一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)及方法。該測(cè)試平臺(tái)主要包括：以CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真主機(jī)、HYPERsim元件搭建的電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)。通過(guò)引入HYPERsim，搭建數(shù)字化變電站過(guò)程層和間隔層仿真模型，該平臺(tái)不僅能單獨(dú)測(cè)試實(shí)際過(guò)程層和間隔層電子設(shè)備的功能，同時(shí)還能進(jìn)行數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層的實(shí)時(shí)在線同步仿真測(cè)試，并對(duì)整個(gè)數(shù)字化變電站的過(guò)程層和間隔層進(jìn)行腳本自動(dòng)化測(cè)試。本發(fā)明可以準(zhǔn)確、可靠地測(cè)試數(shù)字化變電站過(guò)程層和間隔層電子設(shè)備，改變了傳統(tǒng)測(cè)試方式，節(jié)約人力，避免了人工測(cè)試引入的誤差，提高了測(cè)試的準(zhǔn)確性和測(cè)試效率。
【專利說(shuō)明】一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種數(shù)字化變電站過(guò)程層和間隔層的測(cè)試平臺(tái)及方法，適用于數(shù)字化變電站過(guò)程層設(shè)備、間隔層設(shè)備以及過(guò)程層到間隔層通訊實(shí)時(shí)仿真的測(cè)試。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的推進(jìn)，智能電網(wǎng)迎來(lái)新的發(fā)展歷程，數(shù)字化變電站作為我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的重要技術(shù)和支撐，對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字化變電站同傳統(tǒng)的變電站相比，采用統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)變電站內(nèi)信息模型和通信過(guò)程的描述更加規(guī)范統(tǒng)一，信息數(shù)字化、建模標(biāo)準(zhǔn)化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)的重要特征，顛覆了變電站信息傳輸與控制的模式，是變電站自動(dòng)化技術(shù)的又一次重大變革。因此研究數(shù)字化變電站的功能測(cè)試具有重要的實(shí)用價(jià)值。
[0003]數(shù)字化變電站由過(guò)程層、間隔層、站控層構(gòu)成，過(guò)程層電子設(shè)備采集線路模擬量及各種斷路器的狀態(tài)以及執(zhí)行動(dòng)作指令，間隔層電子設(shè)備接收過(guò)程層采集到的模擬量、狀態(tài)量上傳到站控層，同時(shí)將動(dòng)作指令傳送到過(guò)程層。目前對(duì)數(shù)字化變電站的傳統(tǒng)的檢測(cè)方法工作量大，檢測(cè)仿真環(huán)境真實(shí)性實(shí)時(shí)性較差，往往依賴于檢測(cè)人員的主觀判斷，易出錯(cuò)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)及方法，可以簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程層和間隔層的工作量，節(jié)約人力；避免了人工測(cè)試引入的誤差，提高檢測(cè)的實(shí)時(shí)性與真實(shí)性，測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，運(yùn)行于CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)，該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)包含:電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)；
其中，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)均用HYPERsim仿真軟件搭建；
所述仿真機(jī)運(yùn)行電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)，模擬電網(wǎng)系統(tǒng)與過(guò)程層的實(shí)際運(yùn)行，并將采集的若干個(gè)測(cè)量保護(hù)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)發(fā)送到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)；
過(guò)程層仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到的電壓、電流信號(hào)，整合成符合IEC61850-9-2格式的采樣值SV信息，以傳遞至間隔層仿真子系統(tǒng)，并將間隔層仿真子系統(tǒng)發(fā)送的GOOSE信息傳遞到電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)；
間隔層仿真子系統(tǒng)解析所述SV信息后生成帶有控制命令的GOOSE信息并傳遞給過(guò)程層仿真子系統(tǒng)；
電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到的GOOSE信息執(zhí)行相應(yīng)的分合閘動(dòng)作，完成整個(gè)系統(tǒng)的仿真測(cè)試。
[0006]進(jìn)一步地，該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)還包含TestView測(cè)試腳本；所述仿真機(jī)根據(jù)所述測(cè)試腳本進(jìn)行腳本自動(dòng)化測(cè)試。這樣，該平臺(tái)可借助HYPERsim的TestView進(jìn)行腳本自動(dòng)化測(cè)試。
