趙連強，張燁華，任歡歡，江 櫻，王 凌，楊小蓮

（1.易源士創(chuàng)信息科技（南京）有限公司，南京 210019；2.國網(wǎng)浙江省電力有限公司信息通信分公司，杭州 310020）

0 引言

近年來，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入開展，信息模型建模技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)等新技術(shù)在新型配電系統(tǒng)建設(shè)中得到了初步應(yīng)用，國內(nèi)外眾多研究機構(gòu)針對基于面向?qū)ο蠼：臀锫?lián)網(wǎng)通信協(xié)議的智能配電終端即插即用相關(guān)應(yīng)用開展了諸多研究。

文獻［1］基于IEC 61850 面向?qū)ο?、分層分布的思想從相對宏觀的角度提出了配電自動化終端即插即用體系。文獻［2-4］提出了IEC 61850 應(yīng)用于配電自動化系統(tǒng)的信息模型以及IEC 61850 到XMPP（可擴展消息和在線表示協(xié)議）的映射實現(xiàn)，建立了配電自動化信息模型和即插即用方法。文獻［5］提出了基于IEC 61850/IEC CIM信息模型和DDS（數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)）通信協(xié)議的中壓配電終端即插即用技術(shù)方案，實現(xiàn)了裝置級即插即用，與傳統(tǒng)終端相比，實現(xiàn)了配電終端面向?qū)ο笮畔⒛Ｐ偷臉藴驶?，不僅降低了現(xiàn)場調(diào)試運維工作量，還節(jié)省了主站側(cè)點表與模型轉(zhuǎn)換工作，并支持電力大數(shù)據(jù)分析。另外，美國公用事業(yè)巨頭杜克能源公司聯(lián)合電力行業(yè)知名合作伙伴推出了一種稱為OpenFMB（開放式現(xiàn)場消息總線）的技術(shù)。該標準采用IEC 61850面向?qū)ο蠼Ｋ枷爰肮I(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，實現(xiàn)了配電網(wǎng)智能終端、表計等智能設(shè)備的即插即用接入及邊緣計算［6］。

基于面向?qū)ο笮畔⒛Ｐ秃臀锫?lián)網(wǎng)通信協(xié)議的研究促進了配電終端即插即用和互操作能力的提升，但目前對于即插即用和互操作能力測試方面的研究相對較少?，F(xiàn)有的中壓配電終端測試技術(shù)方案大多基于傳統(tǒng)的IEC 101/104協(xié)議，無法適用于基于物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的智能配電終端的檢測，導(dǎo)致智能配電終端應(yīng)用過程中缺乏即插即用與互操作能力測試手段，工程實踐中只能進行簡單聯(lián)動測試，或者花費大量人力物力進行檢測。

針對上述問題，本文提出了基于DDS 的中壓配電網(wǎng)智能配電終端即插即用與互操作測試架構(gòu)，以智能配電終端設(shè)備為測試載體，以DDS 功能規(guī)范為標準，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的智能配電終端的功能接口和交互性能測試架構(gòu)，并對不同廠家的配電終端進行了簡單的即插即用和互操作測試。通過該測試方案，實現(xiàn)了支持DDS 通信協(xié)議的智能配電終端即插即用和互操作能力測試，同時也支持擴展其他物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議配電終端測試，為智能配電終端的推廣應(yīng)用提供了測試保障，可有效降低現(xiàn)場新投運設(shè)備故障率。該測試方案在江蘇部分地市公司得到實踐應(yīng)用，明顯提升了智能配電終端一次投運成功率。

