[發明專利]一種基于IEC61850的變電站網絡通信仿真系統

有效

• 申請號: 201310375536.7
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103414251A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 張建忠
• 申請（專利權）人: 南京匹瑞電氣科技有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H04L12/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本發明屬于數字變電站技術領域，具體涉及一種基于IEC61850的數字變電站網絡通信仿真系統。

背景技術

智能電網要求從發電、輸電到配電的整個電網，包括系統和元器件可靠、安全，能夠保證供電的連續性、安全性，這對電力行業也提出了更高的要求。包括美國在內的工業化國家正在集合企業和研究機構的力量，加強智能技術攻關和成果推廣，積極推動智能設備、智能家電等研發和應用。智能變電站的通信網絡發展摒棄了傳統網絡如CAN網、串口等通信方式以及IEC103等規約，全部采用基于國際統一的IEC61850標準通過以太網進行通信，利用面向對象的建模思想，采用抽象化通信接口技術，實現了變電站內各設備和系統間無縫通信。

隨著智能變電站數字化和網絡化的發展，以及IEC61850標準在智能變電站的廣泛應用，智能變電站通信網絡的可靠性要求越來越高。目前，在我國智能電網的規劃中明確提出智能變電站設備（或系統）的通信應統一采用IEC61850標準，智能變電站站內涉及的通信網絡包括采樣值SMV網絡、跳閘信號GOOSE網絡、站控層MMS網絡等，如圖2所示。目前很多廠家均依據IEC61850-6SCL語言編寫了設備模型，但模型的標準化和規范化不夠好，很容易引起設備互操作性的問題。在具體通信方式上，有些廠家為了兼容已有應用功能和傳統通信方式，往往通過增加IEC61850通信網關機采用規約中轉的方式來實現IEC61850通信；有些廠家針對一次設備采用外掛一個智能單元或智能組件的方式來實現IEC61850通信。以上兩種方式的通用性不理想、通信效率低造成不同應用設備采用IEC61850通信的開發成本比較高、不便于維護等不利于智能設備規模化推廣。針對智能變電站的IEC61850通信網絡，除了一致性測試，還可以進行互操作性測試，在系統集成前進行互操作性測試，有利于提前發現并解決不同廠家的智能電子設備（IED）之間的互操作問題，以減少安裝調試的時間。除了互操作性，電力公司可能還關心IED或由IED組成的系統在極端情況下的性能測試，測試主要檢查IED和網絡系統在這種極端情況下是否可以承受過大的通信流量，并且正常的執行互操作和功能，以便估計變電站自動化系統的安全裕度。性能測試還用來檢測關鍵消息(例如GOOSE報文)的傳輸及時性，性能測試能更準確地評價IED或集成系統在實時性方面的表現。

可見，網絡環境下數據傳輸的實時性、可靠性、安全性都存在各種不確定的因素，如何評估這些網絡的性能指標，如何優化這些網絡的組網方式和網絡拓撲結構等，如何針對網絡應用中的各種異常問題實現記錄、跟蹤和評判，都是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明針對現有數字化變電站建設、維護、性能測試工作的需要，提供一種基于IEC61850的變電站網絡通信仿真系統，該系統能夠模擬數字變電站內各種IED、監控保護裝置、監控后臺等設備的通信行為，完成數字變電站IEC61850通信網絡的仿真，實現對數字變電站IEC61850通信網絡的一致性測試、互操作性測試、性能測試等工作。

本發明采用的技術方案為：一種基于IEC61850的變電站網絡通信仿真系統，包括上位機、內部通信網線、下位機、MMS網絡、GOOSE/SMV網絡和點對點網絡；

所述上位機通過站控層MMS通信接口與MMS網絡連接，上位機通過上位機內部通信接口與內部通信網線連接，內部通信網線的另一端與下位機的下位機內部通信接口連接，所述MMS網絡與站控層IEC61850客戶端系統連接；

所述下位機具有多個網絡接口，包括下位機內部通信接口、間隔層通信接口和過程層GOOSE、SMV通信接口，下位機通過過程層GOOSE、SMV通信接口，分別與GOOSE/SMV網絡、點對點網絡連接，下位機通過間隔層通信接口連接到IEC61850MMS網絡并與間隔層其他IED進行通信。

作為優選，所述上位機采用工業PC機，利用上位機主板擴展槽獲得兩個千兆速率的高速以太網口，一個高速以太網口與MMS網絡連接，另一個高速以太網口與內部通信網線連接。