CN106855592A - 一种动模试验录波报文回放方法 - Google Patents

一种动模试验录波报文回放方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种动模试验录波报文回放方法，所述方法包括如下步骤：(1)采用插值算法，将原始波形文件COMTRADE1中的模拟量的采样频率转换为IED所需要的采样频率，生成新的波形文件COMTRADE2；(2)通道关联；(3)计算采样值，生成SV帧；(4)对每一个SV帧，计算其理想发送时间；(5)生成GOOSE帧序列，并计算GOOSE帧的理想发送时间；(6)计算SV帧和GOOSE帧的链路占用时间；(7)计算SV帧和GOOSE帧的实际发送时间；(8)根据已排序的SV帧、GOOSE帧及其实际发送时间，生成pcap文件，利用数字式继电保护测试仪的pcap文件回放功能对所述pcap文件进行回放。本发明将动模试验的录波数据以波形回放形式充分利用，不需要复杂、庞大的动模试验环境即可完成IED的仿真测试。

Description

一种动模试验录波报文回放方法
技术领域
本发明涉及一种报文回放方法，具体涉及一种动模试验录波报文回放方法。
背景技术
动模试验是指在利用相似原理建立的与实际系统等值的纯物理模型系统(即动模试验系统)上开展的试验研究。动模试验系统包含发电机、变压器、输电线路、线路开关、电流互感器、电压互感器、智能二次设备及控制系统，并且直接与实际电力系统并网连接，在建立的模型系统上模拟电力系统各种运行工况及故障，通过电流互感器、电压互感器及MU采集系统电流电压信号，可用于对智能变电站继电保护装置的功能和性能进行验证和考核，以确保保护和控制装置在现场的可靠运行的试验。
但是，动模试验的开展受以下几方面的限制：1)动模试验建模过程复杂、周期长、可重复性差、元件参数多，对测试人员的专业水平和熟练程度要求高；2)针对不同的保护装置，需要建立不同动模试验系统，对试验设备和试验场地的要求较高；3)随着智能电网的建设和发展，智能变电站继电保护装置的检测需求量不断增大，国内具备动模试验能力的试验室较少，资源紧缺，不能满足保护装置的检测需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种动模试验录波报文回放方法，将动模试验的录波数据以波形回放形式充分利用，不需要复杂、庞大的动模试验环境即可完成IED的仿真测试。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一种动模试验录波报文回放方法，所述方法包括如下步骤：
(1)采用插值算法，将原始波形文件COMTRADE1中的模拟量的采样频率转换为IED所需要的采样频率，生成新的波形文件COMTRADE2；
(2)通道关联；
(3)计算采样值，生成SV帧；
(4)对每一个SV帧，计算其理想发送时间；
(5)生成GOOSE帧序列，并计算GOOSE帧的理想发送时间；
(6)计算SV帧和GOOSE帧的链路占用时间；
(7)计算SV帧和GOOSE帧的实际发送时间；
(8)根据已排序的SV帧、GOOSE帧及其实际发送时间，生成pcap文件，利用数 字式继电保护测试仪的pcap文件回放功能对所述pcap文件进行回放。
优选的，所述步骤(2)中，根据IED的输入SV控制块的配置将所述COMTRADE2中的模拟量通道与SV通道关联；根据IED的输入GOOSE控制块的配置将所述COMTRADE2中的开关量通道与GOOSE通道关联。
优选的，所述步骤(3)包括如下步骤：
步骤3-1、对IED的每一个输入SV控制块，按照与所述COMTRADE2中模拟量采样点一一对应的顺序，并结合SV控制块的配置生成满足DL/T 860.92标准的SV帧序列；
步骤3-2、每一个SV帧对应所述COMTRADE2中的一个采样点，根据所述COMTRADE2的数据和配置计算该采样点的每一个模拟量通道的一次值；
步骤3-3、根据模拟量通道与SV通道的关联关系将各模拟量通道的一次值写入相应的SV通道。
优选的，所述步骤(4)包括如下步骤：
步骤4-1、对IED的每一个输入SV控制块的SV帧序列从“0”开始编号；
步骤4-2、根据公式：SV帧理想发送时间＝SV帧序号×采样周期+SV额定延时，计算SV帧的理想发送时间。
优选的，所述步骤(5)中，对IED的每一个GOOSE控制块，根据开关量通道与GOOSE通道的关联关系以及开关量的变化，按照GOOSE发送机制，生成GOOSE帧序列。
根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(5)中，计算GOOSE帧的理想发送时间包括如下步骤：
步骤5-1、生成1个状态号stNum＝1、序列号sqNum＝1的GOOSE帧，设置所述GOOSE帧的理想发送时间为0，将所述COMTRADE2中开关量的初始值转换成GOOSE通道要求的格式，并根据与GOOSE通道的关联关系写入相应的GOOSE通道；
步骤5-2、以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，若在最小间隔时间MinTime之内，开关量的值没有发生变化，则生成新的GOOSE帧，所述sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间的基础上增加MinTime，然后进入步骤5-3；若在MinTime之内，开关量的值发生变化，则更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，所述stNum加1，所述sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤5-2；