1 新型配電系統(tǒng)通信中間件

1.1 概述

與新型配電系統(tǒng)應(yīng)用的通信中間件要求一樣，智能配電終端測試平臺通信中間件也應(yīng)考慮實時控制的特殊要求，開關(guān)遙控、終端間聯(lián)跳、閉鎖控制等需要低數(shù)據(jù)延遲來支持快速控制動作并保持穩(wěn)定性。通信中間件還應(yīng)提供多樣的QoS（服務(wù)質(zhì)量）控制策略，以滿足配電終端設(shè)備不同數(shù)據(jù)類型的不同需求。中間件應(yīng)了解數(shù)據(jù)類型和要求，以便為每種數(shù)據(jù)類型提供正確的優(yōu)先級。另外，通信可靠性在實時應(yīng)用中至關(guān)重要，中間件實現(xiàn)還應(yīng)避免通信網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸和單點故障。

新型配電系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)之一是諸如電動汽車、微電網(wǎng)等不同設(shè)備和系統(tǒng)的動態(tài)參與。通信中間件應(yīng)提供處理動態(tài)參與者節(jié)點和新節(jié)點自動發(fā)現(xiàn)功能的方法。通信和電力網(wǎng)絡(luò)拓撲應(yīng)該具有在災(zāi)難性或緊急情況下改變的能力，自動發(fā)現(xiàn)和動態(tài)參與功能將支持分布式控制系統(tǒng)的重新配置?，F(xiàn)代電網(wǎng)很容易受到未來擴展的影響，因此，使用的中間件和通信基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該能夠處理這些新的擴展，無需重新設(shè)計或修改已實施的協(xié)議即可完成擴展過程。此外，通信中間件必須提供標準的通信接口，以確保不同供應(yīng)商和設(shè)備之間的互操作性。為保證系統(tǒng)運行的可靠性，通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該通過適當?shù)募用芎驼J證機制來保護。中間件應(yīng)提供嵌入在實現(xiàn)中的安全功能，以保護數(shù)據(jù)交換并防止更改數(shù)據(jù)或侵犯客戶隱私。

通信中間件可以分為以消息為中心的和以數(shù)據(jù)為中心的兩大類，兩者之間的區(qū)別和選擇標準將在以下小節(jié)中簡要討論。

1.2 以消息為中心的通信中間件

以消息為中心的通信中間件的數(shù)據(jù)交換基于定義一組消息和數(shù)據(jù)格式以支持預(yù)期的數(shù)據(jù)類型和使用場景，這些消息是預(yù)定義并嵌入在節(jié)點中的。通信中間件沒有關(guān)于消息內(nèi)容或數(shù)據(jù)類型的信息，因此消息解析、數(shù)據(jù)過濾和完整性檢查是在應(yīng)用程序級別完成的。每個節(jié)點都必須負責確保它接收到的數(shù)據(jù)類型的正確性，以避免任何不匹配導(dǎo)致應(yīng)用程序出現(xiàn)故障。

以消息為中心的通信中間件在應(yīng)用程序級別實現(xiàn)消息解析和完整性檢查，將更多的責任放在控制應(yīng)用程序開發(fā)人員身上，這使得開發(fā)更加復(fù)雜和耗時。在應(yīng)用層過濾感興趣的數(shù)據(jù)會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)利用率低下，浪費帶寬并在應(yīng)用處理器上增加額外的處理開銷。

當擴展需要定義新的數(shù)據(jù)類型或操作場景時，使用一組預(yù)定義的消息會對系統(tǒng)的可擴展性造成一些限制。由于消息處理是在應(yīng)用程序級別完成的，因此消息格式或數(shù)據(jù)類型的任何更改都需要對應(yīng)用程序進行重大更改。使用以消息為中心的中間件會增加應(yīng)用程序的復(fù)雜性并降低整體系統(tǒng)的可靠性。

1.3 以數(shù)據(jù)為中心的通信中間件

采用以數(shù)據(jù)為中心的通信中間件，應(yīng)用程序開發(fā)時只處理感興趣的數(shù)據(jù)類型，而不關(guān)心消息結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)細節(jié)。系統(tǒng)狀態(tài)變化時由中間件直接構(gòu)建消息，消息結(jié)構(gòu)直接來自系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型。以數(shù)據(jù)為中心的架構(gòu)在中間件級別執(zhí)行所有消息解析、數(shù)據(jù)過濾和完整性檢查，以確保向所有節(jié)點傳遞正確的數(shù)據(jù)類型和系統(tǒng)狀態(tài)。

