CN117471934A - 多功能测控装置的仿真方法、计算机设备 - Google Patents

Abstract

提供多功能测控装置的仿真方法、计算机设备，方法包括：获取多功能测控装置的装置模型，包括不同结构的第一网络结构和第二网络结构；第二网络结构的第二应用层模块通过第二网络结构获取采集执行单元对应的过程层源数据；第一网络结构的第一应用层模块从第二应用层模块获取过程层源数据或者获取根据过程层源数据生成的目标数据，以及基于第一网络结构将过程层源数据或目标数据向站控层设备发送；第一应用层模块在获取到站控层设备发送的遥控指令时，触发第二应用层模块向遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。能够实现对多功能测控装置同步相量测量功能、遥测功能、遥信功能以及遥控功能的仿真，方便用户对多功能测控装置的仿真和研究。

Description

多功能测控装置的仿真方法、计算机设备

技术领域

本申请涉及电力***通信仿真技术领域，尤其涉及一种多功能测控装置的仿真方法、计算机设备。

背景技术

新一代自主可控变电站对多功能测控装置提出了设计规范，根据规范对多功能测控装置的技术要求，多功能测控装置集成测控、同步相量测量等功能。

相关技术没有较好的多功能测控装置的仿真方案，影响了对多功能测控装置的研究、试验和推广。

发明内容

本申请实施例提供一种多功能测控装置的仿真方法、计算机设备，能够能够实现对多功能测控装置同步相量测量功能、遥测功能、遥信功能以及遥控功能的仿真，方便用户对多功能测控装置的仿真和研究。

第一方面，本申请提供了一种多功能测控装置的仿真方法，包括：

获取所述多功能测控装置的装置模型，所述装置模型包括不同结构的第一网络结构和第二网络结构，所述第一网络结构能够与站控层设备通信，所述第二网络结构能够与采集执行单元通信；

所述第二网络结构的第二应用层模块通过所述第二网络结构获取所述采集执行单元对应的过程层源数据，所述过程层源数据包括模拟量数据和/或开关量数据；

所述第一网络结构的第一应用层模块从所述第二应用层模块获取所述过程层源数据或者获取根据所述过程层源数据生成的目标数据，以及基于所述第一网络结构将所述过程层源数据或所述目标数据向所述站控层设备发送，所述目标数据包括同步相量数据和/或遥测数据；

所述第一应用层模块在获取到所述站控层设备发送的遥控指令时，触发所述第二应用层模块向所述遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。

第二方面，本申请提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现前述的多功能测控装置的仿真方法的步骤。

第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现上述的多功能测控装置的仿真方法的步骤。

本申请公开了一种多功能测控装置的仿真方法、计算机设备，方法包括：获取多功能测控装置的装置模型，装置模型包括不同结构的第一网络结构和第二网络结构，第一网络结构能够与站控层设备通信，第二网络结构能够与采集执行单元通信；第二网络结构的第二应用层模块通过第二网络结构获取采集执行单元对应的过程层源数据，过程层源数据包括模拟量数据和/或开关量数据；第一网络结构的第一应用层模块从第二应用层模块获取过程层源数据或者获取根据过程层源数据生成的目标数据，以及基于第一网络结构将过程层源数据或目标数据向站控层设备发送，目标数据包括同步相量数据和/或遥测数据；第一应用层模块在获取到站控层设备发送的遥控指令时，触发第二应用层模块向遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。能够基于第一网络结构和第二网络结构实现对多功能测控装置同步相量测量功能、遥测功能、遥信功能以及遥控功能的仿真，装置模型便于实施且具有较高的准确性和仿真效率，可以方便用户对多功能测控装置的仿真和研究。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的多功能测控装置的仿真方法的流程示意图；

图2为一实施方式中多功能测控装置的装置模型的网络结构示意图；

图3为一实施方式中第一应用层模块和第二应用层模块工作流程的示意图；

图4a为一实施方式中相量测量指令对应的参数的示意图；

图4b为图4a对应的参数设置值的示意图；

图5为一实施方式中相量测量子模块的状态跳转关系的示意图；

图6为一实施方式中同步相量数据组格式的示意图；

图7为一实施方式中测控子模块的状态跳转关系的示意图；

图8为一实施方式中数据处理子模块的状态跳转关系的示意图；

图9为一实施方式中指令发送子模块的状态跳转关系的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

请参阅图1，图1是本申请的实施例提供的一种多功能测控装置的仿真方法的流程示意图。多功能测控装置的仿真方法用于计算机设备。

计算机设备开可以包括终端设备和/或服务器。其中终端设备可以是平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、移动工作站等设备；服务器可以为独立的服务器，也可以为服务器集群。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，多功能测控装置的仿真方法包括以下步骤S110至步骤S140。

步骤S110、获取所述多功能测控装置的装置模型，所述装置模型包括不同结构的第一网络结构和第二网络结构，所述第一网络结构能够与站控层设备通信，所述第二网络结构能够与采集执行单元通信。

在一些实施方式中，与多功能测控装置的装置模型通信的站控层设备、采集执行单元可以是实体的设备或单元，或者也可以为仿真的模型。站控层设备、采集执行单元为仿真的模型时，可以对更大规模的电力***进行仿真，获取仿真实验数据。

