一種變電站保信子站的仿真建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力自動(dòng)化系統(tǒng)仿真建模的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變電站保信子站的建模仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站保信子站作為繼電保護(hù)信息系統(tǒng)的主要組成部分，其在遵循103通信規(guī)約基礎(chǔ)上與繼電保護(hù)、故障錄波器、安全自動(dòng)裝置等智能電子設(shè)備(IED:1ntelIigentElectronic Device)通信，收集這些裝置的正常運(yùn)行、異常告警及故障信息，經(jīng)過初步處理之后上送到位于調(diào)度端主站，實(shí)現(xiàn)與主站的交互通信。目前由于缺乏有效的分析方法和分析工具，針對主子站間網(wǎng)絡(luò)及其繼電保護(hù)等應(yīng)用系統(tǒng)的性能分析與研宄評估幾乎是空白，對站端數(shù)據(jù)流特性分析沒能梳理清楚，因此為了實(shí)現(xiàn)站端數(shù)據(jù)流定量仿真分析對變電站站端設(shè)備建模變得十分必要和迫切，而保信子站作為繼電保護(hù)信息系統(tǒng)聯(lián)系變電站端與調(diào)度中心的重要橋梁，肩負(fù)著變電站端保護(hù)信息流的采集、處理、存儲(chǔ)及遠(yuǎn)傳任務(wù)，因此進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真時(shí)對其進(jìn)行精細(xì)化建模以模擬其數(shù)據(jù)流特征顯得非常重要。
[0003]在現(xiàn)有仿真分析中，國際通信仿真軟件OPNET由于具有層次化的建模機(jī)制、面向?qū)ο蟮慕Ｌ攸c(diǎn)、集成的分析工具等優(yōu)點(diǎn)，近來逐漸被應(yīng)用于電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的仿真分析，但仍停留在OPNET已有模型和功能的應(yīng)用，對網(wǎng)絡(luò)建模仿真也局限于定性分析。為實(shí)現(xiàn)變電站保信子站數(shù)據(jù)流特性分析，充分發(fā)揮OPNET建模仿真優(yōu)勢，因此提出一種變電站保信子站的仿真建模方法實(shí)現(xiàn)對保信子站的精細(xì)化建模。
[0004]為實(shí)現(xiàn)對變電站保信子站數(shù)據(jù)流特性分析，目前主要是采用基于OPNET的網(wǎng)絡(luò)建模仿真方法，直接采用系統(tǒng)自帶的標(biāo)準(zhǔn)七層協(xié)議模型對變電站保信子站數(shù)據(jù)流進(jìn)行建模仿真分析。標(biāo)準(zhǔn)七層協(xié)議模型包括應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。其物理層接收到報(bào)文時(shí)通過各層協(xié)議對報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)主站的召喚、命令等以及從站內(nèi)設(shè)備送到子站的相關(guān)信息需求，在應(yīng)用層按照保信子站應(yīng)用業(yè)務(wù)的報(bào)文信息流屬性如報(bào)文類型、大小等進(jìn)行配置，形成保信子站應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，再按照配置的發(fā)包周期生成業(yè)務(wù)報(bào)文，其根據(jù)七層協(xié)議提供的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)進(jìn)行報(bào)文封裝，最終由物理層的設(shè)備端口發(fā)出。
