CN109085808A - 智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置及测试方法，属于智能变电站辅助控制系统技术领域。本发明所述模拟装置具体包括：人机交互单元和子设备模拟单元。人机交互单元包括可视化液晶显示单元、ARM微控制器和按键输入控制模块；子设备模拟单元由8个模拟的子设备构成，每个模拟的子设备具有数据收发模块和数据处理模块，数据处理模块还包括数据解析和数据转发两个部分。依据模拟装置，本发明还公开了测试方法，很好地代替真实的子设备对智能管理主机进行协议一致性、功能、性能测试，为智能变电站辅助控制系统的建设实施、检测和验收提供有力的依据，同时为智能变电站辅助控制系统的标准化、规范化发展做出有力推动。

Description

智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置及测试方法

技术领域

本发明属于智能变电站辅助控制系统技术领域，具体涉及一种智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置及测试方法。

背景技术

随着智能电网的兴起和发展，变电站作为电力传输分配过程中最为关键的部分，其智能化和安全性变得尤为重要。未来变电站的建设将逐步向无人值守和智能化方向发展，智能变电站必将取代传统变电站成为未来输配电的主力军。智能变电站包括三大支撑性的智能系统：智能自动化系统、智能在线监测系统、智能辅助控制系统。其中，智能辅助控制系统是保障变电站安全稳定运行的关键。变电站智能辅助控制系统发展到今天已经成为了一套比较完备的系统，包括综合应用服务器、智能管理主机、子设备，三个组成部分互通互联保证了变电站尤其是无人值守变电站的安全稳定运行。

国家电网公司技术标准Q/GDW678-2011《智能变电站一体化监控系统功能规范》、Q/GDW679-2011《智能变电站一体化监控系统建设技术规范》、Q/GDW688-2012《智能变电站辅助控制系统设计技术规范》和《国家电网公司物资采购标准-智能变电站辅助系统综合监控平台专用技术规范》等对智能变电站辅助控制系统的功能、组成、通信等都做了相应的规定，但比较粗泛，且对子系统的划分、功能、接入方式等方面的规定不尽相同。同时，各设计单位、辅助系统厂家对技术规范的理解和产品实现上存在很大的差异，使得不同省公司之间乃至省公司内智能辅助控制系统的功能、架构也差别较大。

以智能管理主机为例，智能管理主机和子设备作为智能辅助控制系统的底层硬件实体，承载着变电站动力环境数据上送、数据信息处理、控制命令下发和控制命令动作的重任。智能变电站的发展促使了很多传统的做视频监控的厂商和一些新兴的厂商对智能管理主机的开发。由于各网省公司对智能变电站辅助控制系统的理解和要求不一样，已投运变电站很大程度上依赖于建设厂家的方案，部分系统未满足现有国家电网公司技术规范的功能要求。且目前智能辅助控制系统没有一套统一的入网入站标准，这导致各个厂商开发的智能管理主机存在很多问题，例如，大量使用私有协议、数据格式各不相同、技术标准互不统一互不兼容、功能项混乱等。这些问题都不满足变电站集中管理、统一监控的要求，也不利于未来变电站智能辅助控制系统朝着标准化、规范化的方向发展。

因此，当前急需研究智能变电站辅助控制系统测试方法和配套工具，建立完备的智能变电站辅助控制系统建设、测试、验收技术规范，完成对智能变电站辅助控制系统设备入网检测、抽检、定期校验等工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置，能够对各个设备厂商提供的智能变电站辅助控制系统中的智能管理主机和辅助系统综合监控平台进行协议一致性、功能、性能测试，为智能变电站辅助控制系统的建设实施、检测和验收提供有力的依据，同时为智能变电站辅助控制系统的标准化、规范化发展做出有力推动。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：

一种智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置，包括人机交互单元和子设备模拟单元；人机交互单元包括可视化液晶单元、ARM微控制器和按键输入控制模块；子设备模拟单元由8个模拟的子设备构成，每个模拟的子设备具有数据收发模块和数据处理模块；

