對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能變電站測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段智能變電站保護(hù)裝置采樣值(SV)數(shù)據(jù)采集一般采用“直采”模式，SV報(bào)文遵循IEC61850-9-2規(guī)約。合并單元(MU)至保護(hù)裝置為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖連接，這種模式的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)變電站保護(hù)裝置的SV數(shù)據(jù)同步不依賴于外部時(shí)鐘系統(tǒng)，只需要保證從采樣至MU輸出的SV報(bào)文傳輸時(shí)延固定且已知，在此前提下保護(hù)裝置就可采用插值算法實(shí)現(xiàn)不同MU之間SV同步。但該模式的缺點(diǎn)也是非常明顯的，光纖點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)光纖使用量大，因此施工以及后期維護(hù)工作艱巨，沒有充分實(shí)現(xiàn)智能變電站的數(shù)據(jù)共享，投資成本高。智能變電站采用時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)實(shí)現(xiàn)SV組網(wǎng)傳輸及數(shù)據(jù)共享，保護(hù)裝置直接從交換機(jī)上接收SV數(shù)據(jù)，對(duì)SV報(bào)文進(jìn)行解析，提取SV報(bào)文中交換機(jī)標(biāo)定的傳輸時(shí)延值，加上SV報(bào)文中MU的傳輸時(shí)延值，即可進(jìn)行不同MU之間的SV插值同步，該方法不需外部對(duì)時(shí)即可實(shí)現(xiàn)SV數(shù)據(jù)同步。采用這種方式可大量節(jié)約光纖，降低成本，變電站二次系統(tǒng)施工以及后期維護(hù)也變得容易O
[0003]時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)是適應(yīng)智能變電站發(fā)展需求的一種新型專用交換機(jī)，該交換機(jī)測(cè)量并計(jì)算每一幀報(bào)文經(jīng)過交換機(jī)的傳輸時(shí)延值，并將該時(shí)延值存至SV報(bào)文的保留字段(4個(gè)字節(jié))中，時(shí)延值以ns為單位，為32位整型數(shù)。
[0004]測(cè)量“時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)”的時(shí)延標(biāo)定誤差，是評(píng)估此種新型交換機(jī)性能的一項(xiàng)重要工作。采用“時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)”進(jìn)行組網(wǎng)后，對(duì)SV報(bào)文經(jīng)過交換機(jī)標(biāo)的時(shí)延值進(jìn)行精確測(cè)試，是繼電保護(hù)裝置采用插值同步的基礎(chǔ)。
[0005]圖2為傳統(tǒng)時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)時(shí)延測(cè)試方法示意圖。如圖2所示，傳統(tǒng)的時(shí)延測(cè)試方法是先測(cè)出時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)的吞吐量，在已確定的吞吐量速率下發(fā)送的序列報(bào)文中間插入標(biāo)記報(bào)文，從接收的序列報(bào)文中搜索標(biāo)記報(bào)文，根據(jù)標(biāo)記確定收發(fā)為同一幀報(bào)文，計(jì)算該幀報(bào)文經(jīng)過時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)的時(shí)延，測(cè)試必須重復(fù)至少20次以上。但這種時(shí)延測(cè)試方法不支持任意流量下的測(cè)試，需要保證交換機(jī)不丟報(bào)文，搜索不丟報(bào)文下的最大流量值，然后在此流量下測(cè)試傳輸時(shí)延。如果發(fā)送與接收不在一個(gè)系統(tǒng)中，發(fā)送與接收還需外接時(shí)鐘同步信號(hào)。此外，傳統(tǒng)時(shí)延測(cè)試方法不解析接收的報(bào)文，不讀取IEC61850-9-2SV報(bào)文中的時(shí)延標(biāo)定值，因此，也沒法測(cè)量出時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)的時(shí)延標(biāo)定誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試的方法。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試的方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟:
[0008]步驟I)對(duì)發(fā)送端口 SV報(bào)文進(jìn)行特殊處理:鎖定此SV報(bào)文的第一個(gè)比特時(shí)標(biāo)，時(shí)間戳記為Tl，并將此時(shí)標(biāo)填入到該報(bào)文尾部的4個(gè)字節(jié)中；
