本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設(shè)備模擬方法。

背景技術(shù)：

隨著智能變電站無(wú)人值守的深化應(yīng)用和調(diào)控主站的高級(jí)功能提升，調(diào)控主站不在只是擔(dān)負(fù)著傳統(tǒng)意義上的開關(guān)刀閘位置和線路潮流的監(jiān)視任務(wù)，而是已擔(dān)負(fù)變電站所有一二次設(shè)備健康狀態(tài)的監(jiān)視、一二次設(shè)備遠(yuǎn)方遙控操作等監(jiān)控任務(wù)。變電站的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在調(diào)控主站中起著承上啟下的中轉(zhuǎn)作用，是站內(nèi)設(shè)備與遠(yuǎn)方調(diào)控主站連接的橋梁，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上送站內(nèi)遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)到調(diào)控主站，同時(shí)接收調(diào)控主站下達(dá)的遙控命令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交到現(xiàn)場(chǎng)一二次設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作。上述遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)所提及的遙測(cè)、遙信、遙控簡(jiǎn)稱“三遙”，下同。

智能變電站遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)“三遙”核對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案是在變電站監(jiān)控后臺(tái)與現(xiàn)場(chǎng)一二設(shè)備信息核對(duì)正確后進(jìn)行的。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)控主站的遙測(cè)遙信信息核對(duì)過(guò)程是：利用專用測(cè)試儀器對(duì)變電站二次設(shè)備進(jìn)行加量試驗(yàn)，監(jiān)控后臺(tái)會(huì)收到相應(yīng)的遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)，同時(shí)該數(shù)據(jù)也會(huì)經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上送到與調(diào)控主站，如果監(jiān)控后臺(tái)和調(diào)控主站數(shù)據(jù)一致則測(cè)試結(jié)果正確，當(dāng)所有遙測(cè)遙信數(shù)據(jù)全部測(cè)試正確則信息核對(duì)結(jié)束。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)與調(diào)控主站的遙控核對(duì)過(guò)程是：遠(yuǎn)方調(diào)控主站下發(fā)現(xiàn)場(chǎng)一二設(shè)備的遙控操作命令，經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)命令，遙控現(xiàn)場(chǎng)二次設(shè)備或一次設(shè)備，如果調(diào)控主站下發(fā)的遙控對(duì)象及遙控內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相符，則認(rèn)為遙控正確，當(dāng)所有遙控執(zhí)行全部正確則信息核對(duì)結(jié)束。

現(xiàn)有技術(shù)存在的主要缺點(diǎn)有：

1）工作效率極低。變電站運(yùn)動(dòng)裝置與調(diào)控主站信息核對(duì)仍為人工方法，兩者設(shè)備數(shù)量多（遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)2臺(tái)、調(diào)控主站至少4臺(tái)），重復(fù)信息核對(duì)次數(shù)多（至少4次），站內(nèi)信息量龐大（1座500kV智能變電站約有1萬(wàn)多條信息），人工利用專用調(diào)試儀器加量試驗(yàn)速度慢，工作效率極為低下、人工信息核對(duì)正確率不高。

2）影響電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。由于人工信息核對(duì)正確率不高，經(jīng)常造成遙測(cè)遙信上送錯(cuò)誤的嚴(yán)重事件，也有造成遠(yuǎn)方誤控或拒控變電站一次設(shè)備的嚴(yán)重事故。

3）安全風(fēng)險(xiǎn)高。采用傳統(tǒng)的人工利用專用調(diào)試儀器進(jìn)行加量試驗(yàn)方法，需要進(jìn)行隔離電流、電壓、跳閘、電源等二次回路，試驗(yàn)過(guò)程中安全風(fēng)險(xiǎn)高。

4）直接造成一二次設(shè)備停電。三遙信息核對(duì)需要將變電站站內(nèi)一二次設(shè)備停電才能進(jìn)行試驗(yàn)，造成變電站一二次設(shè)備停電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設(shè)備模擬方法，該方法大大提高工作效率，正確率可達(dá)100%，時(shí)間節(jié)約率達(dá)95%以上；且避免一次設(shè)備停電或繼電保護(hù)退出運(yùn)行即可完成調(diào)試，大大提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設(shè)備模擬方法，包括如下步驟，

S1：以SCD模型為信息源輸入，模擬系統(tǒng)終端加載SCD模型并解析，分解出IED需要的CID模型；

S2：以樹狀圖及列表形式進(jìn)行人機(jī)交互，為每個(gè)CID模型數(shù)據(jù)對(duì)象分配一個(gè)數(shù)據(jù)生成器，通過(guò)數(shù)據(jù)生成器產(chǎn)生狀態(tài)序列，并下送到模擬系統(tǒng)控制臺(tái)；