與傳統(tǒng)的以消息為中心的方法相比，這種方法提供了更多功能。將消息處理職責從應(yīng)用程序?qū)愚D(zhuǎn)移到中間件層，不僅簡化了應(yīng)用程序開發(fā)，而且減少了不同應(yīng)用消息解析導(dǎo)致的解析結(jié)果錯誤數(shù)量，提高了系統(tǒng)可靠性。而且，在中間件實施數(shù)據(jù)過濾可以更優(yōu)化地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。由于消息是由中間件創(chuàng)建的，因此通信中間件知道消息內(nèi)容和數(shù)據(jù)類型，從而可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型分配不同的QoS、優(yōu)先級和安全級別。

由于中間件負責所有消息處理任務(wù)，而應(yīng)用程序只關(guān)心數(shù)據(jù)對象，因此添加新的數(shù)據(jù)類型不需要修改現(xiàn)有應(yīng)用程序。此功能對于可擴展系統(tǒng)至關(guān)重要。圖1描述了兩種中間件，左側(cè)以消息為中心，右側(cè)以數(shù)據(jù)為中心。

圖1 通信中間件的功能

2 DDS通信中間件

智能配電終端即插即用與互操作測試架構(gòu)應(yīng)提供靈活且可擴展的軟硬件環(huán)境，以連接不同的系統(tǒng)組件并實時交換信息。為了滿足測試架構(gòu)的硬實時性和可擴展性要求，智能配電終端即插即用與互操作測試架構(gòu)選擇了DDS 通信中間件。DDS 使用沒有消息代理的發(fā)布-訂閱方案，簡化了不同節(jié)點之間的通信。此外，DDS 是以數(shù)據(jù)為中心的中間件，有助于保持對算法和控制開發(fā)的關(guān)注，而不是關(guān)注通信和數(shù)據(jù)傳遞問題。以數(shù)據(jù)為中心的方法還允許將不同的QoS 配置文件分配給單個數(shù)據(jù)類型。

2.1 DDS通信中間件特點

所提出的智能配電終端即插即用和互操作測試框架利用了以數(shù)據(jù)為中心的DDS 通信中間件。DDS 具有獨特的功能，可通過以數(shù)據(jù)為中心的通信改進新型配電系統(tǒng)通信，具體如下：

1）DDS 將消息構(gòu)造、消息解析、數(shù)據(jù)過濾和驗證從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)移到中間件。將消息構(gòu)建過程從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)移到中間件以提高系統(tǒng)的可擴展性，并且可為新的操作場景添加新的數(shù)據(jù)類型，而無需修改現(xiàn)有的應(yīng)用程序。中間件執(zhí)行消息解析和數(shù)據(jù)過濾，簡化了開發(fā)新型配電系統(tǒng)控制應(yīng)用程序的任務(wù)，而無需擔心消息結(jié)構(gòu)、錯誤檢查或網(wǎng)絡(luò)細節(jié)，因為這些任務(wù)都將由中間件完成。

2）DDS 利用實時發(fā)布-訂閱模式，無需消息代理即可實現(xiàn)“邊-邊”“邊-云”通信。各發(fā)布者和訂閱者通過發(fā)布和訂閱主題信息以及關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)對象類型進行通信，在降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的同時保證了數(shù)據(jù)交互的有效性和安全性［7］。這種通信方案通過避免單點故障提高了新型配電系統(tǒng)的可靠性，為分布式控制應(yīng)用提供了更合適的環(huán)境。

3）DDS 支持自動發(fā)現(xiàn)新加入的設(shè)備及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，此功能允許網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的動態(tài)參與，無需復(fù)雜配置，在協(xié)議層面實現(xiàn)了即插即用［12］。

