CN108322348A - 变电站监控信息自动验收信号触发运行子系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统及方法，仿真子系统包括IEC61850智能电子设备的虚拟仿真模块、实遥信信号生成策略库、通信中断虚遥信信号生成策略库和遥测信号生成策略库。本发明通过虚拟仿真变电站IED设备站控层信息交互行为，按照实遥信、虚遥信及遥测信号的既定生成策略，批量生成数据，快速实现对数据通信网关机接收、处理及转发等功能正确性进行测试，解决了变电站与调度主站进行联调验收阶段时间周期长、效率低下的问题，满足变电站监控信息自动验收需求。

Description

变电站监控信息自动验收信号触发运行子系统及方法
技术领域
本发明涉及一种变电站监控信息自动验收信号触发运行子系统及方法，属于电力系统自动化技术领域。
背景技术
变电站监控信息验收是变电站投运之前必不可少的一环，关系到变电站投运后调度运行的可靠性，目前变电站监控信息的验收都由调度主站监控值班人员和现场调试人员逐一核对；一个新建变电站往往有上千个遥信、遥测信息，这些信息都需要人工逐一触发，通常需要用时一星期以上时间才能完成整个验收工作。
随着智能变电站应用技术的发展，目前全站间隔层设备都采用IEC61850通信协议与数据通信网关机进行数据交互，开发一套变电站监控信息自动验收系统，自动完成变电站监控信息验收工作，提升验收效率具体重要意义。
发明内容
本发明提供了一种智能变电站自动验收信号触发运行子系统及方法，按照配置的信号生成策略自动触发遥信遥测数据，触发生成的运行数据发送至数据通信网关机，经数据通信网关机转发至调度主站。
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统，包括IEC61850智能电子设备的虚拟仿真模块、实遥信信号生成策略库、通信中断虚遥信信号生成策略库和遥测信号生成策略库；
所述IEC61850智能电子设备的虚拟仿真模块基于SCD文件仿真MMS-A网络和MMS-B网络的所有智能电子设备，在信息交互上完全模拟基于IEC61850智能电子设备的信息输入输出；仿真的智能电子设备接收管理功能模块的命令，按照信号生成策略的配置生成信号并发送给数据通信网关机；
所述实遥信信号生成策略库，包含同一个信号值变化策略和所有信号值的生成顺序策略以及时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略；
所述通信中断虚遥信信号生成策略库，包含信号值变化策略、时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略；
所述遥测信号生成策略库，包含信号值变化策略、时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略。
前述的实遥信信号生成策略库中，同一个信号值变化策略包括两种方式：a)、测试启动前值都默认为0，测试启动后信号值变化规律为0->1->0；b)、测试启动前值都默认为1，测试启动后信号值变化规律为1->0->1；所有信号值的生成顺序策略是指信号值按照从小到大依次进行触发仿真；时间间隔策略是指同一个信号值变化的间隔可设置；相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发发送的时间间隔可设置。
前述的通信中断虚遥信信号生成策略库中，所述信号值生成策略是指，测试启动前都默认为通信正常，信号值为0，测试启动后按照信号点从小到大依次变化为通信中断，信号值为1；所述时间间隔策略是指同一个信号的值变化的间隔可设置；所述相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发通信中断的时间间隔可设置。
前述的遥测信号生成策略库中，所述信号值生成策略是指，在信号值基础上增加一个偏移量作为遥测信号的值；所述时间间隔策略是指同一个信号值变化的间隔可设置；所述相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发增加偏移量的时间间隔可设；其中，偏移量可设置。
变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统的信号触发方法，包括以下步骤：
1)构建一个管理进程和n个IED虚拟设备服务进程；
2)启动管理进程，管理进程读取SCD配置文件，根据SCD配置文件中Communication信息获取IED设备的IP地址和IED名称以及IED站控层访问点，对每一个IED创建MMS-A网络的IED虚拟设备服务进程和MMS-B网络的IED虚拟设备服务进程；