S3：模擬系統(tǒng)控制臺(tái)加載模擬系統(tǒng)終端分解出的CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)，有序地組織IEC61850模型引用路徑信息，根據(jù)數(shù)據(jù)生成器對(duì)應(yīng)的模型引用路徑尋址IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)刷新IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)，通過(guò)IEC61850與站控層交互通信，從而完成IED的模擬。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述模擬系統(tǒng)控制臺(tái)為分布式控制器。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述模擬系統(tǒng)終端為集中控制器。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，模擬系統(tǒng)終端通過(guò)其內(nèi)設(shè)置的SCD模型解析模塊對(duì)SCD模型進(jìn)行解析，所述SCD模型解析模塊采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對(duì)IED61850功能進(jìn)行封裝，簡(jiǎn)化可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言文件操作，為后續(xù)模型節(jié)點(diǎn)檢索作好準(zhǔn)備。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述模擬系統(tǒng)控制臺(tái)的具體工作方式如下，

步驟1：模擬系統(tǒng)控制臺(tái)啟動(dòng)后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化工作；

步驟2：自動(dòng)檢索CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)并記憶模型引用路徑葉子節(jié)點(diǎn)路徑，同時(shí)創(chuàng)建模擬系統(tǒng)終端虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)；在確保該2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有效的前提下創(chuàng)建IEC61850通信線程及與模擬系統(tǒng)終端通信線程；其中，IEC61850通信線程主要完成與站控層通信工作，實(shí)時(shí)監(jiān)視客戶端請(qǐng)求并將IEC61850實(shí)時(shí)庫(kù)狀態(tài)反映到站控層；模擬系統(tǒng)終端線程主要負(fù)責(zé)與模擬系統(tǒng)終端的通信工作，實(shí)時(shí)監(jiān)視并處理模擬系統(tǒng)終端報(bào)文請(qǐng)求，如實(shí)地將模擬系統(tǒng)終端對(duì)模型的狀態(tài)設(shè)置反饋到IEC61850實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟3：當(dāng)模擬系統(tǒng)終端下達(dá)退出指令后，模擬系統(tǒng)控制臺(tái)關(guān)閉所有線程，釋放申請(qǐng)的內(nèi)存，退出運(yùn)行。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述模擬系統(tǒng)控制臺(tái)包括MMS服務(wù)器模擬系統(tǒng)控制臺(tái)和goose終端模擬系統(tǒng)控制臺(tái)。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）大大提高工作效率。本技術(shù)的正確率可達(dá)100%，時(shí)間節(jié)約率達(dá)95%以上；從而保障了電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行；

（2）避免一次設(shè)備停電或繼電保護(hù)退出運(yùn)行即可完成調(diào)試，大大提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性；

（3）避免了信息核對(duì)過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn)；本技術(shù)無(wú)要進(jìn)行隔離電流、電壓、跳閘等二次回路，并利用專用調(diào)試儀器進(jìn)行試驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設(shè)備模擬方法采用的調(diào)試系統(tǒng)組成圖。

圖2為本發(fā)明模擬軟件系統(tǒng)層次示意圖。

圖3為本發(fā)明服務(wù)端模擬系統(tǒng)控制臺(tái)設(shè)計(jì)流程圖。

圖4為本發(fā)明Goose終端模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說(shuō)明。

本發(fā)明的一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設(shè)備模擬方法，包括如下步驟，

S1：以SCD模型為信息源輸入，模擬系統(tǒng)終端加載SCD模型并解析，分解出IED需要的CID模型；

S2：以樹狀圖及列表形式進(jìn)行人機(jī)交互，為每個(gè)CID模型數(shù)據(jù)對(duì)象分配一個(gè)數(shù)據(jù)生成器，通過(guò)數(shù)據(jù)生成器產(chǎn)生狀態(tài)序列，并下送到模擬系統(tǒng)控制臺(tái)；

S3：模擬系統(tǒng)控制臺(tái)加載模擬系統(tǒng)終端分解出的CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)，有序地組織IEC61850模型引用路徑信息，根據(jù)數(shù)據(jù)生成器對(duì)應(yīng)的模型引用路徑尋址IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)刷新IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)，通過(guò)IEC61850與站控層交互通信，從而完成IED的模擬。

所述模擬系統(tǒng)控制臺(tái)為分布式控制器。所述模擬系統(tǒng)終端為集中控制器。

模擬系統(tǒng)終端通過(guò)其內(nèi)設(shè)置的SCD模型解析模塊對(duì)SCD模型進(jìn)行解析，所述SCD模型解析模塊采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對(duì)IED61850功能進(jìn)行封裝，簡(jiǎn)化可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言文件操作，為后續(xù)模型節(jié)點(diǎn)檢索作好準(zhǔn)備。