如图2所示为一些实施方式中多功能测控装置的装置模型的框架示意图。其中第一网络结构的第一应用层模块可以实现同步相量测量(Phasor Measurement，PM)功能和测控(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA，或者可以称为数据采集与监视控制)功能的仿真。第二网络结构的第二应用层模块可以用于对采集执行单元的数据进行处理，以实现同步相量测量功能、遥测功能、遥信功能的仿真；还可以向采集执行单元发送控制指令，以实现遥控功能的仿真。

第一网络结构可以为OSI参考模型的7层结构或者TCP/IP的4层结构的网络结构，例如可以基于TCP/IP协议与站控层设备通信；第二网络结构例如为三层协议框架的网络结构，可以将采集执行单元的数据从第二数据链路层模块直接映射到第二应用层模块，以及将发往采集执行单元的数据从第二应用层模块直接映射到第二数据链路层模块，可以提高电气信息传输的实时性和可靠性要求。

在一些实施方式中，如图3所示，第一应用层模块的通信参数可以通过应用程序配置(application config)文件进行配置，例如可以包括通信仿真软件(如OPNET)为七层通信仿真所提供的属性参数。第二应用层模块的通信参数可以基于多功能测控装置自身的属性设置进行配置。

步骤S120、所述第二网络结构的第二应用层模块通过所述第二网络结构获取所述采集执行单元对应的过程层源数据，所述过程层源数据包括模拟量数据和/或开关量数据。

举例而言，请参阅图3，第二应用层模块包括数据处理子模块，数据处理子模块可以进行过程层源数据的采集、存储和处理。例如数据处理子模块接收和解析所述采集执行单元发送的预设报文，得到所述过程层源数据并进行数据存储。其中，数据处理子模块可以实现交流模拟量数据的采集功能，接收和解析多个采集执行单元的SV(Sampled Value，采样值)报文得到模拟量数据，如三相电压、三相电流，根据SV报文的采样值序号对模拟量数据进行同步对齐并保存；数据处理子模块还可以实现开关量数据的采集功能，接收和解析采集执行单元的GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件)报文，得到开关量数据并保存。

步骤S130、所述第一网络结构的第一应用层模块从所述第二应用层模块获取所述过程层源数据或者获取根据所述过程层源数据生成的目标数据，以及基于所述第一网络结构将所述过程层源数据或所述目标数据向所述站控层设备发送，所述目标数据包括同步相量数据和/或遥测数据。

示例性的，所述第一网络结构的第一应用层模块向所述第二应用层模块发送数据获取请求，所述第二应用层模块基于所述数据获取请求向所述第一应用层模块发送所述过程层源数据或者发送根据所述过程层源数据生成的目标数据。以及所述第一应用层模块基于所述第一网络结构将所述过程层源数据或所述目标数据向所述站控层设备发送。

在一些实施方式中，所述第一应用层模块与所述第二应用层模块通过预设存储结构体进行通信。以对实际的多功能测控装置内部的数据获取和处理进行仿真，提高对多功能测控装置仿真的准确性。第一应用层模块根据配置与第二应用层模块交互来获得过程层源数据或者目标数据。

示例性的，所述第一应用层模块被配置为向所述第二应用层模块发送所述数据获取请求时，将所述数据获取请求存储到所述预设存储结构体，以及所述第二应用层模块从所述预设存储结构体接收所述数据获取请求。例如第二应用层模块可以持续监测预设存储结构体中是否有数据变更，以判定是否从该预设存储结构体接收所述数据获取请求。

示例性的，所述第二应用层模块被配置为向所述第一应用层模块发送所述过程层源数据或所述目标数据时，将所述过程层源数据或所述目标数据存储到所述预设存储结构体，以及所述第一应用层模块从所述预设存储结构体接收所述过程层源数据或所述目标数据。例如第一应用层模块可以持续监测预设存储结构体中是否有数据变更，以判定是否从该预设存储结构体接收所述过程层源数据或所述目标数据。

在一些实施方式中，步骤S130包括：所述第一应用层模块从所述站控层设备接收到数据获取指令时，向所述第二应用层模块发送对应的数据获取请求，以及将所述数据获取请求对应的过程层源数据或目标数据向所述站控层设备发送。即多功能测控装置的装置模型可以响应于站控层设备的数据获取指令上报数据。

示例性的，如图3所示，所述第一应用层模块从所述站控层设备接收到相量测量指令时，向所述第二应用层模块发送相量数据请求，以使所述第二应用层模块基于所述相量数据请求根据所述模拟量数据生成同步相量数据；以及第一应用层模块从所述第二应用层模块获取所述同步相量数据，将所述同步相量数据根据预设协议，如DL/T 860协议(变电站通信网络和***协议)组帧后向所述站控层设备发送。可以实现同步相量测量功能的仿真，例如第二应用层模块可以基于离散傅里叶算法，根据采集到的模拟量数据计算出电压、电流的基波幅值、相角等同步相量数据，并通过第一应用层模块上传至站控层设备。

示例性的，如图3所示，所述第一应用层模块从所述站控层设备接收到遥测指令时，向所述第二应用层模块发送遥测请求，以使所述第二应用层模块基于遥测请求根据所述模拟量数据生成所述遥测数据；以及所述第一应用层模块从所述第二应用层模块获取所述遥测数据，将所述遥测数据根据预设协议，如DL/T 860协议组帧后向所述站控层设备发送。可以实现遥测功能的仿真。例如第二应用层模块可以基于傅里叶算法，根据采集到的模拟量数据计算出三相电压、三相电流、功率因数、有功功率、无功功率等遥测数据，并通过第一应用层模块上传至站控层设备。举例而言，如图3所示，响应于遥测请求发送的遥测数据可以称为遥测数据A。