3)每个IED虚拟设备服务进程根据管理进程传入的信息，创建用于通信的套接字，并读取SCD配置文件中对应的IED模型信息，建立IED模型并初始化MMS服务；
4)每个IED虚拟设备服务进程通过进程间通信方式向管理进程注册自身进程信息，包括IED名称、进程唯一标识符、IED所在网络ID；注册信息保存在进程管理链表中；
5)加载实遥信信号生成策略库、通信中断虚遥信信号生成策略库和遥测信号生成策略库，初始化实遥信信号策略，通信中断虚遥信信号策略，遥测信号策略；
6)管理进程接收测试工作站信号触发指令，指令中包含策略选择和一批测试信号信息，每个测试信号信息均由点号、IEC61850路径名以及这个点对应的具体IED设备名称；
7)管理进程按照指令中的策略从信号生成策略库中选择信号生成策略，按照IED设备名称从进程管理链表中找出对应的IED虚拟设备服务进程信息，通过进程通信方式将IEC61850路径、信号值发送给IED虚拟设备服务进程；对指令中包含的一批测试信号中的每个测试信号都执行该步骤；
8)IED虚拟设备服务进程接收发送的IEC61850路径以及信号值，按照IEC61850路径映射关系找到与这个路径相对应的变量地址，用信号值更新变量地址；
9)IEC61850报告服务机制检测到其引用的数据集中的变量值变化，触发报告上送机制，将信号值通过报告服务上送到测试工作站，完成数据变化上送。
前述的步骤1)中，n的值取决于SCD配置文件中IED个数M，n＝2*M。
前述的步骤7)中，每个相邻信号之间的时间间隔由信号切换时间间隔策略控制，同一个遥信值变化时间间隔由时间间隔策略控制。
前述的步骤6)中，对于遥信与遥测信息，遥信与遥测点号为变电站监控信息上送至调控主站的远动点号。
本发明所达到的有益效果：本发明通过配置的信号触发策略经过智能电子设备虚拟设备仿真子系统发送全部信号上送至数信通信网关机，调度主站接收数信通信网关机转发的信号数据，调度主站可以根据信号触发策略、接收到的信号值和监控信息点表进行比对，根据比对结果自动生成验收报告，准确、可靠、快速的实现了对自动验收工作，将以往工程验收周期从一周左右，缩短到小时级别，解决了以往靠人工进行数据触发的低效率的问题，满足了智能变电站自动验收的需求。
附图说明
图1为整个变电站监控信息自动验收系统结构图；
图2为本发明的实现流程图；
图3为本发明的进程机制。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统是变电站监控信息自动验收系统的一部分，本发明的变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统，包括IEC61850智能电子设备的虚拟仿真模块、实遥信信号生成策略库、通信中断虚遥信信号生成策略库和遥测信号生成策略库。
其中，IEC61850智能电子设备的虚拟仿真模块是基于SCD文件仿真MMS-A网络和MMS-B网络的所有智能电子设备，在信息交互上完全模拟基于IEC61850智能电子设备的信息输入输出；这些仿真的智能电子设备接收管理功能模块的命令，按照信号生成策略的配置生成信号并发送给数据通信网关机，根据信号生成策略的配置使数据变化报告内容可定制，信号变化行为可控。
实遥信信号生成策略库，包含同一个信号值变化策略和所有信号值的生成顺序策略以及时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略；其中，同一个信号值变化策略有两种主要的方式：a)、测试启动前值都默认为0，测试启动后信号值变化规律为0->1->0(表达的是由分到合，再到分)；b)、测试启动前值都默认为1，测试启动后信号值变化规律为1->0->1；所有信号值的生成顺序策略是指按照信号值从小到大依次进行触发仿真；时间间隔策略是指同一个信号值变化的间隔可设置；相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发发送的时间间隔可设置。
通信中断虚遥信信号生成策略库，包含信号值变化策略、时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略；其中，信号值变化策略是指，测试启动前都默认为通信正常(信号值为0)，测试启动后按照信号值从小到大依次变化为通信中断(信号值为1)；时间间隔策略是指同一个信号的值变化的间隔可设置；相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发通信中断的时间间隔可设置。