可视化液晶单元：由ARM微控制器驱动，用于显示信息；

ARM微控制器：与子设备模拟单元连接，实现人机交互；

按键输入控制模块：与ARM微控制器连接，用于可视化液晶单元的显示控制、子设备模拟单元的功能选择控制以及子设备模拟单元与智能管理主机进行交互时的数据传输控制；

数据收发模块：具有四种不同类型的输入输出接口，分别为模拟信号接口、数字信号接口、RS485接口和以太网接口；与被测智能管理主机的进行数据交互；

数据处理模块：对数据收发模块接收到的被测智能管理主机下发的数据进行解析，将解析后的结果组包后通过SPI总线回传至人机交互单元进行可视化以便能够直观地分析数据；

可视化液晶单元：显示串口数据传输时的相关参数，如串口号、波特率、数据位、停止位和校验位；显示当前的数据传输方式以及传输格式，包括Modbus RTU协议类型的串口数据、Modbus TCP协议类型的网口数据、模拟量数据和开关量数据；显示当前的8个模拟的子设备所模拟的真实子设备的名称和功能(包括消防主机、电子围栏、红外探测器、智能灯光、风机、空调、排水泵、水浸传感器、温湿度计、风速仪、SF6传感器、门禁12种子设备)；显示子设备模拟单元与被测智能管理主机进行交互时传输的实时数据，包括模拟量信号(电压和电流值)、数字量信号(开关变位)、Modbus RTU协议报文和Modbus TCP协议报文；子设备模拟单元解析得到的测试信息，包括错误报文类型、智能管理主机下发的动力设备动作命令(遥控、遥调命令)；

按键输入控制模块：选择可视化液晶单元的显示内容的切换，决定子设备模拟单元具体模拟的八种子设备；选择每个子设备的数据传输接口和数据传输类型，编辑输出至被测智能管理主机的数据信息(包括电压信号输出、电流信号输出、Modbus RTU协议数据帧输出以及Modbus TCP协议数据帧输出)；

数据收发模块：模拟信号接口主要进行模拟信号的输入输出、数字信号接口主要进行数字信号的输入输出、RS485接口主要进行Modbus RTU协议数据帧的输入输出、以太网口主要进行MODBUS TCP/IP协议数据帧的输入输出；

通过模拟信号输入输出接口，向被测智能管理主机连续发出4～20mA电流信号或0～5V电压信号，来达到模拟温湿度传感器、SF6传感器以及风速仪的功能；通过数字信号输入输出接口，向被测智能管理主机发出开关变位信号，来模拟具有开关变位动作的动力子设备(诸如风机、智能灯光等)和环境子设备(诸如水浸传感器、红外探测器)；通过RS485接口与被测智能管理主机连接，将数据以MODBUS RTU协议的方式组包，然后上送MODBUS RTU报文给被测智能管理主机，测试其与子设备之间的串口MODBUS通信功能；通过以太网口与被测智能管理主机连接，将数据以MODBUS TCP协议的方式组包，然后上送MODBUS TCP报文给被测智能管理主机，测试其与子设备之间的网口MODBUS通信功能；接收被测智能管理主机下发的开关变位信号、MODBUS RTU报文、MODBUS TCP报文，并将其提交至数据处理模块；

数据处理模块：解析被测智能管理主机在测试时下发的开关变位信号、MODBUSRTU报文、MODBUS TCP报文，评价被测智能管理主机的四遥功能(遥控、遥测、遥调、遥信)。

一种利用智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置对被测智能管理主机进行测试的方法，包括以下步骤：

步骤1.人机交互单元作为SPI主机可对作为SPI从机(子设备模拟单元)的八个子设备进行控制，使用人机交互单元选择当前要模拟的八个子设备，八个子设备的类型不作限制，可互不相同亦可相同，八个子设备可同时连接至被测智能管理主机；

步骤2.模拟量采集测试：温湿度仪、风速仪和SF6传感器工作时都是以4～20mA电流作为输出，把各传感器检测范围与4～20mA电流做映射；当测试被测智能管理主机时，在人机交互单元输入假设的传感器检测值并且显示在可视化液晶单元上，从而控制子设备输出相对应的电流值；对比被测智能管理主机接收到数据时的显示值和人机交互单元输入的检测值，判断被试智能管理主机能否正确读取传感器数值并且在数值越限时发出告警信息；

