一種智能變電站分層分布式無(wú)線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能變電站分布式組網(wǎng)下的系統(tǒng)級(jí)控制及檢測(cè)，特別是一種智能變電站分層分布式無(wú)線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能變電站系統(tǒng)范圍的擴(kuò)大和分散控制的發(fā)展，系統(tǒng)級(jí)仿真測(cè)試逐漸成為智能變電站調(diào)試的發(fā)展趨勢(shì)。系統(tǒng)級(jí)仿真測(cè)試首先需要將分散控制節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間實(shí)現(xiàn)同步。系統(tǒng)中時(shí)間的使用通常有兩種不同的應(yīng)用類型:時(shí)間標(biāo)記性應(yīng)用和基于頻率的應(yīng)用。時(shí)間同步的目的就是要將時(shí)間基準(zhǔn)準(zhǔn)確地傳遞到各控制點(diǎn)，傳遞并不困難，難于達(dá)到的是傳遞的精度。
[0003]為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中不同設(shè)備間的時(shí)鐘同步，當(dāng)前的解決辦法主要有有線和無(wú)線兩大類。有線方式基于標(biāo)準(zhǔn)RJ45或者光纖以太網(wǎng)，應(yīng)用IEEE 1588精密時(shí)間協(xié)議(PTP)。有線方式雖能實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備時(shí)鐘us級(jí)同步精度，但使用前需要大量布線，給大范圍及移動(dòng)使用帶來不便;無(wú)線方式目前有兩種，方法一利用無(wú)線對(duì)時(shí)結(jié)合高精度恒溫晶振機(jī)制，即每次仿真測(cè)試前先進(jìn)行主從時(shí)鐘間一對(duì)一無(wú)線對(duì)時(shí)，再利用高精度恒溫晶振守時(shí)。該方法同步精度低，可持續(xù)時(shí)間短；方法二每臺(tái)設(shè)備安裝GPS，由GPS授時(shí)，同步成本高，安裝受限制、可用性差等。
[0004]無(wú)線傳輸，為大范圍分布與移動(dòng)使用提供了便利，在滿足不同設(shè)備間高精度同步的基礎(chǔ)上，基于無(wú)線以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分布式仿真閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)是智能變電站系統(tǒng)級(jí)仿真測(cè)試不錯(cuò)的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種智能變電站分層分布式無(wú)線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測(cè)試方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種智能變電站分層分布式無(wú)線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測(cè)試方法，提供一仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī);所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)采用隱式積分法獲取電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)以及故障動(dòng)態(tài)過程的時(shí)序解，對(duì)智能變電站仿真模型進(jìn)行時(shí)域仿真，并將仿真數(shù)據(jù)傳送到通過無(wú)線網(wǎng)卡與所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)相連的一級(jí)主機(jī)；所述一級(jí)主機(jī)通過無(wú)線網(wǎng)橋與二級(jí)主機(jī)相連，所述一級(jí)主機(jī)以及所述二級(jí)主機(jī)用于同步授時(shí)以及所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)與經(jīng)無(wú)線網(wǎng)橋與所述二級(jí)主機(jī)相連的仿真終端之間的數(shù)據(jù)交互;所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)通過預(yù)設(shè)狀態(tài)序列，根據(jù)接收經(jīng)所述仿真終端上傳的模擬開入量或者GOOSE狀態(tài)量，切換相應(yīng)狀態(tài)序列控制輸出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)式仿真測(cè)試。
[0007]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)包括:圖形化建模單元、電力系統(tǒng)仿真單元、模擬量波形顯示單元以及試驗(yàn)控制單元，且通過上述單元完成智能變電站仿真平臺(tái)建模、時(shí)域仿真、仿真結(jié)果波形顯示以及試驗(yàn)過程控制;所述圖形化建模單元包括電力系統(tǒng)設(shè)備模型庫(kù)，用于完成智能變電站、直連線路以及電源的建模;所述電力系統(tǒng)仿真單元根據(jù)所述圖形化建模單元建立的智能變電站仿真模型建立微分方程組，根據(jù)預(yù)設(shè)的故障對(duì)象以及時(shí)序確定動(dòng)態(tài)仿真過程，完成時(shí)域仿真;所述模擬量波形顯示單元以波形方式顯示模擬量的時(shí)域仿真結(jié)果;所述試驗(yàn)控制單元支持試驗(yàn)條件以及時(shí)序參數(shù)設(shè)置，完成試驗(yàn)控制功能。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述二級(jí)主機(jī)的數(shù)目根據(jù)變電站電壓等級(jí)數(shù)量對(duì)應(yīng)進(jìn)行分設(shè)，且同一電壓等級(jí)內(nèi)的間隔構(gòu)成三級(jí)網(wǎng)絡(luò)。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述一級(jí)主機(jī)以及所述二級(jí)主機(jī)均配置有第一以太網(wǎng)端口以及第二以太網(wǎng)端口；所述一級(jí)主機(jī)以及所述二級(jí)主機(jī)經(jīng)所述第一以太網(wǎng)端口發(fā)布基于MAC層的IEEE1588 PTP協(xié)議報(bào)文，對(duì)應(yīng)從機(jī)接收到IEEE1588 PTP協(xié)議報(bào)文，實(shí)現(xiàn)IEEE1588同步操作，完成對(duì)應(yīng)主從機(jī)之間的時(shí)鐘同步;所述一級(jí)主機(jī)以及所述二級(jí)主機(jī)經(jīng)所述第一以太網(wǎng)端口接收到來自對(duì)應(yīng)主機(jī)基于socket通訊的TCP/IP協(xié)議下發(fā)報(bào)文后，經(jīng)所述第二以太網(wǎng)端口轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)從機(jī)，并經(jīng)所述第二以太網(wǎng)端口接收來自對(duì)應(yīng)從機(jī)的上送報(bào)文，并經(jīng)所述第一以太網(wǎng)端口轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。