步骤5-3、以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，依次在最小间隔时间MinTime 的1倍、2倍和4倍之内，判断开关量的值是否发生变化，若没有发生变化，则生成新的GOOSE帧，所述sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间的基础上增加MinTime，然后转到下一步骤；若发生变化，则更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，所述stNum加1，所述sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤5-2；
步骤5-4、以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，若在最大间隔时间MaxTime之内，开关量的值没有发生变化，则生成新的GOOSE帧，所述sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间的基础上增加MaxTime，然后重新进入步骤5-3；若在MaxTime之内，开关量的值发生变化，则更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，所述stNum加1，sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤5-2。
优选的，所述步骤(6)中，所述链路占用时间的计算公式为：帧占用链路时间＝(帧位数+100)/数据速率。
优选的，所述步骤(7)中，计算所述实际发送时间包括如下步骤：
步骤7-1、设置变量t，令t＝0；
步骤7-2、将所述SV帧、GOOSE帧标记为“未排序”；
步骤7-3、在所有未排序SV帧、GOOSE帧中找到理想发送时间最小的一帧，若有相同的则任选一帧，将该帧标记为“已排序”，并比较其理想发送时间与t的大小，若该帧的理想发送时间小于t，则设置该帧的实际发送时间为t，同时令t等于t的当前值加上该帧占用链路时间；若该帧的理想发送时间大于等于t，则设置该帧的实际发送时间为该帧的理想发送时间，同时令t等于该帧的实际发送时间加上该帧占用链路时间；
步骤7-4、重复步骤7-3直到对所有SV帧、GOOSE帧完成排序。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明将动模试验的录波数据以波形回放形式充分利用，不需要复杂、庞大的动模试验环境即可完成IED的仿真测试。
本发明将以COMTRADE文件存储的动模试验数据转换成通用的pcap文件，仅需数字式继电保护测试仪，不受使用地点试验资源的限制，试验成本大为降低，解决了由COMTRADE文件中的并发数据到pcap文件中的串行数据的转换的问题。
附图说明
图1是本发明提供的一种动模试验录波报文回放方法的流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种动模试验数据回放方法，将以COMTRADE文件保存的动模试验录波数据，转换成包含满足DL/T 860.92标准的SV帧、满足DL/T 860.8标准GOOSE帧的pcap文件，并通过数字式继电保护测试仪回放上述pcap文件，实现智能站继电保护装置仿真测试，具体步骤如下：
步骤1、对采样频率进行转换，生成新的COMTRADE文件
根据IED(智能电子设备)对采样率的要求，采用插值算法，将原始波形文件(以下简称“COMTRADE文件1”)中的模拟量的采样频率转换为IED所需要的采样频率，生成新的波形文件(以下简称为“COMTRADE文件2”)；
步骤2、通道关联
根据IED的输入SV控制块的配置将COMTRADE文件2中的模拟量通道与SV通道关联；根据IED的输入GOOSE控制块的配置将COMTRADE文件2中的开关量通道与GOOSE通道关联；
步骤3、计算采样值，生成SV帧
对IED的每一个输入SV控制块，按照与COMTRADE文件2中模拟量采样点一一对应的顺序，并结合SV控制块的配置生成满足DL/T 860.92标准的SV帧序列。其中，每一个SV帧对应COMTRADE文件2中的一个采样点，根据COMTRADE文件2的数据和配置计算该采样点的每一个模拟量通道的一次值，并根据模拟量通道与SV通道的关联关系将各模拟量通道的一次值写入相应的SV通道；
对每一个SV帧，计算其理想发送时间，具体步骤如下：
(1)对IED的每一个输入SV控制块的SV帧序列从“0”开始编号。
(2)根据公式：SV帧理想发送时间＝SV帧序号×采样周期+SV额定延时，计算SV帧的理想发送时间。
步骤4、生成GOOSE帧，并计算GOOSE帧的理想发送时间
对IED的每一个GOOSE控制块，根据开关量通道与GOOSE通道的关联关系以及开关量的变化，生成GOOSE帧序列，并计算每一个GOOSE帧的理想发送时间，具体步骤如下：
(1)生成1个stNum(状态号)＝1、sqNum(序列号)＝1的GOOSE帧，设置其理想发送时间为0，将COMTRADE2中开关量的初始值转换成GOOSE通道要求的格式， 并根据与GOOSE通道的关联关系写入相应的GOOSE通道。