步骤3.开关量采集测试：消防主机、电子围栏、红外探测、智能灯光、风机、空调、排水泵、水浸传感器、门禁工作时的开关状态都是以开关变位信号输出给智能管理主机；ARM微控制器输出开关变位信号，当测试智能管理主机时，在人机交互单元输入开关闭合状态并在可视化液晶单元上显示，从而控制本发明装置输出相对应的开关变位信号；对比被测智能管理主机能否正确的读取子设备开关状态，并且在读取到报警开关状态时发出报警信息；

步骤4.MODBUS报文通信测试：消防主机、电子围栏、智能灯光、风机、空调、排水泵、门禁与智能管理主机之间都有以MODBUS报文方式进行数据交换；温湿度仪、风速仪、SF6传感器都将检测值封装在了MODBUS协议栈中传送给被测智能管理主机，其中串口型设备对应MODBUS RTU协议报文，网口型设备对应MODBUS TCP协议报文；依据子设备的功能进行MODBUS协议的细化，将子设备要传输的数据封装在MODBUS报文中；

在人机交互单元将相应功能对应的数据值放进MODBUS协议栈的寄存器中，从而控制数据收到模块收发对应的MODBUS RTU/TCP报文；通过MODBUS报文的传输实现对被测智能管理主机的多项测试。

步骤4中通过MODBUS报文的传输实现对被测智能管理主机的多项测试，具体方法如下：

(1)控制功能测试：通过被测智能管理主机界面下发遥控类型的MODBUS报文命令给子设备模拟单元，控制开关设备的启停，此时可视化液晶单元会显示接收到的MODBUS报文以及回复给被测智能管理主机的MODBUS报文，同时可视化液晶单元还会显示自身的响应即开关状态，以此判断被测智能管理主机能否正确下发控制命令；

(2)查询功能测试：通过被测管理主机界面下发查询请求(遥测类型的MODBUS报文命令)给子设备模拟单元，子设备模拟单元回复带有正确数据(比如设备名称)的MODBUS报文响应给被试智能管理主机，判断被试智能管理主机能否正确查询子设备信息并显示；

(3)设置功能测试：被测智能管理主机向子设备模拟单元下发设置请求(遥调类型的MODBUS报文命令)，例如重新设置门禁子系统的开门密码，当子设备模拟单元接收到设置请求MODBUS报文时会在可视化液晶单元上显示收发的报文，同时显示报文解析结果即新的开门密码，判断被测智能管理主机能否正确对子设备进行设置操作；

(4)实时数据采集测试：子设备模拟单元不断上送带有实时数据的MODBUS报文，包括带有水浸传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器、SF6传感器实时数据的MODBUS报文和带有灯光设备、水泵设备、风机设备、空调设备、消防系统、安防系统等的控制状态或检测状态的MODBUS报文，查看被测智能管理主机能否正确采集各个传感器的实时数据，查看被测智能管理主机能否正确监测各个子设备的状态。

本发明的有益效果是：

本发明通过深入的研究分析智能变电站内各种动力环境子设备的特性和功能需求，并依据国家电网公司相关协议标准，设计了一种模拟装置去表征各子设备的信息传输机制和收到控制指令时的动作机制，从而达到对智能变电站各子设备的模拟；考虑到对各厂商的智能管理主机或者辅助系统综合监控平台进行测试时接入各种真实的子设备是不现实的，本发明提供了一种便捷有效的子设备模拟装置及完备的测试方案，将很好的代替这些真实的子设备对智能管理主机进行协议一致性、功能、性能的测试，为智能变电站辅助控制系统的建设实施、检测和验收提供有力的依据，同时为智能变电站辅助控制系统的标准化、规范化发展做出有力推动。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图；

图2为本发明中被测智能管理主机与子设备模拟单元之间的数据传输示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

本实施例提供一种智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置，其结构原理框图如图1所示，包括人机交互单元和子设备模拟单元；人机交互单元包括可视化液晶单元、ARM微控制器和按键输入控制模块；子设备模拟单元由8个模拟的子设备构成，每个模拟的子设备具有数据收发模块和数据处理模块；本实施例中的人机交互单元和子设备模拟单元都采用ARM实现；

