本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化技術領域，尤其是涉及一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設備模擬方法。

背景技術：

隨著智能變電站無人值守的深化應用和調(diào)控主站的高級功能提升，調(diào)控主站不在只是擔負著傳統(tǒng)意義上的開關刀閘位置和線路潮流的監(jiān)視任務，而是已擔負變電站所有一二次設備健康狀態(tài)的監(jiān)視、一二次設備遠方遙控操作等監(jiān)控任務。變電站的遠動系統(tǒng)在調(diào)控主站中起著承上啟下的中轉(zhuǎn)作用，是站內(nèi)設備與遠方調(diào)控主站連接的橋梁，遠動系統(tǒng)上送站內(nèi)遙測遙信數(shù)據(jù)到調(diào)控主站，同時接收調(diào)控主站下達的遙控命令數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)交到現(xiàn)場一二次設備進行實際操作。上述遠動系統(tǒng)所提及的遙測、遙信、遙控簡稱“三遙”，下同。

智能變電站遠動系統(tǒng)“三遙”核對現(xiàn)有技術方案是在變電站監(jiān)控后臺與現(xiàn)場一二設備信息核對正確后進行的。遠動系統(tǒng)與調(diào)控主站的遙測遙信信息核對過程是：利用專用測試儀器對變電站二次設備進行加量試驗，監(jiān)控后臺會收到相應的遙測遙信數(shù)據(jù)，同時該數(shù)據(jù)也會經(jīng)過遠動系統(tǒng)上送到與調(diào)控主站，如果監(jiān)控后臺和調(diào)控主站數(shù)據(jù)一致則測試結果正確，當所有遙測遙信數(shù)據(jù)全部測試正確則信息核對結束。遠動系統(tǒng)與調(diào)控主站的遙控核對過程是：遠方調(diào)控主站下發(fā)現(xiàn)場一二設備的遙控操作命令，經(jīng)過遠動系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)命令，遙控現(xiàn)場二次設備或一次設備，如果調(diào)控主站下發(fā)的遙控對象及遙控內(nèi)容與現(xiàn)場實際相符，則認為遙控正確，當所有遙控執(zhí)行全部正確則信息核對結束。

現(xiàn)有技術存在的主要缺點有：

1）工作效率極低。變電站運動裝置與調(diào)控主站信息核對仍為人工方法，兩者設備數(shù)量多（遠動系統(tǒng)2臺、調(diào)控主站至少4臺），重復信息核對次數(shù)多（至少4次），站內(nèi)信息量龐大（1座500kV智能變電站約有1萬多條信息），人工利用專用調(diào)試儀器加量試驗速度慢，工作效率極為低下、人工信息核對正確率不高。

2）影響電力系統(tǒng)運行可靠性。由于人工信息核對正確率不高，經(jīng)常造成遙測遙信上送錯誤的嚴重事件，也有造成遠方誤控或拒控變電站一次設備的嚴重事故。

3）安全風險高。采用傳統(tǒng)的人工利用專用調(diào)試儀器進行加量試驗方法，需要進行隔離電流、電壓、跳閘、電源等二次回路，試驗過程中安全風險高。

4）直接造成一二次設備停電。三遙信息核對需要將變電站站內(nèi)一二次設備停電才能進行試驗，造成變電站一二次設備停電。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設備模擬方法，該方法大大提高工作效率，正確率可達100%，時間節(jié)約率達95%以上；且避免一次設備停電或繼電保護退出運行即可完成調(diào)試，大大提高電網(wǎng)運行可靠性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設備模擬方法，包括如下步驟，

S1：以SCD模型為信息源輸入，模擬系統(tǒng)終端加載SCD模型并解析，分解出IED需要的CID模型；

S2：以樹狀圖及列表形式進行人機交互，為每個CID模型數(shù)據(jù)對象分配一個數(shù)據(jù)生成器，通過數(shù)據(jù)生成器產(chǎn)生狀態(tài)序列，并下送到模擬系統(tǒng)控制臺；

S3：模擬系統(tǒng)控制臺加載模擬系統(tǒng)終端分解出的CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850數(shù)據(jù)庫，有序地組織IEC61850模型引用路徑信息，根據(jù)數(shù)據(jù)生成器對應的模型引用路徑尋址IEC61850數(shù)據(jù)庫，實時刷新IEC61850數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，通過IEC61850與站控層交互通信，從而完成IED的模擬。