示例性的，如图3所示，所述第一应用层模块从所述站控层设备接收到遥信指令时，向所述第二应用层模块发送遥信请求，以使所述第二应用层模块基于所述遥信请求将所述开关量数据发送给所述第一应用层模块；以及第一应用层模块将所述开关量数据向所述站控层设备发送，例如将所述开关量数据根据预设协议，如DL/T 860协议组帧后向所述站控层设备发送。可以实现周期遥信功能的仿真。举例而言，响应于遥信请求发送的开关量数据可以称为开关量数据A。

在一些实施方式中，所述第二应用层模块还可以判断过程层源数据对应的遥测数据是否发生变化，以及在遥测数据发生变化时，将所述遥测数据主动发送给所述第一应用层模块，以及所述第一应用层模块将所述遥测数据向所述站控层设备发送。可以对变位数据的主动报告进行仿真，便于站控层设备及时进行响应。举例而言，如图3所示，响应于遥测数据发生变化发送的遥测数据可以称为遥测数据B。

示例性的，所述第二应用层模块被配置为当判定所述过程层源数据对应的遥测数据发生变化时，将所述遥测数据发送给所述第一应用层模块的测控子模块；所述测控子模块还被配置为在第二发送状态时，判断是否接收到所述第二应用层模块发送的所述遥测数据，以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至遥测状态；以及所述测控子模块在所述遥测数据状态将所述遥测数据向所述站控层设备发送。

在一些实施方式中，所述第二应用层模块在从所述采集执行单元获取的开关量数据，如GOOSE报文中开关量发生变化时，将所述开关量数据主动发送给所述第一应用层模块，以及所述第一应用层模块将所述开关量数据向所述站控层设备发送。可以对变位数据的主动报告进行仿真，便于站控层设备及时进行响应。举例而言，如图3所示，响应于开关量数据发生变化发送的开关量数据可以称为开关量数据B。

示例性的，所述第二应用层模块被配置为从所述采集执行单元获取的开关量数据发生变化时，将所述开关量数据发送给所述测控子模块；所述测控子模块还被配置为在第二发送状态时，判断是否接收到所述第二应用层模块发送的所述开关量数据，以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至遥信状态；以及所述测控子模块在所述遥信状态将所述开关量数据向所述站控层设备发送。

在一些实施方式中，步骤S130还可以包括：获取所述数据获取指令对应的数据获取次数和数据获取间隔；以及在接收到所述数据获取指令后，向所述站控层设备发送所述数据获取请求对应的过程层源数据或目标数据的次数少于所述数据获取指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述过程层源数据或目标数据的时间间隔达所述数据获取指令对应的目标发送间隔时，再次向所述第二应用层模块发送对应的数据获取请求，以及将所述数据获取请求对应的过程层源数据或目标数据向所述站控层设备发送。

示例性的，用户可以在第一应用模块的应用程序配置文件中预先设置相量测量指令、遥测指令、遥信指令各自对应的数据获取次数和数据获取间隔，以便用户根据需要设置这些参数去控制装置模型的行为。

如图4a和图4b所示，相量测量指令对应的参数包括数据获取次数Data requestcount(或者可以称为数据请求次数)、数据获取间隔Data inter-request time(或者可以称为数据请求间隔，例如可以设置为100帧/秒)。第一应用模块在接收到所述数据获取指令后，向所述站控层设备发送同步相量数据的次数需要达到该数据获取次数，且相邻两次发送的同步相量数据的时间间隔等于该数据获取间隔。

示例性的，第一应用模块可以判断在接收到所述相量测量指令后，向所述站控层设备发送所述相量测量请求对应的同步相量数据的次数是否少于所述相量测量指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述同步相量数据的时间间隔是否达所述相量测量指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，第一应用模块再次向所述第二应用层模块发送相量数据请求，以使所述第二应用层模块基于所述相量数据请求根据所述模拟量数据生成同步相量数据；以及从所述第二应用层模块获取所述同步相量数据，将所述同步相量数据向所述站控层设备发送。

示例性的，第一应用模块可以判断在接收到所述遥测指令后，向所述站控层设备发送所述遥测指令对应的遥测数据的次数是否少于所述遥测指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述遥测数据的时间间隔是否达所述遥测指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，第一应用模块可以再次向所述第二应用层模块发送遥测请求，以使所述第二应用层模块基于遥测请求根据所述模拟量数据生成所述遥测数据；以及从所述第二应用层模块获取所述遥测数据，将所述遥测数据向所述站控层设备发送。可选的，遥测指令对应的目标发送间隔(measure inter-trquest time，或者称为遥测间隔时间)可以设置为1秒。

示例性的，第一应用模块可以判断在接收到所述遥信指令后，向所述站控层设备发送所述遥信指令对应的开关量数据的次数是否少于所述遥信指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述开关量数据的时间间隔是否达所述遥信指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，第一应用模块再次向所述第二应用层模块发送遥信请求，以使所述第二应用层模块基于所述遥信请求将所述开关量数据发送给所述第一应用层模块，第一应用层模块将所述开关量数据向所述站控层设备发送。可选的，遥信指令对应的目标发送间隔(sign inter-request time，或者称为遥信间隔时间)可以设置为0.1秒。

在一些实施方式中，可以在第一应用模块的应用程序配置文件中预先设置应用请求间隔时间Inter request time，第一应用模块可以根据该应用请求间隔时间定时判定已从所述站控层设备接收到数据获取指令，可以根据应用请求间隔时间对数据获取指令进行仿真，在站控层设备可以不用实际向第一应用模块发送该数据获取指令，可以降低仿真的复杂度。