可视化液晶单元：由ARM微控制器驱动，用于显示信息；

ARM微控制器：与子设备模拟单元通过SPI总线连接实现数据传输，从而实现人机交互；

按键输入控制模块：与ARM微控制器连接，用于可视化液晶单元的显示控制、子设备模拟单元的功能选择控制以及子设备模拟单元与智能管理主机进行交互时的数据传输控制；

数据收发模块：具有四种不同类型的输入输出接口，分别为模拟信号接口、数字信号接口、RS485接口和以太网接口；与被测智能管理主机的进行数据交互；

数据处理模块：对数据收发模块接收到的被测智能管理主机下发的数据进行解析，将解析后的结果组包后通过SPI总线回传至人机交互单元进行可视化以便能够直观地分析数据；

可视化液晶单元：显示串口数据传输时的相关参数，如串口号、波特率、数据位、停止位和校验位；显示当前的数据传输方式以及传输格式，包括Modbus RTU协议类型的串口数据、Modbus TCP协议类型的网口数据、模拟量数据和开关量数据；显示当前的8个模拟的子设备所模拟的真实子设备的名称和功能(包括消防主机、电子围栏、红外探测器、智能灯光、风机、空调、排水泵、水浸传感器、温湿度计、风速仪、SF6传感器、门禁12种子设备)；显示子设备模拟单元与被测智能管理主机进行交互时传输的实时数据，包括模拟量信号(电压和电流值)、数字量信号(开关变位)、Modbus RTU协议报文和Modbus TCP协议报文；子设备模拟单元解析得到的测试信息，包括错误报文类型、智能管理主机下发的动力设备动作命令(遥控、遥调命令)；

按键输入控制模块：选择可视化液晶单元的显示内容的切换，决定子设备模拟单元具体模拟的八种子设备；选择每个子设备的数据传输接口和数据传输类型，编辑输出至被测智能管理主机的数据信息(包括电压信号输出、电流信号输出、Modbus RTU协议数据帧输出以及Modbus TCP协议数据帧输出)；

图2为本实施例中被测智能管理主机与子设备模拟单元之间的数据传输示意图。

数据收发模块：模拟信号接口主要进行模拟信号的输入输出、数字信号接口主要进行数字信号的输入输出、RS485接口主要进行Modbus RTU协议数据帧的输入输出、以太网口主要进行MODBUS TCP/IP协议数据帧的输入输出；

通过模拟信号输入输出接口，向被测智能管理主机连续发出4～20mA电流信号或0～5V电压信号，来达到模拟温湿度传感器、SF6传感器以及风速仪的功能；通过数字信号输入输出接口，向被测智能管理主机发出开关变位信号，来模拟具有开关变位动作的动力子设备(诸如风机、智能灯光等)和环境子设备(诸如水浸传感器、红外探测器)；通过RS485接口与被测智能管理主机连接，将数据以MODBUS RTU协议的方式组包，然后上送MODBUS RTU报文给被测智能管理主机，测试其与子设备之间的串口MODBUS通信功能；通过以太网口与被测智能管理主机连接，将数据以MODBUS TCP协议的方式组包，然后上送MODBUS TCP报文给被测智能管理主机，测试其与子设备之间的网口MODBUS通信功能；接收被测智能管理主机下发的开关变位信号、MODBUS RTU报文、MODBUS TCP报文，并将其提交至数据处理模块；

MODBUS网络是一个工业通信系统，它主要应用与各种数据采集和过程监控，目前已广泛使用于智能变电站辅助控制系统，MODBUS协议报文则为子设备与智能管理主机之间的信息交换提供了一种通用的数据封装结构；

数据处理模块：解析被测智能管理主机下发的开关变位信号、MODBUS RTU报文、MODBUS TCP报文，评价智能管理主机的四遥功能(遥控、遥测、遥调、遥信)；

解析被测智能管理主机在测试时下发的开关变位信号，然后将解析后的数据组包回传至可视化液晶单元进行显示，判断在进行测试时被测智能管理主机能否正确下发开关变位信号以实现对动力设备的遥控功能；模拟当水浸传感器上送水位越限开关信号时被测智能管理主机能否正确接收水浸传感器的开关变位信号，并做出判断是否开启水泵的开关变位信号(该过程测试了智能管理主机的遥信和遥控功能)；

