CN101727106B - 数字化变电站过程层仿真测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于，包括通过以太网进行通信的PC机及仿真测试嵌入式装置，仿真测试嵌入式装置与被测的保护监控装置相连，所述PC机内设置仿真模块，用于仿真过程层设备的动态过程，产生所需要的数据，并下载到仿真测试装置相应功能模块的FLASH中；所述仿真测试嵌入式装置用于接收PC机的仿真数据，根据需要仿真过程层设备按照标准报文进行数据的发送和接收，与站内间隔层的测控保护设备进行信息交互，并对收到的报文进行解析，然后将解析结果回送到PC机。本发明通过高效、经济、方便地配置，仿真某一电压等级的过程层设备群，实现对变电站设备系统测试操作。
Description
技术领域
本发明是遵循IEC61850标准——有关变电站通信网络和系统唯一国际标准，基于光纤通信技术而提出的一种新型架构的数字化变电站过程层仿真测试平台设计方法，属于变电站综合自动化技术领域。
背景技术
随着数字化变电站技术的发展，由于基于光学和电子学原理的ECT、EVT和智能断路器的使用，数字化变电站监视控制，故障分析以及运行管理都通过光纤来传输，常规仿真信号和控制电缆将逐步被光电数字信号和光纤代替，测控、保护装置的输入输出均为数字信号，变电站通信网络进一步向现场延伸，将出现真正意义上的过程层总线，变电站自动化系统的性能越来越依赖于通信，基于IEC61850标准的数字化变电站中，广泛采用的电子式电压电流互感器和统一的通信协议，实现了各个智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)之间的信息共享。但是，由于常规变电站仿真测试装置采用的均为模拟量仿真信号，导致无法对数字化变电站的设备进行有效测试。
虽然现阶段国内针对数字化变电站也研发了少量仿真测试装置，但是在功能上存在着比较大的局限性。多数仿真测试装置只对单台保护、测控装置的功能和性能进行测试，很少有仿真测试装置在实验室中对由大量装置组成的变电站自动化系统进行系统级的功能和性能检测。同时，通过调研发现，绝大多数厂家的变电站自动化系统的整体性能没有经过测试认证。在进行变电站自动化系统测试时，如果仅仅用少量测控装置代替实际的大量保护、测控装置，不能真实反映系统的性能。
国外对数字化变电站和IEC 61850的检测研究，始于IEC 61850制定之初。制定IEC 61850的主要目的是实现互操作。因此，测试工作集中在互操作实验及标准功能的验证上。按照时间可分为2个阶段：2002年以前为研究探索阶段，主要是对标准草案的正确性、合理性进行验证和测试，并根据实验结果对标准草案进行修改；2002年以后为工程实践阶段，主要是一些大的电气设备制造厂商(如ABB、SIEMENS和AREVA)对IEC 61850进行工程化尝试和互操作实验，以确保IEC 61850在实际应用中的可行性。
总之，受到测试手段的限制，国内外关于数字化变电站的检测仍主要集中在对特定功能的验证和小规模的互联互通，系统级的测试尚未开展。
因此，针对上述问题有必要开发能客观反映数字化变电站过程层的仿真测试硬件与软件，建立系统测试环境，仿真在电网正常运行或事故状态下，大量合并单元、智能断单元等过程层设备群的整体通信行为，以达到变电站自动化系统整体性能测试的目的。同时，借助该测试环境，全面检测出被测系统的真实性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高性能、高开放性、高可靠性以及低成本的嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置，仿真过程层设备群的动态通信过程，建立测试环境，对数字化变电站间隔层的大量测控保护等装置进行系统级测试。
为解决上述技术问题，本发明提供一种数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于，包括通过以太网进行通信的PC机及仿真测试嵌入式装置，仿真测试嵌入式装置与被测的保护监控装置相连，按照IEC61850规范映射为一间隔内过程层设备。
