[發(fā)明專利]一種基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡(luò)通信仿真系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310375536.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103414251A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京匹瑞電氣科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J13/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J13/00;H04L12/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字變電站技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于IEC61850的數(shù)字變電站網(wǎng)絡(luò)通信仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)

智能電網(wǎng)要求從發(fā)電、輸電到配電的整個(gè)電網(wǎng)，包括系統(tǒng)和元器件可靠、安全，能夠保證供電的連續(xù)性、安全性，這對(duì)電力行業(yè)也提出了更高的要求。包括美國(guó)在內(nèi)的工業(yè)化國(guó)家正在集合企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的力量，加強(qiáng)智能技術(shù)攻關(guān)和成果推廣，積極推動(dòng)智能設(shè)備、智能家電等研發(fā)和應(yīng)用。智能變電站的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展摒棄了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如CAN網(wǎng)、串口等通信方式以及IEC103等規(guī)約，全部采用基于國(guó)際統(tǒng)一的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信，利用面向?qū)ο蟮慕Ｋ枷耄捎贸橄蠡ㄐ沤涌诩夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了變電站內(nèi)各設(shè)備和系統(tǒng)間無(wú)縫通信。

隨著智能變電站數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，以及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)在智能變電站的廣泛應(yīng)用，智能變電站通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求越來(lái)越高。目前，在我國(guó)智能電網(wǎng)的規(guī)劃中明確提出智能變電站設(shè)備（或系統(tǒng)）的通信應(yīng)統(tǒng)一采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，智能變電站站內(nèi)涉及的通信網(wǎng)絡(luò)包括采樣值SMV網(wǎng)絡(luò)、跳閘信號(hào)GOOSE網(wǎng)絡(luò)、站控層MMS網(wǎng)絡(luò)等，如圖2所示。目前很多廠家均依據(jù)IEC61850-6SCL語(yǔ)言編寫(xiě)了設(shè)備模型，但模型的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化不夠好，很容易引起設(shè)備互操作性的問(wèn)題。在具體通信方式上，有些廠家為了兼容已有應(yīng)用功能和傳統(tǒng)通信方式，往往通過(guò)增加IEC61850通信網(wǎng)關(guān)機(jī)采用規(guī)約中轉(zhuǎn)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)IEC61850通信；有些廠家針對(duì)一次設(shè)備采用外掛一個(gè)智能單元或智能組件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)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(yīng)用設(shè)備采用IEC61850通信的開(kāi)發(fā)成本比較高、不便于維護(hù)等不利于智能設(shè)備規(guī)模化推廣。針對(duì)智能變電站的IEC61850通信網(wǎng)絡(luò)，除了一致性測(cè)試，還可以進(jìn)行互操作性測(cè)試，在系統(tǒng)集成前進(jìn)行互操作性測(cè)試，有利于提前發(fā)現(xiàn)并解決不同廠家的智能電子設(shè)備（IED）之間的互操作問(wèn)題，以減少安裝調(diào)試的時(shí)間。除了互操作性，電力公司可能還關(guān)心IED或由IED組成的系統(tǒng)在極端情況下的性能測(cè)試，測(cè)試主要檢查IED和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在這種極端情況下是否可以承受過(guò)大的通信流量，并且正常的執(zhí)行互操作和功能，以便估計(jì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全裕度。性能測(cè)試還用來(lái)檢測(cè)關(guān)鍵消息(例如GOOSE報(bào)文)的傳輸及時(shí)性，性能測(cè)試能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)IED或集成系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性方面的表現(xiàn)。

可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性、安全性都存在各種不確定的因素，如何評(píng)估這些網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)，如何優(yōu)化這些網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，如何針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的各種異常問(wèn)題實(shí)現(xiàn)記錄、跟蹤和評(píng)判，都是目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有數(shù)字化變電站建設(shè)、維護(hù)、性能測(cè)試工作的需要，提供一種基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡(luò)通信仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠模擬數(shù)字變電站內(nèi)各種IED、監(jiān)控保護(hù)裝置、監(jiān)控后臺(tái)等設(shè)備的通信行為，完成數(shù)字變電站IEC61850通信網(wǎng)絡(luò)的仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字變電站IEC61850通信網(wǎng)絡(luò)的一致性測(cè)試、互操作性測(cè)試、性能測(cè)試等工作。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于IEC61850的變電站網(wǎng)絡(luò)通信仿真系統(tǒng)，包括上位機(jī)、內(nèi)部通信網(wǎng)線、下位機(jī)、MMS網(wǎng)絡(luò)、GOOSE/SMV網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；

所述上位機(jī)通過(guò)站控層MMS通信接口與MMS網(wǎng)絡(luò)連接，上位機(jī)通過(guò)上位機(jī)內(nèi)部通信接口與內(nèi)部通信網(wǎng)線連接，內(nèi)部通信網(wǎng)線的另一端與下位機(jī)的下位機(jī)內(nèi)部通信接口連接，所述MMS網(wǎng)絡(luò)與站控層IEC61850客戶端系統(tǒng)連接；

所述下位機(jī)具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，包括下位機(jī)內(nèi)部通信接口、間隔層通信接口和過(guò)程層GOOSE、SMV通信接口，下位機(jī)通過(guò)過(guò)程層GOOSE、SMV通信接口，分別與GOOSE/SMV網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接，下位機(jī)通過(guò)間隔層通信接口連接到IEC61850MMS網(wǎng)絡(luò)并與間隔層其他IED進(jìn)行通信。

作為優(yōu)選，所述上位機(jī)采用工業(yè)PC機(jī)，利用上位機(jī)主板擴(kuò)展槽獲得兩個(gè)千兆速率的高速以太網(wǎng)口，一個(gè)高速以太網(wǎng)口與MMS網(wǎng)絡(luò)連接，另一個(gè)高速以太網(wǎng)口與內(nèi)部通信網(wǎng)線連接。