解析被测智能管理主机在测试时下发的MODBUS RTU/TCP协议报文，然后将解析后的数据进行组包回传至可视化液晶单元进行显示，判断在进行测试时被测智能管理主机能否正确下发MODBUS协议报文以实现对子设备的遥控功能和遥调功能；模拟当温湿度传感器上送的温度超过预设的阈值，被测智能管理主机能否正确下发数据域内含有写线圈和写寄存器的MODBUS报文，从而打开空调(遥控)并且将空调设定到某一温度值(遥调)。

本实施例研究分析了智能变电站内目前常用的子设备的类型共计12种，具体包括：消防主机、电子围栏、红外探测、智能灯光、风机、空调、排水泵、水浸传感器、温湿度仪、风速仪、SF6传感器、门禁；

使用智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置对智能管理主机进行测试的具体方法如下：

步骤1.人机交互单元作为SPI主机可对作为SPI从机(子设备模拟单元)的八个子设备进行控制，使用人机交互单元选择当前要模拟的八个子设备，八个子设备的类型不作限制，可互不相同亦可相同，八个子设备可同时连接至被测智能管理主机；

步骤2.模拟量采集测试：温湿度仪、风速仪和SF6传感器工作时都是以4～20mA电流作为输出，把各传感器检测范围与4～20mA电流做映射；当测试被测智能管理主机时，在人机交互单元输入假设的传感器检测值并且显示在可视化液晶单元上，从而控制子设备输出相对应的电流值；对比被测智能管理主机接收到数据时的显示值和人机交互单元输入的检测值，判断被试智能管理主机能否正确读取传感器数值并且在数值越限时发出告警信息；

步骤3.开关量采集测试：消防主机、电子围栏、红外探测、智能灯光、风机、空调、排水泵、水浸传感器、门禁工作时的开关状态都是以开关变位信号输出给智能管理主机；ARM微控制器输出开关变位信号，当测试智能管理主机时，在人机交互单元输入开关闭合状态并在可视化液晶单元上显示，从而控制本发明装置输出相对应的开关变位信号；对比被测智能管理主机能否正确的读取子设备开关状态，并且在读取到报警开关状态时发出报警信息；

步骤4.MODBUS报文通信测试：消防主机、电子围栏、智能灯光、风机、空调、排水泵、门禁与智能管理主机之间都有以MODBUS报文方式进行数据交换；温湿度仪、风速仪、SF6传感器都将检测值封装在了MODBUS协议栈中传送给被测智能管理主机，其中串口型设备对应MODBUS RTU协议报文，网口型设备对应MODBUS TCP协议报文；依据子设备的功能进行MODBUS协议的细化，将子设备要传输的数据封装在MODBUS报文中；

具体举例如表1、表2所示。

表1空调遥测量类型

表2读取地址为0x03的空调出风模式(假设空调运行状态为排风)

在人机交互单元将相应功能对应的数据值放进MODBUS协议栈的寄存器中，从而控制数据收到模块收发对应的MODBUS RTU/TCP报文；通过MODBUS报文的传输实现对被测智能管理主机的多项测试。

步骤4中通过MODBUS报文的传输实现对被测智能管理主机的多项测试，具体方法如下：

(1)控制功能测试：通过被测智能管理主机界面下发遥控类型的MODBUS报文命令给子设备模拟单元，控制开关设备的启停，此时可视化液晶单元会显示接收到的MODBUS报文以及回复给被测智能管理主机的MODBUS报文，同时可视化液晶单元还会显示自身的响应即开关状态，以此判断被测智能管理主机能否正确下发控制命令；

(2)查询功能测试：通过被测管理主机界面下发查询请求(遥测类型的MODBUS报文命令)给子设备模拟单元，子设备模拟单元回复带有正确数据(比如设备名称)的MODBUS报文响应给被试智能管理主机，判断被试智能管理主机能否正确查询子设备信息并显示；

(3)设置功能测试：被测智能管理主机向子设备模拟单元下发设置请求(遥调类型的MODBUS报文命令)，例如重新设置门禁子系统的开门密码，当子设备模拟单元接收到设置请求MODBUS报文时会在可视化液晶单元上显示收发的报文，同时显示报文解析结果即新的开门密码，判断被测智能管理主机能否正确对子设备进行设置操作；