所述PC机内设置仿真模块，用于仿真过程层设备的动态过程，产生所需要的数据，并下载到仿真测试装置相应功能模块的FLASH中；
所述仿真测试嵌入式装置用于接收PC机的仿真数据，根据需要仿真过程层设备按照标准报文进行数据的发送和接收，与站内间隔层的测控保护设备进行信息交互，并对收到的报文进行解析，然后将解析结果回送到PC机。
前述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述仿真测试嵌入式装置包括背板和插件，所述插件包括电源插件和至少一个功能插件，功能插件通过光口连接到被测的保护监控装置上。
前述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述功能插件包括两个独立的功能模块，每个功能模块包括以下模块：
中央处理器CPU模块：用于仿真数据的处理，为AT91RM9200芯片；
存储器：用于存放仿真数据、操作系统和应用程序，包括：64Mbyte的同步动态随机存取存储器IS42S16400A用于运行程序和加载数据，16Mbyte的并行闪存SST39VF160用于固化操作系统、程序和存放仿真数据，2Gbyte的NAND闪存K9K2G08U0M用于存放操作系统的文件系统。
以太网通信接口模块：由两路光纤通道组成，AT91RM9200内嵌的10/100Mbps以太网控制器EMAC，外扩一片10/100Mbps全双工以太网收发器LXT971，加之光纤收发器构成一路以太网通道，负责仿真智能单元接收和发送GOOSE报文；以太网第二路通道通过外扩以太网控制器LAN9215芯片和光纤头构成，负责仿真合并单元发送采样值报文；
串行通信接口模块：包括一路RS-232串行接口用于调试和现场升级，一路RS-485串行接口用于与装置液晶屏模块进行数据交互；
PIO输入输出模块：用于各个功能插件发送的报文时间同步；
外围辅助电路：包括外扩实时时钟芯片和看门狗定时器芯片。
前述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述每个功能插件内设置有配置解析系统，用于接收PC机产生的故障序列值，为随后的仿真测试提供数据源，并根据需要测试的智能电子设备IED，对仿真装置的报文进行必要的配置，使IED能够识别本仿真测试装置发送的报文。
前述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述配置解析系统在导入被测试的IED的功能描述文件(ICD)以后，采用DOM方式对该文件进行解析，再根据此ICD文件对测试装置要发送的报文进行配置。
前述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述其中一个CPU为产生脉宽调制(PWM)定时脉冲的引导模块，通过背板与其他插件的功能模块相接，其它功能模块收到脉冲后产生中断，发送被使能，然后发送报文，使发送报文能够同步进行。
前述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述仿真测试嵌入式装置的功能插件内设置高精度计数器，通过读取PC机上的UTCtime，获得ms级精度的时标，同时读取对应CPU模块的高精度计数器可以获得ns级精度的数值，两者结合便可获得符合要求的高精度时标信息。
前述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述人机界面插件采用芯片BCM5324，可以支持24个端口。与PC机相连，负责与PC机通信，为每个功能插件的两个模块提供故障数据的分发。
本发明所达到的有益效果：
本发明通过合理规划硬件资源，研制了高性能、高开放性、高可靠性、高龄或可配性以及低成本的嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置，用统一的网络和规约体系，开发了相应的应用软件和硬件，仿真过程层设备的动态过程，对保护、监控装置可以进行系统整体测试。
1)解决了变电站设备只能单个测试不能进行系统整体测试的问题