(2)以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，如果MinTime(最小间隔时间，GOOSE控制块的参数)之内，开关量的值没有发生变化，那么生成新的GOOSE帧，其中，sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间理想发送时间的基础上增加MinTime，然后进入步骤(3)；如果MinTime之内，开关量的值发生变化，那么更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，其中，stNum加1，sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤(2)。
(3)以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，如果MinTime之内，开关量的值没有发生变化，那么生成新的GOOSE帧，其中，sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间的基础上增加MinTime，然后进入步骤(4)；如果MinTime之内，开关量的值发生变化，那么更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，其中，stNum加1，sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤(2)。
(4)以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，如果2倍MinTime之内，开关量的值没有发生变化，那么生成新的GOOSE帧，其中，sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间理想发送时间的基础上增加MinTime，然后进入步骤(5)；如果2倍MinTime之内，开关量的值发生变化，那么更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，其中，stNum加1，sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤(2)。
(5)以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，如果4倍MinTime之内，开关量的值没有发生变化，那么生成新的GOOSE帧，其中，sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间理想发送时间的基础上增加MinTime，然后进入步骤(6)；如果4倍MinTime之内，开关量的值发生变化，那么更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，其中，stNum加1，sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤(2)。
(6)以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，如果MaxTime(GOOSE控制块的参数)之内，开关量的值没有发生变化，那么生成新的GOOSE帧，其中，sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间理想发送时间的基础上增加MaxTime，然后重新进入步骤(6)；如果MaxTime之内，开关量的值发生变化，那么更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，其中，stNum加1，sqNum设置为0，理想发送时间设 置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤(2)。
步骤5、计算SV帧和GOOSE帧的链路占用时间
对每一个SV帧或GOOSE帧，根据以下公式计算其占用链路时间：
帧占用链路时间＝(帧位数+100)/数据速率
步骤6、计算SV帧和GOOSE帧的实际发送时间
对IED的每一个光网口要输入的所有SV帧、GOOSE帧进行排序，计算其实际发送时间，具体步骤如下：
1)设置变量t，令t＝0；
2)将所述SV帧、GOOSE帧标记为“未排序”；
3)在所有未排序SV帧、GOOSE帧中找到理想发送时间最小的一帧(如有相同的则任选一帧)，将该帧标记为“已排序”，并比较其理想发送时间与t的大小。如果该帧的理想发送时间小于t，那么设置该帧的实际发送时间为t，同时令t等于t的当前值加上该帧占用链路时间；如果该帧的理想发送时间大于等于t，那么设置该帧的实际发送时间为该帧的理想发送时间，同时令t等于该帧的实际发送时间加上该帧占用链路时间；
4)重复步骤3)直到对所有SV帧、GOOSE帧完成排序。
步骤7、转换成pcap格式文件，并采用网络测试仪回放
根据已排序的SV帧、GOOSE帧及其实际发送时间，生成pcap文件；利用数字式继电保护测试仪的pcap文件回放功能对上述pcap文件进行回放。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种动模试验录波报文回放方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)采用插值算法，将原始波形文件COMTRADE1中的模拟量的采样频率转换为IED所需要的采样频率，生成新的波形文件COMTRADE2；
(2)通道关联；
(3)计算采样值，生成SV帧；
(4)对每一个SV帧，计算其理想发送时间；
(5)生成GOOSE帧序列，并计算GOOSE帧的理想发送时间；
