一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统
阅读：690发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，包括GOOSE图形仿真模 块 、全站MMS仿真模块和SCD图形化分析比对模块；所述GOOSE图像仿真模块基于SCD模式构建，用于对不同的的智能设备进行仿真配置。基于SCD构建GOOSE图形化仿真模块、全站MMS仿真模块、SCD图形化分析、比对等模块，建立智能变电站调试 专家系统 ，实现对不同厂家、不同的智能设备MMS常规功能的调试和分析测试，开发多应用模式的智能变电站便携式调试与分析 软件 系统，提高智能变电站二次系统调试、运维的生产效率。有效提高智能变电站故障处理效率，降低运维成本，为二次运维、调试提供有 力 保障和技术 支撑 。，下面是一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统专利的具体信息内容。
1.一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，包括GOOSE图形仿真模块、全站MMS仿真模块和SCD图形化分析比对模块；
所述GOOSE图像仿真模块基于SCD模式构建，用于对不同的的智能设备进行仿真配置。
2.根据权利要求1所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述系统包括变电站设备静态模型，所述变电站设备静态模型包括GOOSE图形仿真模型、SMV模型和MMS连接模型中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述系统包括变电站设备评估模型，所述变电站设备评估模型根据配置文件中二次设备的事件信息以及通信点号生成。
4.根据权利要求3所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述系统包括图形库，所述图形库包括预设的SVG图元，所述SVG图元包括变电站图元、设备图元、GOOSE连接图元、SMV连接图元和MMS连接图元中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述系统包括分层管理单元，所述分层管理单元根据电力设备元件或设备类型的不同进行划分。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述分层管理单元包括电力设备元件信息描述组件，所述电力设备元件信息描述组件描述信息包括标准SVG描述信息、电气模型信息和私有属性信息中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述电气模型信息和私有属性信息放在metadata元素中，用于电气信息和私有信息的扩展。
8.根据权利要求7所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述分层管理单元的分层信息包括图形静态背景层和电力设备元件层；
所述图形静态背景层包括图形图幅的宽度、高度、背景色和前景色中的一种或多种；
所述电力设备元件层根据电力设备元件类型分为交流层和直流层。
9.根据权利要求1-8之任一项权利要求所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述电力设备元件层包括母线层、负荷层、交流线段端点层、交流线段层、断路器层、刀闸层、接地刀闸层、俩卷变层、三卷变层、发电机层、终端设备层、电容器层、电抗器层、电压互感器层、电流互感器层、直流导线层、直流导线端层中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9之任一项权利要求所述的一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，所述系统包括连接关系层，所述连接关系层包括连接线描述信息：起点、终点及各个拐点的坐标位置、颜色和线宽中的一种或多种。
一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统
技术领域
背景技术
[0002] 智能变电站是采用先进、可靠、集成和环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能的变电站。
[0003] 智能变电站主要包括智能高压设备和变电站统一信息平台两部分。智能高压设备主要包括智能变压器、智能高压开关设备、电子式互感器等。智能变压器与控制系统依靠通信光纤相连，可及时掌握变压器状态参数和运行数据。当运行方式发生改变时，设备根据系统的电压、功率情况，决定是否调节分接头；当设备出现问题时，会发出预警并提供状态参数等，在一定程度上降低运行管理成本，减少隐患，提高变压器运行可靠性。智能高压开关设备是具有较高性能的开关设备和控制设备，配有电子设备、传感器和执行器，具有监测和诊断功能。电子式互感器是指纯光纤互感器、磁光玻璃互感器等，可有效克服传统电磁式互感器的缺点。变电站统一信息平台功能有两个，一是系统横向信息共享，主要表现为管理系统中各种上层应用对信息获得的统一化；二是系统纵向信息的标准化，主要表现为各层对其上层应用支撑的透明化。