在本装置之前，很多仿真装置均属于常规仿真装置只能发送模拟量仿真信号，对于现在的数字化保护测控装置的测试力所不及。虽然现在也出现了少量的数字化仿真测试装置，但是只能仿真单个间隔的过程层设备，对单台保护测控装置进行测试，不能对由大量装置组成的变电站自动化系统进行整体功能和性能的检测。本装置能通过高效、经济、方便地配置，仿真某一电压等级的过程层设备群，实现对变电站设备系统测试操作。
2)自适应的配置
在这之前的变电站仿真测试装置的配置均采用人工配置的方式，不仅效率不高而且可能带来人工误差，影响测试的效果。本仿真测试装置按照IEC61850规范，采用自适应的智能配置方式，通过读取被测的智能装置，完成对自身仿真测试装置的配置。
3)灵活的插件系统
硬件结构设计采用了基于扩展槽的标准4U插件，可以根据用户试验的需求灵活配置硬件资源。对于用户来讲，开放的系统、灵活的配置将有利于利用已有的软硬件资源，节省投资和长期使用系统的方便。再者，由于变电站自动化系统过程层设备非常庞大，在满足可靠性的基础形成最合理的配置，可以进一步降低造价。
4)广泛的适用性
嵌入式数字化变电站过程仿真测试装置硬件平台虽然最初是针对变电站自动化的需求而研制开发的，但由于其结构的灵活性、自身强大的数据处理能力和通信能力，亦可以作为分布式控制、网络测控、遥测遥信等系统的硬件平台，具有广泛的适用性。
5)解决了变电站综合协调测试问题
采用统一的网络和规约体系，符合IEC61850标准，不仅能实现不同厂商设备的测试操作，更为信息共享、合理分配硬件资源和进行后台综合处理提供了可能。
附图说明
图1嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置硬件架构框图；
图2嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置功能插件的硬件电路原理图；
图3嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置界面插件的通信框图；
图4嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置的光纤以太网第一通道的电路原理框图；
图5嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置的光纤以太网第二通道的电路原理框图；
图6嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置的RJ-45通道的电路原理框图；
图7嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置的PWM与中断配合的同步方式原理图
图8嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置内部软件任务执行流程图。
具体实施方式
IEC 61850标准的提出，为设计数字测试装置提供了依据。过程层网络实现功能：间隔层设备与智能终端之间信息交换、间隔层设备间失灵启动等功能的信息。数字化变电站过程层仿真测试装置要由硬件仿真装置和配置解析系统两部分组成。其中，仿真装置由插件和背板构成，插件采用ARM处理器，具有高可靠性和强实时性，完全能够满足通用的面向对象的变电站事件(GOOSE)和采样值(SMV)报文发送对时间和同步的精确要求。由配置解析系统产生故障序列值，下载到装置内，为后面提供数据，由内部软件完成组包和发送；并根据需要测试的智能电子设备IED，对仿真装置的报文进行必要的配置，使IED能够识别发送的报文。仿真测试环境不再专注于对单台装置的测试，而是构建一个测试环境，仿真数字化变电站过程层的整体通信行为，完成变电站自动化系统整体性能测试的目的。
在仿真测试装置的具体实现过程中，实现了以下6点关键技术：
1)过程层设备通信行为仿真的实现
严格遵循IEC61850标准规范，以实现互操作性为目的，来分析和设计符合数字化变电站的仿真测试装置。本装置每一功能模块拥有两路光线接口，按照IEC61850规范映射为一间隔内过程层设备，可仿真过程层设备的通信行为。其中一路仿真合并单元发送9-1或9-2采样值报文，另一路仿真智能单元接收和发送GOOSE报文。可以真实仿真过程层设备的通信行为，实现与间隔层智能保护测控装置的无障碍通信，完成对间隔层设备的测试。