(6)计算SV帧和GOOSE帧的链路占用时间；
(7)计算SV帧和GOOSE帧的实际发送时间；
(8)根据已排序的SV帧、GOOSE帧及其实际发送时间，生成pcap文件，利用数字式继电保护测试仪的pcap文件回放功能对所述pcap文件进行回放。
2.根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据IED的输入SV控制块的配置将所述COMTRADE2中的模拟量通道与SV通道关联；根据IED的输入GOOSE控制块的配置将所述COMTRADE2中的开关量通道与GOOSE通道关联。
3.根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下步骤：
步骤3-1、对IED的每一个输入SV控制块，按照与所述COMTRADE2中模拟量采样点一一对应的顺序，并结合SV控制块的配置生成满足DL/T 860.92标准的SV帧序列；
步骤3-2、每一个SV帧对应所述COMTRADE2中的一个采样点，根据所述COMTRADE2的数据和配置计算该采样点的每一个模拟量通道的一次值；
步骤3-3、根据模拟量通道与SV通道的关联关系将各模拟量通道的一次值写入相应的SV通道。
4.根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(4)包括如下步骤：
步骤4-1、对IED的每一个输入SV控制块的SV帧序列从“0”开始编号；
步骤4-2、根据公式：SV帧理想发送时间＝SV帧序号×采样周期+SV额定延时，计算SV帧的理想发送时间。
5.根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(5)中，对IED的每一个GOOSE控制块，根据开关量通道与GOOSE通道的关联关系以及开关量的变化，按照GOOSE发送机制，生成GOOSE帧序列。
6.根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(5)中，计算GOOSE帧的理想发送时间包括如下步骤：
步骤5-1、生成1个状态号stNum＝1、序列号sqNum＝1的GOOSE帧，设置所述GOOSE帧的理想发送时间为0，将所述COMTRADE2中开关量的初始值转换成GOOSE通道要求的格式，并根据与GOOSE通道的关联关系写入相应的GOOSE通道；
步骤5-2、以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，若在最小间隔时间MinTime之内，开关量的值没有发生变化，则生成新的GOOSE帧，所述sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间的基础上增加MinTime，然后进入步骤5-3；若在MinTime之内，开关量的值发生变化，则更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，所述stNum加1，所述sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤5-2；
步骤5-3、以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，依次在最小间隔时间MinTime的1倍、2倍和4倍之内，判断开关量的值是否发生变化，若没有发生变化，则生成新的GOOSE帧，所述sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间的基础上增加MinTime，然后转到下一步骤；若发生变化，则更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，所述stNum加1，所述sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤5-2；
步骤5-4、以上一个GOOSE帧的理想发送时间为基准，若在最大间隔时间MaxTime之内，开关量的值没有发生变化，则生成新的GOOSE帧，所述sqNum加1，理想发送时间在上一个GOOSE帧的理想发送时间的基础上增加MaxTime，然后重新进入步骤5-3；若在MaxTime之内，开关量的值发生变化，则更新GOOSE通道的值并生成新的GOOSE帧，所述stNum加1，sqNum设置为0，理想发送时间设置为开关量的变化时刻，然后重新进入步骤5-2。
7.根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(6)中，所述链路占用时间的计算公式为：帧占用链路时间＝(帧位数+100)/数据速率。
8.根据权利要求1所述报文回放方法，其特征在于，所述步骤(7)中，计算所述实际发送时间包括如下步骤：
步骤7-1、设置变量t，令t＝0；
步骤7-2、将所述SV帧、GOOSE帧标记为“未排序”；
步骤7-3、在所有未排序SV帧、GOOSE帧中找到理想发送时间最小的一帧，若有相同的则任选一帧，将该帧标记为“已排序”，并比较其理想发送时间与t的大小，若该帧的理想发送时间小于t，则设置该帧的实际发送时间为t，同时令t等于t的当前值加上 该帧占用链路时间；若该帧的理想发送时间大于等于t，则设置该帧的实际发送时间为该帧的理想发送时间，同时令t等于该帧的实际发送时间加上该帧占用链路时间；
步骤7-4、重复步骤7-3直到对所有SV帧、GOOSE帧完成排序。
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