[0007]進(jìn)一步地，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)包含電壓互感器模塊PT、電流互感器模塊CT及開(kāi)關(guān)元件模塊QF，過(guò)程層仿真子系統(tǒng)包含合并單元與智能終端，間隔層仿真子系統(tǒng)包含若干個(gè)智能電子設(shè)備IED;所述PT與所述CT，分別用于采集所述電壓、電流信號(hào)并輸出至所述合并單元；所述合并單元，用于將所述電壓、電流信號(hào)整合成所述SV信息，并輸出至間隔層仿真子系統(tǒng)中的IED ;所述IED，用于對(duì)所述SV信息進(jìn)行解析后生成GOOSE信息，同時(shí)將所述GOOSE信息發(fā)送到所述智能終端，以控制所述QF的分合閘動(dòng)作。
[0008]電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)通過(guò)PT、CT互感器模塊與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；過(guò)程層仿真子系統(tǒng)基于IEC61850規(guī)約與間隔層仿真子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0009]對(duì)于所述電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)，系統(tǒng)模型主要包括電源模型、變壓器模型、線路模型、PT、CT模型、開(kāi)關(guān)元件模型等。其中，開(kāi)關(guān)元件模型包括開(kāi)關(guān)模型和刀閘模型。本仿真系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)主要是斷路器模型，簡(jiǎn)稱QF。電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)主要用于對(duì)發(fā)輸變電各環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真計(jì)算，并將PT、CT模塊采集到的線路電壓、電流信號(hào)傳遞到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)。
[0010]對(duì)于過(guò)程層仿真子系統(tǒng)，系統(tǒng)模型主要包括過(guò)程層電子設(shè)備模型。過(guò)程層電子設(shè)備模型主要包括合并單元子模型和智能終端子模型。其中合并單元負(fù)責(zé)接收電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)PT、CT模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的電壓、電流信號(hào)，并將接收的信號(hào)合成SV信息，發(fā)送給間隔層仿真子系統(tǒng)。智能終端子模型負(fù)責(zé)接收間隔層仿真子系統(tǒng)發(fā)送的GOOSE信息指令并作用于電網(wǎng)仿真子模型中的開(kāi)關(guān)元件模型。
[0011]SV是符合IEC61850-9-2格式的信息，包含線路中電壓電流等模擬量。GOOSE是面向通用對(duì)象的變電站事件的簡(jiǎn)稱，符合IEC61850-8-1格式，包含開(kāi)入開(kāi)出、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、控制命令等信息。
[0012]對(duì)于所述測(cè)試平臺(tái)的間隔層仿真子系統(tǒng)，系統(tǒng)模型主要包括間隔層智能電子設(shè)備IED模型。間隔層智能電子設(shè)備IED模型主要負(fù)責(zé)采集過(guò)程層仿真子系統(tǒng)發(fā)送的SV信息，發(fā)送GOOSE信息給過(guò)程層仿真子系統(tǒng)以控制電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作。
[0013]所述測(cè)試平臺(tái)中的過(guò)程層與間隔層之間的通訊基于IEC61850規(guī)約的通信，支持IEC61850-9-2和IEC61850-8-1協(xié)議，支持GOOSE和SV的接收和發(fā)送。
[0014]所述過(guò)程層仿真子系統(tǒng)基于電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)過(guò)程層仿真子系統(tǒng)的仿真模擬，用于對(duì)測(cè)試平臺(tái)中間隔層仿真子系統(tǒng)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試。
[0015]所述間隔層仿真子系統(tǒng)基于電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)間隔層仿真子系統(tǒng)的仿真模擬，用于對(duì)測(cè)試平臺(tái)中過(guò)程層仿真子系統(tǒng)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試。
[0016]進(jìn)一步地，運(yùn)行于CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)采用0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)。電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)將PT、CT模塊采集到的線路電壓電流等模擬量，通過(guò)0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)的模擬量輸出接口和功率放大器接入到過(guò)程層合并單元的模擬量采集模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。過(guò)程層仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)之間采用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊，通過(guò)0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)網(wǎng)絡(luò)端口傳輸，間隔層發(fā)出的GOOSE指令到過(guò)程層智能終端裝置實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)功能的實(shí)時(shí)仿真。