2)系统级的仿真测试装置实现
仿真测试装置具有对多间隔过程层设备的仿真测试功能，实现数字化变电站间隔层智能保护测控装置的系统级测试。具体实现方法是通过可增减数量的功能插件，根据需要仿真的过程层设备的数量增减功能插件。每一个功能插件包含两个独立的功能模块。每一个模块拥有两路光线接口，可仿真一个间隔过程层设备的通信行为。所以本仿真测试装置中一定数量的功能插件可仿真变电站某一电压等级的过程层设备群的整体通信行为，完成对变电站整体性能测试与评估。
3)同步方式
测试很重要的一个问题就是时间的同步问题，发送的报文在时间上应是同步的，否则测试的结果意义不大。由于此硬件平台需要多个CPU配合协调进行测试，仅仅依靠每个CPU自身的定时器，即使开始时是同步的，随着发送时间的推移，必然会有累积误差，有可能会造成各个模块时间上的严重失衡，从而会造成测量结果失去精度，甚至是错误的。在实验室或者现场对一个用来测试的装置采用GPS进行同步不太现实，为此我们采用一种新的同步方式，选定一个CPU模块作为引导模块，负责产生定时脉冲，通过背板传递给其他插件的其它模块，其它模块收到脉冲后产生中断，发送被使能，然后发送报文，使发送报文能够同步进行，在精度上是完全可以达到要求的。其他IO口主要与定时脉冲配合进行，以提高装置的抗干扰性、可靠性。如图6所示。
4)智能自适应配置方式的实现
该装置和方法是同时对多台被测装置进行测试，通过手动进行会很繁琐且浪费时间，而且针对不同的装置需要重新配置，显然会增加工作量。为了提高装置的灵活配置和实用性，采用以下的方法进行配置，在与被测智能电子设备(IED)连接建立后，该装置会自动导入被测智能电子设备的配置文件，根据该配置文件，该装置将自动产生智能电子设备所需要的可以识别的信息流，输出标准报文，实现对各种IED的自动化调试。
5)配置所用的解析方式
在导入被测试的IED的ICD文件以后，要根据此ICD文件对测试装置要发送的报文进行配置，首先需要对该文件进行解析，采用DOM(Document ObjectModel，DOM)方式进行解析，DOM是一种基于树型的解析技术，解析器读入整个XML文档，构建一个完整的树型结构驻留内存，操作该树可实现对整个XML文档进行全面和动态访问。因此，对于层次结构非常复杂的文档来说，运用DOM方式来解析显得更加灵活和简单，降低开发难度。同时，ICD文件一般不太大，不会导致内存溢出。
6)精确时标获取方法
如上所述，采用GPS不太现实，我们采用如下方法来获得精确时标，采样值报文是不需要时标的，对于GOOSE报文只有当开关状态发生改变的时候才需要更改时标。因此，在开关状态发生改变时，读取电脑上的世界协调时(UTCtime)，可以获得ms级精度的时标，同时读取对应CPU模块的计数器值，采用高精度计数器可以获得ns级精度的数值，两者结合便可获得符合要求的高精度时标信息。
硬件平台：嵌入式数字化变电站过程仿真测试装置硬件平台是由背板和多个插件构成的综合平台。如图1所示。按作用不同本装置中的插件可分为三类：一块电源插件、一块人机界面插件和可根据仿真需要增减块数的功能插件。插件均采用4U结构，作为本仿真装置的核心——所有功能插件，统一软硬件设计，通过标准化降低装置的成本，提高装置的可靠性和易维护性。
1)功能插件
功能插件作为嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置的核心模块，负责仿真过程层设备在电网正常运行或事故状态下通信行为。功能插件不是仿真的单台设备的某种报文的通信，而是仿真变电站过程层设备群在特定环境下的整体通信行为。所以对本装置硬件实现有一系列的特殊要求，譬如CPU处理速度、RAM的容量、ROM的容量、10/100Mbps以太网接口自适应，不同光口的通信的同步等。考虑缩小装置的体积和布板的需要，每块功能插件由两个独立功能模块构成，功能模块主要包括以下各部分：
1、中央处理器CPU模块
硬件平台的性能主要表现在中央处理器的选择上。本发明的中央处理器选择AT91RM9200，它是一款专门为工业控制场合设计的基于ARM920T内核的32位RISC体系结构微处理器，它以简单的设计、高效的指令集，为用户提供了一个全新的系统解决方案来建立高端通信系统。
