與站控層交換機、測控裝置交換MMS報文；由所述線路保護模型派生而來，若變壓器各側(cè)SV和GOOSE報文經(jīng)過間隔內(nèi)交換機傳輸，保護裝置只需設(shè)置一個SV接收口和一個GOOSE交換口，此時變壓器保護模型與線路保護模型一致;若各側(cè)有獨立的SV口、G00SE口，則需增設(shè)相應(yīng)數(shù)量的SV、G00SE報文交互模型，其模型結(jié)構(gòu)與所述線路保護中的SV、G00SE報文交互模型一 Sc ο
[0013]作為優(yōu)選，步驟I)所述的建立母線保護的仿真模型，功能是接收來自母線各分支合并單元的SV報文，與智能終端、其他保護/測控裝置之間交互GOOSE報文，同時也與站控層交換機、測控裝置交換MMS報文。該節(jié)點的模型在所述線路保護模型派生得到，在線路保護模型基礎(chǔ)上，增加若干SV報文接收模塊，用于接收各分支的SV報文，最后匯集到同一個接收模塊，每個接收模塊的結(jié)構(gòu)繼承了線路保護中的SV接收模塊結(jié)構(gòu)，本步驟只有一個GOOSE口，因而可以直接繼承線路保護中的GOOSE模塊。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)仿真模型的建立，提供了分析智能變電站網(wǎng)絡(luò)性能的一個有效平臺，可以完整地描述智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，從而實現(xiàn)報文傳輸過程的定量仿真，使得報文傳輸延時、抖動、丟包率等指標(biāo)都能方便直觀獲取。計算機仿真作為輔助設(shè)計手段，可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計階段就模擬各類可能的異常情況，給研究設(shè)計提供了一個良好的試驗平臺，使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計更加完善。此外，通過仿真，還能發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的漏洞，避免了錯誤設(shè)計的進一步實施，防事故于設(shè)計階段，可以節(jié)省大量成本。
[0015]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實施例合并單元的仿真模型；
圖2為本實施智能終端的仿真模型；
圖3為本實施線路保護、變壓器保護和測控裝置的仿真模型；
圖4為本實施母線保護的仿真模型；
圖5a為本實施線路間隔的仿真模型；
圖5b為本實施線路間隔的SV和GOOSE數(shù)據(jù)流；
圖6a為本實施變壓器間隔的仿真模型；
圖6b為本實施變壓器間隔的SV和GOOSE數(shù)據(jù)流；
圖7為本實施220kV永寧變的220kV部分接線圖；
圖8為本實施220kV永寧變220kV部分過程層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖；
圖9為本實施GOOSE報文的延遲以及廣播流量；
圖10為本實施兩種不同VLAN劃分方式下裝置的SV報文接收流量；
圖11為本實施兩種不同VLAN劃分方式下裝置的SV報文傳輸延時。
【具體實施方式】
[0017]一種基于OPNET的智能變電站過程層建模方法，包括如下步驟: 步驟一、建立OPNET環(huán)境中智能變電站中各類IED的仿真模型，包括建立合并單元仿真模型、建立智能終端仿真模型、建立線路保護仿真模型、建立主變保護仿真模型、建立母線保護仿真模型和建立測控裝置仿真模型；
步驟二、利用滿足一定分布規(guī)律的隨機數(shù)來模擬智能變電站過程層網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流，過程層網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流可以分為三類:一是周期性報文，就是指用于傳輸采樣值的SV報文和用于檢測鏈路狀態(tài)的GOOSE心跳報文；二是隨機性報文，包括正常開關(guān)操作、電容器投切和變壓器分接頭調(diào)整等需要的報文;三是突發(fā)性報文，主要是故障時的保護動作信號、聯(lián)閉鎖信號和開關(guān)變位信號等，第二類和第三類通常也是GOOSE報文。用常數(shù)(Constant)分布、指數(shù)(Exponetial)分布、帕累托(Pareto)分布以及其線性組合作為數(shù)據(jù)源來模擬這三種報文的發(fā)送。
