一種智能變電站報文仿真測試與關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)及仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調(diào)試系統(tǒng)，尤其涉及一種智能變電站報文仿真測試與關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)及仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IEC61850是國際電工委員會TC57工作組針對解決變電站自動化系統(tǒng)面臨的互操作性問題最新制定的《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》系列標(biāo)準(zhǔn)，是全世界唯一的新一代的變電站網(wǎng)絡(luò)通信體系，適應(yīng)分層的IED和變電站自動化系統(tǒng)，為電力系統(tǒng)自動化產(chǎn)品的“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一模型、互聯(lián)開放”的格局奠定了基礎(chǔ)。該標(biāo)準(zhǔn)得到國內(nèi)外大部分主流廠家的支持，成為全球在電力系統(tǒng)變電站自動化領(lǐng)域統(tǒng)一的信息交互標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的制定是從2000年開始逐步完善的。經(jīng)歷了近十幾年的研宄、學(xué)習(xí)及探索，基于此標(biāo)準(zhǔn)建立的智能化變電站日趨成熟，智能化變電站的建設(shè)將進(jìn)入快速成長階段。
[0004]IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的引入使得通過專門的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，以標(biāo)準(zhǔn)的模型在不同廠家、不同類型的智能設(shè)備間的信息交換成為可能。但因不同廠家對標(biāo)準(zhǔn)理解的出入，通訊或智能設(shè)備故障等原因，加上復(fù)雜的一次故障條件，很容易造成信息交換上以及智能電子裝置(IED)自身處理邏輯上的失誤，從而導(dǎo)致無法預(yù)期的后果或使系統(tǒng)響應(yīng)無法做到最優(yōu)。利用傳統(tǒng)的保護(hù)測試、調(diào)試工具、手段及方法，無力真實模擬全系統(tǒng)的情況，使系統(tǒng)對一些特殊故障條件的響應(yīng)變得難以預(yù)測，同時還存在著測試、調(diào)試周期長，結(jié)果不可靠等問題。同樣的問題還會出現(xiàn)在對二次系統(tǒng)的例行檢查及監(jiān)測過程中，因而造成無力及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的隱患，妨礙了系統(tǒng)運行可靠性的提高，因此推出一個含完備的數(shù)字及物理二次設(shè)備的混合仿真及檢測功能的智能變電站仿真實驗系統(tǒng)，具有十分重大的現(xiàn)實意義及應(yīng)用前景。
[0005]采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信的變電站，智能設(shè)備之間的交互的報文通常有三種: GOOSE (Generic Object Oriented Substat1n Events)報文，及通用的面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录笪?。主要是用來發(fā)送的狀態(tài)及狀態(tài)變化信息，狀態(tài)變化稱之為事件。
[0006]SMV (Sampled Measured Value)報文，及采樣測量值報文。主要用來傳遞傳感采集到的電氣量。
[0007]GOOSE報文和SMV報文是基于二層傳輸，一般采用多播的方式傳播。報文發(fā)送快速穩(wěn)定。除了這兩種之外，還有MMS報文。
[0008]MMS(Manufacturing Message Specificat1n)是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO制定的一套用于開發(fā)和維護(hù)工業(yè)自動化系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)報文規(guī)范。MMS規(guī)范了工業(yè)領(lǐng)域具有通信能力的智能傳感器、智能電子設(shè)備、智能控制設(shè)備的通信行為，使出自不同廠商的設(shè)備之間具有互操作性，使系統(tǒng)集成變得簡單、方便。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)吸收并應(yīng)用制造報文規(guī)范MMS，通過對真實設(shè)備及其功能進(jìn)行建模的方法，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計算機(jī)應(yīng)用程序或智能電子設(shè)備IED (Intelligent Electronic Device)之間數(shù)據(jù)和監(jiān)控信息的實時交換。MMS廣泛用于遙控設(shè)備，設(shè)備自身狀態(tài)及采集到的非電氣量信息。
[0009]隨著數(shù)字化/智能化變電站的逐漸推廣和應(yīng)用，IEC61850通訊被廣泛應(yīng)用于變電站自動化系統(tǒng)中。系統(tǒng)中裝置交互方式發(fā)生改變，裝置之間的關(guān)聯(lián)通過網(wǎng)絡(luò)化的報文交換來建立，而非通過過去的繁雜但清晰的物理連線來建立。這一方面簡化了系統(tǒng)接線，增加了系統(tǒng)的整體可靠性，但另一方面給變電站的調(diào)測帶來了新的挑戰(zhàn)。