2、存储器
为了保证嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置能够仿真一定时间段过程层设备的通信行为，需一定容量的存储器存放仿真数据、操作系统和应用程序，所以本装置配备了多种大容量存储器，主要包括：64Mbyte的同步动态随机存取存储器IS42S16400A用于运行程序和加载数据，16Mbyte的并行闪存SST39VF160用于固化操作系统、程序和存放仿真数据，2Gbyte的NAND闪存K9K2G08U0M用于存放操作系统的文件系统。
3、以太网通信接口模块
嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置的以太网通信接口模块由两路光纤通道和一路RJ-45通道组成。两路光纤通道分别负责仿真过程层的合并单元和智能单元发送采样值报文和GOOSE报文，可以仿真变电站一个间隔过程层设备的动态过程；一路RJ-45通道与人机界面插件通信，负责与PC机通信，接收仿真测试数据和回传解析结果至PC机。光纤第一路通道利用AT91RM9200内嵌的10/100Mbps以太网控制器EMAC，外扩一片10/100Mbps全双工以太网收发器LXT971，加之光纤收发器构成一路以太网通道。如图4所示。
LXT971是工业级的10/100Mbps以太网收发器，采用3.3V供电，可以直接与AT91RM9200连接而无须电平转换，但需采用25MHz有源晶振为其提供时基信号。AT91RM9200内嵌的EMAC模块可以很方便地与LXT971连接，只要将EMAC模块中的ETX(发送)引脚、ERX(接收)引脚和ECON(控制引脚)分别对应地与LXT971的ETX(发送)引脚、ERX(接收)引脚和ECON(控制引脚)连接即可。全双工以太网收发器LXT971直接和隔离变压器相连，通过RJ-45连接各类屏蔽或非屏蔽双绞线。LXT971提供3个信号灯引脚，本装置将其配置为SPEED、LINK、RECE信号，分别表示速度、连接、接收信号。为了接入光纤线路，以太网第一通道01还预留了光纤接口。LXT971可以直接连接光纤收发器，故只需将接收/发送信号和光纤收发器连接即可。
光纤第二路通道通过外扩以太网控制器LAN9215芯片、LXT971和光纤头构成。如图5所示。RJ-45通道通过外扩以太网控制器LAN9215芯片、LXT971和RJ-45接头构成。如图6所示。LAN9215是工业级的10/100M以太网控制器，集成以太网收发器，具有16K字节的收发缓冲区，支持全双工和半双工通信。LAN9215与AT91RM9200连接只须将数据(DB)/地址(AB)线连接，然后再连接一些读、写、中断、片选等控制信号(CON)。
LAN9215也是3.3V供电，其数据线/地址线可以与AT91RM9200直接连接。LAN9215的读、写、中断控制引脚直接连接AT91RM9200的相应管脚，AT91RM9200通过一个I/O引脚连接LAN9215的复位引脚(在对LAN9215进行操作前必须先复位)。LAN9215的命令和数据通过相同的数据线发送出去，通过不同的地址和格式信息加以区分。LAN9215提供三个提供3个信号灯引脚，本装置将其配置为SPEED、LINK、全双工\半双工信号。
4、串行通信接口模块
嵌入式数字化变电站过程层仿真测试装置的串行通信接口模块设计了一路RS-232串行接口用于调试和现场升级，一路RS-485串行接口用于与装置液晶屏模块进行数据交互。由AT91RM9200自带的串行通信控制器(UDP)、USART端口构成一路串行通道；标准串行通信控制器SCC0、RS232电平转换电路MAX232，标准九针插座DB9构成一路RS232标准串行通道；串行通信控制器SCC1和SCC3、RS485电平转换电路MAX485、两脚插座构成RS485串行通道；为了增强抗干扰能力，在串行通信控制器和对应的电平转换电路之间均设计高速光隔。
5、PIO输入输出模块
数字化变电站过程层仿真测试装置在动态仿真过程中各个功能插件发送的报文在时间上应是同步的，否则测试结果毫无意义。时间的同步问题由PIO输入输出模块负责。具体解决方法是由第一块功能插件的一个模块用作引导模块负责产生定时PWM脉冲，通过背板传递给其他插件的其它模块，其它模块收到脉冲后产生中断，发送被使能，然后发送报文。使发送报文能够同步进行。其他IO口主要与PWM脉冲配合进行，以提高装置的抗干扰性、可靠性。