在本發(fā)明一實施例中，所述模擬系統(tǒng)控制臺為分布式控制器。

在本發(fā)明一實施例中，所述模擬系統(tǒng)終端為集中控制器。

在本發(fā)明一實施例中，模擬系統(tǒng)終端通過其內(nèi)設置的SCD模型解析模塊對SCD模型進行解析，所述SCD模型解析模塊采用面向?qū)ο蠹夹g，對IED61850功能進行封裝，簡化可擴展置標語言文件操作，為后續(xù)模型節(jié)點檢索作好準備。

在本發(fā)明一實施例中，所述模擬系統(tǒng)控制臺的具體工作方式如下，

步驟1：模擬系統(tǒng)控制臺啟動后，進行系統(tǒng)初始化工作；

步驟2：自動檢索CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850實時數(shù)據(jù)庫并記憶模型引用路徑葉子節(jié)點路徑，同時創(chuàng)建模擬系統(tǒng)終端虛擬數(shù)據(jù)庫；在確保該2個數(shù)據(jù)庫有效的前提下創(chuàng)建IEC61850通信線程及與模擬系統(tǒng)終端通信線程；其中，IEC61850通信線程主要完成與站控層通信工作，實時監(jiān)視客戶端請求并將IEC61850實時庫狀態(tài)反映到站控層；模擬系統(tǒng)終端線程主要負責與模擬系統(tǒng)終端的通信工作，實時監(jiān)視并處理模擬系統(tǒng)終端報文請求，如實地將模擬系統(tǒng)終端對模型的狀態(tài)設置反饋到IEC61850實時數(shù)據(jù)庫；

步驟3：當模擬系統(tǒng)終端下達退出指令后，模擬系統(tǒng)控制臺關閉所有線程，釋放申請的內(nèi)存，退出運行。

在本發(fā)明一實施例中，所述模擬系統(tǒng)控制臺包括MMS服務器模擬系統(tǒng)控制臺和goose終端模擬系統(tǒng)控制臺。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）大大提高工作效率。本技術的正確率可達100%，時間節(jié)約率達95%以上；從而保障了電網(wǎng)安全可靠運行；

（2）避免一次設備停電或繼電保護退出運行即可完成調(diào)試，大大提高電網(wǎng)運行可靠性；

（3）避免了信息核對過程的安全風險；本技術無要進行隔離電流、電壓、跳閘等二次回路，并利用專用調(diào)試儀器進行試驗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設備模擬方法采用的調(diào)試系統(tǒng)組成圖。

圖2為本發(fā)明模擬軟件系統(tǒng)層次示意圖。

圖3為本發(fā)明服務端模擬系統(tǒng)控制臺設計流程圖。

圖4為本發(fā)明Goose終端模擬系統(tǒng)設計流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的技術方案進行具體說明。

本發(fā)明的一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設備模擬方法，包括如下步驟，

S1：以SCD模型為信息源輸入，模擬系統(tǒng)終端加載SCD模型并解析，分解出IED需要的CID模型；

S2：以樹狀圖及列表形式進行人機交互，為每個CID模型數(shù)據(jù)對象分配一個數(shù)據(jù)生成器，通過數(shù)據(jù)生成器產(chǎn)生狀態(tài)序列，并下送到模擬系統(tǒng)控制臺；

S3：模擬系統(tǒng)控制臺加載模擬系統(tǒng)終端分解出的CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850數(shù)據(jù)庫，有序地組織IEC61850模型引用路徑信息，根據(jù)數(shù)據(jù)生成器對應的模型引用路徑尋址IEC61850數(shù)據(jù)庫，實時刷新IEC61850數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，通過IEC61850與站控層交互通信，從而完成IED的模擬。

所述模擬系統(tǒng)控制臺為分布式控制器。所述模擬系統(tǒng)終端為集中控制器。

模擬系統(tǒng)終端通過其內(nèi)設置的SCD模型解析模塊對SCD模型進行解析，所述SCD模型解析模塊采用面向?qū)ο蠹夹g，對IED61850功能進行封裝，簡化可擴展置標語言文件操作，為后續(xù)模型節(jié)點檢索作好準備。

