一種智能變電站分層分布式無線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能變電站分布式組網(wǎng)下的系統(tǒng)級控制及檢測，特別是一種智能變電站分層分布式無線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能變電站系統(tǒng)范圍的擴(kuò)大和分散控制的發(fā)展，系統(tǒng)級仿真測試逐漸成為智能變電站調(diào)試的發(fā)展趨勢。系統(tǒng)級仿真測試首先需要將分散控制節(jié)點之間的時間實現(xiàn)同步。系統(tǒng)中時間的使用通常有兩種不同的應(yīng)用類型:時間標(biāo)記性應(yīng)用和基于頻率的應(yīng)用。時間同步的目的就是要將時間基準(zhǔn)準(zhǔn)確地傳遞到各控制點，傳遞并不困難，難于達(dá)到的是傳遞的精度。
[0003]為實現(xiàn)系統(tǒng)中不同設(shè)備間的時鐘同步，當(dāng)前的解決辦法主要有有線和無線兩大類。有線方式基于標(biāo)準(zhǔn)RJ45或者光纖以太網(wǎng)，應(yīng)用IEEE 1588精密時間協(xié)議(PTP)。有線方式雖能實現(xiàn)不同設(shè)備時鐘us級同步精度，但使用前需要大量布線，給大范圍及移動使用帶來不便;無線方式目前有兩種，方法一利用無線對時結(jié)合高精度恒溫晶振機(jī)制，即每次仿真測試前先進(jìn)行主從時鐘間一對一無線對時，再利用高精度恒溫晶振守時。該方法同步精度低，可持續(xù)時間短；方法二每臺設(shè)備安裝GPS，由GPS授時，同步成本高，安裝受限制、可用性差等。
[0004]無線傳輸，為大范圍分布與移動使用提供了便利，在滿足不同設(shè)備間高精度同步的基礎(chǔ)上，基于無線以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分布式仿真閉環(huán)測試系統(tǒng)是智能變電站系統(tǒng)級仿真測試不錯的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種智能變電站分層分布式無線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測試方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種智能變電站分層分布式無線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測試方法，提供一仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī);所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)采用隱式積分法獲取電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)以及故障動態(tài)過程的時序解，對智能變電站仿真模型進(jìn)行時域仿真，并將仿真數(shù)據(jù)傳送到通過無線網(wǎng)卡與所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)相連的一級主機(jī)；所述一級主機(jī)通過無線網(wǎng)橋與二級主機(jī)相連，所述一級主機(jī)以及所述二級主機(jī)用于同步授時以及所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)與經(jīng)無線網(wǎng)橋與所述二級主機(jī)相連的仿真終端之間的數(shù)據(jù)交互;所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)通過預(yù)設(shè)狀態(tài)序列，根據(jù)接收經(jīng)所述仿真終端上傳的模擬開入量或者GOOSE狀態(tài)量，切換相應(yīng)狀態(tài)序列控制輸出數(shù)據(jù)，實現(xiàn)閉環(huán)式仿真測試。
[0007]在本發(fā)明一實施例中，所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)包括:圖形化建模單元、電力系統(tǒng)仿真單元、模擬量波形顯示單元以及試驗控制單元，且通過上述單元完成智能變電站仿真平臺建模、時域仿真、仿真結(jié)果波形顯示以及試驗過程控制;所述圖形化建模單元包括電力系統(tǒng)設(shè)備模型庫，用于完成智能變電站、直連線路以及電源的建模;所述電力系統(tǒng)仿真單元根據(jù)所述圖形化建模單元建立的智能變電站仿真模型建立微分方程組，根據(jù)預(yù)設(shè)的故障對象以及時序確定動態(tài)仿真過程，完成時域仿真;所述模擬量波形顯示單元以波形方式顯示模擬量的時域仿真結(jié)果;所述試驗控制單元支持試驗條件以及時序參數(shù)設(shè)置，完成試驗控制功能。
[0008]在本發(fā)明一實施例中，所述二級主機(jī)的數(shù)目根據(jù)變電站電壓等級數(shù)量對應(yīng)進(jìn)行分設(shè)，且同一電壓等級內(nèi)的間隔構(gòu)成三級網(wǎng)絡(luò)。
[0009]在本發(fā)明一實施例中，所述一級主機(jī)以及所述二級主機(jī)均配置有第一以太網(wǎng)端口以及第二以太網(wǎng)端口；所述一級主機(jī)以及所述二級主機(jī)經(jīng)所述第一以太網(wǎng)端口發(fā)布基于MAC層的IEEE1588 PTP協(xié)議報文，對應(yīng)從機(jī)接收到IEEE1588 PTP協(xié)議報文，實現(xiàn)IEEE1588同步操作，完成對應(yīng)主從機(jī)之間的時鐘同步;所述一級主機(jī)以及所述二級主機(jī)經(jīng)所述第一以太網(wǎng)端口接收到來自對應(yīng)主機(jī)基于socket通訊的TCP/IP協(xié)議下發(fā)報文后，經(jīng)所述第二以太網(wǎng)端口轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)從機(jī)，并經(jīng)所述第二以太網(wǎng)端口接收來自對應(yīng)從機(jī)的上送報文，并經(jīng)所述第一以太網(wǎng)端口轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)主機(jī)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。