(4)实时数据采集测试：子设备模拟单元不断上送带有实时数据的MODBUS报文，包括带有水浸传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器、SF6传感器实时数据的MODBUS报文和带有灯光设备、水泵设备、风机设备、空调设备、消防系统、安防系统等的控制状态或检测状态的MODBUS报文，查看被测智能管理主机能否正确采集各个传感器的实时数据，查看被测智能管理主机能否正确监测各个子设备的状态。

在智能变电站中各子设备之间并不是完全孤立的，而是依据联动规则进行联动的，例如，在子设备模拟单元中模拟有水浸传感器和排水泵两种子设备，当被测智能管理主机采集到的水浸传感器的开闭状态由开变为闭时意味着水位超限，这时被测智能管理主机在发出告警信息的同时还要依据联动规则更改排水泵的数据，本例中被测智能管理主机要对子设备模拟单元下发排水泵开启控制命令，查看子设备模拟单元做出的响应判断被测智能管理主机能否正确依据联动规则发出联动命令。

从上述实施例可以看出，本发明提供了一种便捷有效的子设备模拟装置及完备的测试方案，将很好的代替这些真实的子设备对智能管理主机进行协议一致性、功能、性能测试，为智能变电站辅助控制系统的建设实施、检测和验收提供有力的依据，同时为智能变电站辅助控制系统的标准化、规范化发展做出有力推动。

Claims (4)

1.一种智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置，其特征在于，包括人机交互单元和子设备模拟单元；人机交互单元包括可视化液晶单元、ARM微控制器和按键输入控制模块；子设备模拟单元由8个模拟的子设备构成，每个模拟的子设备具有数据收发模块和数据处理模块；

可视化液晶单元：由ARM微控制器驱动，用于显示信息；

ARM微控制器：与子设备模拟单元连接，实现人机交互；

按键输入控制模块：与ARM微控制器连接，用于可视化液晶单元的显示控制、子设备模拟单元的功能选择控制以及子设备模拟单元与智能管理主机进行交互时的数据传输控制；

数据收发模块：具有四种不同类型的输入输出接口，分别为模拟信号接口、数字信号接口、RS485接口和以太网接口；与被测智能管理主机的进行数据交互；

数据处理模块：对数据收发模块接收到的被测智能管理主机下发的数据进行解析，将解析后的结果组包后通过SPI总线回传至人机交互单元进行可视化以便能够直观地分析数据；

可视化液晶单元：显示串口数据传输时的相关参数，如串口号、波特率、数据位、停止位和校验位；显示当前的数据传输方式以及传输格式，包括Modbus RTU协议类型的串口数据、Modbus TCP协议类型的网口数据、模拟量数据和开关量数据；显示当前的8个模拟的子设备所模拟的真实子设备的名称和功能；显示子设备模拟单元与被测智能管理主机进行交互时传输的实时数据，包括模拟量信号、数字量信号、Modbus RTU协议报文和Modbus TCP协议报文；子设备模拟单元解析得到的测试信息，包括错误报文类型、智能管理主机下发的动力设备动作命令；

按键输入控制模块：选择可视化液晶单元的显示内容的切换，决定子设备模拟单元具体模拟的八种子设备；选择每个子设备的数据传输接口和数据传输类型，编辑输出至被测智能管理主机的数据信息；

数据收发模块：模拟信号接口主要进行模拟信号的输入输出、数字信号接口主要进行数字信号的输入输出、RS485接口主要进行Modbus RTU协议数据帧的输入输出、以太网口主要进行MODBUS TCP/IP协议数据帧的输入输出；

通过模拟信号输入输出接口，向被测智能管理主机连续发出4～20mA电流信号或0～5V电压信号，来达到模拟温湿度传感器、SF6传感器以及风速仪的功能；通过数字信号输入输出接口，向被测智能管理主机发出开关变位信号，来模拟具有开关变位动作的动力子设备和环境子设备；通过RS485接口与被测智能管理主机连接，将数据以MODBUS RTU协议的方式组包，然后上送MODBUS RTU报文给被测智能管理主机，测试其与子设备之间的串口MODBUS通信功能；通过以太网口与被测智能管理主机连接，将数据以MODBUS TCP协议的方式组包，然后上送MODBUS TCP报文给被测智能管理主机，测试其与子设备之间的网口MODBUS通信功能；接收被测智能管理主机下发的开关变位信号、MODBUS RTU报文、MODBUS TCP报文，并将其提交至数据处理模块；