[0010]與數(shù)字化/智能化系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)交互方式是通過電纜將需要相互通信的裝置連接在一起，用電氣模擬信號傳遞信息；裝置的關(guān)聯(lián)可以通過現(xiàn)場電纜連接情況清楚地知道。數(shù)字化之后，裝置交互方式是通過光纖網(wǎng)絡(luò)將所有裝置連接在一起，用上述三種報文傳遞信息；所有相互通信或不通信的裝置都連接在網(wǎng)絡(luò)中，裝置的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系無法從物理連線清楚地知道。
[0011 ] 而數(shù)字化/智能化系統(tǒng)中裝置的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過變電站配置語言(SCL)模型描述，記錄在變電站配置描述(SCD)文件中。但是，目前很難校驗整個系統(tǒng)中的裝置是否按照SCD中配置的關(guān)聯(lián)相互通信，裝置通信過程和步驟也不清楚。以數(shù)字化/智能化變電站中廣泛使用的用于系統(tǒng)保護(hù)的智能電子裝置為例，一般的保護(hù)測試儀傾向于和被測裝置建立一對一的互連，缺乏整個系統(tǒng)配置信息，無法對系統(tǒng)整體響應(yīng)進(jìn)行記錄及檢驗。難以對保護(hù)進(jìn)行高效測試，無法分析智能變電站中各裝置間的聯(lián)動交互過程。
[0012]實時數(shù)字仿真技術(shù)(RTDS)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是發(fā)展的相對成熟的數(shù)字運算技術(shù)。但仿真的主要目標(biāo)是一次系統(tǒng)對各種電氣條件的響應(yīng)。對智能變電站而言，一個完備的系統(tǒng)，是由一、二次結(jié)合和配合產(chǎn)生的。基于此，需要對傳統(tǒng)的基于RTDS的仿真系統(tǒng)進(jìn)行改造，使其成為兼容數(shù)字仿真及真實物理IED設(shè)備的一個混合仿真環(huán)境，從而允許仿真系統(tǒng)可以模擬各種一次電氣條件并觀察在這些條件下物理IED設(shè)備的響應(yīng)，用來對系統(tǒng)的必要保護(hù)設(shè)置、保護(hù)邏輯做準(zhǔn)確判斷。
[0013]但仿真系統(tǒng)本身尤其是混合了物理IED的仿真系統(tǒng)，因無法全面記錄所涉及的全部二次設(shè)備的響應(yīng)，只具備有限的數(shù)據(jù)分析能力。為做到對整個系統(tǒng)內(nèi)的響應(yīng)有全景式的了解，通常還需要輔以各式包括故障錄波儀在內(nèi)的記錄分析儀器，使整個系統(tǒng)的配置、配合顯得過于繁雜，增加了對結(jié)果了解分析的難度。
[0014]以往的針對IEC61850變電站自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信記錄分析系統(tǒng)及方法，只能根據(jù)對系統(tǒng)配置的解讀，來簡單的、孤立的判斷報文的格式是否符合配置，無法對代表著被測系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯的報文間相互關(guān)系進(jìn)行快速分析。同時以往的系統(tǒng)及方法缺乏對智能裝置接口的仿真能力，從而十分影響測試、分析效率及結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的是提供一種智能變電站報文仿真測試與關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)及仿真方法，能對被測系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯的報文間相互關(guān)系進(jìn)行快速分析，且測試、分析效率大大提高。
[0016]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種智能變電站報文仿真測試與關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)，
包括用于將變電站一次系統(tǒng)的配置信息送入通信網(wǎng)絡(luò)的用戶操作界面；
用于產(chǎn)生變電站一次系統(tǒng)的電氣條件的數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)；
用于和數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的待測物理智能裝置；
用于捕獲數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)及智能物理裝置的各交互信息，并根據(jù)變電站一次系統(tǒng)的配置，對接收到的交互信息進(jìn)行實時分析、上報分析結(jié)果的信息記錄及分析系統(tǒng)；所述的用戶操作界面、待測物理智能裝置、信息記錄及分析系統(tǒng)和數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)分別通過物理接口連接到通信網(wǎng)絡(luò)。
[0017]所述的數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)由變電站一次數(shù)值計算模塊、智能控制器仿真模塊、數(shù)字信號合并單元模塊、報文模擬模塊和人機(jī)界面模塊組成；變電站一次數(shù)值計算模塊的輸出端連接智能控制器仿真模塊的輸入端，智能控制器仿真模塊的輸出端連接數(shù)字信號合并單元模塊的輸入端，數(shù)字信號合并單元模塊的輸出端連接報文模擬模塊的輸入端，報文模擬模塊的輸出端連接人機(jī)界面模塊的輸入端