4）與其他通信方法不同，DDS 可以為每種數(shù)據(jù)類型應(yīng)用不同的QoS，從而提供更靈活的通信管理并引起可預(yù)測的行為。DDS 提供多達23 種QoS 配置策略，為分布式實時系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸提供松耦合、高性能、高可靠和可擴展的解決方案［9］。

5）DDS實現(xiàn)定義了全面的安全模型和SPI（服務(wù)插件接口）架構(gòu)。DDS 提供標準化的身份驗證、加密、訪問控制和日志記錄功能，可在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)端到端的安全數(shù)據(jù)連接［7］。DDS 安全使用分散的點對點架構(gòu)，在不犧牲實時性能的情況下提供安全性。

6）DDS通信中間件采用RTPS（實時發(fā)布訂閱協(xié)議）確保了互操作性、實時性、安全性和新服務(wù)的自動發(fā)現(xiàn)。此外，DDS中間件的標準API（應(yīng)用程序接口）還提供了與不同仿真和分析軟件集成所需的工具，并支持多種編程語言，如C、C++和JAVA［7］。

2.2 智能配電終端測試建模

基于以數(shù)據(jù)為中心的通信中間件，實施DDS需要為系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)模型。該數(shù)據(jù)模型定義了數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其在物理硬件對象之間的關(guān)系。參照IEC TS 62361-102《電力系統(tǒng)管理和相關(guān)信息交換-長期的互操作性》［8］，可實現(xiàn)IEC 61850與IEC CIM之間模型融合，并結(jié)合DDS通信中間件信息要求，可建立xml格式信息模型［5］。例如，定義智能FTU（饋線終端）相關(guān)主題內(nèi)容如圖2所示。

圖2 智能FTU相關(guān)主題

部分主題信息說明：

：開關(guān)測量信息

：開關(guān)狀態(tài)信息

：開關(guān)保護信息

：開關(guān)告警信息

：開關(guān)遙控請求

：開關(guān)遙控響應(yīng)

：配電終端遙測信息

：配電終端遙信信息

：拓撲服務(wù)

：配電終端更新服務(wù)

：配電終端注冊服務(wù)

其中，圖3為開關(guān)測量主題相關(guān)數(shù)據(jù)對象示例。

圖3 開關(guān)測量主題相關(guān)數(shù)據(jù)對象

2.3 QoS配置策略

完成智能配電終端測試平臺數(shù)據(jù)模型定義之后，定義用于交換數(shù)據(jù)的QoS 非常重要。由于DDS 是一個內(nèi)容感知中間件，它允許為每種數(shù)據(jù)類型附加不同的QoS 策略，并以不同的方式處理每種類型，而不是對整個數(shù)據(jù)流應(yīng)用相同的QoS策略。用戶可以創(chuàng)建自定義QoS 配置文件來控制每個應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換。此功能有助于實現(xiàn)具有大量節(jié)點和不同通信要求的可預(yù)測網(wǎng)絡(luò)行為。QoS 策略定義了一組不同的規(guī)則，用于控制基礎(chǔ)設(shè)施如何發(fā)送和處理數(shù)據(jù)。這組規(guī)則定義如下：

1）數(shù)據(jù)可用性

數(shù)據(jù)可用性規(guī)則控制最近加入的訂閱者的數(shù)據(jù)可用性。此規(guī)則可以設(shè)置為volatile（易失性）或unvolatile（非易失性）選項。如果數(shù)據(jù)可用性設(shè)置為volatile，則當任何發(fā)布者發(fā)布或更新任何數(shù)據(jù)時，所有當前訂閱者都將在更新實例處收到更新的數(shù)據(jù)。在更新實例之后加入網(wǎng)絡(luò)的任何訂閱者都將無法接收到最后一次更新。此選項適用于周期性變化的數(shù)據(jù)，例如電壓和電流測量數(shù)據(jù)更新頻繁，舊數(shù)據(jù)在短時間內(nèi)失去其重要性。

2）生命周期

生命周期規(guī)則定義了舊數(shù)據(jù)的有效期。DDS通信中間件將刪除超過定義壽命的非易失性數(shù)據(jù)。此QoS 規(guī)則確?？刂茟?yīng)用程序不會基于舊的無效數(shù)據(jù)進行交互。