数据处理模块：解析被测智能管理主机在测试时下发的开关变位信号、MODBUS RTU报文、MODBUS TCP报文，评价被测智能管理主机的四遥功能。

2.根据权利要求1所述的智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置，其特征在于，真实子设备为消防主机、电子围栏、红外探测器、智能灯光、风机、空调、排水泵、水浸传感器、温湿度计、风速仪、SF6传感器、门禁12种子设备。

3.一种利用权利要求2所述的智能变电站辅助控制系统子设备模拟装置对被测智能管理主机进行测试的方法，包括以下步骤：

步骤1.人机交互单元作为SPI主机可对作为SPI从机的八个子设备进行控制，使用人机交互单元选择当前要模拟的八个子设备，八个子设备的类型不作限制，可互不相同亦可相同，八个子设备可同时连接至被测智能管理主机；

步骤2.模拟量采集测试：温湿度仪、风速仪和SF6传感器工作时都是以4～20mA电流作为输出，把各传感器检测范围与4～20mA电流做映射；当测试被测智能管理主机时，在人机交互单元输入假设的传感器检测值并且显示在可视化液晶单元上，从而控制子设备输出相对应的电流值；对比被测智能管理主机接收到数据时的显示值和人机交互单元输入的检测值，判断被试智能管理主机能否正确读取传感器数值并且在数值越限时发出告警信息；

步骤3.开关量采集测试：消防主机、电子围栏、红外探测、智能灯光、风机、空调、排水泵、水浸传感器、门禁工作时的开关状态都是以开关变位信号输出给智能管理主机；ARM微控制器输出开关变位信号，当测试智能管理主机时，在人机交互单元输入开关闭合状态并在可视化液晶单元上显示，从而控制本发明装置输出相对应的开关变位信号；对比被测智能管理主机能否正确的读取子设备开关状态，并且在读取到报警开关状态时发出报警信息；

步骤4.MODBUS报文通信测试：消防主机、电子围栏、智能灯光、风机、空调、排水泵、门禁与智能管理主机之间都有以MODBUS报文方式进行数据交换；温湿度仪、风速仪、SF6传感器都将检测值封装在了MODBUS协议栈中传送给被测智能管理主机，其中串口型设备对应MODBUS RTU协议报文，网口型设备对应MODBUS TCP协议报文；依据子设备的功能进行MODBUS协议的细化，将子设备要传输的数据封装在MODBUS报文中；

在人机交互单元将相应功能对应的数据值放进MODBUS协议栈的寄存器中，从而控制数据收到模块收发对应的MODBUS RTU/TCP报文；通过MODBUS报文的传输实现对被测智能管理主机的多项测试。

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，步骤4中通过MODBUS报文的传输实现对被测智能管理主机的多项测试，具体方法如下：

(1)控制功能测试：通过被测智能管理主机界面下发遥控类型的MODBUS报文命令给子设备模拟单元，控制开关设备的启停，此时可视化液晶单元会显示接收到的MODBUS报文以及回复给被测智能管理主机的MODBUS报文，同时可视化液晶单元还会显示自身的响应即开关状态，以此判断被测智能管理主机能否正确下发控制命令；

(2)查询功能测试：通过被测管理主机界面下发查询请求给子设备模拟单元，子设备模拟单元回复带有正确数据的MODBUS报文响应给被试智能管理主机，判断被试智能管理主机能否正确查询子设备信息并显示；

(3)设置功能测试：被测智能管理主机向子设备模拟单元下发设置请求，例如重新设置门禁子系统的开门密码，当子设备模拟单元接收到设置请求MODBUS报文时会在可视化液晶单元上显示收发的报文，同时显示报文解析结果即新的开门密码，判断被测智能管理主机能否正确对子设备进行设置操作；

(4)实时数据采集测试：子设备模拟单元不断上送带有实时数据的MODBUS报文，包括带有水浸传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器、SF6传感器实时数据的MODBUS报文和带有灯光设备、水泵设备、风机设备、空调设备、消防系统、安防系统等的控制状态或检测状态的MODBUS报文，查看被测智能管理主机能否正确采集各个传感器的实时数据，查看被测智能管理主机能否正确监测各个子设备的状态。