[0009]步驟2)在時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)收到SV報(bào)文后，計(jì)算該報(bào)文從該接收端口至報(bào)文從另一端口發(fā)出的時(shí)延值，并在SV報(bào)文的保留字段填入該時(shí)延值，對(duì)于級(jí)聯(lián)交換機(jī)填入累加時(shí)延值，填入保留字段的時(shí)延值為4個(gè)字節(jié)，單位為ns ;
[0010]步驟3)接收端口接收并過濾出特定SV報(bào)文，鎖定接收到的第一幀報(bào)文的第一個(gè)比特時(shí)標(biāo)，時(shí)間戳記為T2 ；
[0011]步驟4)根據(jù)時(shí)間戳Tl、T2計(jì)算出實(shí)測(cè)時(shí)延值；
[0012]步驟5)解析接收到的SV報(bào)文，并將SV報(bào)文保留字段中標(biāo)定的交換機(jī)時(shí)延值提取出來；
[0013]步驟6)計(jì)算實(shí)測(cè)時(shí)延值與標(biāo)定時(shí)延值之差，并統(tǒng)計(jì)出所有報(bào)文最大時(shí)延測(cè)試偏差、最小時(shí)延測(cè)試偏差及平均時(shí)延測(cè)試偏差。
[0014]在步驟I)中，所述的對(duì)發(fā)送端口 SV報(bào)文進(jìn)行特殊處理的具體方法為:鎖定發(fā)送SV報(bào)文的第一個(gè)比特時(shí)標(biāo)，時(shí)間戳記為Tl，并將此時(shí)標(biāo)填入到報(bào)文尾部的特定字段處，時(shí)標(biāo)填至IEC61850-9-2SV報(bào)文中最后的4個(gè)字節(jié)中，為32位整型數(shù)，單位為ns，占用原有IEC61850-9-2SV報(bào)文最后一個(gè)通道的通道值及品質(zhì)位位置。
[0015]在步驟2)中，所述的在SV報(bào)文的保留字段中填入該時(shí)延值的方法是將時(shí)延值填入IEC61850-9-2SV報(bào)文中緊隨APPID的4個(gè)字節(jié)中，為32位整型數(shù)，單位為ns ;對(duì)于級(jí)聯(lián)交換機(jī)，交換機(jī)填入的是該交換機(jī)之前若干臺(tái)交換機(jī)及本交換機(jī)的總傳輸時(shí)延值，即累計(jì)值。
[0016]在步驟3)中，所述的接收端口接收并過濾出特定SV報(bào)文，鎖定接收到的第一幀報(bào)文的第一個(gè)比特時(shí)標(biāo)的方法為:測(cè)試設(shè)備接收端口接收交換機(jī)發(fā)出的報(bào)文，從交換機(jī)其它報(bào)文中過濾出特定SV報(bào)文，鎖定接收到的每一幀報(bào)文的第一個(gè)比特時(shí)標(biāo)，時(shí)間戳記為T2，寫入內(nèi)存中。
[0017]在步驟4)中，所述的計(jì)算實(shí)測(cè)時(shí)延值的具體方法為:計(jì)算時(shí)間戳T2、T1的差值而得到實(shí)測(cè)時(shí)延值。
[0018]在步驟6)中，所述的計(jì)算實(shí)測(cè)時(shí)延值與標(biāo)定時(shí)延值之差，并統(tǒng)計(jì)出所有報(bào)文最大時(shí)延測(cè)試偏差、最小時(shí)延測(cè)試偏差及平均時(shí)延測(cè)試偏差的方法包括對(duì)所有接收到的SV報(bào)文做如下統(tǒng)計(jì)與計(jì)算:
[0019]步驟6.1)計(jì)算所有報(bào)文的實(shí)測(cè)時(shí)延值，并統(tǒng)計(jì)最大出實(shí)測(cè)時(shí)延值、最小實(shí)測(cè)時(shí)延值及平均實(shí)測(cè)時(shí)延值；
[0020]步驟6.2)提取所有報(bào)文標(biāo)定時(shí)延值，并統(tǒng)計(jì)出最大報(bào)文標(biāo)定時(shí)延值、最小報(bào)文標(biāo)定時(shí)延值及平均報(bào)文標(biāo)定時(shí)延值；
[0021]步驟6.3)計(jì)算實(shí)測(cè)時(shí)延值與標(biāo)定時(shí)延值的差值，并統(tǒng)計(jì)出最大時(shí)延測(cè)試偏差、最小時(shí)延測(cè)試偏差及平均時(shí)延測(cè)試偏差。
[0022]本發(fā)明提供的對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試的方法的實(shí)施效果:
[0023]時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)是適應(yīng)智能變電站應(yīng)用的專用交換機(jī)，保護(hù)裝置可不依賴于外接的時(shí)鐘同步系統(tǒng)，采用交換機(jī)報(bào)文中的時(shí)延及MU的時(shí)延，進(jìn)行插值計(jì)算實(shí)現(xiàn)SV同步。采用本發(fā)明方法，可以很方便測(cè)出交換機(jī)標(biāo)定的SV時(shí)延誤差，從而對(duì)交換機(jī)性能進(jìn)行評(píng)估，可保證繼電保護(hù)裝置接收到SV報(bào)文進(jìn)行插值同步的可靠性。且本方法參數(shù)設(shè)置過程簡(jiǎn)單，降低了對(duì)測(cè)試人員知識(shí)水平要求，測(cè)試效率高。
【附圖說明】
[0024]圖1為交換機(jī)時(shí)延測(cè)試方法示意圖。