[0017]由電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)構(gòu)成的整個(gè)測(cè)試平臺(tái)中，針對(duì)被測(cè)對(duì)象的傳輸數(shù)據(jù)及信息包括:
[0018]〈1>過(guò)程層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，過(guò)程層的合并單元接收電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)發(fā)出的電壓電流等模擬量，發(fā)出符合IEC61850-9-2的SV信息到間隔層仿真子系統(tǒng)。
[0019]〈2>過(guò)程層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，過(guò)程層的智能終端接收間隔層仿真子系統(tǒng)發(fā)出符合IEC61850-8-1帶有控制指令的GOOSE并轉(zhuǎn)化成動(dòng)作指令，用于控制電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中的QF，同時(shí)還能采集線路中刀閘開(kāi)關(guān)和斷路器分合狀態(tài)并整合成GOOSE信息發(fā)送至間隔層仿真子系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中各開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變化。
[0020]<3>間隔層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，間隔層的測(cè)控裝置接收過(guò)程層仿真子系統(tǒng)智能終端發(fā)出符合IEC61850-8-1的GOOSE信息，同時(shí)也可以接收過(guò)程層仿真子系統(tǒng)合并單元發(fā)出符合IEC61850-9-2的SV信息。
[0021]<4>間隔層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，間隔層的測(cè)控裝置發(fā)送符合IEC61850-8-1帶有控制指令的GOOSE信息到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)的智能終端。
[0022]<5>電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)通過(guò)模擬量、狀態(tài)數(shù)字量與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；過(guò)程層仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)之間采用IEC61850的GOOSE、SV進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法，該方法采用的測(cè)試平臺(tái)為運(yùn)行于以CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)包含:電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)；
其中，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)均采用HYPERsim元件搭建；
所述數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法包含以下步驟:
由所述仿真機(jī)運(yùn)行電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)，模擬電網(wǎng)系統(tǒng)與過(guò)程層的實(shí)際運(yùn)行，并將采集的若干個(gè)測(cè)量保護(hù)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)發(fā)送到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)；
由過(guò)程層仿真子系統(tǒng)將接收的電壓、電流信號(hào)整合成IEC61850-9-2格式的采樣值SV信息，并發(fā)送至間隔層仿真子系統(tǒng)；
由間隔層仿真子系統(tǒng)解析所述SV信息后生成帶有控制命令的GOOSE信息，并發(fā)送至過(guò)程層仿真子系統(tǒng)；
由過(guò)程層仿真子系統(tǒng)將接收的所述GOOSE信息發(fā)送至電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)；
由電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到的GOOSE信息執(zhí)行相應(yīng)的分合閘動(dòng)作，完成整個(gè)系統(tǒng)的仿真測(cè)試。
[0024]電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)是通過(guò)0P5600仿真機(jī)模擬量輸出端口和功率放大器進(jìn)行模擬量傳遞通訊，過(guò)程層仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)是通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
[0025]采用HYPERsim測(cè)試平臺(tái)比以往的測(cè)試平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)包括:
[0026]〈1>基于HYPERsim搭建電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)，由于HYPERsim中豐富的電力元件庫(kù)，可以提供電源、變壓器、故障線路和負(fù)荷模型，可以方便的進(jìn)行過(guò)程層到間隔層連接。HYPERsim自帶的潮流計(jì)算可以靈活的設(shè)置網(wǎng)絡(luò)母線電壓基值，同時(shí)也可以利用潮流計(jì)算的結(jié)果初始化整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)。