所述模擬系統(tǒng)控制臺的具體工作方式如下，

步驟1：模擬系統(tǒng)控制臺啟動后，進行系統(tǒng)初始化工作；

步驟2：自動檢索CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850實時數(shù)據(jù)庫并記憶模型引用路徑葉子節(jié)點路徑，同時創(chuàng)建模擬系統(tǒng)終端虛擬數(shù)據(jù)庫；在確保該2個數(shù)據(jù)庫有效的前提下創(chuàng)建IEC61850通信線程及與模擬系統(tǒng)終端通信線程；其中，IEC61850通信線程主要完成與站控層通信工作，實時監(jiān)視客戶端請求并將IEC61850實時庫狀態(tài)反映到站控層；模擬系統(tǒng)終端線程主要負責與模擬系統(tǒng)終端的通信工作，實時監(jiān)視并處理模擬系統(tǒng)終端報文請求，如實地將模擬系統(tǒng)終端對模型的狀態(tài)設置反饋到IEC61850實時數(shù)據(jù)庫；

步驟3：當模擬系統(tǒng)終端下達退出指令后，模擬系統(tǒng)控制臺關閉所有線程，釋放申請的內(nèi)存，退出運行。

所述模擬系統(tǒng)控制臺包括MMS服務器模擬系統(tǒng)控制臺和goose終端模擬系統(tǒng)控制臺。

以下為本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程。

本發(fā)明提出一種基于IEC61850規(guī)約的變電站IED設備模擬方法；具體是：以調(diào)試正確的變電站監(jiān)控后臺SCD和CID配置文件為標準基礎數(shù)據(jù)源，開發(fā)一套基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬軟件。它由MMS服務器模擬系統(tǒng)和goose終端模擬系統(tǒng)兩部分組成。MMS服務器模擬系統(tǒng)可支持導入變電站的SCD文件，通過網(wǎng)絡進行與MMS站控層通信，模擬保護測控裝置IED報文收發(fā)，達到對站控層監(jiān)控、遠動、故障系統(tǒng)子站等進行測試調(diào)試目的。goose終端模擬系統(tǒng)通過導入智能終端的CID文件，模擬發(fā)送goose報文，同時接收保護或測控裝置發(fā)布的goose報文并解析顯示，實現(xiàn)替代智能終端,實現(xiàn)對測控或保護裝置的測試，正確率可達100%，時間節(jié)約率達95%以上。不但極大提高工作效率，而且確保電網(wǎng)可靠安全運行。

基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬方法是定位于智能變電站現(xiàn)場SCD、CID等文件數(shù)據(jù)校對性調(diào)試軟件，只需要安裝在調(diào)試電腦就可以完成調(diào)試，調(diào)試系統(tǒng)組成如圖1所示。若對goose網(wǎng)進行調(diào)試則需要通過光電轉(zhuǎn)換器進行接口轉(zhuǎn)換。調(diào)試電腦可以接在站控層網(wǎng)絡交換機、goose網(wǎng)絡交換機，也可以直接接在被測裝置上，通過在線模擬IED實現(xiàn)互聯(lián)互通信息核對。

數(shù)據(jù)輸入支持導入變電站的SCD配置文件、CID配置文件。數(shù)據(jù)輸出時，數(shù)據(jù)庫可進行賦值試驗等，遙測、遙信和保護報文只需在MMS站控層試驗，遙控可在MMS或GOOSE過程層試驗，智能終端遙信內(nèi)容可在GOOSE過程層試驗。

基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬軟件采用分層設計，面向?qū)ο蟮脑O計思想，如圖2。系統(tǒng)以SCD模型為信息源輸入，模擬系統(tǒng)終端加載SCD模型并解析，分解出IED需要的CID模型文件，以樹狀圖及列表形式進行人機交互，為每個模型數(shù)據(jù)對象分配一個數(shù)據(jù)生成器，通過數(shù)據(jù)生成器產(chǎn)生狀態(tài)序列，并下送到模擬系統(tǒng)控制臺；模擬系統(tǒng)控制臺加載模擬系統(tǒng)終端分解出的CID模型并解析，創(chuàng)建IEC61850數(shù)據(jù)庫，有序地組織IEC61850模型引用路徑信息，根據(jù)數(shù)據(jù)生成器對應的模型引用路徑尋址IEC61850數(shù)據(jù)庫，實時刷新IEC61850數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，通過IEC61850與站控層交互通信，從而完成IED的模擬。

