CN107819647A - 智能变电站站控层网络测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统技术领域。智能变电站站控层网络测试仪，其特征在于它包括三个模块：第一模块：解析保护装置或测控装置的CID文本，生成并建立IEC61850‑MMS服务器模型，模拟IEC61850‑MMS服务器，通过站控层网络与站内正在调试的IEC61850‑MMS客户端进行通信；并模拟保护装置或测控装置发出各种遥信与遥测信息；第二模块：模拟IEC61850‑MMS客户端，接收IEC61850‑MMS服务器的遥信与遥测信息；并模拟发出遥控过程，向保护装置、测控装置发送遥控指令，进行遥控操作；第三模块：通过镜像交换口，抓取IEC61850‑MMS客户端与IEC61850‑MMS服务器之间的MMS通讯报文并分析，分类显示MMS报文基本信息。本发明可以方便的进行远动对点，节省了远动对点时间。

Description

智能变电站站控层网络测试仪

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种智能变电站站控层网络测试仪。

背景技术

如图1所示，在智能变电站三层两网的网络结构中，过程层设备(合并单元、智能终端)与间隔层设备(保护装置、测控装置)通信经过过程层网络，物理介质一般采用光纤与光交换机。而间隔层设备与站控层设备(后台机、远动工作站)通信经过站控层网络，物理介质一般采用以太网电缆和电交换机。在智能变电站调试和试验过程中，很大一部分工作就是在检验信息在这些设备与网络上传输和转换是否正确。很多有实力的厂家也推出了各种调试设备来帮助检验。但目前市面上的所有调试设备，大多致力于检验和模拟过程层网络上的通信，而在站控层网络上缺乏相应工具进行通信的检验与模拟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能变电站站控层网络测试仪，可以方便的进行远动对点，节省了远动对点时间。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，智能变电站站控层网络测试仪，其特征在于它包括三个模块：

第一模块：解析保护装置或测控装置的CID文本，生成并建立IEC61850-MMS服务器模型，模拟IEC61850-MMS服务器，通过站控层网络与站内正在调试的IEC61850-MMS客户端进行通信；并模拟保护装置或测控装置发出各种遥信与遥测信息；用以检验后台数据库或远动工作站遥信、遥测点表配置的正确性；

第二模块：模拟IEC61850-MMS客户端，接收IEC61850-MMS服务器的遥信与遥测信息；并模拟发出遥控过程，向保护装置、测控装置发送遥控指令，进行遥控操作；用以检验保护装置、测控装置遥测变比设置正确性，及后台数据库和远动工作站遥控点位配置正确性；

第三模块：通过镜像交换口，抓取IEC61850-MMS客户端与IEC61850-MMS服务器之间的MMS通讯报文并分析，分类显示MMS报文基本信息，用以在现场调试中帮助发现解决站控层通信故障。

本发明的创新点：1、首次提出并实现智能变电站站控层测试仪及其应用功能。此前，智能变电站站控层调试一直没有专用仪器仪表，现场调试如果出现问题只能利用站内网络分析仪查看报文，无法使用仪器取代IEC61850-MMS服务器和IEC61850-MMS客户端进行调试验证。如果出现站控层通信故障，很难现场定位和排除故障。本测试仪可以模拟IEC61850-MMS通信服务的客户端和服务器，并对两者之间的通信进行监视分析，较完善的解决了智能变电站站控层故障调试的问题。

2、为实现本测试仪第三模块的功能，在硬件结构上，首次集成了镜像口功能的交换机。因为智能变电站站控层网络使用MMS协议，基于TCP/IP的以太网。因此，站控层网络上的报文不能直接抓取，现场调试需要分析站控层报文时需要对交换机端口进行镜像设置，或外接集线器(HUB)。但现场调试时，给交换机端口设置镜像后往往忘记恢复，容易给以后扩建留下难以查找的隐患。使用外接集线器时，集线器的一个网口接IEC61850-MMS客户端，另一个网口接IEC61850-MMS客户端，第三个网口接调试用笔记本电脑，集线器本身和笔记本电脑还要接电源。因此要在施工现场接电源与制作短网线，接线复杂，费时费力(如图6)。

因此，本发明在智能变电站站控层测试仪上提出四电以太网口同一冲突域的网络接口模式。在测试仪以太网网络接口上集成一个四端口镜像的交换机，在四个以太网端口中任意一个接IEC61850-MMS客户端(后台机或远动机)，另一个接IEC61850-MMS服务器(测控或保护装置)，测试仪就可以通过以太网口直接读取客户端和服务器端的通信报文。省去设置交换机或外接集线器的步骤(如图7)。

本发明的有益效果在于：可以方便的进行远动对点，节省了远动对点时间。

附图说明

图1为现有智能变电站网络结构图。

图2为变电站综合自动化对点示意图。

图3为远动数据优化示意图。

图4为测试仪模拟IEC61850-MMS服务器图。

图5为测试仪监测站控层通信报文图。

图6为现有站控层抓包接线图。

图7为集成镜像交换机的硬件结构图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

智能变电站(Zztester智能变电站)站控层网络测试仪，就是专门进行站控层通信检验与模拟的工具，它包括三个模块(主要有三个方面功能模块)：

第一模块：解析保护装置或测控装置的CID文本，生成并建立IEC61850-MMS服务器模型，模拟IEC61850-MMS服务器(如保护装置或测控装置)，通过站控层网络与站内正在调试的IEC61850-MMS客户端(如后台机或远动工作站)进行通信；并模拟保护装置或测控装置发出各种遥信与遥测信息；用以检验后台数据库或远动工作站遥信、遥测点表配置的正确性；