3）延遲預(yù)算

此規(guī)則允許定義延遲敏感數(shù)據(jù)的優(yōu)先級。具有低延遲預(yù)算的數(shù)據(jù)將在具有較高延遲預(yù)算的數(shù)據(jù)之前發(fā)送。保護相關(guān)數(shù)據(jù)始終設(shè)置為最低延遲預(yù)算，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、電能計量數(shù)據(jù)可設(shè)置為最高延遲預(yù)算。

4）通信方式

在單播通信中，發(fā)布者為每個訂閱者節(jié)點發(fā)送一份數(shù)據(jù)副本，如圖4（a）所示，用于發(fā)送數(shù)據(jù)的帶寬將隨著訂閱數(shù)據(jù)的節(jié)點數(shù)量的增加而線性增加。這種通信方式適用于本地高速網(wǎng)絡(luò)，配置簡單，但在考慮通過WAN（廣域網(wǎng)）或低速通信線路傳輸測量數(shù)據(jù)時，不是理想的方式。

對于多個訂閱者請求的數(shù)據(jù)，最好使用多播通信方案。在多播通信中，發(fā)布者只為遠程訂閱者發(fā)送一份數(shù)據(jù)副本，如圖4（b）所示。在接收端，路由器會將數(shù)據(jù)的副本轉(zhuǎn)發(fā)給每個訂閱者。為了對某些數(shù)據(jù)使用多播通信方案，必須對這些數(shù)據(jù)應(yīng)用多播QoS策略。

圖4 通信方式

其他QoS 配置策略不再一一介紹，具體可參考OMG（對象管理組織）發(fā)布的DDS 相關(guān)技術(shù)標準［7］。智能配電終端即插即用與互操作測試QoS配置策略見表1。

表1 智能配電終端即插即用與互操作測試QoS配置策略

2.4 即插即用與互操作測試架構(gòu)

基于DDS 的智能配電終端即插即用與互操作測試平臺以配電終端設(shè)備為測試載體，以DDS 功能規(guī)范為標準，對基于DDS通信的智能配電終端的功能接口和交互性能進行測試。通過配電終端設(shè)備的功能接口，可實現(xiàn)對配電終端設(shè)備信息交互過程中功能一致性的測試，也為數(shù)據(jù)一致性測試提供了入口和技術(shù)支撐，其總體架構(gòu)包括測試引擎、編解碼模塊、平臺適配器、被測系統(tǒng)及設(shè)備適配器、測試模型配置模塊等部分，簡要框圖如圖5所示。

圖5 智能配電終端即插即用與互操作測試架構(gòu)

3 測試用例

基于上述智能配電終端即插即用與互操作測試架構(gòu)，開發(fā)了基于DDS 的智能配電終端測試管理系統(tǒng)，并提供如圖6 所示的Web 界面供測試工程師操作使用。

圖6 智能配電終端測試管理系統(tǒng)Web界面

3.1 即插即用測試

即插即用測試流程如圖7所示，從配電終端的接入完成自發(fā)現(xiàn)開始，再到注冊服務(wù)測試、拓撲同步測試、三遙等基本交互功能測試，另外可以選做參數(shù)定值配置測試、保護功能測試、故障錄波功能測試等內(nèi)容，最后到測試報告的生成，完成全部測試。

圖7 智能配電終端即插即用測試流程

自發(fā)現(xiàn)服務(wù)測試用于測試即插即用智能終端與測試系統(tǒng)之間的動態(tài)發(fā)現(xiàn)服務(wù)功能與性能指標。當配電終端添加到網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)主動發(fā)布發(fā)現(xiàn)消息，測試管理系統(tǒng)收到發(fā)現(xiàn)消息后解析終端發(fā)現(xiàn)消息，發(fā)現(xiàn)消息包含配電終端設(shè)備基本信息，如終端類型、唯一標識符、終端可用狀態(tài)等。