[0005]上述現(xiàn)有仿真建模方法存在如下不足:(I)OPNET仿真平臺(tái)的現(xiàn)有模型缺少對電力系統(tǒng)103通信規(guī)約報(bào)文的建模，不能真實(shí)準(zhǔn)確地描述保信子站數(shù)據(jù)處理及分析網(wǎng)絡(luò)性能，仿真結(jié)果難以進(jìn)行定量化分析；(2)直接采用仿真平臺(tái)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的七層協(xié)議模型代替保信子站模型進(jìn)行仿真分析，不能真實(shí)體現(xiàn)保信子站報(bào)文的實(shí)際處理過程，在報(bào)文處理和延時(shí)方面存在較大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種變電站保信子站的仿真建模方法。該方法根據(jù)保信子站數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在OPNET仿真平臺(tái)中對保信子站五層通信協(xié)議的建模，彌補(bǔ)原有仿真模型一直沿用七層通信協(xié)議的不足；同時(shí)在應(yīng)用層建立103規(guī)約特有模型，使仿真模型更加合理準(zhǔn)確。
[0007]本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn):
[0008]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)，有如下優(yōu)點(diǎn):
[0009]一種變電站保信子站的仿真建模方法，包括網(wǎng)絡(luò)域建模、節(jié)點(diǎn)域建模、進(jìn)程域建模三部分內(nèi)容；其中:
[0010]網(wǎng)絡(luò)域建模:在網(wǎng)絡(luò)域中，由主站、子站及主站與子站間的信息傳輸設(shè)備構(gòu)建繼電保護(hù)信息系統(tǒng)；變電站保信子站模型遵循103通信規(guī)約并與智能電子設(shè)備通信，收集智能電子設(shè)備的正常運(yùn)行、異常告警及故障信息，經(jīng)過初步處理之后上送到位于調(diào)度端的保信主站，實(shí)現(xiàn)與主站的交互通信；
[0011]節(jié)點(diǎn)域建模:根據(jù)103通信規(guī)約，建立保信子站五層通信協(xié)議，分別為:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層；
[0012]其中，所述物理層的節(jié)點(diǎn)域包括:接收模塊、發(fā)送模塊、封裝模塊和解析模塊；
[0013]所述網(wǎng)絡(luò)層的節(jié)點(diǎn)域包括路由模塊；
[0014]所述傳輸層的節(jié)點(diǎn)域包括接口模塊；
[0015]所述應(yīng)用層的節(jié)點(diǎn)域包括處理模塊和報(bào)文生成模塊；
[0016]進(jìn)程域建模:包括處理模塊和報(bào)文生成模塊的實(shí)現(xiàn)過程；
[0017](I)所述處理模塊實(shí)現(xiàn)如下流程:
[0018](11)當(dāng)數(shù)據(jù)包從傳輸層的接口模塊送到處理模塊時(shí)，觸發(fā)“初始化”進(jìn)程的中斷，在數(shù)據(jù)包中添上處理模塊的標(biāo)簽，進(jìn)而把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)移到“預(yù)處理”進(jìn)程；“預(yù)處理”負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)包進(jìn)行初步解析，從數(shù)據(jù)包獲取對應(yīng)字段信息來判斷該數(shù)據(jù)包的來源，在“預(yù)處理”進(jìn)程中，當(dāng)獲取TYP字段屬于控制方向時(shí)，將把該包發(fā)送往“控制”進(jìn)程，當(dāng)TYP字段屬于監(jiān)視方向時(shí)，將把該包發(fā)送往“監(jiān)視”進(jìn)程；
[0019](12)所述“控制”進(jìn)程收到的數(shù)據(jù)包來自主站，對數(shù)據(jù)包進(jìn)行進(jìn)一步處理:解析該數(shù)據(jù)包，獲取來自主站數(shù)據(jù)包的具體內(nèi)容，判斷該數(shù)據(jù)包的功能，再?zèng)Q定是否需要調(diào)用子站的信息；若該數(shù)據(jù)包內(nèi)容包含主站的信息，則轉(zhuǎn)移到“調(diào)用”進(jìn)程，由“調(diào)用”進(jìn)程再做處理；若該數(shù)據(jù)包內(nèi)容為其他信息，則把該數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)移到“處理模塊接口 ”進(jìn)程；所述主站的信息包括讀取子站配置、召喚裝置故障歷史信息；所述其他信息包括召喚裝置的保護(hù)信息、故障錄波器故障文件。
