CN204706958U - 一种智能变电站报文仿真测试与关联分析*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***，包括数字物理混合仿真***和信息记录仿真及分析***，SCD文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件；配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本配置信息；模板及用例管理模块，用来收录并管理测试用例及针对测试用例的标准响应模板；智能装置接口仿真模块，仿真发送符合IEC 61850规范的相关报文。本实用新型采用基于报文响应模板的智能测试结果分析的方法将人工智能引入到对结果的快速分析中，利用***的报文仿真能力，灵活地设计测试实例，智能组织并实现测试条件，极大地提高了测试及分析的效率及准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种调试***，尤其涉及一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***。
背景技术
IEC61850是国际电工委员会TC57工作组针对解决变电站自动化***面临的互操作性问题最新制定的《变电站通信网络和***》系列标准，是全世界唯一的新一代的变电站网络通信体系，适应分层的IED和变电站自动化***，为电力***自动化产品的“统一标准、统一模型、互联开放”的格局奠定了基础。该标准得到国内外大部分主流厂家的支持，成为全球在电力***变电站自动化领域统一的信息交互标准。
IEC61850标准的制定是从2000年开始逐步完善的。经历了近十几年的研究、学习及探索，基于此标准建立的智能化变电站日趋成熟，智能化变电站的建设将进入快速成长阶段。
IEC61850标准的引入使得通过专门的数据通讯网络，以标准的模型在不同厂家、不同类型的智能设备间的信息交换成为可能。但因不同厂家对标准理解的出入，通讯或智能设备故障等原因，加上复杂的一次故障条件，很容易造成信息交换上以及智能电子装置（IED）自身处理逻辑上的失误，从而导致无法预期的后果或使***响应无法做到最优。利用传统的保护测试、调试工具、手段及方法，无力真实模拟全***的情况，使***对一些特殊故障条件的响应变得难以预测，同时还存在着测试、调试周期长，结果不可靠等问题。同样的问题还会出现在对二次***的例行检查及监测过程中，因而造成无力及时发现***的隐患，妨碍了***运行可靠性的提高， 因此推出一个含完备的数字及物理二次设备的混合仿真及检测功能的智能变电站仿真实验***，具有十分重大的现实意义及应用前景。
采用IEC61850标准通信的变电站，智能设备之间的交互的报文通常有三种：
GOOSE（Generic Object Oriented Substation Events）报文，及通用的面向对象的变电站事件报文。主要是用来发送的状态及状态变化信息，状态变化称之为事件。
SMV（Sampled Measured Value）报文，及采样测量值报文。主要用来传递传感采集到的电气量。
GOOSE报文和SMV报文是基于二层传输，一般采用多播的方式传播。报文发送快速稳定。除了这两种之外，还有MMS报文。
MMS(Manufacturing Message Specification)是由国际标准化组织ISO制定的一套用于开发和维护工业自动化***的国际标准报文规范。MMS规范了工业领域具有通信能力的智能传感器、智能电子设备、智能控制设备的通信行为，使出自不同厂商的设备之间具有互操作性，使***集成变得简单、方便。IEC61850标准吸收并应用制造报文规范MMS，通过对真实设备及其功能进行建模的方法，实现网络环境下计算机应用程序或智能电子设备IED(Intelligent Electronic Device)之间数据和监控信息的实时交换。MMS广泛用于遥控设备，设备自身状态及采集到的非电气量信息。
随着数字化/智能化变电站的逐渐推广和应用，IEC61850通讯被广泛应用于变电站自动化***中。***中装置交互方式发生改变，装置之间的关联通过网络化的报文交换来建立，而非通过过去的繁杂但清晰的物理连线来建立。这一方面简化了***接线，增加了***的整体可靠性，但另一方面给变电站的调测带来了新的挑战。
与数字化/智能化***相比，传统交互方式是通过电缆将需要相互通信的装置连接在一起，用电气模拟信号传递信息；装置的关联可以通过现场电缆连接情况清楚地知道。数字化之后，装置交互方式是通过光纤网络将所有装置连接在一起，用上述三种报文传递信息；所有相互通信或不通信的装置都连接在网络中，装置的逻辑关联关系无法从物理连线清楚地知道。
而数字化/智能化***中装置的逻辑关联关系，通过变电站配置语言（SCL）模型描述，记录在变电站配置描述（SCD）文件中。但是，目前很难校验整个***中的装置是否按照SCD中配置的关联相互通信，装置通信过程和步骤也不清楚。以数字化/智能化变电站中广泛使用的用于***保护的智能电子装置为例，一般的保护测试仪倾向于和被测装置建立一对一的互连，缺乏整个***配置信息，无法对***整体响应进行记录及检验。难以对保护进行高效测试，无法分析智能变电站中各装置间的联动交互过程。