[0027]<2>HYPERsim中Snapshot (快照)線路參數(shù)計(jì)算可以記錄整個(gè)測(cè)試平臺(tái)某一時(shí)刻的狀態(tài)，并以快照的形式存在文件中。以便于再運(yùn)行仿真時(shí)可以讀入該文件，則系統(tǒng)可以直接進(jìn)入該狀態(tài)而不需要經(jīng)歷中間過(guò)程。Snapshot快照功能可以對(duì)測(cè)試平臺(tái)運(yùn)行進(jìn)行記錄，能夠記錄每個(gè)階段的運(yùn)行狀態(tài)，以便于以后仿真驗(yàn)證。
[0028]<3>HYPERsim中的Scopeview(視圖范圍)用于數(shù)據(jù)采集、波形顯示和信號(hào)處理，支持基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，帶有多種函數(shù)，可對(duì)sensor (傳感器)進(jìn)行處理，可以采用同步模塊提供的同步信號(hào)在相同相位下進(jìn)行采集。能夠?qū)Σㄐ芜M(jìn)行縮放，并對(duì)波形進(jìn)行比較。
[0029]HYPERsim中的TestView用于對(duì)整個(gè)測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。通過(guò)TestView可以對(duì)電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置線路故障，對(duì)過(guò)程層仿真子系統(tǒng)和間隔層仿真子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試。TestView有兩種設(shè)置方式,一種是手動(dòng)按照固定的步驟逐步設(shè)置；一種是編寫(xiě)TestView測(cè)試文本，導(dǎo)入后自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。編寫(xiě)測(cè)試文本,修改測(cè)試文本方便，提高了測(cè)試的靈活性。
[0030]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有有益的效果是，通過(guò)采用專業(yè)用于仿真電力系統(tǒng)電網(wǎng)的HYPERsim仿真軟件搭建電網(wǎng)系統(tǒng)框架、數(shù)字化變電站過(guò)程層和間隔層模塊，并在CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)上運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真，改變了原有的專用化檢測(cè)模式。該測(cè)試平臺(tái)能同時(shí)對(duì)多個(gè)過(guò)程層和間隔層電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，能夠真正的模擬數(shù)字化變電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行?；贖YPERsim搭建測(cè)試平臺(tái)，具有潮流計(jì)算、Snapshot線路參數(shù)計(jì)算等算法，具有Scopeview、TestView等輔助工具,更能仿真實(shí)時(shí)的電網(wǎng)運(yùn)行,可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的對(duì)數(shù)字化變電站的過(guò)程層和間隔層進(jìn)行全面的測(cè)試，簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程層和間隔層的工作量，節(jié)約人力，且避免了人工測(cè)試引入的誤差；而且，還可以靈活的設(shè)置線路故障，自動(dòng)化測(cè)試文件的導(dǎo)入，能更好的對(duì)數(shù)字化變電站的過(guò)程層和間隔層進(jìn)行測(cè)試。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各項(xiàng)權(quán)利所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0034]本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，運(yùn)行于0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)，具體如圖1所示，包含:電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)。該測(cè)試平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)再到間隔層仿真子系統(tǒng)之間的通信。基于三個(gè)子系統(tǒng)可以單獨(dú)測(cè)試過(guò)程層和間隔層電子設(shè)備的性能，也可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層的實(shí)時(shí)在線仿真。
[0035]下面對(duì)本發(fā)明測(cè)試平臺(tái)中的三個(gè)子系統(tǒng)【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]<1>電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)由HYPERsim元件庫(kù)中發(fā)電機(jī)、變壓器、線路故障、刀閘開(kāi)關(guān)和斷路器(簡(jiǎn)稱QF)、負(fù)荷、PT、CT互感器等模塊搭建而成，豐富的元件庫(kù)搭建的電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)可模擬電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行。按照實(shí)際的電網(wǎng)需求設(shè)置各個(gè)元件的參數(shù)，設(shè)置故障線路發(fā)生的具體位置、故障類型可模擬電網(wǎng)運(yùn)行中的真實(shí)故障的發(fā)生。