[0010]在本發(fā)明一實施例中，所述一級主機(jī)以及所述二級主機(jī)中的主時鐘設(shè)置有訪問權(quán)限，防止外界非法訪問，增強(qiáng)抗干擾能力。
[0011 ]在本發(fā)明一實施例中，所述仿真終端采用硬件MAC地址過濾策略，MAC層僅接收來自相應(yīng)主時鐘的syn、f ol 1wup以及resp報文;所述仿真終端將接收到的syn報文的源MAC地址，作為唯一允許通過的MAC地址，生成Hash表，并寫入所述仿真終端中PHY芯片地址過濾寄存器，由PHY芯片進(jìn)行MAC地址過濾。
[0012]在本發(fā)明一實施例中，所述仿真終端包括互感器仿真終端以及開關(guān)仿真終端； 所述互感器仿真終端用于模擬互感器輸出，其中，輸出信號所表征的電氣特性與一次側(cè)真實值保持一致，且輸出信號的自身定義應(yīng)與互感器輸出定義一致；
所述開關(guān)仿真終端用于模擬開關(guān)以及模擬智能終端；當(dāng)模擬開關(guān)時，接收來自訂閱保護(hù)或測控裝置的GOOSE跳合閘信號，且當(dāng)檢測到有跳合閘行為時，將相應(yīng)的跳合閘位置信號按照所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)配發(fā)GOOSE要求進(jìn)行發(fā)布；當(dāng)模擬智能終端時，將接收到的動作指令轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的DO開出，同時將接入的DI變位，按照所述仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)配發(fā)GOOSE要求發(fā)布。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明所提出的一種智能變電站分層分布式無線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測試方法充分滿足了智能變電站電氣量分布式采集與控制應(yīng)用下的系統(tǒng)級閉環(huán)式仿真測試;采用了三級星型無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，極大地適應(yīng)了智能變電站復(fù)雜電磁環(huán)境;采用基于無線IEEE1588 PTP同步，經(jīng)同步后不同設(shè)備間的時鐘同步精度始終保持<=5us;同步幀報文與數(shù)據(jù)幀報文共享同一網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了一網(wǎng)兩用。此外，本發(fā)明技術(shù)方案中采用無線傳輸，為大范圍分布與移動使用提供了便利;us級高精度同步，能充分滿足智能變電站對不同設(shè)備同步控制和收發(fā)數(shù)據(jù)的要求;組播通訊及軟硬件報文過濾為系統(tǒng)支撐能力提供了有利條件，可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各類電氣量仿真及系統(tǒng)級檢測。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種智能變電站分層分布式無線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測試方法中各級主從機(jī)星型網(wǎng)絡(luò)分層分布式示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明中一級主機(jī)、二級主機(jī)以及仿真終端實現(xiàn)同一裝置主從時鐘兩種模式的原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。
[0017]本發(fā)明提供一種智能變電站分層分布式無線組網(wǎng)仿真閉環(huán)測試方法，如圖1所示，提供一仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)，在本實施例中，采用一仿真數(shù)據(jù)處理及控制PC機(jī)。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)(下位機(jī))+PC機(jī)(上位機(jī))呈三級星型網(wǎng)絡(luò)分層分布式實現(xiàn)。PC機(jī)通過無線網(wǎng)卡與系統(tǒng)一級主機(jī)相連。下位機(jī)包括一、二級主機(jī)、互感器(含MU)仿真終端、開關(guān)(含智能終端)仿真終端，它們通過無線網(wǎng)橋聯(lián)系，但同層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備之間互不交互數(shù)據(jù)。
[0018]仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)采用隱式積分法獲取電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)以及故障動態(tài)過程的時序解，對智能變電站仿真模型進(jìn)行時域仿真，并將仿真數(shù)據(jù)傳送到通過無線網(wǎng)卡與仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)相連的一級主機(jī);一級主機(jī)通過無線網(wǎng)橋與二級主機(jī)相連，一級主機(jī)以及二級主機(jī)用于同步授時以及仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)與經(jīng)無線網(wǎng)橋與二級主機(jī)相連的仿真終端之間的數(shù)據(jù)交互;仿真數(shù)據(jù)處理控制機(jī)通過預(yù)設(shè)狀態(tài)序列，根據(jù)接收經(jīng)