程智能测试方法对采样正确性和回路完整性进行了校验。
1 智能变电站继电保护远程智能测试总体构架
1.1 系统总体构架
远程智能测试系统有远端主站和站内测试终端组成，其中主站部署在集控中心或相关机构的机房；在厂站端，不改动站内原有网络与配置的情况下，部署一个或多个专用站内测试终端，接入过程层和站控层（可考虑参照故障录波模式，每个电压等级安装一台终端子机，主控室内安装终端主机）；站内终端通过隔离/加密设备接入远方主站。主站端与测试终端采用保持型的远程监控方式，即主站端向测试终端发出控制指令，由测试终端自主完成指令。
主站端主要进行监视、必要时干预的模式，实现测试终端的无人控制。智能变电站继电保护设备需要支持 IEC 61850 第 2 版中定义的基于 MOD 的报文处
理方式及出口接点是否动作的标准[9-11]。其中合并单元及智能终端需要支持特定报文的透明转发。如图 1所示。
远端主站软件功能主要包括：设备管理、测试管理、台账管理、报告下载、数据管理、统计报表、权限管理和子站管理等。如图 2 所示。
1.2 系统网络构架
现有模式下，智能变电站保护常规测试，需要工作人员携带数字化测试仪，采用在现场接线的方式进行保护测试。本文提出的智能变电站则可实现远程测试，并且除了站内测试终端接入过程层、站控层网络外，不需要其他接线改动，如图 3 所示。
远程测试中，远端主站选择待测装置后，通过站间调度通道发送远程测试命令；站内测试终端收到指令后，根据测试内容，通过 MMS 网络对相关设备进行定值修改及压板投退[12-13]，通过过程层网络修改装置 MOD；测试终端生成测试序列，合并单元透明转发测试序列报文至待测保护；保护出口后，跳
闸命令发送至智能终端，智能终端发出反馈报文；站内测试终端全周期监视测试间隔相关报文，结合复杂二次系统交互事件的智能关联分析方法，分析
出测试结果，并根据预置模板生成测试报告。站内端测试终端作为站端部署的实时交换装置，需要在安全性与可靠性进行综合考虑。
整个系统的部署严格遵守国家电网相关的网络信息安全的相关规范，遵循下四个原则：纵向认证、横向隔离、网络专用、安全分区。站内测试终端处于 II 区网络，与保信子站，网分，在线监测相同。与部署在 III 区的远程主站经过纵向加密完成数据安全交互。与继电保护装置交换是 GOOSE、SMV以及 MMS 的报文接收分析与数据仿真模拟。对于测试终端的数据处理的时效性与正确性有极高的要求。本文将采用 FPGA 处理核心的架构[14-17]，能够满足整个间隔设备的接收与发送。完全满足 IEC61850 标准规约，通过 UCA 一致性检测与认证，确保数据交互正确性。
2 变电站继电保护远程智能测试关键技术
2.1 自主可控的 DL/T860 协议
DL/860 等同于 IEC 61850，自主可控。文中参考 IEC 61850 第 2 版中关于仿真报文、MOD 控制及数据接收反馈等内容进行二次设备的改造。本文中仅改动二次设备软件部分。若难以实现针对实际二次设备的必要改造，也可以仿真软件模块的形式来支持相关的必要功能，以保证全系统的功能完整性。
为减少装置的改造内容并尽量不增加装置负担，测试序列报文由站内测试终端生成，通过过程层交换机发送至合并单元，合并单元识别到此报文后，透明转发至和保护通信的光纤通道上。在验证装置间光纤物理回路的同时验证保护功能的正确性。改造后的装置支持 MOD 模式控制、可识别仿真报文、可反馈接收到的数据信息。表 1 展示了 IED将如何根据自己 MOD 状态来处理不同 q 值的GOOSE 及 SMV 报文。表 2 展示了 IED 的输出节点将如何根据 IED 的 MOD 值来判断是否出口。因此，在全站 IED 支持 IEC 61850 第 2 版的情况下，远程智能测试更容易，因为所有 IED 将处理（或忽略）接收到的报文消息。这将确保系统中不会因 IED 错误逻辑或 IED 的配置错误而产生误动或误跳。同时IEC 61850 中规定，接收报文 IED 收到报文后，应该发出反馈报文。文中将借用此模式，对 IED 模型进行修改，兼容 IEC 61850 第 2 版中关于 MOD 的报文处理方式。为保证在不影响保护正常运行的情况下完成测试，需要 IED 设备支持双套 LN 节点，即正常运行节点和测试节点。
2.2 复杂事件处理算法和告警关联分析引擎机制
文中利用基于数据模型的实时复杂事件处理算法 RT CEP（Real Time Complex Event Processing）[18-19]和智能型的告警关联分析引擎机制 ACE（Alarm
Correlation Engine）[20-21]对继电保护测试过程中产生的告警信息进行分析处理，将相关的指令、动作、事件以及故障录波数据等信息按时序进行智能化分析、排序，实现高可视化展示与重演，实现保护动作的正确判别。