[0037]<2>過(guò)程層仿真子系統(tǒng)由HYPERsim元件庫(kù)中IEC61850模塊搭建而成，過(guò)程層仿真子系統(tǒng)包含合并單元與智能終端，合并單元跟電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中的PT、CT互感器模塊相連，PT、CT模塊采集到的線路中的實(shí)時(shí)電壓、電流信息直接送給過(guò)程層仿真子系統(tǒng)中的合并單元。采集到的信息在過(guò)程層仿真子系統(tǒng)中被合并單元整合成符合IEC61850-9-2的SV信息，在IEC61850模塊里可設(shè)置SV、GOOSE信息的Appid (G00SE信息標(biāo)示符)和Mac (組播地址)地址。其中，SV是符合IEC61850-9-2格式的信息，包含線路中電壓電流等模擬量。GOOSE是面向通用對(duì)象的變電站事件的簡(jiǎn)稱，符合IEC61850-8-1格式，包含開(kāi)入開(kāi)出、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、控制命令等信息。
[0038]<3>間隔層仿真子系統(tǒng)由HYPERsim元件庫(kù)中IEC61850模塊搭建而成，間隔層仿真子系統(tǒng)通過(guò)過(guò)程層交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)相連，間隔層仿真子系統(tǒng)接收過(guò)程層仿真子系統(tǒng)發(fā)送的SV信息，并將根據(jù)SV信息生成的帶控制指令的GOOSE信息發(fā)送給過(guò)程層子系統(tǒng)。間隔層仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)接收GOOSE、SV模塊的Appid、Mac與發(fā)送的相互匹配。具體地說(shuō)，間隔層仿真子系統(tǒng)包含若干個(gè)智能電子設(shè)備(IED1、IED2、……、IEDN)，與合并單元、智能終端均相連，其中，IED可以為測(cè)控裝置或者測(cè)控保護(hù)裝置。
[0039]其中，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)通過(guò)PT、CT互感器模塊與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；過(guò)程層仿真子系統(tǒng)基于IEC61850規(guī)約與間隔層仿真子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0040]電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)將PT、CT模塊采集到的線路電壓電流等模擬量，通過(guò)0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)的模擬量輸出接口和功率放大器接入到過(guò)程層合并單元的模擬量采集模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。過(guò)程層仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)之間采用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通訊，通過(guò)0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)網(wǎng)絡(luò)端口傳輸，間隔層發(fā)出的GOOSE指令到過(guò)程層智能終端裝置實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)功能的實(shí)時(shí)仿真。
[0041]由電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)構(gòu)成的整個(gè)測(cè)試平臺(tái)中，針對(duì)被測(cè)對(duì)象的傳輸數(shù)據(jù)及信息包括:
[0042]〈1>過(guò)程層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，過(guò)程層的合并單元接收電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)發(fā)出的電壓電流等模擬量，發(fā)出符合IEC61850-9-2的SV信息到間隔層仿真子系統(tǒng)。
[0043]〈2>過(guò)程層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，過(guò)程層的智能終端接收間隔層仿真子系統(tǒng)發(fā)出符合IEC61850-8-1帶有控制指令的GOOSE并轉(zhuǎn)化成動(dòng)作指令作，用于控制電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中的QF，同時(shí)還能采集線路中刀閘開(kāi)關(guān)和斷路器分合狀態(tài)并整合成符合IEC61850的GOOSE發(fā)出到間隔層仿真子系統(tǒng)以監(jiān)控電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中各開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變化。
[0044]<3>間隔層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，間隔層的測(cè)控裝置接收過(guò)程層仿真子系統(tǒng)智能終端發(fā)出符合IEC61850-8-1的GOOSE信息，同時(shí)也可以接收過(guò)程層仿真子系統(tǒng)合并單元發(fā)出符合IEC61850-9-2的SV信息。間隔層接收G00SE、SV信息，主要用于監(jiān)視電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中各模擬量、各開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變化以判斷電網(wǎng)運(yùn)行的情況。
[0045]<4>間隔層子系統(tǒng)作為被測(cè)對(duì)象時(shí)，間隔層的測(cè)控裝置發(fā)送符合IEC61850-8-1帶有控制指令的GOOSE信息到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)的智能終端。