所述模擬系統(tǒng)控制臺(tái)的具體工作方式如下，

步驟1：模擬系統(tǒng)控制臺(tái)啟動(dòng)后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化工作；

步驟2：自動(dòng)檢索CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)并記憶模型引用路徑葉子節(jié)點(diǎn)路徑，同時(shí)創(chuàng)建模擬系統(tǒng)終端虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)；在確保該2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有效的前提下創(chuàng)建IEC61850通信線程及與模擬系統(tǒng)終端通信線程；其中，IEC61850通信線程主要完成與站控層通信工作，實(shí)時(shí)監(jiān)視客戶端請(qǐng)求并將IEC61850實(shí)時(shí)庫(kù)狀態(tài)反映到站控層；模擬系統(tǒng)終端線程主要負(fù)責(zé)與模擬系統(tǒng)終端的通信工作，實(shí)時(shí)監(jiān)視并處理模擬系統(tǒng)終端報(bào)文請(qǐng)求，如實(shí)地將模擬系統(tǒng)終端對(duì)模型的狀態(tài)設(shè)置反饋到IEC61850實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟3：當(dāng)模擬系統(tǒng)終端下達(dá)退出指令后，模擬系統(tǒng)控制臺(tái)關(guān)閉所有線程，釋放申請(qǐng)的內(nèi)存，退出運(yùn)行。

所述模擬系統(tǒng)控制臺(tái)包括MMS服務(wù)器模擬系統(tǒng)控制臺(tái)和goose終端模擬系統(tǒng)控制臺(tái)。

以下為本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

本發(fā)明提出一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設(shè)備模擬方法；具體是：以調(diào)試正確的變電站監(jiān)控后臺(tái)SCD和CID配置文件為標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，開發(fā)一套基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬軟件。它由MMS服務(wù)器模擬系統(tǒng)和goose終端模擬系統(tǒng)兩部分組成。MMS服務(wù)器模擬系統(tǒng)可支持導(dǎo)入變電站的SCD文件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行與MMS站控層通信，模擬保護(hù)測(cè)控裝置IED報(bào)文收發(fā)，達(dá)到對(duì)站控層監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、故障系統(tǒng)子站等進(jìn)行測(cè)試調(diào)試目的。goose終端模擬系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)入智能終端的CID文件，模擬發(fā)送goose報(bào)文，同時(shí)接收保護(hù)或測(cè)控裝置發(fā)布的goose報(bào)文并解析顯示，實(shí)現(xiàn)替代智能終端,實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)控或保護(hù)裝置的測(cè)試，正確率可達(dá)100%，時(shí)間節(jié)約率達(dá)95%以上。不但極大提高工作效率，而且確保電網(wǎng)可靠安全運(yùn)行。

基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬方法是定位于智能變電站現(xiàn)場(chǎng)SCD、CID等文件數(shù)據(jù)校對(duì)性調(diào)試軟件，只需要安裝在調(diào)試電腦就可以完成調(diào)試，調(diào)試系統(tǒng)組成如圖1所示。若對(duì)goose網(wǎng)進(jìn)行調(diào)試則需要通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換。調(diào)試電腦可以接在站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、goose網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，也可以直接接在被測(cè)裝置上，通過(guò)在線模擬IED實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通信息核對(duì)。

數(shù)據(jù)輸入支持導(dǎo)入變電站的SCD配置文件、CID配置文件。數(shù)據(jù)輸出時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)可進(jìn)行賦值試驗(yàn)等，遙測(cè)、遙信和保護(hù)報(bào)文只需在MMS站控層試驗(yàn)，遙控可在MMS或GOOSE過(guò)程層試驗(yàn)，智能終端遙信內(nèi)容可在GOOSE過(guò)程層試驗(yàn)。

基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬軟件采用分層設(shè)計(jì)，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，如圖2。系統(tǒng)以SCD模型為信息源輸入，模擬系統(tǒng)終端加載SCD模型并解析，分解出IED需要的CID模型文件，以樹狀圖及列表形式進(jìn)行人機(jī)交互，為每個(gè)模型數(shù)據(jù)對(duì)象分配一個(gè)數(shù)據(jù)生成器，通過(guò)數(shù)據(jù)生成器產(chǎn)生狀態(tài)序列，并下送到模擬系統(tǒng)控制臺(tái)；模擬系統(tǒng)控制臺(tái)加載模擬系統(tǒng)終端分解出的CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)，有序地組織IEC61850模型引用路徑信息，根據(jù)數(shù)據(jù)生成器對(duì)應(yīng)的模型引用路徑尋址IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)刷新IEC61850數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)，通過(guò)IEC61850與站控層交互通信，從而完成IED的模擬。

