CN108255070A - 面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，属于计算机仿真技术领域，本发明中，稳控和保护装置通过E1通道传输的电力系统私有协议的数据，通过协议转换器接口转换成UDP/IP数据，UDP/IP数据可以用于通信仿真系统仿真；协议转换器完成了稳控和保护装置与通信仿真网络之间的信息解析、重新封装和传输，在不改变稳控和保护装置的设置、软硬件和数据输入/输出的情况下，将仿真和实物设备等不同的设备和应用互联。

Description

面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法

技术领域

本发明属于半实物仿真通信技术领域。具体涉及一种面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法。

背景技术

电力系统是最为重要的国家基础设施之一，其安全稳定运行关系到国计民生的各个环节。随着智能电网技术的发展，电力系统和通信网的结合越来越紧密，而电力通信又是现代电网的重要基础设施,是保证电网安全稳定经济运行的重要手段。尤其是智能电网和刚刚兴起的能源互联网，对电力通信网络提出了更高的要求。由于电力系统对通信网的高度依赖，使得一旦电力通信网络发生故障，将会对电网的监控系统造成直接的影响，导致重大的经济损失。

研究这种电网和通信网的复杂耦合系统就有着重要的现实意义，而仿真技术是定量分析研究这种耦合网络的关键技术。而采用半实物仿真的方法可以有效提高仿真结果的准确性和可信性，并可用来检测实物设备和通信系统的有效性。通过在计算上设计虚拟化的通信仿真网络，将电力设备的实际输出/输入的数据包连入虚拟通信网络，仿真在各种通信条件下的数据包的延时、误码、中断等情况，从而得到在各种通信条件下，电力系统受到的影响。由于电力的稳控和保护信息通信采用了满足国家电网公司企业标准Q/GDW11356—2014《电网安全自动装置标准化设计规范》和《安全稳定控制通信接口装置技术规范（报批稿）》的自定义的私有通信协议，而通信仿真软件只能接收满足TCP/IP或UDP/IP等基于通用以太网的标准通信协议，因此电力稳控或保护装置无法直接和通信仿真软件直接通信。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，目标是满足稳控系统与通信仿真系统间不同通信协议以及通信方式的转换，构建一种面向电力系统安全稳定控制和保护信息传输的E1通信通道半实物仿真系统。既可以用于半实物仿真目的的通信协议转换；也可用于分析安全稳定控置装置的通信数据；并可测试电力二次设备的站间通信协议的可靠性和有效性。

本发明实现实时协议转换，将通信仿真软件和稳控设备实物等互联，实现不同实体间数据信息的交互，有效完成不同半实物仿真应用的场景。其具体方案如下：

面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，包括以下步骤：

1）将协议转换器插入到通信线路中，通过协议转换器上的协议转换接口将电力稳控/保护设备与仿真通信网路连接；

2）协议转换接口接收E 1通信通道中的电力稳控或保护设备的数据帧；

3）协议转换接口在接收到完整的稳控装置或保护装置发出的数据帧后，对数据帧进行解析，解析数据帧格式，并得到有效数据；

4） 协议转换接口将有效数据重新封装为标准IP数据包，并将数据包发送到通信仿真软件；

5）通信仿真软件通过网卡读取经由协议转换接口转换的以太网数据包用于仿真处理，并将仿真处理后的数据包通过网卡发送到对端的协议转换接口；

6）该协议转换接口提取有效数据，并将有效数据按照电力的稳控和保护信息通信协议的要求，重新封装为相应的数据帧后，通过通信通道发送到稳控装置或保护装置。

进一步的，协议转换接口在接收到完整的稳控装置或保护装置发出的数据帧后，对收到的电力稳控或保护设备的数据帧进行解析的解析过程为：HDB3物理层解码，1B4B扩频解码，解析HDLC数据帧格式。

进一步的，步骤4）中将数据包发送到到通信仿真软件采用SOCKET UDP方式发送。

进一步的，所述协议转换接口用于接收来自E1通信通道传输的符合规范的电力稳控/保护设备数据帧并将其转换为通信仿真软件仿真可识别的数据包。

进一步的，所述规范包括国家电网公司企业标准Q/GDW 11356-2014、《电网安全自动化装置标准化设计规范》以及《安全稳定控制通信接口装置技术规范》。

有益效果：本发明提供了一种通信协议转换接口，实现稳控和保护装置与通信仿真软件的互联互通，既可以用于半实物仿真目的的通信协议转换；也可用于分析安全稳定控置装置的通信数据；并可测试电力二次设备的站间通信协议的可靠性和有效性。