复杂事件处理算法通过事件模式识别，把对特定事件的查询请求与相应的一般化算法相映射，从复杂的事件流中提取需要的时间信息。查询条件预先设置，连续优化查询处理，得到有价值的事件信息，事件处理代理的接口定义如图 4 所示。
Fig.4 Interface definition of event handling agent事件处理代理(Event Processing Agent，EPA)作为 CEP 的引擎，独立进行封装处理。外部的需要处理的复杂事件流输入到 EPA，内部事先进行了相关设定，对输入的复杂事件流进行处理。本 EPA 同时可作为另一个 EPA 的事件流输入，不同节点之间的约束则由约束规则进行说明和定义。计算机中可分布式部署多个 EPA 节点，相互协同处理事件流，不同 EPA 节点之间配合处理设定的目标任务，通过此种方法可提高处理能力。
告警关联分析则通过对在继电保护功能测试中的告警信息进行分析，对其中的规则进行判别分析，为测试结果的分析奠定基础，基于参数自适应的告警关联分析算法流程如图 5 所示。首先进行数据预处理，对获得的原始告警信息中的重复部分、冗余部分和信息不完整的部分进行删除，根据告警信息的流速动态调整时间窗的宽度从而能够自适应的提取继电保护远程智能测试时产生的告警信息。关联挖掘算法中支持度参数的调整则通过强化学习的方式进行解决，将挖掘到的关联规则作为奖惩信号，并以此信号对支持度进行调整。告警规则推理时，启发式链接标注匹配算法加速新的告警信息的匹配，以获取根源信息。
3 智能变电站继电保护远程智能仿真测试方法
3.1 继电保护远程智能仿真测试流程
工作人员在主站端选择需要远程测试的设备，选定测试间隔及测试内容，远端下发远程测试命令，站内终端收到命令后，根据测试内容更改装置MOD；根据测试内容修改对应保护定值及压板；站内终端生成测试序列，发送仿真 SMV 报文至合并单元以及仿真 GOOSE 至智能终端；合并单元把收到的 SMV透明转发至保护，智能终端把收到的 GOOSE 透明转发至保护装置，保护装置反馈报文是否接收成功；保护装置确认收到仿真报文，反馈报文已接收，并正确动作，输出属性为 sim 的动作报文至智能终端；智能终端反馈已收到报文，若 mod=test & blocked，不会实际出口，若要验证跳合闸回路和使智能终端
mod=test,实际跳合闸；恢复装置压板控制字；根据定检内容依次测试保护功能并生成测试报告，并上传至远方主站，如图 6 所示。
3.2 “一键式”保护仿真测试技术
文中需要站内测试终端具备“一键式”保护测试功能，方便继电保护工作人员在主站端对站内继电保护进行远程控制测试。通过“一键式”保护仿真测试功能直接启动现场站内测试终端启动测试程序，并且站内继电保护的测试结果可以反馈至“一键式”保护测试功能模块，用于工作人员查看继电保护测试结果是否正常。“一键式”保护测试功能模块和站内被测试的继电保护装置采用的协议为站控层 MMS 协议，以单播通信的方式进行信息的交互。保护测试控制量的发送、站内继电保护产生的相关动作报文、开关的分合位置遥信等都通过此协议传输。其模块具体划分如图 7 所示：
其中对于报告生成模块的作用，在对继电保护测试完毕后，需要根据测试结果生成测试报告，可根据需要打印测试报告；管理模块主要管理相关程序文件；用例管理模块则对提前设计好的用于继电保护测试的各种故障类型进行保存管理，并在测试时将故障类型加载至相关模块；对于用例编辑模块，可以根据不同的测试需求编辑不同的测试用例；对于通信模块，不同原理的继电保护装置需要和其他的继电保护装置、合并单元、智能终端、厂站的测试终端、主站的测试终端进行交互，需要通过此模块进行通信传输；对于执行控制模块，则负责执行继电保护测试人员发出的测试命令，并对现场继电保护测试的结果按照事先规定的判别方法进行判别。
“一键式”继电保护自动测试流程如图 8 所示。对于线路、变压器等不同设备，不通电压等级保护的功能不同，但基本原理及流程类似。首先，把保护的出口压板退出，然后按照预先设定的测试用例进行继电保护的功能测试，将需要测试的保护功能压板投入，并按照用例中设定的测试定值进行写入，根据输入的测试定值，将相应的结果进行输出，并通过修改测试量的定值，对不同的输入量进行输出，直至对保护相关功能测试完毕，生成测试结果报告以便于继电保护测试人员的查看，*后，恢复电气设备的正常保护设置。
3.3 保护配置参数的远程测试方法
对于保护配置参数的远程测试则需要对相关的定值参数、通信参数、变电站配置文件等进行测试对比，通过对比基准值，如果相对于基准值有较大的误差，继电保护远程测试系统应能给出相应的告警提示，便于继电保护校验人员及时发现问题并进行处理。保护配置参数的远程测试方法如图 9 所示。
4 智能变电站继电保护远程智能测试采样和回路校验
4.1 模拟量采样验证的远程测试方法
为了检修过程不停电，文中通过过程层网络采集所有间隔合并单元发送的 SV 报文，通过对比其他间隔和检测间隔 SV 采样值，判断保护模拟量采样回
路完好性和采样数据正确性，SV 报文传输如图 10所示。