步骤S140、所述第一应用层模块在获取到所述站控层设备发送的遥控指令时，触发所述第二应用层模块向所述遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。

示例性的，如图3所示，第一应用层模块在获取到所述站控层设备发送的遥控指令时，向第二应用层模块的指令发送子模块发送控制指令中断，控制指令中断触发所述第二应用层模块向所述遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令，控制指令例如通过GOOSE报文输出至采集执行单元，以实现对多功能测控装置遥控功能的仿真。

示例性的，所述第一应用层模块被配置为向所述第二应用层模块发送所述控制指令时，将所述控制指令存储到所述预设存储结构体，以及所述第二应用层模块从所述预设存储结构体接收所述控制指令。例如第二应用层模块可以持续监测预设存储结构体中是否有数据变更，以判定是否从该预设存储结构体接收所述控制指令。

在一些实施方式中，如图2所示，所述装置模型还包括连接所述第一网络结构和所述第二网络结构的连接模块。

具体的，所述连接模块被配置为识别和传输所述第一应用层模块与所述站控层设备之间通信的数据，例如可以根据这些数据中的第一预设字段或者数据的数据包格式名称进行识别。

示例性的，请参阅图2，所述第一网络结构包括所述第一应用层模块以及传输层模块、网络层模块、ARP层模块、第一数据链路层模块以及第一物理层模块；所述第一应用层模块依次通过所述传输层模块、所述网络层模块、所述连接模块、所述ARP层模块、所述第一数据链路层模块以及所述第一物理层模块与所述站控层设备通信。

示例性的，多功能测控装置的装置模型包括多个第一收发侧接口模型，分别与不同的站控层设备进行通信。例如连接模块连接多个ARP层模块，每个ARP层模块通过各自的第一数据链路层模块、第一物理层模块、第一收发侧接口模型与对应的站控层设备通信连接。

所述连接模块被配置为接收到所述第一应用层模块向所述站控层设备发送的数据时，将从所述第一应用层模块接收到的数据直接发送给所述ARP层模块，所述ARP层模块确定所述数据的单播地址，以及通过所述单播地址对应的第一数据链路层模块和第一物理层模块将所述数据单播发送给对应的站控层设备。可以防止因在第一网络结构中增加连接模块，导致来自第一应用层模块的数据因在连接模块不能正确进行标识而变为广播报文的问题，通过发送给所述ARP层模块，由所述ARP层模块确定所述数据的单播地址可以确保准确的数据传输路径，以提高仿真的准确性和可靠性。

具体的，所述连接模块被配置为识别和传输所述第二应用层模块和所述采集执行单元通信的数据，例如可以根据这些数据中的第二预设字段或者数据的数据包格式名称进行识别。

示例性的，请参阅图2，所述第二网络结构包括所述第二应用层模块以及第二数据链路层模块、第二物理层模块；所述第二应用层模块依次通过所述连接模块、所述第二数据链路层模块以及所述第二物理层模块与所述采集执行单元通信。

所述连接模块被配置为接收到所述第二应用层模块向所述采集执行单元发送的数据时，将从所述第二应用层模块接收到的数据标记为广播数据，并将所述数据通过所述第二数据链路层模块和所述第二物理层模块向所述采集执行单元广播发送。

示例性的，多功能测控装置的装置模型包括多个第二收发侧接口模型，分别与不同的采集执行单元进行通信。例如连接模块连接多个第二数据链路层模块，每个第二数据链路层模块通过对应的第二物理层模块、第二收发侧接口模型与对应的采集执行单元通信连接。

举例而言，连接模块接收到数据包后，获取数据包的格式名称以判断数据包来源。若数据包来自第一应用层模块，直接将该数据包发送给所述ARP层模块，由ARP层模块单播发送给对应的站控层设备。若数据包来自第二应用层模块，则连接模块将该数据包标记为广播数据，并将所述数据通过所述第二数据链路层模块和所述第二物理层模块向所述采集执行单元广播发送。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，所述第一应用层模块包括相量测量子模块，用于实现同步相量测量功能的仿真。

示例性的，如图5所示，所述相量测量子模块包括第一发送状态和数据传输状态。可选的，相量测量子模块还可以包括启动(open)状态和关闭(close)状态。相量测量子模块在启动状态进行TCP连接，TCP连接建立成功后转移到第一发送状态。

所述相量测量子模块每到需要向所述第二应用层模块发送相量数据请求时，从第一发送状态跳转至所述数据传输状态。示例性的，所述相量测量子模块被配置为在所述第一发送状态判断是否从所述站控层设备接收到相量测量指令，当判断是时，跳转至所述数据传输状态。所述相量测量子模块还可以在所述第一发送状态判断在接收到所述相量测量指令后，向所述站控层设备发送所述相量测量请求对应的同步相量数据的次数是否少于所述相量测量指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述同步相量数据的时间间隔是否达所述相量测量指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，跳转至所述数据传输状态。

所述相量测量子模块还被配置为在所述数据传输状态向所述第二应用层模块发送相量数据请求，以使所述第二应用层模块基于所述相量数据请求根据所述模拟量数据生成同步相量数据；以及从所述第二应用层模块获取所述同步相量数据，将所述同步相量数据根据预设协议组帧后向所述站控层设备发送。