[0046]<5>電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)通過(guò)模擬量、狀態(tài)數(shù)字量與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；過(guò)程層仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)之間采用IEC61850的GOOSE、SV進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0047]本發(fā)明中利用數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)可以對(duì)數(shù)字化變電站進(jìn)行測(cè)試，無(wú)需人工在現(xiàn)場(chǎng)利用測(cè)試裝置對(duì)數(shù)字化變電站進(jìn)行測(cè)試，只需在初始化時(shí)設(shè)置電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)的初始狀態(tài)后，利用0P5600實(shí)時(shí)仿真主機(jī)運(yùn)行該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)便可對(duì)數(shù)字化變電站進(jìn)行仿真測(cè)試，節(jié)約人力，還避免了人工測(cè)試引入的誤差，提高了測(cè)試的準(zhǔn)確性。
[0048]進(jìn)一步地，本發(fā)明第一實(shí)施方式中的數(shù)字化變電站的測(cè)試平臺(tái)還可以單獨(dú)測(cè)試實(shí)際的IED設(shè)備性能。具體過(guò)程為:在初始化時(shí)，在電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中施加各種線路故障，然后，在0P5600實(shí)時(shí)仿真主機(jī)上運(yùn)行該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，可以測(cè)試IED能否根據(jù)接收到帶有動(dòng)作指令的GOOSE信息，做出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。由此可以檢驗(yàn)IED的IEC61850通訊及繼電保護(hù)功能，進(jìn)一步拓展了平臺(tái)的功能。
[0049]基于本發(fā)明的測(cè)試平臺(tái)的電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)和間隔層仿真子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程層和間隔層電子裝置IED功能檢測(cè)。其中，IED功能主要包括:采集或處理數(shù)據(jù)，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，接收或發(fā)送控制指令，執(zhí)行控制指令等。
[0050]過(guò)程層電子設(shè)備包括合并單元和智能終端，對(duì)合并單元進(jìn)行測(cè)試時(shí)，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)PT、CT采集到線路的電壓電流通過(guò)0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)的模擬量輸出通道輸出，經(jīng)過(guò)功率放大器放大到合并單元模擬量接收的額定范圍，用以檢測(cè)合并單元采集處理數(shù)據(jù)功能。對(duì)過(guò)程層智能終端檢測(cè)時(shí)，間隔層仿真子系統(tǒng)通過(guò)0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)出帶有控制指令的GOOSE信息到過(guò)程層智能終端。通過(guò)設(shè)置不同的線路故障類型以檢測(cè)智能終端能否根據(jù)故障類型做出保護(hù)動(dòng)作并執(zhí)行控制指令。
[0051]在本實(shí)施方式中，間隔層電子設(shè)備中的IED為測(cè)控裝置，對(duì)測(cè)控裝置進(jìn)行測(cè)試時(shí)，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)和過(guò)程層仿真子系統(tǒng)通過(guò)0P5600仿真機(jī)網(wǎng)絡(luò)端口輸出G00SE、SV信息到間隔層的測(cè)控裝置，檢測(cè)測(cè)控裝置接收數(shù)據(jù)的功能。在電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)中設(shè)置線路故障，線路電壓電流發(fā)生變化，測(cè)控裝置接收到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)發(fā)出的SV信息，根據(jù)信息變化生成帶有保護(hù)指令的GOOSE信息，用以檢測(cè)測(cè)控裝置生成并發(fā)出控制指令的功能。
[0052]進(jìn)一步地，數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)還包含TestView測(cè)試腳本，能編寫(xiě)的TestView測(cè)試腳本并根據(jù)腳本文件進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。
[0053]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)采用專業(yè)用于仿真電力系統(tǒng)電網(wǎng)的HYPERsim仿真軟件搭建電網(wǎng)系統(tǒng)框架、數(shù)字化變電站過(guò)程層和間隔層模塊，并在CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)上運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜電網(wǎng)變電站的仿真測(cè)試、過(guò)程層和間隔層實(shí)時(shí)仿真。這樣，該平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確、高效的對(duì)數(shù)字化變電站的過(guò)程層和間隔層進(jìn)行全面的測(cè)試，簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程層和間隔層的工作量，節(jié)約人力，且避免了人工測(cè)試引入的誤差。