实时数字仿真技术（RTDS）在电力***中的应用是发展的相对成熟的数字运算技术。但仿真的主要目标是一次***对各种电气条件的响应。对智能变电站而言，一个完备的***，是由一、二次结合和配合产生的。基于此，需要对传统的基于RTDS的仿真***进行改造，使其成为兼容数字仿真及真实物理IED设备的一个混合仿真环境，从而允许仿真***可以模拟各种一次电气条件并观察在这些条件下物理IED设备的响应，用来对***的必要保护设置、保护逻辑做准确判断。
但仿真***本身尤其是混合了物理IED的仿真***，因无法全面记录所涉及的全部二次设备的响应，只具备有限的数据分析能力。为做到对整个***内的响应有全景式的了解，通常还需要辅以各式包括故障录波仪在内的记录分析仪器，使整个***的配置、配合显得过于繁杂，增加了对结果了解分析的难度。
以往的针对IEC61850变电站自动化***的网络通信记录分析***，只能根据对***配置的解读，来简单的、孤立的判断报文的格式是否符合配置，无法对代表着被测***业务逻辑的报文间相互关系进行快速分析。同时以往的***及方法缺乏对智能装置接口的仿真能力，从而十分影响测试、分析效率及结果。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***，能对被测***业务逻辑的报文间相互关系进行快速分析，且测试、分析效率大大提高。
本实用新型采用下述技术方案：
一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***，
包括用于将变电站一次***的配置信息送入通信网络的用户操作界面；
用于产生变电站一次***的电气条件的数字物理混合仿真***；
用于和数字物理混合仿真***进行信息交互的待测物理智能装置；
用于捕获数字物理混合仿真***及智能物理装置的各交互信息，并根据变电站一次***的配置，对接收到的交互信息进行实时分析、上报分析结果的信息记录及分析***；
所述的用户操作界面、待测物理智能装置、信息记录及分析***和数字物理混合仿真***分别通过物理接口连接到通信网络。
所述的数字物理混合仿真***由变电站一次数值计算模块、智能控制器仿真模块、数字信号合并单元模块、报文模拟模块和人机界面模块组成；变电站一次数值计算模块的输出端连接智能控制器仿真模块的输入端，智能控制器仿真模块的输出端连接数字信号合并单元模块的输入端，数字信号合并单元模块的输出端连接报文模拟模块的输入端，报文模拟模块的输出端连接人机界面模块的输入端。
所述信息记录及分析***包括记录模块和分析模块，记录模块的输入端通过通信网络与分析模块连接。
所述的待测物理智能装置为符合IEC61850标准的广泛应用于智能化/数字化变电站的IED装置，如继电保护装置或测量控制装置或安全稳定控制装置。
本实用新型提供一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***，具有模拟仿真产生特定调测用例的触发报文或事件，自动全面地摄取***响应报文，并与预先录制的针对该调测用例的模板响应报文进行智能化模糊比较，针对该调测用例自动检测***响应行为、从而判定***是否正常工作的优点，是针对日益复杂化的变电站的自动化、智能化调测的有效工具。
附图说明
图1为本实用新型所述***的结构示意图；
图2为本实用新型组装后的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。 一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***，包括用于将变电站一次***的配置信息送入通信网络3的用户操作界面1；所述用户操作界面1编辑待仿真试验的变电站一次***，并针对变电站一次***配置与变电站一次***配合的二次***，并将变电站一次***的配置信息送入通信网络3；
用于产生变电站一次***的电气条件的数字物理混合仿真***6；所述的数字物理混合仿真***6由变电站一次数值计算模块、智能控制器仿真模块、数字信号合并单元模块、报文模拟模块和人机界面模块组成。变电站一次数值计算模块的输出端连接智能控制器仿真模块的输入端，智能控制器仿真模块的输出端连接数字信号合并单元模块的输入端，数字信号合并单元模块的输出端连接报文模拟模块的输入端，报文模拟模块的输出端连接人机界面模块的输入端, 人机界面模块的输出端连接变电站一次数值计算模块的输入端。
所述数字物理混合仿真***6结合用户通过用户操作界面1对变电站一次***的配置信息，用数值计算方法，模拟产生变电站一次***的电气条件，并通过物理接口4利用通信网络3传递给第三方的待测物理智能装置2；
用于和数字物理混合仿真***6进行信息交互的待测物理智能装置2；所述的所述待测物理智能装置2为符合IEC61850标准、为提供保护功能，测控功能的智能电子装置。
所述待测物理智能装置2根据数字物理混合仿真***6模拟产生的变电站一次***的电气条件产生的相应信息，响应信息通过物理接口4利用通信网络3送入数字物理混合仿真***6，完成和待测物理智能装置2的交互；
用于捕获数字物理混合仿真***6及智能物理装置的各交互信息，并根据变电站一次***的配置，对接收到的各交互信息进行实时分析、上报分析结果的信息记录及分析***5；
