CN109765451A - 一种智能配电网终端仿真测试平台、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能配电网终端仿真测试平台、系统及方法，所述智能配电网终端仿真测试系统包括：智能配电网终端仿真测试平台、配电自动化主站及配电自动化终端，其中，所述智能配电网终端仿真测试平台包括：主站仿真单元、终端仿真单元、数据模拟单元及命令模拟单元，所述主站仿真单元与终端仿真单元电连接，所述主站仿真单元作为主站、电连接至所述配电自动化终端，所述终端仿真单元作为终端、电连接至所述配电自动化主站。由此，本发明在进行配电自动化的主站和终端的测试及问题处理时，不直接由主站和终端通讯，而是由仿真测试平台作为从站和配电自动化主站进行通讯；同时，由仿真测试平台作为主站和配电自动化终端进行通讯。

Description

一种智能配电网终端仿真测试平台、系统及方法

技术领域

本发明涉及电力系统配网自动化技术领域，尤其涉及一种智能配电网终端仿真测试平台、系统及方法。

背景技术

随着智能配电网的发展，配电自动化系统接入终端数量逐年上涨，其中包括配电开关监测终端FTU、配电变压器监测终端TTU以及配电所监控终端DTU等。因此，需要有一种合理的手段，来对不同厂商不同型号的智能终端进行测试，如功能测试、性能测试等。

目前在终端接入时，采用的验证方式包括由第三方进行终端功能和一致性测试，或由配电自动化主站系统进行终端接入规约调试。前者由于第三方测试软件不能真实反映特定主站的功能特点，造成第三方验证和现场验证不一定一致；后者由于主站系统和终端设备均不是针对仿真测试设计，提供的技术手段有限，难以进行完整验证。

此外，终端的运行过程中，经常出现某些无规律故障，通过主站的事项、报警等难以深入分析，需要一种能够长时间监听通讯数据并进行解释分析的系统，同时提供当终端出现故障时判断一次开关故障或是二次设备故障的依据。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种测试方便、可靠的仿真测试方法及系统，具体地，本发明所采用的技术方案是：

一种智能配电网终端仿真测试平台，包括：主站仿真单元、终端仿真单元、数据模拟单元以及命令模拟单元，其中，所述主站仿真单元与终端仿真单元电连接，所述数据模拟单元电连接至所述终端仿真单元，所述命令模拟单元电连接至所述主站仿真单元。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述数据模拟单元用于模拟数据按照算法进行变化，所述命令模拟单元用于下发控制命令或进行数据召唤。

优选地，所述数据模拟单元的数据模拟功能和命令模拟单元命令下发功能通过使用模拟监控平台结合信号转接电路来实现。

优选地，所述仿真测试平台还包括用于进行人机交互的人机界面。

本发明还提供一种智能配电网终端仿真测试系统，包括上述智能配电网终端仿真测试平台，还包括配电自动化主站和配电自动化终端，其中，所述主站仿真单元作为主站、电连接至所述配电自动化终端，所述终端仿真单元作为终端、电连接至所述配电自动化主站。

本发明还提供一种智能配电网终端仿真测试方法，使用上述智能配电网终端仿真测试系统，所述仿真测试方法包括如下步骤：

S1：开始；

S2：生成仿真参数；所述仿真参数包括主站仿真单元生成的主站仿真参数和终端仿真单元生成的终端仿真参数；

S3：与配电自动化主站、配电自动化终端通讯；其中，仿真测试平台将从配电自动化终端获取的数据上传到配电自动化主站，将从配电自动化主站接收的命令下发到配电自动化终端；

S4：模拟生成数据/命令传送至配电自动化主站/终端；其中，数据模拟单元模拟生成数据传送至配电自动化主站，命令模拟单元模拟生成命令传送至配电自动化终端；

S5：监视通讯过程，解析通讯报文，对通讯异常进行提示；

S6：结束。

优选地，步骤S3中的通讯方式包括串口和网络，通讯规约包括IEC101/104。

优选地，步骤S4中，在进行主站仿真的同时，除了从配电自动化主站下发的遥控命令外，仿真测试平台还可模拟生成遥控命令、遥调命令、对时命令以及全数据召唤命令，通过规约下发到配电自动化终端，以验证配电自动化终端处理的正确性；在进行终端仿真的同时，除了配电自动化终端上传的数据外，仿真测试平台还可按照一定周期生成正弦波、三角波及随机数，上送到配电自动化主站。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