[0025]圖2為傳統(tǒng)時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)時(shí)延測(cè)試方法示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明提供的對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試方法流程圖。
[0027]圖4為時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)SV報(bào)文結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]本發(fā)明提供的對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試方法采用“時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)”進(jìn)行IEC61850-9-2采樣值(SV)組網(wǎng)，保護(hù)裝置可不依賴于外部同步時(shí)鐘源，采用插值法實(shí)現(xiàn)SV同步，解決目前SV “直采”模式下智能變電站光纖數(shù)量大、二次系統(tǒng)維護(hù)困難的問題。時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)在每一幀SV報(bào)文的特定字段中標(biāo)定交換機(jī)傳輸與處理SV報(bào)文的時(shí)延值，對(duì)于多臺(tái)交換機(jī)級(jí)聯(lián)，該值為所有級(jí)聯(lián)交換機(jī)的累加時(shí)延值(見圖1)。本發(fā)明提供的對(duì)智能變電站時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試方法能夠?qū)V報(bào)文經(jīng)過“時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)”標(biāo)定時(shí)延的誤差進(jìn)行測(cè)量與統(tǒng)計(jì)，評(píng)估交換機(jī)性能，從而確保智能變電站采用這種“時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)”組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)SV傳輸與同步的可靠性與穩(wěn)定性。
[0030]本發(fā)明方法對(duì)通過發(fā)送端口發(fā)送的每一幀SV報(bào)文進(jìn)行特定處理，鎖定此報(bào)文的第一個(gè)比特時(shí)標(biāo)(時(shí)間戳記為Tl)，并將此時(shí)標(biāo)填入到報(bào)文尾部的8個(gè)字節(jié)中，為絕對(duì)時(shí)間信息。在接收端口過濾出需要處理的接收?qǐng)?bào)文，鎖定每一幀接收?qǐng)?bào)文的第一個(gè)比特時(shí)標(biāo)(時(shí)間戳記為T2)。解析并提取報(bào)文中時(shí)間戳Tl，根據(jù)Tl、T2計(jì)算出實(shí)測(cè)時(shí)延值，同時(shí)，對(duì)接收到的SV報(bào)文進(jìn)行解析，在SV報(bào)文的特定字段中提取出時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)標(biāo)定的時(shí)延值，最后計(jì)算出實(shí)測(cè)時(shí)延值與標(biāo)定時(shí)延值的差值。
[0031]時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)是適應(yīng)智能變電站應(yīng)用的專用交換機(jī)，采用上述方法，可以很方便測(cè)出SV報(bào)文實(shí)測(cè)時(shí)延值與時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)標(biāo)定時(shí)延值的誤差關(guān)系，從而對(duì)時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)的性能進(jìn)行評(píng)估。且本方法參數(shù)設(shè)置過程簡(jiǎn)單，降低了對(duì)測(cè)試人員知識(shí)水平要求，測(cè)試效率高。
[0032]在時(shí)延標(biāo)定交換機(jī)的標(biāo)定時(shí)延誤差測(cè)試中，可實(shí)現(xiàn)兩種模式的測(cè)試，一是確定IEC61850-9-2SV報(bào)文結(jié)構(gòu)及采樣率，這樣交換機(jī)端口流量就可自動(dòng)確定，目前國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)范要求SV的采樣率為4kHz，MU輸出的傳輸速率為4000點(diǎn)/秒，這種方式比較接近于變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的運(yùn)行情況。另一種模式是確定SV報(bào)文結(jié)構(gòu)及設(shè)置報(bào)文流量值對(duì)交換機(jī)進(jìn)行測(cè)試，這種模式可精確地測(cè)量流量與時(shí)延誤差的相互關(guān)系。
[0033]設(shè)置測(cè)試時(shí)間，在確定好端口流量及報(bào)文結(jié)構(gòu)情況下，向交換機(jī)發(fā)送報(bào)文，并接收交換機(jī)發(fā)出報(bào)文，對(duì)每幀報(bào)文做如下過程處理，如圖3所示。
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