[0018]如圖1所示，步驟I)所述的合并單元仿真模型，具體功能是發(fā)送固定周期的數(shù)據(jù)包，且發(fā)送速率和數(shù)據(jù)包長度可設(shè)，可由OPNET中的ethernet_stat1n模型派生而來，映射至IJISO七層網(wǎng)絡(luò)模型的應(yīng)用層、鏈路層和物理層。應(yīng)用層包含數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊，鏈路層包含MAC模塊、鏈路層與應(yīng)用層的接口模塊，物理層包含數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收口。為了符合實際應(yīng)用，合并單元設(shè)定兩個發(fā)送口，一個用于網(wǎng)絡(luò)組建，一個用于裝置直接采樣。數(shù)據(jù)發(fā)送模塊參數(shù)根據(jù)實際需要可靈活設(shè)置，MAC模塊中可設(shè)定數(shù)據(jù)發(fā)送的目的地址。在本實施例中，數(shù)據(jù)發(fā)送的時間間隔設(shè)為0.25ms，即每秒發(fā)4000幀，數(shù)據(jù)包長度設(shè)定為定長125Byte。直采口不需要設(shè)定目的地址，組網(wǎng)口的目的地址設(shè)為廣播，通過VLAN劃分來隔離廣播域。
[0019]步驟I)所述的智能終端仿真模型，具體功能是發(fā)送和接收GOOSE數(shù)據(jù)包，GOOSE數(shù)據(jù)流應(yīng)包含以下三部分內(nèi)容:一是周期性的心跳報文;二是由于數(shù)據(jù)變位而產(chǎn)生的突發(fā)報文，包括正常操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變位、保護動作信息、開關(guān)變位信息等;該類報文出現(xiàn)還受之前達到數(shù)據(jù)的影響，即自相似性。理論上已證明，用一個包含“0N”和“OFF”兩種狀態(tài)的數(shù)據(jù)源可以模擬這一流量特征:ON狀態(tài)時發(fā)送恒定速率數(shù)據(jù)，持續(xù)時間滿足Pare to分布;OFF狀態(tài)時不發(fā)送數(shù)據(jù)，持續(xù)時間滿足Exponetial分布，無限多個該類數(shù)據(jù)源疊加后就可形成自相似性報文。該節(jié)點的模型由OPNET中的ethernet_stat1n模型派生而來。在原模型基礎(chǔ)上，增加一個數(shù)據(jù)源，產(chǎn)生包含0N/0FF兩種狀態(tài)流量的報文，ON狀態(tài)持續(xù)時間滿足Pareto分布，OFF狀態(tài)持續(xù)時間滿足Exponet ial分布，具體參數(shù)可設(shè)。ethernet_stat 1n模型中的數(shù)據(jù)源用于發(fā)送持續(xù)的心跳報文和隨機報文，分布參數(shù)可設(shè)，兩個數(shù)據(jù)源發(fā)送的數(shù)據(jù)疊加后發(fā)送至MAC層。模型其余部分繼承原ethernet_stat1n模型結(jié)構(gòu)。如圖2所示，在本實施例中，智能終端的仿真模型同樣包含了應(yīng)用層、鏈路層和物理層的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)發(fā)送模塊I用來模擬周期性的心跳報文以及隨機性數(shù)據(jù)，發(fā)送模塊2用來模擬突發(fā)性數(shù)據(jù)。參數(shù)配置上，發(fā)送模塊I為一直開啟的數(shù)據(jù)發(fā)送源，心跳報文周期設(shè)為Is，隨機性數(shù)據(jù)的報文發(fā)送時間間隔滿足ExponetiaK0.1)分布(中位數(shù)為0.1s的隨機分布)，報文長度為100?150Byte間的隨機值。發(fā)送模塊2有ON和OFF兩種狀態(tài)，ON期間以2ms為周期的恒定速率發(fā)送長度100?150By te的數(shù)據(jù)包，ON持續(xù)時間滿足Pareto (0.00512,1.1)分布;OFF期間不發(fā)送數(shù)據(jù)包，OFF持續(xù)時間滿足Exponetial(2)的指數(shù)分布。數(shù)據(jù)發(fā)送的目的地址也為廣播地址，由于G00SE流量較小，廣播域為整個過程層網(wǎng)絡(luò)。
[0020]步驟I)所述的線路保護仿真模型，由于關(guān)注的是通信過程而非通信內(nèi)容，測控裝置的仿真模型與線路保護模型一致。本節(jié)點的功能是接收來自合并單元的SV報文，與智能終端、其他保護/測控裝置之間交互GOOSE報文，同時也與站控層交換機、測控裝置交換MMS報文。本模型中暫不考慮站控層網(wǎng)絡(luò)，但仍保留其站控層網(wǎng)絡(luò)接口，用于整站建模。本節(jié)點發(fā)送/接收的GOOSE報文也應(yīng)包含周期性報文和突發(fā)性報文兩部分。該節(jié)點的建模是由OPNET內(nèi)部模型workstat1n派生而成的workstat1n模型按照經(jīng)典的TCP/IP協(xié)議而建，包含了應(yīng)用層、TCP傳輸層、IP網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層和