1)测试手段灵活：常规测试时，由仿真测试平台将配电自动化终端上传的数据发给配电自动化主站，将配电自动化主站的控制命令下达给配电自动化终端；此外，仿真测试平台可进行终端仿真和主站仿真，模拟三角波或正弦波发送给配电自动化主站，以验证配电自动化主站的数据刷新效率；模拟控制命令发送给配电自动化终端，以验证配电自动化终端的控制功能。

2)监视方法方便：仿真测试平台作为媒介层，提供监视界面实现对数据、报文及流程等的监控，弥补了配电自动化主站监视手段有限的缺陷。

3)验证完整可靠：采用仿真测试平台增强配电自动化主站的测试功能，使得一些不便使用配电自动化主站测试的功能，通过仿真测试平台的测试功能进行验证；一些不便使用配电自动化终端模拟的功能，可通过仿真测试平台的仿真功能进行仿真。

附图说明

图1为本发明的智能配电网终端仿真测试系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例的信号转接电路的电路图；

图3为本发明的智能配电网终端仿真测试方法的步骤流程图。

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

100——智能配电网终端仿真测试平台；101——主站仿真单元；102——终端仿真单元；103——数据模拟单元；104——命令模拟单元；

200——配电自动化主站；300——配电自动化终端；

1——第一接口；2——RS485转换电路；3——CPU控制电路；4——硬件看门狗电路；5——LED驱动电路；6——三极管驱动电路；7——光电隔离电路；8——继电器电路；9——抗干扰及过压保护电路；10——供电电路；11——第二接口；12——第三接口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请参照图1所示，其为本发明的智能配电网终端仿真测试系统的结构示意图。所述智能配电网终端仿真测试系统包括：智能配电网终端仿真测试平台100、配电自动化主站200以及配电自动化终端300，其中，

所述智能配电网终端仿真测试平台100包括：主站仿真单元101、终端仿真单元102、数据模拟单元103以及命令模拟单元104，其中，

所述主站仿真单元101与终端仿真单元102电连接，所述主站仿真单元101作为主站、电连接至所述配电自动化终端300，所述终端仿真单元102作为终端、电连接至所述配电自动化主站200；即，在进行配电自动化的主站和终端的测试及问题处理时，不直接由主站和终端通讯，而是由仿真测试平台作为从站和配电自动化主站进行通讯；同时，由仿真测试平台作为主站和配电自动化终端进行通讯；这种设置的优势在于：1)仿真测试平台将配网终端的数据转发给配网主站，将配网主站的命令转发给配网终端，不干扰自动化系统的正常运行；2)仿真测试平台对双方的报文进行监视、解析、存储，对通讯过程中的异常过程进行记录和提示。在本发明中，主站仿真单元的参数和终端仿真单元的参数都可以通过向导进行简单的输入后生成，这样节省了构建模型参数的时间，提高了工作效率。

所述数据模拟单元103用于模拟数据按照算法进行自动变化，其电连接至所述终端仿真单元102；由此，仿真测试平台可通过硬件模拟三角波或正弦波、生成数据，或者人工设置边界数据，通过终端仿真单元上传到配电自动化主站，以验证主站处理的正确性，如数据刷新效率。

所述命令模拟单元104用于下发控制命令或进行数据召唤，其电连接至所述主站仿真单元101；由此，仿真测试平台可测试生成命令，如控制命令和数据召唤命令，通过主站仿真单元下达至配电自动化终端、进而改变继电器状态，以验证终端处理的控制功能的正确性。

优选地，所述智能配电网终端仿真测试平台100还包括用于进行人机交互的人机界面，可供运行人员监视通讯过程、设置和查看数据，以及执行控制等。

由此，配电自动化主站与仿真测试平台连接，获取上行数据和下发控制命令；配电自动化终端与仿真测试平台连接，接收控制命令和上传数据；而仿真测试平台作为主站和终端的媒介，通过仿真终端功能与配电主站连接，通过仿真主站功能与配电终端连接。仿真测试平台用于配网主站和配网终端之间的接入测试，也可以单独作为终端仿真用于测试配网主站功能；也可以用于配网终端的规约一致性测试；此外，仿真测试平台还可将内部的主站仿真和终端仿真进行自环，相关人员进行模拟操作，进行配电自动化专业人员的培训。仿真测试平台可采用便携式设计，整个软件系统安装在一台笔记本电脑上，通过网络或外接串口与外部系统通讯，使用硬件系统模拟现场的FTU/DTU设备及模拟断路器。