[0004] 智能变电站有别于常规变电站的最大特征是二次系统高度依赖于变电站配置描述文件SCD，整个二次系统涵盖在SCD文件中，常规综合自动化系统智能电子装置基于端子的二次连接关系，演变为基于面向通用对象变电站事件数据包的虚回路对应关系。
[0005] 变电站是电网的重要系统之一，涉及的一次、二次、控制、通信等设备及系统繁多，且均可能涉及电网运行的安全稳定等核心问题。随着智能变电站的投入及升级过程的推进，很多不可预知的问题会随之出现，如果不经过充分的论证测试就在真实的电网中投入使用，则可能带来严重的甚至对于电网是不可逆转的后果。
发明内容
[0006] 针对现有技术中智能变电站设备升级、运维过程复杂，验证、测试困难的问题，提出了一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统。
[0007] 依据本发明的一个方面，提供一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，其特征在于，包括GOOSE图形仿真模块、全站MMS仿真模块和SCD图形化分析比对模块；
[0008] 所述GOOSE图像仿真模块基于SCD模式构建，用于对不同的的智能设备进行仿真配置。
[0009] 依据本发明的一个方面，所述系统包括变电站设备静态模型，所述变电站设备静态模型包括GOOSE图形仿真模型、SMV模型和MMS连接模型中的一种或多种。
[0010] 依据本发明的一个方面，所述系统包括变电站设备评估模型，所述变电站设备评估模型根据配置文件中二次设备的事件信息以及通信点号生成。
[0011] 依据本发明的一个方面，所述系统包括图形库，所述图形库包括预设的SVG图元，所述SVG图元包括变电站图元、设备图元、GOOSE连接图元、SMV连接图元和MMS连接图元中的一种或多种。
[0012] 依据本发明的一个方面，所述系统包括分层管理单元，所述分层管理单元根据电力设备元件或设备类型的不同进行划分。
[0013] 依据本发明的一个方面，所述分层管理单元包括电力设备元件信息描述组件，所述电力设备元件信息描述组件描述信息包括标准SVG描述信息、电气模型信息和私有属性信息中的一种或多种。
[0014] 依据本发明的一个方面，所述电气模型信息和私有属性信息放在metadata元素中，用于电气信息和私有信息的扩展。
[0015] 依据本发明的一个方面，所述分层管理单元的分层信息包括图形静态背景层和电力设备元件层；
[0016] 所述图形静态背景层包括图形图幅的宽度、高度、背景色和前景色中的一种或多种；
[0017] 所述电力设备元件层根据电力设备元件类型分为交流层和直流层。
[0018] 依据本发明的一个方面，所述电力设备元件层包括母线层、负荷层、交流线段端点层、交流线段层、断路器层、刀闸层、接地刀闸层、俩卷变层、三卷变层、发电机层、终端设备层、电容器层、电抗器层、电压互感器层、电流互感器层、直流导线层、直流导线端层中的一种或多种。
[0020] 本发明所提供的基于SCD的智能变电站测试仿真系统，基于SCD构建GOOSE图形化仿真模块、全站MMS仿真模块、SCD图形化分析、比对等模块，建立智能变电站调试专家系统，实现对不同厂家、不同的智能设备MMS常规功能的调试和分析测试，开发多应用模式的智能变电站便携式调试与分析软件系统，提高智能变电站二次系统调试、运维的生产效率，提高继电保护人员对智能变电站的理解和认识，改变目前智能变电站建设只有部分专业技术和通信技术水平很的高工程师、专家才能进行调试的现状，让更多的普通继保人员能够像调试常规变电站一样调试智能化变电站。有效提高智能变电站故障处理效率，降低运维成本，为二次运维、调试提供有力保障和技术支撑。附图说明
[0021] 图1为本发明实施例的一次设备、二次设备互联关系展示示意图；
[0023] 图3为本发明实施例的采样值传输模型；
[0024] 图4为本发明实施例的MMS带确认服务的通信流程；
[0025] 图5为本发明实施例的MMS不带确认服务的通信流程。
具体实施方式
[0026] 以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
[0027] 如图1-图5所示，本发明一可选实施例中，提供了一种基于SCD的智能变电站测试仿真系统，包括GOOSE图形仿真模块、全站MMS仿真模块和SCD图形化分析比对模块；所述GOOSE图像仿真模块基于SCD模式构建，用于对不同的的智能设备进行仿真配置。依据本发明一可选实施例的一个方面，所述系统包括变电站设备静态模型，所述变电站设备静态模型包括GOOSE图形仿真模型、SMV模型和MMS连接模型中的一种或多种。依据本发明一可选实施例的一个方面，所述系统包括变电站设备评估模型，所述变电站设备评估模型根据配置文件中二次设备的事件信息以及通信点号生成。依据本发明一可选实施例的一个方面，所述系统包括图形库，所述图形库包括预设的SVG图元，所述SVG图元包括变电站图元、设备图元、GOOSE连接图元、SMV连接图元和MMS连接图元中的一种或多种。