模擬系統(tǒng)可以對(duì)站控層監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)、故障系統(tǒng)子站，以及其他客戶端工具進(jìn)行測(cè)試。服務(wù)器模擬系統(tǒng)作為集中控制器，對(duì)站內(nèi)所有IED進(jìn)行人機(jī)交互，通過(guò)服務(wù)器模擬系統(tǒng)為模型配置數(shù)據(jù)生成器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)套接字（socket）與模擬系統(tǒng)控制臺(tái)進(jìn)行通信；模擬系統(tǒng)控制臺(tái)作為分布式控制器，每個(gè)控制臺(tái)用于模擬一個(gè)IED角色，根據(jù)服務(wù)器模擬系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)生成器內(nèi)容刷新IED61850數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)與站控層交互通信。

服務(wù)器模擬系統(tǒng)的SCD模型解析模塊采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，對(duì)IED61850功能進(jìn)行封裝，簡(jiǎn)化可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言（XML）文件操作，為后續(xù)模型節(jié)點(diǎn)檢索作好準(zhǔn)備。如果系統(tǒng)輸入的是SCD模型，模擬系統(tǒng)終端需要將SCD模型內(nèi)多個(gè)IED分解為各自的CID模型，以供模擬系統(tǒng)控制臺(tái)使用。模擬系統(tǒng)終端將解析好的模型一方面以樹狀圖結(jié)構(gòu)顯示，另一方面以平面列表的形式顯示，根據(jù)邏輯節(jié)點(diǎn)功能約束對(duì)模型信息進(jìn)行分類顯示，同時(shí)記錄每個(gè)模型引用路徑及對(duì)應(yīng)的描述，為數(shù)據(jù)生成器設(shè)置作好準(zhǔn)備。

服務(wù)端模擬系統(tǒng)控制臺(tái)設(shè)計(jì)：模擬系統(tǒng)控制臺(tái)設(shè)計(jì)流程見圖3。模擬系統(tǒng)控制臺(tái)啟動(dòng)后，進(jìn)行系統(tǒng)初始化工作，自動(dòng)檢索有效的模型文件并解析，創(chuàng)建IEC61850實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)并記憶模型引用路徑葉子節(jié)點(diǎn)路徑；同時(shí)創(chuàng)建模擬系統(tǒng)終端虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)；在確保上述2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有效的前提下創(chuàng)建IEC61850通信線程及與模擬系統(tǒng)終端通信的線程。其中，IEC61850通信線程主要完成與站控層通信工作，實(shí)時(shí)監(jiān)視客戶端請(qǐng)求并將IEC61850實(shí)時(shí)庫(kù)狀態(tài)反映到站控層；模擬系統(tǒng)終端線程主要負(fù)責(zé)與模擬系統(tǒng)終端的通信工作，實(shí)時(shí)監(jiān)視并處理模擬系統(tǒng)終端報(bào)文請(qǐng)求，如實(shí)地將模擬系統(tǒng)終端對(duì)模型的狀態(tài)設(shè)置反饋到IEC61850實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)模擬系統(tǒng)終端下達(dá)退出指令后，模擬系統(tǒng)控制臺(tái)關(guān)閉所有線程，釋放申請(qǐng)的內(nèi)存，退出運(yùn)行。

Goose終端模擬系統(tǒng)控制臺(tái)設(shè)計(jì)：Goose終端模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程如圖4所示?？刂婆_(tái)導(dǎo)入智能終端CID文件，手動(dòng)模擬發(fā)送goose報(bào)文，全部自動(dòng)、循環(huán)自動(dòng)模擬發(fā)送goose報(bào)文；同時(shí)接收保護(hù)或測(cè)控裝置發(fā)布的goose報(bào)文并解析顯示，實(shí)現(xiàn)替代智能終端實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)控或保護(hù)裝置的測(cè)試。goose終端模擬系統(tǒng)通過(guò)goose發(fā)布和goose訂閱來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。

發(fā)布和訂閱是相對(duì)而言的，裝置的發(fā)布信息對(duì)于goose終端模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)就是訂閱信息，goose終端模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)布信息對(duì)于裝置來(lái)說(shuō)就是訂閱信息。

基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬軟件”通過(guò) IEC61850規(guī)約模擬系統(tǒng)控制臺(tái)設(shè)計(jì)，到達(dá)MMS站控層和goose層的報(bào)文信息模擬發(fā)送和返校功能，從而實(shí)現(xiàn)變電站“三遙”信息的調(diào)試目的。

以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。