6、外围辅助电路
虽然AT91RM9200内部自带实时时钟和看门狗定时器，但为保证装置运行的可靠性，外扩实时时钟芯片和看门狗定时器芯片来保证精确的计时和可靠的监视作用，为微控制器提供独立的保护系统，有效地增强了系统的可靠性。
为了保证安全和3.3V/5V系统的电平变换，AT91RM9200除了与同步动态随机存取存储器之间采用地址/数据线直接相连的方式，其他外围芯片均通过缓冲芯片再与AT91RM9200连接。
2)人机界面插件
人机界面插件采用芯片BCM5324，可以支持24个端口，相当于一个HUB，实现PC机与各功能模块的数据通信。首先人机界面插件一端口通过双绞线与PC机连接，其余端口分别与各功能模块的RJ-45连接，可以按照要求完成PC机对各功能模块仿真数据的分发，同时各功能模块也可通过人机界面插件向PC机发送解析结果，如图3所示。
3)电源插件
电源插件按照标准数字保护用电源设计，提供5V、12V和24V电源，并满足数字保护对电源质量和时序的要求。平台专用的3.3V、1.8V和1.6V等芯片供电电源由各插件上的线性电源对5V进行DC-DC变换得出，12V供多路转换开关使用，24V供中间继电器使用。
软件平台：考虑到过程层仿真装置对数据通信的可靠性、稳定性和实时性都有很高的要求，尤其是现今数字化变电站过程层设备的网络化，使得传统的前后台程序模式难以胜任，必须借助具有网络功能支持的操作系统才能解决这一难题，VxWorks是本仿真测试装置首选的RTOS。
目前，美国风河系统公司(Wind River System)开发的VxWorks是一种比较适合数字化电力系统用的RTOS，它具有中断延迟短(典型值10μs)、任务切换快(典型值11μs)，优先级抢占+时间片轮转的任务调度方式以及组件可裁减等特点，相比其它RTOS具有更高的实时性和可靠性。同时VxWorks内嵌了TCP/IP协议组件，这为通信协议的开发带来了不少便利。
图8比较详细的介绍了本仿真测试装置软件任务执行的流程。操作系统的任务分为串行、并行和一次性3类。其中一次性的初始化任务只在仿真装置每次复归后执行，且执行完后便删除；串行任务是指功能耦合的任务，即任务按照实现功能的特定要求顺序执行，显然，由内网通信接收中断驱动的维护/服务、采样值和开出通信是实现仿真测试功能的串行任务；而不存在功能耦合关系的任务称为并行任务(这是宏观上的划分，因为只有1个处理器，所有任务在微观上都是串行执行的)。由于多数任务都是通用的，当平台应用于不同测试时，只需修改配置等少数几个任务，充分体现了引入RTOS的优势。图中“数据库引擎”具有宽泛的含义，它可以是内存数据库或文件系统的API，也可代表对数据变量或地址的直接操作。根据实现功能的重要性和对实时性的不同要求，操作系统的中断和任务需区分不同优先级别，具体如表1所示。
表1仿真测试装置中断/任务优先级的划分
| 中断/任务 | 名称 | 实时性要求 | 优先级别 |
| 内网通信发送中断 | Lan9215_Send_Handler | 高 | 1 |
| 外网通信接收中断 | Lan9215_Rec_Handler | 较高 | 2 |
| HMIS通信接收中断 | Emac_Rec_Handler | 较高 | 3 |
| 时标校正 | IRQ1_Handler | 一般 | 4 |
| 开出通信 | tSendGoose | 高 | 1 |
| 采样值 | tSendSMV | 最高 | 0 |
| 配置 | tLan9215out | 一般 | 4 |
| 指示/按键 | tLedkey | 一般 | 4 |
| 维护/服务 | tSet | 一般 | 5 |
| 自检/置位 | tDiagnose | 一般 | 5 |