[0028] 依据本发明一可选实施例的一个方面，所述系统包括分层管理单元，所述分层管理单元根据电力设备元件或设备类型的不同进行划分。依据本发明一可选实施例的一个方面，所述分层管理单元包括电力设备元件信息描述组件，所述电力设备元件信息描述组件描述信息包括标准SVG描述信息、电气模型信息和私有属性信息中的一种或多种。
[0029] 依据本发明一可选实施例的一个方面，所述电气模型信息和私有属性信息放在metadata元素中，用于电气信息和私有信息的扩展。依据本发明一可选实施例的一个方面，所述分层管理单元的分层信息包括图形静态背景层和电力设备元件层；所述图形静态背景层包括图形图幅的宽度、高度、背景色和前景色中的一种或多种；所述电力设备元件层根据电力设备元件类型分为交流层和直流层。
[0030] 依据本发明一可选实施例的一个方面，所述电力设备元件层包括母线层、负荷层、交流线段端点层、交流线段层、断路器层、刀闸层、接地刀闸层、俩卷变层、三卷变层、发电机层、终端设备层、电容器层、电抗器层、电压互感器层、电流互感器层、直流导线层、直流导线端层中的一种或多种。
[0031] 依据本发明一可选实施例的一个方面，所述系统包括连接关系层，所述连接关系层包括连接线描述信息：起点、终点及各个拐点的坐标位置、颜色和线宽中的一种或多种。
[0032] 利用先进的比对算法开发适用的配置文件可视化比对工具，可帮助运维专业人员快速对修改内容进行正确性和完整性审核，判断SCD文件修改的内容对正常运行间隔的影响范围。项目研究SCD配置文件差异性比对技术及算法，比较现有不同的XML配置文件解析方法特点，研究适用于大容量配置文件的快速解析技术，研究不同厂家设备配置文件的组成关系及异同，提出SCD比较规范，实现智能变电站SCD不同历史时期版本比对。
[0033] 智能变电站间隔层报文监视与智能告警技术：
[0034] 研究了智能变电站间隔层常用报文的监视技术，实现对报文的实时抓取，并详细实时解析网络报文，分析报文是否正常，根据解析出来的报文智能告警，为定位具体的故障提供原始数据。
[0035] SV报文
[0036] 采样值的传输要求特别关注时间约束。模型提供了以有组织的和时间受控制的方式报告采样值、因此采样和传输综合抖动最小，并保持采样、次数和顺序恒定。模型用于交换DATA-SET的值。DATA-SET的DATA为公用数据类SAV(在DL/T860.73定义的采样值)，定义了缓冲存储结构以传输数据。
[0037] 所交换的信息是基于发布/订户机制。在发送侧发布方将值写入发送缓冲区；在接收侧订户从当地缓冲区读值。在值上加上时标，订户可以校验值是否及时刷新。通信系统负责刷新订户的当地缓冲区。发布方的采样值控制(SVC)用以控制通信过程。
[0038] 在一个发布方和一个或多个订户之间有两种交换采样值方法。一种方法采用MULTICAST-APPLICATION-ASSOCIATION(多路广播应用关联控制块MSVCB)。另一种采用TWO-PARTY-APPLICATION-ASSOCIATION(USVCB双边应用关联即单路传播采样值控制块USVCB)。
[0039] 按规定的采样率对输入进行采样。由内部或者通过网络实现采样的同步，采样存入传输缓冲区。
[0040] 网络嵌入式调度程序将缓冲区的内容通过网络向订户发送。采样率为映射特定参数。采样值存入订户的接收缓冲区。一组新的采样值到达了接收缓冲区就通知应用功能。
[0041] 模型应提供一种订户能检出采样丢失的机制。如由于通信网络的问题不能传输采样值，发布方应能删除这些采样值。
[0042] GOOSE报文
[0043] GOOSE信息交换的是采用发布/订阅机制，在这种服务中，希望获取数据的一方充当客户的角色，提供数据一方充当服务器的角色。同一台物理设备既可以是服务器，也可以是客户。发布/订阅服务机制支持本设备主动向其它设备传送数据。在发布/订阅机制中，一旦有数据产生既可按照事先确定好的订阅路径主动传送。无需外界的任何干预，有利于保证通信的快速。
[0044] GOOSE支持由DATA-SET组织的公共数据的交换，每次由DATA-SET引用一个或多个成员值改变，就发送GOOSE报文。抽像的GOOSE报文格式规定了包含在GOOSE报文的信息。
[0045] 如果发布方数据集中的一个或多个数据对像的属性值发生变化，由发布方的“发布”服务刷新发内存卡方缓冲区，同时将变化的数据值写入发送侧的当地缓冲区，并用GOOSE报文传送这些值，报文的交换采用组播技术。订阅方从接收侧的当地缓冲区读取该数据值。通信网络的通信服务映射将刷新订阅方缓冲区的内容，并将接收的数据通知应用。发布方的GOOSE类GoCB用于控制整个过程。