遥测信号生成策略库，包含信号值变化策略、时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略；其中，信号值生成策略是指，在信号值基础上增加一个偏移量作为遥测信号的值；时间间隔策略是指同一个信号的值变化的间隔可设置；相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发增加偏移量的时间间隔可设；其中，偏移量可设置。
图2为本发明提供的智能变电站自动验收信号触发运行子系统的实现流程，详述如下：
S1，首先加载SCD配置文件，解耦出每个IED设备的IP地址、IED名称、IED站控层访问点以及该访问点下的IED模型；
使用这些解耦出的IED信息，对每个IED设备创建一个IED虚拟设备服务进程，该进程对应于一个独立的IEC61850服务，每个IEC61850服务都与具体的IED模型相对应；
从通信角度来看，对于外部客户端(数据通信网关机)而言，这些IEC61850服务等同于真实的IED设备；其接受外部客户端的通信连接、初始化服务、读服务目录、读逻辑设备目录、读逻辑节点、读数据模型、初始化报告控制块服务、报告等服务行为。
S2，加载信号生成策略库(实遥信信号生成策略库、通信中断虚遥信信号生成策略库和遥测信号生成策略库)，初始化实遥信信号策略，通信中断虚遥信信号策略，遥测信号策略，每种策略中包括信号值变化策略、时间间隔策略、相邻信号切换时间间隔策略。
S3，接收测试工作站指令，指令中包含策略选择和一批测试信号信息，每个测试信号信息由点号、IEC61850路径名以及这个点对应的具体IED设备名称，其中，遥信与遥测点号为变电站监控信息上送至调控主站的远动点号。按照策略从信号生成策略库中选择信号生成策略，按照IED设备名称定位到IED虚拟设备，向IED虚拟设备发送信号对应的IEC61850路径以及由策略决定的信号值；对指令中包含的一批测试信号中的每个测试信号都执行该步骤，每个相邻信号之间的时间间隔由信号切换时间间隔策略控制，同一个遥信值的变化时间间隔由时间间隔策略控制。
S4，IED虚拟设备被动接收步骤S3中发送的信号对应的IEC61850路径以及信号值，按照IEC61850路径映射关系找到与这个路径相对应的变量地址，用信号值更新变量地址；IEC61850报告服务机制检测到其引用的数据集中的变量值变化，触发报告上送机制，将信号值通过报告服务上送到外部客户端，完成数据变化上送。
本发明仿真子系统实现的工作进程机制如图3所示，在本发明中，仿真子系统由一个管理进程和n个IED虚拟设备服务进程组成，n的值取决于SCD配置文件中IED个数M，需要同时考虑站控层MMS-A网络和站控层MMS-B网络的设备，所以n＝2*M；
仿真子系统首先启动管理进程，管理进程读取SCD配置文件，根据SCD配置文件中Communication信息获取IED设备的IP地址和IED名称以及IED站控层访问点，对每一个IED创建MMS-A网络的IED虚拟设备服务进程和MMS-B网络的IED虚拟设备服务进程。
每个IED虚拟设备服务进程根据管理进程传入的信息包括：IP地址、IED名称、IED站控层访问点，创建用于通信的套接字，并读取SCD配置文件中对应的IED模型信息，建立IED模型并初始化MMS服务；每个虚拟设备服务进程通过进程间通信方式向管理进程注册自身进程信息，包括IED名称、进程唯一标识符、IED所在网络ID；注册信息保存在进程管理链表中。
管理进程接收到外部客户端(测试工作站)信号触发指令，指令包含信号所属IED名称、信号对应的IEC61850路径、信号值变化策略；管理进程根据IED名称从进程管理链表中找出对应的IED虚拟设备服务进程信息，通过进程通信方式将IEC61850路径、信号值发送给IED虚拟设备服务进程，由IED虚拟设备服务进程按照IEC61850报告服务机制触发报告上送变化数据，完成信号触发工作。
综上所述，本发明通过虚拟仿真变电站所有IED设备，按照遥信遥测信号的既定生成策略，批量生成数据，解决了与主站进行联调验收阶段的由人工逐一试验触发信号的时间周期长、效率低下问题，满足智能变电站自动验收信号触发运行的需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统，其特征在于，包括IEC61850智能电子设备的虚拟仿真模块、实遥信信号生成策略库、通信中断虚遥信信号生成策略库和遥测信号生成策略库；
所述IEC61850智能电子设备的虚拟仿真模块基于SCD文件仿真MMS-A网络和MMS-B网络的所有智能电子设备，在信息交互上完全模拟基于IEC61850智能电子设备的信息输入输出；仿真的智能电子设备接收管理功能模块的命令，按照信号生成策略的配置生成信号并发送给数据通信网关机；
所述实遥信信号生成策略库，包含同一个信号值变化策略和所有信号值的生成顺序策略以及时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略；