举例而言，所述相量测量子模块跳转至所述数据传输状态时，向所述第二应用层模块发送相量数据请求，相量数据请求可以为一个远程中断；第二应用层模块的数据处理子模块响应该相量数据请求，根据所述模拟量数据生成同步相量数据，并将生成的同步相量数据发送给相量测量子模块。相量测量子模块在所述数据传输状态将所述同步相量数据发送给站控层设备，完成后返回第一发送状态等待下一次需要向所述第二应用层模块发送相量数据请求的时刻。

举例而言，所述相量测量子模块在所述第一发送状态时，响应相量测量指令跳转至所述数据传输状态，并执行首次同步相量测量以获取和发送同步相量数据；并根据对应的数据获取间隔设置一个自中断以实现同步相量数据的周期上传，即该数据获取间隔到达时，再次转跳至该数据传输状态，直至发送同步相量数据的次数达到对应的数据获取次数；之后跳转至第一发送状态等待新的相量测量指令。

相量测量子模块在所述数据传输状态，可以将所述同步相量数据根据预设协议，如DL/T 860协议组帧后向所述站控层设备发送。如图6所示，同步相量数据组帧得到的PMU数据帧，PMU数据帧包括数据帧大小FRAMESIZE、PMU数据帧的身份标识IDCODE、时间戳SOC多个字段以及所述同步相量数据DATA。

所述相量测量子模块在启动状态建立TCP连接失败、在第一发送状态开启实时数据传输失败或者本次仿真业务完成后转跳至关闭状态。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，所述第一应用层模块还包括测控子模块，测控子模块可以实现遥测功能、遥信功能、遥控功能的仿真。

如图7所示，所述测控子模块包括第二发送状态、遥测状态、遥信状态和遥控状态。可选的，测控子模块还可以包括启动(open)状态和关闭(close)状态。测控子模块在启动状态进行TCP连接，TCP连接建立成功后转移到第二发送状态。

所述测控子模块在第二发送状态可以从站控层设备接收指令，以及根据指令相应的跳转至遥测状态、遥信状态或者遥控状态。

示例性的，所述测控子模块被配置为在所述第二发送状态时，判断是否从所述站控层设备接收到遥测指令，当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥测状态。

所述测控子模块在所述第二发送状态时，还可以判断在接收到所述遥测指令后，向所述站控层设备发送所述遥测指令对应的遥测数据的次数是否少于所述遥测指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述遥测数据的时间间隔是否达所述遥测指令或所述遥信指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥测状态。

所述测控子模块还被配置为在所述遥测状态时，向所述第二应用层模块发送遥测请求，以使所述第二应用层模块基于遥测请求根据所述模拟量数据生成所述遥测数据；以及从所述第二应用层模块获取所述遥测数据，将所述遥测数据根据预设协议组帧后向所述站控层设备发送。

举例而言，所述测控子模块跳转至所述遥测状态时，向所述第二应用层模块发送遥测数据请求，遥测请求可以为一个远程中断；第二应用层模块的数据处理子模块响应该遥测数据请求，根据所述模拟量数据生成遥测数据，并将生成的遥测数据发送给测控子模块。测控子模块在所述遥测状态将所述遥测数据发送给站控层设备，完成后返回第二发送状态，等待下一次需要向所述第二应用层模块发送数据请求的时刻，例如返回第二发送状态等待新的指令。

举例而言，所述测控子模块在所述第二发送状态时，响应遥测指令跳转至所述遥测状态，并执行首次遥测任务以获取和发送遥测数据；并根据遥测间隔时间设置一个自中断以实现遥测数据的周期上传，即遥测间隔时间到达时，再次转跳至该遥测状态，直至发送遥测数据的次数达到所述遥测指令对应的目标发送次数；之后跳转至第二发送状态等待新的指令。

示例性的，所述测控子模块被配置为在所述第二发送状态时，判断是否从所述站控层设备接收到遥信指令，以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥信状态。所述测控子模块还可以在所述第二发送状态时判断在接收到所述遥信指令后，向所述站控层设备发送所述遥信指令对应的开关量数据的次数是否少于所述遥信指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述开关量数据的时间间隔是否达所述遥信指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥信状态。

所述测控子模块还被配置为在所述遥信状态时，向所述第二应用层模块发送遥信请求，以使所述第二应用层模块基于所述遥信请求将所述开关量数据发送给所述第一应用层模块；以及将所述开关量数据向所述站控层设备发送。

举例而言，所述测控子模块在所述第二发送状态时，响应遥信指令跳转至所述遥信状态，并执行首次遥信任务以获取和发送开关量数据；并根据遥信间隔时间设置一个自中断以实现遥信数据的周期上传，即遥信间隔时间到达时，再次转跳至该遥信状态，直至发送遥信数据的次数达到所述遥信指令对应的目标发送次数；之后跳转至第二发送状态等待新的指令。

示例性的，所述测控子模块被配置为在所述第二发送状态时，判断是否从所述站控层设备接收到遥控指令，以及接收到所述遥控指令时从所述第二发送状态跳转至所述遥控状态；所述测控子模块还被配置为在所述遥控状态时，触发所述第二应用层模块向所述遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。

当测控子模块在所述第二发送状态接收到遥控指令后，转跳至遥控状态对遥控指令进行处理，例如解析遥控遥控指令得到控制对象和控制指令，然后通过远程中断发送给第二应用层模块的指令发送子模块，触发第二应用层模块的指令发送子模块发送控制指令，如通过GOOSE报文发送该控制指令，控制指令例如包括CC控制码，SC服务码，ReqID服务请求序号，servicedata服务数据区，以符合DL/T860协议帧格式。