所述的信息记录及分析***5包括记录模块和分析模块，所述的记录模块的输入端与通信网络3连接。
所述记录模块包括：
模板及用例管理模块，用来收录并管理测试用例及针对测试用例的标准响应模板；
报文记录模块，用于捕获所有与该测试用例相关的装置在触发条件发出后的一段时间内（时间段可以配置。***缺省设置为５秒）响应发出的报文、产生的事件和告警；
配置读取模块，提取出相关测试用例所需要的基本信息；
用户界面模块，用于收录测试用例、模板并显示分析结果。
所述分析模块包括：
SCD文件解析模块，解析变电站配置描述SCD文件，并将其转换为***内部的模型数据库；
智能装置接口仿真模块，仿真发送完全符合IEC 61850规范的SMV或GOOSE或MMS等相关报文；
报文分析模块，用于比较实际报文时序列表中是否包含和测试用例的模板一致的过程对应的特征报文以及发送的先后顺序，并根据比较结果进行判断。
所述信息记录及分析***5捕获数字物理混合仿真***6及智能物理装置的各交互信息，并根据变电站一次***的配置，对接收到的各交互信息进行实时分析，上报分析结果。上述模块和模块的功能均为公知技术，本实用新型创新点不在此，在于硬件结构特征。
所述的用户操作界面1、待测物理智能装置2、信息记录及分析***5和数字物理混合仿真***6分别通过物理接口4连接到通信网络3。
用户通过用户操作界面1，编辑待仿真实验的变电站一次***，同时通过符合IEC61850标准的配置文件，配置和变电站一次***配合的二次***，数字物理混合仿真***6结合用户通过用户操作界面1对变电站一次***的配置信息，模拟产生变电站一次***的电气条件，并将电气条件的信息传递给第三方的待测物理智能装置2，数字物理混合仿真***6同时接收待测物理智能装置2的响应信息，根据响应信息内容的不同，数字物理混合仿真***6重新确定变电站一次***的电气条件，完成和待测物理智能装置2的交互，信息记录及分析***5捕获数字物理混合仿真***6及智能物理装置的各交互信息，并根据变电站一次***的配置信息，对接收到的各交互信息实时分析，上报分析结果，用户操作界面1显示分析结果。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***，其特征在于：
包括用于将变电站一次***的配置信息送入通信网络的用户操作界面；
用于产生变电站一次***的电气条件的数字物理混合仿真***；
用于和数字物理混合仿真***进行信息交互的待测物理智能装置；
用于捕获数字物理混合仿真***及智能物理装置的各交互信息，并根据变电站一次***的配置，对接收到的交互信息进行实时分析、上报分析结果的信息记录及分析***；
所述的用户操作界面、待测物理智能装置、信息记录及分析***和数字物理混合仿真***分别通过物理接口连接到通信网络。
2.根据权利要求1所述的智能变电站仿真调测***，其特征在于：所述的数字物理混合仿真***由变电站一次数值计算模块、智能控制器仿真模块、数字信号合并单元模块、报文模拟模块和人机界面模块组成；变电站一次数值计算模块的输出端连接智能控制器仿真模块的输入端，智能控制器仿真模块的输出端连接数字信号合并单元模块的输入端，数字信号合并单元模块的输出端连接报文模拟模块的输入端，报文模拟模块的输出端连接人机界面模块的输入端。
3.根据权利要求2所述的智能变电站仿真调测***，其特征在于：所述信息记录及分析***包括记录模块和分析模块，记录模块的输入端通过通信网络与分析模块连接。
4.根据权利要求3所述的智能变电站仿真调测***，其特征在于：所述的待测物理智能装置为符合IEC61850标准的广泛应用于智能化/数字化变电站的IED装置。
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Cited By (3)
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| CN104868599A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-08-26 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种智能变电站报文仿真测试与关联分析***及仿真方法 |
| CN106789275A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 上海科梁信息工程股份有限公司 | 电力***输电网络安全性测试***及方法 |
| CN114915562A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-16 | 国电南瑞科技股份有限公司 | Iec 61850站控层网络通讯服务仿真的服务端和仿真方法 |
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| CN114915562B (zh) * | 2022-04-19 | 2024-04-26 | 国电南瑞科技股份有限公司 | Iec 61850站控层网络通讯服务仿真的服务端和仿真方法 |
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