所述通信中断虚遥信信号生成策略库，包含信号值变化策略、时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略；
所述遥测信号生成策略库，包含信号值变化策略、时间间隔策略和相邻信号切换时间间隔策略。
2.根据权利要求1所述的变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统，其特征在于，所述实遥信信号生成策略库中，同一个信号值变化策略包括两种方式：a)、测试启动前值都默认为0，测试启动后信号值变化规律为0->1->0；b)、测试启动前值都默认为1，测试启动后信号值变化规律为1->0->1；所有信号值的生成顺序策略是指信号值按照从小到大依次进行触发仿真；时间间隔策略是指同一个信号值变化的间隔可设置；相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发发送的时间间隔可设置。
3.根据权利要求1所述的变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统，其特征在于，所述通信中断虚遥信信号生成策略库中，所述信号值生成策略是指，测试启动前都默认为通信正常，信号值为0，测试启动后按照信号点从小到大依次变化为通信中断，信号值为1；所述时间间隔策略是指同一个信号的值变化的间隔可设置；所述相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发通信中断的时间间隔可设置。
4.根据权利要求1所述的变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统，其特征在于，所述遥测信号生成策略库中，所述信号值生成策略是指，在信号值基础上增加一个偏移量作为遥测信号的值；所述时间间隔策略是指同一个信号值变化的间隔可设置；所述相邻信号切换时间间隔策略是指相邻信号顺序触发增加偏移量的时间间隔可设；其中，偏移量可设置。
5.基于权利要求1至4任意一项所述的变电站监控信息自动验收信号触发仿真子系统的信号触发方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)构建一个管理进程和n个IED虚拟设备服务进程；
2)启动管理进程，管理进程读取SCD配置文件，根据SCD配置文件中Communication信息获取IED设备的IP地址和IED名称以及IED站控层访问点，对每一个IED创建MMS-A网络的IED虚拟设备服务进程和MMS-B网络的IED虚拟设备服务进程；
3)每个IED虚拟设备服务进程根据管理进程传入的信息，创建用于通信的套接字，并读取SCD配置文件中对应的IED模型信息，建立IED模型并初始化MMS服务；
4)每个IED虚拟设备服务进程通过进程间通信方式向管理进程注册自身进程信息，包括IED名称、进程唯一标识符、IED所在网络ID；注册信息保存在进程管理链表中；
5)加载实遥信信号生成策略库、通信中断虚遥信信号生成策略库和遥测信号生成策略库，初始化实遥信信号策略，通信中断虚遥信信号策略，遥测信号策略；
6)管理进程接收测试工作站信号触发指令，指令中包含策略选择和一批测试信号信息，每个测试信号信息均由点号、IEC61850路径名以及这个点对应的具体IED设备名称；
7)管理进程按照指令中的策略从信号生成策略库中选择信号生成策略，按照IED设备名称从进程管理链表中找出对应的IED虚拟设备服务进程信息，通过进程通信方式将IEC61850路径、信号值发送给IED虚拟设备服务进程；对指令中包含的一批测试信号中的每个测试信号都执行该步骤；
8)IED虚拟设备服务进程接收发送的IEC61850路径以及信号值，按照IEC61850路径映射关系找到与这个路径相对应的变量地址，用信号值更新变量地址；
9)IEC61850报告服务机制检测到其引用的数据集中的变量值变化，触发报告上送机制，将信号值通过报告服务上送到测试工作站，完成数据变化上送。
6.根据权利要求5所述的信号触发方法，其特征在于，所述步骤1)中，n的值取决于SCD配置文件中IED个数M，n＝2*M。
7.根据权利要求5所述的信号触发方法，其特征在于，所述步骤7)中，每个相邻信号之间的时间间隔由信号切换时间间隔策略控制，同一个遥信值变化时间间隔由时间间隔策略控制。
8.根据权利要求5所述的信号触发方法，其特征在于，所述步骤6)中，对于遥信与遥测信息，遥信与遥测点号为变电站监控信息上送至调控主站的远动点号。
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