第二模块：模拟IEC61850-MMS客户端(后台机或远动工作站)，接收IEC61850-MMS服务器(保护装置、测控装置)的遥信与遥测信息；并模拟发出遥控过程，向保护装置、测控装置发送遥控指令，进行遥控操作；用以检验保护装置、测控装置遥测变比设置正确性，及后台数据库和远动工作站遥控点位配置正确性；

第三模块：通过本测试仪内集成的镜像交换口，抓取IEC61850-MMS客户端(后台机或远动工作站)与IEC61850-MMS服务器(保护装置、测控装置)之间的MMS通讯报文并分析，分类显示MMS报文基本信息，用以在现场调试中帮助发现解决站控层通信故障。

技术路线：

软件部分，本测试仪基于LINUX操作系统与QT开发环境和JRE运行环境，大部分代码使用C++语言开发，并利用了IEC61850的相关第三方开源库。由于在开发时，就考虑到软件的可移植性，所以软件可以相对便利的移植到安装有Windows、Android或其他LINUX类系统的电脑和平板上。

硬件部分，本测试仪主要采用嵌入式系统+镜像交换机的方式，即在嵌入式系统主板的网络口上外接一个4网口的镜像抓包交换机，并集成交换机的电源部分。在交互方式上可以采用触屏或专用键盘两种方式。触屏方式技术较为简单，开销小，但作为成品测试仪来说操作不是很方便。采用专用键盘方式，操作方便，但需要PCB设计和开模，键盘橡胶开模，外壳塑料开模，此外还需要写专门的键盘驱动程序，技术复杂，开销大。本发明可优先采用触屏方式。

应用场合：

1、本测试仪第一功能模块可以根据装置的CID模型，模拟IEC61850-MMS服务器(保护装置或测控装置)发出遥信与遥测信息。因此，在智能变电站基建及改造项目中，使用本测试仪可以方便的进行远动对点。

(1)、使用本测试仪可以减少远动对点工作量，缩短远动对点工作时间。在变电站自动化对点过程中，对于每个遥信、遥测点，需要进行两次现场模拟核对：第一次模拟核对后台数据库及设备二次接线的正确性；第二次模拟远动工作站点表及调度自动化点表的正确性(如图2a)。而为了试验证明全回路工作正常，往往两次都要从发出信号的源头进行模拟发送，费时费力。有了本测试仪后，可以在第一次现场实际模拟后，第二次核对远动点表时，使用本测试仪进行模拟遥信遥测信号(如图2b)，从而大大提高了远动对点的效率，在保证全回路试验检验的前提下减少了重复工作，节省了远动对点时间。

(2)本测试仪可以方便的核对经数据优化后的远动点表。国网系统内的智能变电站大多采用数据优化的方式合并上送故障信号，如某间隔有个“二次设备或回路故障”这个信号由本间隔“测控收智能终端GOOSE1数据集断链”，与“测控收智能终端GOOSE2数据集断链”等信号合并(如图3)。其中一个信号发出，远动上“二次设备或回路故障”这个信号就应该被触发。那么如果测试人员需要实际作出这个信号，只能拔掉测控装置的组网光纤。但一旦拔掉光纤，“测控收智能终端GOOSE1数据集断链”，与本间隔“测控收智能终端GOOSE2数据集断链”这两个信号都发出来了，远动对点时不能确定这个远动信号是只由第一个信号触发，只由第二个信号触发还是都触发。这时候，采用本测试仪可以分别模拟两个信号，看是否都触发“二次设备或回路故障”的远动信号。从而增加了远动对点的准确性。

(3)在某些综自改造项目中，需要更换远动装置或后台装置，但间隔不能停电，或站内直流设备不能停电。利用本测试仪可以在不停电的情况下，完成后台数据库或远动点表的核对。

2、本测试仪第二功能模块可以模拟IEC61850-MMS服务器(后台机和远动工作站)接收保护装置、测控装置发出的遥信遥测信号，并显示遥信变位信息和遥测数值。或模拟后台机和远动工作站发送指令给保护装置、测控装置，完成某项操作。用以检验保护装置、测控装置参数设置的正确性，或在设备检验出厂时测试设备的可用性(如图4)。

3、本测试仪第三功能模块可以实时监测并显示IEC61850-MMS服务器(保护装置或测控装置)与IEC61850-MMS客户端(后台或远动工作站)之间的通信报文，分析报文中的一般性错误，并作出标示。针对后台(远动)采样不正确，或后台(远东)遥控命令下发不了的错误，提供第三方平台，快速定位错误源头，找到错误原因(如图5)。

Claims (1)

1.智能变电站站控层网络测试仪，其特征在于它包括三个模块：

第一模块：解析保护装置或测控装置的CID文本，生成并建立IEC61850-MMS服务器模型，模拟IEC61850-MMS服务器，通过站控层网络与站内正在调试的IEC61850-MMS客户端进行通信；并模拟保护装置或测控装置发出各种遥信与遥测信息；用以检验后台数据库或远动工作站遥信、遥测点表配置的正确性；

第二模块：模拟IEC61850-MMS客户端，接收IEC61850-MMS服务器的遥信与遥测信息；并模拟发出遥控过程，向保护装置、测控装置发送遥控指令，进行遥控操作；用以检验保护装置、测控装置遥测变比设置正确性，及后台数据库和远动工作站遥控点位配置正确性；

第三模块：通过镜像交换口，抓取IEC61850-MMS客户端与IEC61850-MMS服务器之间的MMS通讯报文并分析，分类显示MMS报文基本信息，用以在现场调试中帮助发现解决站控层通信故障。