[0046] 构建可以移植的智能变电站调试专家系统，主要包括GOOSE图形化仿真、全站MMS仿真、SCD图形化分析。实现MMS客户端、报文监视、GOOSE发布、SCL比较、MMS模型检查五大模块。
[0047] 模型管理功能为仿真系统提供SCL模型和仿真数据的管理。首先导入全站SCD模型,提供操作界面供用户选择仿真的IED，然后对模型及其配置的有效性进行校核，确保不因模型问题影响LED仿真功能。在此基础上，提取出模型中的信号，形成应用信号库,提供仿真信号的编辑和管理功能等。
[0048] MMS应用仿真功能可仿真IED作为IEC 61850/MMS服务器的通信行为和响应逻辑，用于调试站控层的IEC61850客户端系统(如监控后台、保护子站、远动网关机)的通信功能。仿真系统可模拟IED与这些客户端系统进行通信连接，在此基础上提供信号仿真、闭环控制仿真、定值仿真、故障录波仿真等应用仿真功能。
[0049] 信号仿真包括遥信仿真、遥测仿真、事件仿真等。遥信仿真可模拟IED遥信变位并上送的过程，从而替代传统的用直流电点击装置信号端子来实验状态量的方法。遥测仿真可模拟IED遥测变化且超过设定的阈值后上送的过程，可替代传统的借助测试仪产生模拟信号来实验模拟量的方法。事件仿真可模拟IED发生各种告警事件和保护动作事件等，从而方便与客户端系统进行对点实验。
[0050] 闭环控制仿真功能模拟远方遥控开关、刀闸、压板等可控对象时IED的响应和处理过程，包括接收客户端系统的遥控命令、遥控选择时判断开关位置是否有效、遥控执行成功后开关位置变化触发遥信上送等过程，从而方便对客户端系统进行遥控操作调试。
[0051] 定值仿真功能可模拟保护装置IED本地定值修改、本地活动定值区切换等操作，同时模拟装置接收远方修改定值、远方切换定值区、远方召唤定值等命令并做出响应，从而方便对客户端系统对保护IED进行定值功能调试。
[0052] 故障录波仿真功能可模拟保护装置IED产生故障录波文件后通知客户端系统召唤录波文件的过程,包括自动产生故障录波文件、故障发生时间、故障序号,以及发送故障通知给客户端系统、接收客户端系统的召唤录波请求并响应、将录波文件通过文件服务传送给客户端系统等过程。该功能典型的应用是用于调试保护子站对IEC61850客户端系统与保护IED进行录波文件传送功能调试。
[0053] GOOSE仿真功能可仿真IED作为GOOSE报文发布方/接收方的通信行为，用于具有GOOSE收发关系的2个IED之间GOOSE信号对点调试，具体功能包括GOOSE信号发送、GOOSE信号接收监视以及信号逻辑驱动等。其中，GOOSE信号发送功能基于模型中GOOSE发送控制块关联的数据集信号，通过人工置数或自动置数,触发GOOSE信号变位并发送。GOOSE接收功能通过监视GOOSE网络报文，获取与仿真IED相关的GOOSE信号，从而对GOOSE接收的信号进行实时监视。仿真时，GOOSE信号支持单点信号、双点信号、浮点数据、整形数据和位串数据等常见的应用数据类型。信号逻辑驱动功能用于模拟IED内部GOOSE输入、输出之间的关联触发机制，可以对有关信号参与逻辑规则运算,逻辑运算结果可用于驱动GOOSE信号的发送。
[0055] 本项目开发的多应用模式智能变电站实用化调试与分析系统，是一套集软硬件于一体的智能变电站实用化调试与分析平台。系统总体运行网络框架图如图2所示。
[0056] 本系统硬件平台主要由数据采集单元和数据管理单元构成。
[0057] (1)数据采集单元
[0058] 1、采集过程层SV、GOOSE数据，实现对SV、GOOSE报文信息的实时抓取，同时将海量信息上传至管理分析单元，对异常信息保存到数据库中。
[0059] 2、过程层网络报文统计记录，具备完备的原始报文解析、统计功能，将SV、GOOSE报文按照预先配置的控制块进行分类筛选，分类统计异常信息数据。交换机管理功能，与交换机进行MMS或者SNMP协议通讯，获取交换机的实时信息，从而进一步分析过程层网络的状态。
[0060] (2)数据管理单元
[0061] 1、解析SCD文件，生成基于APPID的报文交互逻辑，下装至交换机，从交换机获得报文交互路由表，生成虚拟二次回路图和网络拓扑图。当满足设定的异常情况时，进行分类的智能告警，为定位具体的故障设备提供原始数据。
[0062] 2、二次系统可视化。以可视化图形方式直观展示二次设备检修及虚拟回路的连接状态，图形化显示的回路涵盖了继电保护各类功能回路。
[0063] 3、二次系统智能分析诊断。二次系统智能诊断包括监测预警、故障定位功能。当继电保护动作、二次设备发生故障或异常时，依据专家系统进行智能诊断分析，实现二次装置硬件及二次回路的故障定位。
[0064] 以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本实用发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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