[0054]本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法，該方法采用的測(cè)試平臺(tái)為運(yùn)行于0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)包含:電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)。
[0055]本實(shí)施方式中，數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法，如圖2所示，包含以下步驟:
步驟201，由仿真主機(jī)運(yùn)行電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)，模擬電網(wǎng)系統(tǒng)與過(guò)程層的實(shí)際運(yùn)行，并由PT與CT分別采集若干個(gè)測(cè)量保護(hù)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)并輸出至間隔層仿真子系統(tǒng)的合并單元。
步驟202，由合并單元將上述的電壓、電流信號(hào)合并成IEC61850-9-2格式的采樣值SV信息，并傳遞至間隔層仿真子系統(tǒng)中的IED。
步驟203，由間隔層仿真子系統(tǒng)中的IED對(duì)接收的采樣值SV信息進(jìn)行解析后生成IEC61850-8-1格式的GOOSE信息，并將GOOSE信息發(fā)給過(guò)程層仿真子系統(tǒng)中的智能終端。其中，GOOSE信息包含分、合閘等動(dòng)作指令。
步驟204，由過(guò)程層仿真子系統(tǒng)的智能終端讀取GOOSE信息，并將動(dòng)作指令傳遞至電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)。
步驟205，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到的動(dòng)作指令執(zhí)行相應(yīng)的分、合閘動(dòng)作，完成仿真測(cè)試。
[0056]本發(fā)明第二實(shí)施方式講述了數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法，此方法還可以測(cè)試數(shù)字化變電站過(guò)程層和間隔層IED的功能。除此之外，數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)還包含TestView功能,能根據(jù)編寫(xiě)的TestView文本進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試。
[0057]在對(duì)數(shù)字化變電站進(jìn)行TestView自動(dòng)化測(cè)試時(shí)，TestView采用編程語(yǔ)言編輯測(cè)試文本，在文本中可以設(shè)置故障發(fā)生的條件及故障的類型、測(cè)試工作點(diǎn)及觀測(cè)的測(cè)量值類型等，將文本導(dǎo)入到TestView中即可按照測(cè)試文本的設(shè)置進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。通過(guò)TestView可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化變電站的自動(dòng)化仿真測(cè)試，以更加方便、靈活的方式完成仿真測(cè)試，可以大大提聞測(cè)試的效率。
[0058]不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式為第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。
[0059]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，運(yùn)行于CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)，該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)包含:電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)與間隔層仿真子系統(tǒng)； 其中，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)均用HYPERsim仿真軟件搭建； 所述仿真機(jī)運(yùn)行電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)，模擬電網(wǎng)系統(tǒng)與過(guò)程層的實(shí)際運(yùn)行，并將采集的若干個(gè)測(cè)量保護(hù)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)發(fā)送到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)； 過(guò)程層仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到的電壓、電流信號(hào)，整合成符合IEC61850-9-2格式的采樣值SV信息，以傳遞至間隔層仿真子系統(tǒng)，并將間隔層仿真子系統(tǒng)發(fā)送的GOOSE信息傳遞到電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)； 間隔層仿真子系統(tǒng)解析所述SV信息后生成帶有控制命令的GOOSE信息并傳遞給過(guò)程層仿真子系統(tǒng)； 電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到的GOOSE信息執(zhí)行相應(yīng)的分合閘動(dòng)作，完成整個(gè)系統(tǒng)的仿真測(cè)試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)還包含TestView測(cè)試腳本； 所述仿真機(jī)根據(jù)所述測(cè)試腳本進(jìn)行腳本化自動(dòng)測(cè)試。