在一些实施方式中，所述第二应用层模块被配置为从所述采集执行单元获取的开关量数据发生变化时，将所述开关量数据发送给所述第一应用层模块；所述测控子模块还被配置为在所述第二发送状态时，判断是否接收到所述第二应用层模块发送的所述开关量数据，以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥信状态；以及所述测控子模块在所述遥信状态将所述开关量数据向所述站控层设备发送。可以对变位数据的主动报告进行仿真，便于站控层设备及时进行响应。举例而言，如图3所示，响应于开关量数据发生变化发送的开关量数据可以称为开关量数据B。

所述测控子模块在启动状态建立TCP连接失败、在第二发送状态开启实时数据传输失败或者本次仿真业务完成后转跳至关闭状态。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，所述第二应用层模块包括：数据处理子模块和指令发送子模块。

其中，如图8所示，所述数据处理子模块包括报文处理状态以及数据处理状态。可选的，数据处理子模块还可以包括初始化(INIT)状态和等待(idle)状态；初始化状态负责数据处理子模块的初始化，获取数据处理子模块运行所需要的相关信息以及初始化各种状态变量；当没有数据到达时，数据处理子模块停留在等待状态进行等待。

所述数据处理子模块被配置为在所述报文处理状态接收和解析所述采集执行单元发送的预设报文，得到对应的过程层源数据，并记录所述预设报文的统计数据，可以统计接收到的报文流量，作为仿真结果输出。所述预设报文包括SV报文、GOOSE报文和非SV非GOOSE报文，所述非SV非GOOSE报文为除所述SV报文、所述GOOSE报文外的报文。举例而言，如图8所示，报文处理状态包括报文处理状态A、报文处理状态B、报文处理状态C；报文处理状态A用于接收和解析SV报文，报文处理状态B用于接收和解析GOOSE报文得到开关量数据，报文处理状态C用于接收和解析非SV非GOOSE报文；在等待状态监测到有数据包到达时，根据到达数据包的格式，跳转至相应的报文处理状态。当然也不限于此，例如可以通过一个报文处理状态接收和解析不同类型的报文。

所述数据处理子模块还被配置为在接收到所述第一应用层模块的所述数据获取请求，或者从所述采集执行单元获取的开关量数据发生变化时，跳转至所述数据处理状态，以及在所述数据处理状态向所述第一应用层模块发送所述过程层源数据或者发送根据所述过程层源数据生成的目标数据；

示例性的，数据处理子模块接收到相量数据请求时，跳转至所述数据处理状态，在所述数据处理状态基于离散傅里叶算法，根据采集到的模拟量数据计算出同步相量数据，发送给第一应用层模块的相量测量子模块。

示例性的，数据处理子模块接收到遥测请求时，跳转至所述数据处理状态，在所述数据处理状态基于离散傅里叶算法，根据采集到的模拟量数据计算出遥测请求数据，发送给第一应用层模块的测控子模块。

示例性的，数据处理子模块接收到遥信请求，或者判断出从所述采集执行单元获取的开关量数据发生变化时，跳转至所述数据处理状态，在所述数据处理状态将所述开关量数据发送给第一应用层模块的测控子模块。

数据处理子模块在报文处理状态或数据处理状态进行相应的操作后，重新回到等待状态进行等待，判断是否接收到采集执行单元发送的预设报文，以及判断是否接收到所述第一应用层模块的所述数据获取请求，或者判断从所述采集执行单元获取的开关量数据是否发生变化。

如图9所示，所述指令发送子模块包括心跳发送状态和跳闸控制状态。可选的，指令发送子模块还可以包括初始化(init)状态；初始化状态负责指令发送子模块的初始化，初始化完成后跳转至心跳发送状态。心跳发送状态负责心跳报文的生成与发送，跳闸控制状态负责遥控指令，如跳闸报文的生成与发送。

所述指令发送子模块被配置为在所述心跳发送状态时，根据心跳周期向所述采集执行单元发送心跳报文，例如按照心跳周期从心跳发送状态自跳转回心跳发送状态，以周期性地发送心跳报文；并判断是否接收到所述第一应用层模块在获取到遥控指令时发送的触发信息，如控制指令中断；以及当判断是时跳转至所述跳闸控制状态。

所述指令发送子模块还被配置为在所述跳闸控制状态向对应的采集执行单元发送跳闸控制指令。举例而言，指令发送子模块在所述跳闸控制状态周期性的多次发送所述跳闸控制指令，可选的，发送所述跳闸控制指令的周期小于心跳周期，以保证采集执行单元可靠跳闸。

本申请实施例提供的多功能测控装置的仿真方法，方法包括：获取多功能测控装置的装置模型，装置模型包括不同结构的第一网络结构和第二网络结构，第一网络结构能够与站控层设备通信，第二网络结构能够与采集执行单元通信；第二网络结构的第二应用层模块通过第二网络结构获取采集执行单元对应的过程层源数据，过程层源数据包括模拟量数据和/或开关量数据；第一网络结构的第一应用层模块从第二应用层模块获取过程层源数据或者获取根据过程层源数据生成的目标数据，以及基于第一网络结构将过程层源数据或目标数据向站控层设备发送，目标数据包括同步相量数据和/或遥测数据；第一应用层模块在获取到站控层设备发送的遥控指令时，触发第二应用层模块向遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。能够基于第一网络结构和第二网络结构实现对多功能测控装置同步相量测量功能、遥测功能、遥信功能以及遥控功能的仿真，装置模型便于实施且具有较高的准确性和仿真效率，可以方便用户对多功能测控装置的仿真和研究。