通信网络的实时性保证：通信网络系统是这种新型架构数字仿真平台的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。此数字仿真系统模拟动态故障的模拟是由网络上多个CPU协同完成的，如何控制好采样的同步和命令的快速输出变成了一个复杂的问题，其最基本的条件是通信网络的适应性，关键技术是通信网络的实时性和可靠性。采用基于优先级的强实时Vxworks嵌入式操作系统，在变电站中使用100Mbps光纤以太网，与被测装置进行点对点连接，完全能够满足保护对报文传输的实时性要求。由于插件各个模块独立，一个CPU负责处理一个模块，一个模块损坏不影响其他模块的工作。
Claims (7)
1.一种数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：包括通过以太网进行通信的PC机及仿真测试嵌入式装置，仿真测试嵌入式装置与被测的保护监控装置相连，按照IEC61850规范映射为一间隔内过程层设备，
所述PC机内设置仿真模块，用于仿真过程层设备的动态过程，产生所需要的数据，并下载到仿真测试装置相应功能模块的FLASH中；
所述仿真测试嵌入式装置用于接收PC机的仿真数据，根据需要仿真过程层设备按照标准报文进行数据的发送和接收，与站内间隔层的测控保护设备进行信息交互，并对收到的报文进行解析，然后将解析结果回送到PC机。
2.根据权利要求1所述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述仿真测试嵌入式装置包括背板和插件，所述插件包括电源插件和至少一个功能插件，功能插件通过光口连接到被测的保护监控装置上。
3.根据权利要求2所述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述功能插件包括两个独立的功能模块，每个功能模块包括以下模块：
中央处理器CPU模块：用于仿真数据的处理，为AT91RM9200芯片；
存储器：用于存放仿真数据、操作系统和应用程序，包括：64Mbyte的同步动态随机存取存储器用于运行程序和加载数据，16Mbyte的并行闪存用于固化操作系统、程序和存放仿真数据，2Gbyte的NAND闪存用于存放操作系统的文件系统；
以太网通信接口模块：由两路光纤通道组成，AT91RM9200内嵌的10/100Mbps以太网控制器EMAC，外扩一片10/100Mbps全双工以太网收发器LXT971，加之光纤收发器构成一路以太网通道，负责仿真智能单元接收和发送GOOSE报文；以太网第二路通道通过外扩以太网控制器LAN9215芯片、LXT971和光纤头构成，负责仿真合并单元发送采样值报文；
串行通信接口模块：包括一路RS-232串行接口用于调试和现场升级，一路RS-485串行接口用于与装置液晶屏模块进行数据交互；
PIO输入输出模块：用于各个功能插件发送的报文时间同步；
外围辅助电路：包括外扩实时时钟芯片和看门狗定时器芯片。
4.根据权利要求2或3所述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述每个功能插件内设置有配置解析系统，用于接收PC机产生的故障序列值，为随后的仿真测试提供数据源，并根据需要测试的智能电子设备，对仿真装置的报文进行必要的配置，使智能电子设备能够识别本仿真测试装置发送的报文。
5.根据权利要求4所述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述配置解析系统在导入被测试的IED的ICD文件以后，采用DOM方式对该文件进行解析，再根据此ICD文件对测试装置要发送的报文进行配置。
6.根据权利要求3所述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述其中一个CPU模块为产生脉宽调制定时脉冲的引导模块，通过背板与其他插件的功能模块相接，其它功能模块收到脉冲后产生中断，发送被使能，然后发送报文，使发送报文能够同步进行。
7.根据权利要求2或3所述的数字化变电站过程层仿真测试平台，其特征在于：所述仿真测试嵌入式装置的功能插件内设置高精度计数器，通过读取PC机上的世界协调时，获得ms级精度的时标，同时读取对应CPU模块的高精度计数器可以获得ns级精度的数值，两者结合便可获得符合要求的高精度时标信息。
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