附图说明，

图1是本发明的工作流程图图。

具体实施方式

随着特高压电网的建设，电网和通信网构成了一个强耦合的系统，因此发生复杂连锁故障的可能性也随之增加。而稳控和保护技术的提升对特高压电网的建设起到重要的支撑作用。然而，随着输电线路距离的大幅增加，与之相联系的通信距离也变得越来越长，通信系统的复杂性也越来越大，因此有必要对稳控和保护信息在长距离、高复杂度的通信网中的传输进行相应的研究。而半实物仿真是一种有效的途径。然而，由于电力的稳控和保护信息通信采用了电力系统自定义的私有通信协议，而通信仿真软件并不兼容该通信协议。

由此，本发明提供了一种面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，通过通信协议转换接口，实现稳控和保护装置与通信仿真软件的互联互通，为半实物仿真打下基础。该通信协议转换接口除了可用于半实物仿真，还可以用于稳控通信通道的数据分析，以及稳控装置的测试。

为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1所示，对本发明的实施步骤进行详细描述：

1）将协议转换器插入到E1通信线路中，在协议转换器的网络接口上配置IP地址和端口号，并配置对端设备的IP地址和端口号。

2）稳控或保护装置的输出数据通过E1接口输出到协议转换器的E1接口（协议转换接口）上。

3）协议转换装置接收到完整的稳控装置或保护装置发出的数据帧后，对数据帧进行解析，根据国家电网公司企业标准Q/GDW 11356—2014《电网安全自动装置标准化设计规范》和《安全稳定控制通信接口装置技术规范（报批稿）》定义的数据帧格式，先HDB3物理层解码，再对1B4B扩频解码，最后解析HDLC数据帧格式，并得到稳控/保护设备发出的业务信息。

4）将解析后的有效数据重新封装为标准UDP/IP数据包，并指定接收端的IP地址和端口号；

5）将数据包通过SOCKET UDP方式发送到通信仿真软件；

6）通信仿真软件接收由协议转换器发出的SOCKET UDP数据包，并对数据包进行仿真；

7）经由通信仿真软件仿真的数据包通过SOCKET UDP方式发送给对端的协议转换接口，由该接口提取有效数据稳控/保护设备发出的业务信息，并将业务信息按照电力的稳控和保护信息通信协议的要求，经过HDLC封装、1B4B扩频编码、HDB3物理层编码后，再通过E１通信通道发送到稳控装置或保护装置；

8）以上的协议转换接口实现实时的数据帧转换。

上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将协议转换器插入到通信线路中，通过协议转换器上的协议转换接口将电力稳控/保护设备与仿真通信网路连接；

2）协议转换接口接收通信通道中的电力稳控或保护设备的数据帧；

3）协议转换接口在接收到完整的稳控装置或保护装置发出的数据帧后，对数据帧进行解析，解析数据帧格式，并得到有效数据；

4） 协议转换接口将有效数据重新封装为标准IP数据包，并将数据包发送到通信仿真软件；

5）通信仿真软件通过网卡读取经由协议转换接口转换的以太网数据包用于仿真处理，并将仿真处理后的数据包通过网卡发送到对端的协议转换接口；

6）该协议转换接口提取有效数据，并将有效数据按照电力的稳控和保护信息通信协议的要求，重新封装为相应的数据帧后，通过通信通道发送到稳控装置或保护装置。

2.根据权利要求1所述的面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，其特征在于所述通信通道为E1通信通道。

3.根据权利要求1所述的面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，其特征在于协议转换接口在接收到完整的稳控装置或保护装置发出的数据帧后，对收到的电力稳控或保护设备的数据帧进行解析的解析过程为：HDB3物理层解码，1B4B扩频解码，解析HDLC数据帧格式。

4.根据权利要求1所述的面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，其特征在于，步骤4）中将数据包发送到到通信仿真软件采用SOCKET UDP方式发送。

5.根据权利要求2所述的面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，其特征在于：所述协议转换接口用于接收来自E1通信通道传输的符合规范的电力稳控/保护设备数据帧并将其转换为通信仿真软件仿真可识别的数据包。

6.根据权利要求1所述的面向电力稳控装置的半实物仿真通信方法，其特征在于：所述规范包括国家电网公司企业标准Q/GDW 11356-2014、《电网安全自动化装置标准化设计规范》以及《安全稳定控制通信接口装置技术规范》。