请结合上述实施例参阅图10，图10是本申请实施例提供的计算机设备600的示意性框图。该计算机设备600包括一个或多个处理器601，一个或多个处理器601单独地或共同地工作，用于实现所述多功能测控装置的仿真方法的步骤。

示例性的，计算机设备600还可以包括存储器602。

示例性的，处理器601和存储器602通过总线603连接，该总线603比如为I2C(Inter-integrated Circuit)总线。

具体地，处理器601可以是微控制单元(Micro-controller Unit，MCU)、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)等。

具体地，存储器602可以是Flash芯片、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)磁盘、光盘、U盘或移动硬盘等。

其中，所述处理器601用于运行存储在存储器602中的计算机程序，并在执行所述计算机程序时实现前述多功能测控装置的仿真方法的步骤。

示例性的，所述处理器601用于运行存储在存储器602中的计算机程序，并在执行所述计算机程序时实现如下步骤：

获取所述多功能测控装置的装置模型，所述装置模型包括不同结构的第一网络结构和第二网络结构，所述第一网络结构能够与站控层设备通信，所述第二网络结构能够与采集执行单元通信；

所述第二网络结构的第二应用层模块通过所述第二网络结构获取所述采集执行单元对应的过程层源数据，所述过程层源数据包括模拟量数据和/或开关量数据；

所述第一网络结构的第一应用层模块从所述第二应用层模块获取所述过程层源数据或者获取根据所述过程层源数据生成的目标数据，以及基于所述第一网络结构将所述过程层源数据或所述目标数据向所述站控层设备发送，所述目标数据包括同步相量数据和/或遥测数据；

所述第一应用层模块在获取到所述站控层设备发送的遥控指令时，触发所述第二应用层模块向所述遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。

本申请实施例提供的计算机设备的具体原理和实现方式均与前述实施例的多功能测控装置的仿真方法类似，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序中包括程序指令，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现上述实施例提供的多功能测控装置的仿真方法的步骤。

其中，所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的计算机设备的内部存储单元，例如硬盘或内存；所述计算机可读存储介质也可以是所述计算机设备的外部存储设备，例如所述计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。

应当理解，在此本申请中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。

还应当理解，在本申请和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多功能测控装置的仿真方法，其特征在于，包括：

获取所述多功能测控装置的装置模型，所述装置模型包括不同结构的第一网络结构和第二网络结构，所述第一网络结构能够与站控层设备通信，所述第二网络结构能够与采集执行单元通信；

所述第二网络结构的第二应用层模块通过所述第二网络结构获取所述采集执行单元对应的过程层源数据，所述过程层源数据包括模拟量数据和/或开关量数据；

所述第一网络结构的第一应用层模块从所述第二应用层模块获取所述过程层源数据或者获取根据所述过程层源数据生成的目标数据，以及基于所述第一网络结构将所述过程层源数据或所述目标数据向所述站控层设备发送，所述目标数据包括同步相量数据和/或遥测数据；

所述第一应用层模块在获取到所述站控层设备发送的遥控指令时，触发所述第二应用层模块向所述遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。

2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述装置模型还包括连接所述第一网络结构和所述第二网络结构的连接模块；

所述第一网络结构包括所述第一应用层模块以及传输层模块、网络层模块、ARP层模块、第一数据链路层模块以及第一物理层模块；所述第一应用层模块依次通过所述传输层模块、所述网络层模块、所述连接模块、所述ARP层模块、所述第一数据链路层模块以及所述第一物理层模块与所述站控层设备通信；

所述连接模块被配置为接收到所述第一应用层模块向所述站控层设备发送的数据时，将从所述第一应用层模块接收到的数据直接发送给所述ARP层模块，所述ARP层模块确定所述数据的单播地址，以及通过所述单播地址对应的第一数据链路层模块和第一物理层模块将所述数据单播发送给对应的站控层设备。

3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述第二网络结构包括所述第二应用层模块以及第二数据链路层模块、第二物理层模块；所述第二应用层模块依次通过所述连接模块、所述第二数据链路层模块以及所述第二物理层模块与所述采集执行单元通信；

所述连接模块被配置为接收到所述第二应用层模块向所述采集执行单元发送的数据时，将从所述第二应用层模块接收到的数据标记为广播数据，并将所述数据通过所述第二数据链路层模块和所述第二物理层模块向所述采集执行单元广播发送。

4.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述第一应用层模块与所述第二应用层模块通过预设存储结构体进行通信；

所述第一应用层模块被配置为向所述第二应用层模块发送所述数据获取请求或所述控制指令时，将所述数据获取请求或所述控制指令存储到所述预设存储结构体，以及所述第二应用层模块从所述预设存储结构体接收所述数据获取请求或所述控制指令；

所述第二应用层模块被配置为向所述第一应用层模块发送所述过程层源数据或所述目标数据时，将所述过程层源数据或所述目标数据存储到所述预设存储结构体，以及所述第一应用层模块从所述预设存储结构体接收所述过程层源数据或所述目标数据。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的仿真方法，其特征在于，所述第一网络结构的第一应用层模块从所述第二应用层模块获取所述过程层源数据或者获取根据所述过程层源数据生成的目标数据，以及基于所述第一网络结构将所述过程层源数据或所述目标数据向所述站控层设备发送，包括：