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)包含電壓互感器模塊PT、電流互感器模塊CT及開(kāi)關(guān)元件模塊QF，過(guò)程層仿真子系統(tǒng)包含合并單元與智能終端，間隔層仿真子系統(tǒng)包含若干個(gè)智能電子設(shè)備IED ； 所述PT與所述CT，分別用于采集所述電壓、電流信號(hào)并發(fā)送至所述合并單元； 所述合并單元，用于將所述電壓、電流信號(hào)整合成所述SV信息，并發(fā)送至間隔層仿真子系統(tǒng)中的IED ； 所述IED，用于對(duì)所述SV信息進(jìn)行解析后生成GOOSE信息，同時(shí)將所述GOOSE信息發(fā)送到所述智能終端，以控制所述QF的分合閘動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，所述IED為測(cè)控裝置或測(cè)控保護(hù)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，GOOSE信息包含開(kāi)關(guān)量、狀態(tài)信號(hào)與跳閘命令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，運(yùn)行于CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)采用0P5600實(shí)時(shí)仿真機(jī)。
7.一種數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法，其特征在于，該方法采用的測(cè)試平臺(tái)為運(yùn)行于以CPU為架構(gòu)的實(shí)時(shí)仿真機(jī)的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)，該數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)包含:電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)； 其中，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、過(guò)程層仿真子系統(tǒng)、間隔層仿真子系統(tǒng)均采用HYPERsim元件搭建； 所述數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法包含以下步驟: 由所述仿真機(jī)運(yùn)行電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)與過(guò)程層仿真子系統(tǒng)，模擬電網(wǎng)系統(tǒng)與過(guò)程層的實(shí)際運(yùn)行，并將采集的若干個(gè)測(cè)量保護(hù)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)發(fā)送到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)； 由過(guò)程層仿真子系統(tǒng)將接收的電壓、電流信號(hào)整合成IEC61850-9-2格式的采樣值SV信息，并發(fā)送至間隔層仿真子系統(tǒng)； 由間隔層仿真子系統(tǒng)解析所述SV信息后生成帶有控制命令的GOOSE信息，并發(fā)送至過(guò)程層仿真子系統(tǒng)； 由過(guò)程層仿真子系統(tǒng)將接收的所述GOOSE信息發(fā)送至電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)； 由電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到的GOOSE信息執(zhí)行相應(yīng)的分合閘動(dòng)作，完成整個(gè)系統(tǒng)的仿真測(cè)試。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法，其特征在于，數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試平臺(tái)還包含TestView測(cè)試腳本； 由所述仿真機(jī)根據(jù)所述測(cè)試腳本進(jìn)行腳本自動(dòng)化測(cè)試。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字化變電站過(guò)程層到間隔層測(cè)試方法，其特征在于，電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)包含電壓互感器模塊PT、電流互感器模塊CT及開(kāi)關(guān)元件模塊QF，過(guò)程層仿真子系統(tǒng)包含合并單元與智能終端，間隔層仿真子系統(tǒng)包含若干個(gè)智能電子設(shè)備IED ； 在所述將采集的若干個(gè)測(cè)量保護(hù)點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)發(fā)送至過(guò)程層仿真子系統(tǒng)的步驟中，包含以下子步驟: 由所述PT與所述CT分別采集所述電壓、電流信號(hào)并輸出至所述合并單元； 由所述合并單元將所述電壓、電流信號(hào)整合成所述SV信息，并傳送至間隔層仿真子系統(tǒng)中的IED ； 所述由間隔層仿真子系統(tǒng)解析所述SV信息后生成帶有控制命令的GOOSE信息，并傳遞到過(guò)程層仿真子系統(tǒng)中的IED ； 所述由電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)根據(jù)接收到來(lái)自過(guò)程層仿真子系統(tǒng)的GOOSE信息，所述QF執(zhí)行相應(yīng)的分合閘動(dòng)作。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字化變電站的測(cè)試方法，其特征在于，GOOSE信息包含開(kāi)關(guān)量、狀態(tài)信號(hào)與分合閘命令。
【文檔編號(hào)】H04L12/26GK104267283SQ201410504770
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】王佳, 王德友, 藤亞青 申請(qǐng)人:上?？屏盒畔⒐こ逃邢薰?br>