注冊服務(wù)測試要求即插即用智能配電終端接入網(wǎng)絡(luò)并完成設(shè)備自發(fā)現(xiàn)后，應(yīng)進行關(guān)聯(lián)配置文件信息檢查，如無關(guān)聯(lián)配置文件、關(guān)聯(lián)配置文件中終端ID信息與實際不符、開關(guān)ID與圖模文件不匹配、圖模文件損壞或丟失，應(yīng)主動發(fā)送注冊消息；否則不應(yīng)再次發(fā)送注冊消息。終端運行過程中收到重新發(fā)起注冊控制指令時應(yīng)正確響應(yīng)，重新發(fā)送注冊消息。

關(guān)聯(lián)配置功能測試要求智能配電終端測試管理系統(tǒng)收到終端注冊消息后，應(yīng)能完成一、二次設(shè)備關(guān)聯(lián)配置操作，終端應(yīng)能正確解析收到的關(guān)聯(lián)配置文件并上送一次開關(guān)相關(guān)信息。

完成一、二次設(shè)備關(guān)聯(lián)配置操作后，拓撲同步功能應(yīng)能將饋線組拓撲文件主動同步到智能配電終端。為支撐智能分布式饋線自動化、負荷轉(zhuǎn)供等高級應(yīng)用，將具有直接或間接聯(lián)絡(luò)關(guān)系的饋線劃分為同一饋線組，利用DDS 中間件Partition動態(tài)分組機制，實現(xiàn)饋線組圖模分區(qū)持久化管理測試，確保圖模更新后將最新拓撲文件自動同步給饋線組內(nèi)所有終端設(shè)備。

完成上述即插即用基礎(chǔ)內(nèi)容測試后，可進行不同Qos 配置策略下的“三遙”數(shù)據(jù)交互驗證，即插即用功能正確性及QoS 策略測試，如數(shù)據(jù)可用性、傳輸可靠性、生命周期等。例如，當遙信數(shù)據(jù)QoS reliability設(shè)置為RELIABLE時，模擬網(wǎng)絡(luò)波動遙信報文丟失的情況，DDS 中間件應(yīng)啟動重發(fā)機制確保訂閱者收到遙信變位信息；而遙測數(shù)據(jù)QoS reliability應(yīng)設(shè)置為BEST_EFFORT，則報文丟失時不再重發(fā)。遙控報文應(yīng)設(shè)置lifespan 參數(shù)，當終端收到遙控命令超出生命周期時，遙控命令應(yīng)直接丟棄，避免運維結(jié)束后投運或網(wǎng)絡(luò)故障后恢復(fù)引起開關(guān)誤動。

另外，可根據(jù)測試需求選擇進一步進行參數(shù)定值配置、保護功能、故障錄波文件召喚等應(yīng)用功能測試。

3.2 含閉鎖邏輯的終端控制互操作測試

本次測試使用兩家不同廠家生產(chǎn)的即插即用配電終端進行初步互操作測試，兩者均采用基于IEC 61850和IEC CIM信息模型融合實現(xiàn)的統(tǒng)一即插即用接口庫開發(fā)，從根本上保證了兩者良好的靜態(tài)互操作能力，本文不再詳述。本文主要對動態(tài)互操作能力開展初步測試，以智能分布式FA（饋線自動化）配電終端間閉鎖、聯(lián)跳等內(nèi)容為例，本次互操作測試的成功執(zhí)行，為不同廠家配電終端設(shè)備配合實現(xiàn)智能分布式FA等高級應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

由于目前應(yīng)用較多的4G無線公網(wǎng)不支持“邊-邊”設(shè)備通信，在實驗室有線局域網(wǎng)環(huán)境下利用配電終端、模擬開關(guān)、測試工作站、測試服務(wù)器等設(shè)備搭建測試環(huán)境。實際工程應(yīng)用中應(yīng)緊密跟進5G MEC（多接入邊緣計算）網(wǎng)關(guān)的發(fā)展和商用情況，以及未來新興電力業(yè)務(wù)提出新的通信需求，逐步開展5G電力邊緣計算相關(guān)應(yīng)用。