所述第一应用层模块从所述站控层设备接收到数据获取指令时，向所述第二应用层模块发送对应的数据获取请求，以及将所述数据获取请求对应的过程层源数据或目标数据向所述站控层设备发送；

获取所述数据获取指令对应的数据获取次数和数据获取间隔；

在接收到所述数据获取指令后，向所述站控层设备发送所述数据获取请求对应的过程层源数据或目标数据的次数少于所述数据获取指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述过程层源数据或目标数据的时间间隔达所述数据获取指令对应的目标发送间隔时，再次向所述第二应用层模块发送对应的数据获取请求，以及将所述数据获取请求对应的过程层源数据或目标数据向所述站控层设备发送。

6.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述第一应用层模块包括相量测量子模块，所述相量测量子模块包括第一发送状态和数据传输状态；

所述相量测量子模块被配置为在所述第一发送状态判断是否从所述站控层设备接收到相量测量指令，或者判断在接收到所述相量测量指令后，向所述站控层设备发送所述相量测量请求对应的同步相量数据的次数是否少于所述相量测量指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述同步相量数据的时间间隔是否达所述相量测量指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，跳转至所述数据传输状态；

所述相量测量子模块还被配置为在所述数据传输状态向所述第二应用层模块发送相量数据请求，以使所述第二应用层模块基于所述相量数据请求根据所述模拟量数据生成同步相量数据；以及从所述第二应用层模块获取所述同步相量数据，将所述同步相量数据根据预设协议组帧后向所述站控层设备发送。

7.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述第一应用层模块还包括测控子模块，所述测控子模块包括第二发送状态、遥测状态、遥信状态和遥控状态；

所述测控子模块被配置为在所述第二发送状态时，判断是否从所述站控层设备接收到遥测指令，或者判断在接收到所述遥测指令后，向所述站控层设备发送所述遥测指令对应的遥测数据的次数是否少于所述遥测指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述遥测数据的时间间隔是否达所述遥测指令或所述遥信指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥测状态；

判断是否从所述站控层设备接收到遥信指令，或者判断在接收到所述遥信指令后，向所述站控层设备发送所述遥信指令对应的开关量数据的次数是否少于所述遥信指令对应的目标发送次数，且当前时间与最近一次发送所述开关量数据的时间间隔是否达所述遥信指令对应的目标发送间隔；以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥信状态；

判断是否从所述站控层设备接收到遥控指令，以及接收到所述遥控指令时从所述第二发送状态跳转至所述遥控状态；

所述测控子模块还被配置为在所述遥测状态时，向所述第二应用层模块发送遥测请求，以使所述第二应用层模块基于遥测请求根据所述模拟量数据生成所述遥测数据；以及从所述第二应用层模块获取所述遥测数据，将所述遥测数据根据预设协议组帧后向所述站控层设备发送；

所述测控子模块还被配置为在所述遥信状态时，向所述第二应用层模块发送遥信请求，以使所述第二应用层模块基于所述遥信请求将所述开关量数据发送给所述第一应用层模块；以及将所述开关量数据向所述站控层设备发送；

所述测控子模块还被配置为在所述遥控状态时，触发所述第二应用层模块向所述遥控指令对应的采集执行单元发送控制指令。

8.根据权利要求7所述的仿真方法，其特征在于，所述第二应用层模块被配置为从所述采集执行单元获取的开关量数据发生变化时，将所述开关量数据发送给所述测控子模块；所述测控子模块还被配置为在所述第二发送状态时，判断是否接收到所述第二应用层模块发送的所述开关量数据，以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥信状态；以及所述测控子模块在所述遥信状态将所述开关量数据向所述站控层设备发送；和/或

所述第二应用层模块被配置为当判定所述过程层源数据对应的遥测数据发生变化时，将所述遥测数据发送给所述测控子模块；所述测控子模块还被配置为在所述第二发送状态时，判断是否接收到所述第二应用层模块发送的所述遥测数据，以及当判断是时，从所述第二发送状态跳转至所述遥测状态；以及所述测控子模块在所述遥测数据状态将所述遥测数据向所述站控层设备发送。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的仿真方法，其特征在于，所述第二应用层模块包括：数据处理子模块和指令发送子模块，所述数据处理子模块包括报文处理状态以及数据处理状态，所述指令发送子模块包括心跳发送状态和跳闸控制状态；

所述数据处理子模块被配置为在所述报文处理状态接收和解析所述采集执行单元发送的预设报文，得到对应的过程层源数据，并记录所述预设报文的统计数据，所述预设报文包括SV报文、GOOSE报文和非SV非GOOSE报文，所述非SV非GOOSE报文为除所述SV报文、所述GOOSE报文外的报文；

所述数据处理子模块还被配置为在接收到所述第一应用层模块的所述数据获取请求，或者从所述采集执行单元获取的开关量数据发生变化时，跳转至所述数据处理状态，以及在所述数据处理状态向所述第一应用层模块发送所述过程层源数据或者发送根据所述过程层源数据生成的目标数据；

所述指令发送子模块被配置为在所述心跳发送状态时，根据心跳周期向所述采集执行单元发送心跳报文，并判断是否接收到所述第一应用层模块在获取到遥控指令时发送的触发信息；以及当判断是时跳转至所述跳闸控制状态；

所述指令发送子模块还被配置为在所述跳闸控制状态向对应的采集执行单元发送跳闸控制指令。

10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-9中任一项所述的多功能测控装置的仿真方法的步骤。