模擬系統(tǒng)可以對站控層監(jiān)控、遠動、故障系統(tǒng)子站，以及其他客戶端工具進行測試。服務器模擬系統(tǒng)作為集中控制器，對站內(nèi)所有IED進行人機交互，通過服務器模擬系統(tǒng)為模型配置數(shù)據(jù)生成器，通過網(wǎng)絡套接字（socket）與模擬系統(tǒng)控制臺進行通信；模擬系統(tǒng)控制臺作為分布式控制器，每個控制臺用于模擬一個IED角色，根據(jù)服務器模擬系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)生成器內(nèi)容刷新IED61850數(shù)據(jù)庫，實時與站控層交互通信。

服務器模擬系統(tǒng)的SCD模型解析模塊采用面向?qū)ο蠹夹g，對IED61850功能進行封裝，簡化可擴展置標語言（XML）文件操作，為后續(xù)模型節(jié)點檢索作好準備。如果系統(tǒng)輸入的是SCD模型，模擬系統(tǒng)終端需要將SCD模型內(nèi)多個IED分解為各自的CID模型，以供模擬系統(tǒng)控制臺使用。模擬系統(tǒng)終端將解析好的模型一方面以樹狀圖結構顯示，另一方面以平面列表的形式顯示，根據(jù)邏輯節(jié)點功能約束對模型信息進行分類顯示，同時記錄每個模型引用路徑及對應的描述，為數(shù)據(jù)生成器設置作好準備。

服務端模擬系統(tǒng)控制臺設計：模擬系統(tǒng)控制臺設計流程見圖3。模擬系統(tǒng)控制臺啟動后，進行系統(tǒng)初始化工作，自動檢索有效的模型文件并解析，創(chuàng)建IEC61850實時數(shù)據(jù)庫并記憶模型引用路徑葉子節(jié)點路徑；同時創(chuàng)建模擬系統(tǒng)終端虛擬數(shù)據(jù)庫；在確保上述2個數(shù)據(jù)庫有效的前提下創(chuàng)建IEC61850通信線程及與模擬系統(tǒng)終端通信的線程。其中，IEC61850通信線程主要完成與站控層通信工作，實時監(jiān)視客戶端請求并將IEC61850實時庫狀態(tài)反映到站控層；模擬系統(tǒng)終端線程主要負責與模擬系統(tǒng)終端的通信工作，實時監(jiān)視并處理模擬系統(tǒng)終端報文請求，如實地將模擬系統(tǒng)終端對模型的狀態(tài)設置反饋到IEC61850實時數(shù)據(jù)庫。當模擬系統(tǒng)終端下達退出指令后，模擬系統(tǒng)控制臺關閉所有線程，釋放申請的內(nèi)存，退出運行。

Goose終端模擬系統(tǒng)控制臺設計：Goose終端模擬系統(tǒng)設計流程如圖4所示?？刂婆_導入智能終端CID文件，手動模擬發(fā)送goose報文，全部自動、循環(huán)自動模擬發(fā)送goose報文；同時接收保護或測控裝置發(fā)布的goose報文并解析顯示，實現(xiàn)替代智能終端實現(xiàn)對測控或保護裝置的測試。goose終端模擬系統(tǒng)通過goose發(fā)布和goose訂閱來實現(xiàn)上述功能。

發(fā)布和訂閱是相對而言的，裝置的發(fā)布信息對于goose終端模擬系統(tǒng)設計來說就是訂閱信息，goose終端模擬系統(tǒng)設計的發(fā)布信息對于裝置來說就是訂閱信息。

基于IEC61850規(guī)約的變電站模擬軟件”通過 IEC61850規(guī)約模擬系統(tǒng)控制臺設計，到達MMS站控層和goose層的報文信息模擬發(fā)送和返校功能，從而實現(xiàn)變電站“三遙”信息的調(diào)試目的。

以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。