[0020](13)所述“調(diào)用”進(jìn)程收到“控制”進(jìn)程的信息后，讀取需要調(diào)用的具體內(nèi)容，向“存儲(chǔ)”進(jìn)程發(fā)出調(diào)用命令；當(dāng)收到來自“存儲(chǔ)”進(jìn)程反饋回來的內(nèi)容后，將其封裝處理，再送到“處理模塊接口”進(jìn)程；
[0021](14)所述“監(jiān)視”進(jìn)程收到的信息類型有:子站裝置的配置/參數(shù)信息、正常運(yùn)行狀態(tài)信息、異常告警信息、故障信息及故障相關(guān)數(shù)據(jù)，“監(jiān)視”進(jìn)程把這些數(shù)據(jù)分為兩大類:一類是需要直接上送主站的信息，包括裝置運(yùn)行狀態(tài)信息、異常告警信息；另一類保存在子站內(nèi)部，等待主站召喚再調(diào)用；當(dāng)“監(jiān)視”進(jìn)程收到數(shù)據(jù)包后，執(zhí)行判斷命令，若發(fā)現(xiàn)該包內(nèi)容是第一類信息，則直接發(fā)送往“處理模塊接口 ”，若該包內(nèi)容是第二類信息，則保存到“存儲(chǔ)”進(jìn)程；
[0022](15)所述“存儲(chǔ)”進(jìn)程在收到保護(hù)裝置配置/參數(shù)信息、故障錄波器配置/參數(shù)信息、裝置故障歷史信息時(shí)，直接以原始信息方式存儲(chǔ)；在收到來自故障錄波器的錄波數(shù)據(jù)時(shí)，將其轉(zhuǎn)化為符合COMTRADE標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)文件(*.HRD)、配置文件(*.CFG)、數(shù)據(jù)文件(*.DAT)的文件格式并完成保存后，通知主站，等待主站召喚時(shí)再送到“調(diào)用”進(jìn)程；
[0023](16)所述“處理模塊接口 ”進(jìn)程用于連接處理模塊和報(bào)文生成模塊；當(dāng)有數(shù)據(jù)包到達(dá)“處理模塊接口 ”進(jìn)程時(shí)，將觸發(fā)發(fā)送機(jī)制，把數(shù)據(jù)包送到報(bào)文生成模塊。
[0024](2)所述報(bào)文生成模塊實(shí)現(xiàn)如下流程:
[0025](21)當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)報(bào)文生成模塊時(shí)，觸發(fā)“初始化”進(jìn)程，產(chǎn)生流中斷，往數(shù)據(jù)包中添加報(bào)文生成模塊的標(biāo)簽，再把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)移到“解析”進(jìn)程；“解析”進(jìn)程收到數(shù)據(jù)包后，對數(shù)據(jù)包逐步進(jìn)行解析，對各部分內(nèi)容進(jìn)行判斷；當(dāng)讀取到數(shù)據(jù)包內(nèi)容與應(yīng)用協(xié)議控制信息APCI (Applicat1n Protocol Control Informat1n)有關(guān)，則送往“APCI” 進(jìn)程；其余信息送往“ASDU”進(jìn)程；所述ASDU即Applicat1n Service Data Unit，應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元；
[0026](22) “ASDU”進(jìn)程對收到數(shù)據(jù)包作進(jìn)一步處理，讀取到數(shù)據(jù)包中與ASDU有關(guān)的信息，然后利用OPNET函數(shù)往ASDU單元填充對應(yīng)的內(nèi)容，形成ASDU數(shù)據(jù)包，完成后再送往“APCI ” 進(jìn)程；
[0027](23)所述“APCI”進(jìn)程對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理形成APCI數(shù)據(jù)包，所述APCI即Applicat1n Protocol Control Informat1n，應(yīng)用協(xié)議控制信息；
[0028](24)最后，“APCI”進(jìn)程把APCI數(shù)據(jù)包和ASDU數(shù)據(jù)包合并，形成完整的APDU報(bào)文，再送到“send”進(jìn)程，由“send”進(jìn)程把生成的APDU報(bào)文發(fā)送出去。
[0029]所述步驟(22)中，“ASDU”進(jìn)程對收到數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理的