[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述一級(jí)主機(jī)以及所述二級(jí)主機(jī)中的主時(shí)鐘設(shè)置有訪問權(quán)限，防止外界非法訪問，增強(qiáng)抗干擾能力。
[0011 ]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述仿真終端采用硬件MAC地址過濾策略，MAC層僅接收來自相應(yīng)主時(shí)鐘的syn、f ol 1wup以及resp報(bào)文;所述仿真終端將接收到的syn報(bào)文的源MAC地址，作為唯一允許通過的MAC地址，生成Hash表，并寫入所述仿真終端中PHY芯片地址過濾寄存器，由PHY芯片進(jìn)行MAC地址過濾。
[0012]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述仿真終端包括互感器仿真終端以及開關(guān)仿真終端； 所述互感器仿真終端用于模擬互感器輸出，其中，輸出信號(hào)所表征的電氣特性與一次側(cè)真實(shí)值保持一致，且輸出信號(hào)的自身定義應(yīng)與互感器輸出定義一致；
所述開關(guān)仿真終端用于模擬開關(guān)以及模擬智能終端；當(dāng)模擬開關(guān)時(shí)，接收來自訂閱保護(hù)或測(cè)控裝置的GOOSE跳合閘信號(hào)，且當(dāng)檢測(cè)到有跳合閘行為時(shí)，將相應(yīng)的跳合閘位置信號(hào)按照所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)配發(fā)GOOSE要求進(jìn)行發(fā)布；當(dāng)模擬智能終端時(shí)，將接收到的動(dòng)作指令轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的DO開出，同時(shí)將接入的DI變位，按照所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)配發(fā)GOOSE要求發(fā)布。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明所提出的一種智能變電站分層分布式無(wú)線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測(cè)試方法充分滿足了智能變電站電氣量分布式采集與控制應(yīng)用下的系統(tǒng)級(jí)閉環(huán)式仿真測(cè)試;采用了三級(jí)星型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，極大地適應(yīng)了智能變電站復(fù)雜電磁環(huán)境;采用基于無(wú)線IEEE1588 PTP同步，經(jīng)同步后不同設(shè)備間的時(shí)鐘同步精度始終保持<=5us;同步幀報(bào)文與數(shù)據(jù)幀報(bào)文共享同一網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了一網(wǎng)兩用。此外，本發(fā)明技術(shù)方案中采用無(wú)線傳輸，為大范圍分布與移動(dòng)使用提供了便利;us級(jí)高精度同步，能充分滿足智能變電站對(duì)不同設(shè)備同步控制和收發(fā)數(shù)據(jù)的要求;組播通訊及軟硬件報(bào)文過濾為系統(tǒng)支撐能力提供了有利條件，可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各類電氣量仿真及系統(tǒng)級(jí)檢測(cè)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種智能變電站分層分布式無(wú)線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測(cè)試方法中各級(jí)主從機(jī)星型網(wǎng)絡(luò)分層分布式示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明中一級(jí)主機(jī)、二級(jí)主機(jī)以及仿真終端實(shí)現(xiàn)同一裝置主從時(shí)鐘兩種模式的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0017]本發(fā)明提供一種智能變電站分層分布式無(wú)線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測(cè)試方法，如圖1所示，提供一仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)，在本實(shí)施例中，采用一仿真數(shù)據(jù)處理及控制PC機(jī)。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)(下位機(jī))+PC機(jī)(上位機(jī))呈三級(jí)星型網(wǎng)絡(luò)分層分布式實(shí)現(xiàn)。PC機(jī)通過無(wú)線網(wǎng)卡與系統(tǒng)一級(jí)主機(jī)相連。下位機(jī)包括一、二級(jí)主機(jī)、互感器(含MU)仿真終端、開關(guān)(含智能終端)仿真終端，它們通過無(wú)線網(wǎng)橋聯(lián)系，但同層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備之間互不交互數(shù)據(jù)。
[0018]仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)采用隱式積分法獲取電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)以及故障動(dòng)態(tài)過程的時(shí)序解，對(duì)智能變電站仿真模型進(jìn)行時(shí)域仿真，并將仿真數(shù)據(jù)傳送到通過無(wú)線網(wǎng)卡與仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)相連的一級(jí)主機(jī);一級(jí)主機(jī)通過無(wú)線網(wǎng)橋與二級(jí)主機(jī)相連，一級(jí)主機(jī)以及二級(jí)主機(jī)用于同步授時(shí)以及仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)與經(jīng)無(wú)線網(wǎng)橋與二級(jí)主機(jī)相連的仿真終端之間的數(shù)據(jù)交互;仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)通過預(yù)設(shè)狀態(tài)序列，根據(jù)接收經(jīng)