測試采用DDS 報文實現(xiàn)含閉鎖邏輯的完整控制過程互操作試驗，以開環(huán)架空線分布式FA拓撲為例，廠家A 配電終端FTU1 安裝于開關(guān)S1 處，廠家B 配電終端FTU2 安裝于開關(guān)S2 處，如圖8所示。

圖8 開環(huán)架空線路分布式FA［5］

測試部分關(guān)鍵步驟如下：

1）分別預(yù)配置廠家A配電終端FTU1、廠家B配電終端FTU2，包括保護功能啟動及動作信號的主題發(fā)布與訂閱配置、閉鎖及聯(lián)跳邏輯應(yīng)用等。

2）使用繼電保護測試儀給終端FTU1、FTU2同時施加故障電流，模擬FTU1、FTU2之外的故障F2。終端FTU1 保護功能啟動且收到下游終端FTU2保護功能啟動信號，終端FTU1閉鎖保護功能跳閘，開關(guān)不動作；終端FTU2 保護功能啟動且未收到下游其他終端發(fā)送的保護啟動信號，判斷故障發(fā)生在終端FTU2下游，保護動作并跳閘。

3）使用繼電保護測試儀給終端FTU1 施加故障電流，模擬FTU1、FTU2 之間的故障F1。終端FTU1 保護啟動且未收到下游終端FTU2 保護功能啟動信號，終端FTU1 保護動作并跳閘，并向下游終端FTU2 發(fā)送聯(lián)跳信號；終端FTU2 未檢測到故障電流但收到上游終端FTU1聯(lián)跳信號，終端FTU2動作跳閘。

上述互操作測試流程如圖9 所示，測試過程中，由于DDS 中間件知道消息內(nèi)容和數(shù)據(jù)類型，所以可直接判斷消息內(nèi)容驗證測試結(jié)果，DDS 通信中間件的高可靠性、易于集成及可擴展性為測試實現(xiàn)提供了極大便利。

圖9 含閉鎖邏輯的終端控制互操作測試流程

4 工程應(yīng)用情況

基于本測試架構(gòu)開發(fā)的配電終端測試管理系統(tǒng)在江蘇某地區(qū)供電公司即插即用示范工程中開展了初步應(yīng)用。項目安裝施工前進行了支持即插即用的智能配電終端集中測試，測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署如圖10所示。

圖10 示范工程應(yīng)用測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署

此次測試共完成25 套智能配電終端基本功能測試，發(fā)現(xiàn)各類問題5項，主要包括終端配置錯誤1 次、注冊異常2 次、硬件性能問題1 次、保護功能應(yīng)用問題1次。問題整改后全部通過測試，項目全部一次投運成功，投運后持續(xù)運行2個月無故障發(fā)生，為項目順利執(zhí)行提供了有力支撐。此次配電終端測試管理系統(tǒng)的現(xiàn)場示范應(yīng)用，無需人工配置點表，減少了大量現(xiàn)場調(diào)試運維工作量，大大提升了智能配電終端設(shè)備接入效率。

5 結(jié)語

本文針對新型配電系統(tǒng)建設(shè)過程中智能配電終端即插即用和互操作測試能力缺乏的問題，提出了支持物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的智能配電終端整體測試架構(gòu)，開展了基于DDS 通信的配電終端即插即用新特性測試，并進行了部分互操作能力測試。研究成果在示范工程開展了初步應(yīng)用，有效保證了工程進度及質(zhì)量。

通過建立智能配電終端即插即用與互操作測試平臺，對信息交互過程中利用的接口、數(shù)據(jù)一致性進行測試，保證配電終端數(shù)據(jù)信息的可靠性和互操作性，可進一步規(guī)范配電自動化設(shè)備檢測和現(xiàn)場運行檢驗工作，確保配電自動化設(shè)備的互操作性及配電自動化系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。