需要特别强调的是：以上所述数据模拟单元103和命令模拟单元104都是功能化模块，在实际应用中，可使用模拟监控平台结合信号转接电路来实现并输出数据模拟和命令模拟这两项功能。

接下来，请参照图2所示，其为本发明一实施例的信号转接电路的电路图；所述信号转接电路包括：第一接口1、RS485转换电路2、CPU控制电路3、硬件看门狗电路4、LED驱动电路5、三极管驱动电路6、光电隔离电路7、继电器电路8、抗干扰及过压保护电路9、供电电路10、第二接口11以及第三接口12，其中，

所述第一接口1电连接至所述模拟监控平台(图未示)，所述RS485转换电路2电连接至所述第一接口1，所述CPU控制电路3电连接至所述RS485转换电路2。由此，所述模拟监控平台发出RS485数据，经第一接口、RS485转换电路送达至CPU控制电路；反之，CPU控制电路亦可经RS485转换电路、第一接口向模拟监控平台发送数据或指令。

所述硬件看门狗电路4电连接至所述CPU控制电路3，实时监视所述CPU控制电路3的运行情况，如果有异常则复位所述CPU控制电路3。

所述LED驱动电路5电连接至所述CPU控制电路3，根据所述CPU控制电路3的运行情况控制指示灯的显示状态。

所述三极管驱动电路6电连接至所述CPU控制电路3，所述继电器电路8电连接至所述三极管驱动电路6，所述第二接口11电连接至所述继电器电路8、外接至所述终端仿真单元102；由此，自所述模拟监控平台发出的模拟信号，依次经由所述第一接口1、RS485转换电路2、CPU控制电路3、三极管驱动电路6、继电器电路8以及第二接口11，发送至所述终端仿真单元102，进而上传到所述配电自动化主站200，完成数据模拟功能。

所述光电隔离电路7电连接至所述CPU控制电路3，所述抗干扰及过压保护电路9电连接至所述光电隔离电路7，所述第三接口12电连接至所述抗干扰及过压保护电路9、外接供运行人员操作的控制按钮；由此，自控制按钮发出的电平信息，依次经由所述第三接口12、抗干扰及过压保护电路9、光电隔离电路7、CPU控制电路3、RS485转换电路2以及第一接口1，发送至所述模拟监控平台，再由所述模拟监控平台发送至所述主站仿真单元101，进而下达至所述配电自动化终端300，完成命令模拟功能。

所述供电电路10提供工作电源给：RS485转换电路2、CPU控制电路3、硬件看门狗电路4、LED驱动电路5、三极管驱动电路6以及继电器电路8；关于供电电路的电连接关系，于图2中以虚线进行标识。

需要进行说明的是，在现有技术中，可以实现数据模拟和命令模拟功能的方案不仅限于本发明实施例所公开的模拟监控平台结合信号转接电路的方式，本领域技术人员可根据运行需求选择合适的电气单元/电路来实现数据模拟和命令模拟这两项功能；上述信号转接电路中的各电路/接口皆为现有技术中的常规设计，本文不多赘述。

本发明还提供一种智能配电网终端仿真测试方法，所述仿真测试方法使用上述智能配电网终端仿真测试系统；请参照图3所示，其为本发明的智能配电网终端仿真测试方法的步骤流程图，所述仿真测试方法包括如下步骤：

S1：开始；

S2：生成仿真参数；具体地，所述仿真参数包括主站仿真单元生成的主站仿真参数和终端仿真单元生成的终端仿真参数，仿真参数例如可包括：遥信、遥测、电度、遥控和遥调等；

S3：与配电自动化主站、配电自动化终端通讯；具体地，仿真测试平台将从配电自动化终端获取的数据上传到配电自动化主站，将从配电自动化主站接收的命令下发到配电自动化终端；通讯方式例如可包括串口、网络等，通讯规约例如可包括IEC101/104等；

S4：模拟生成数据/命令传送至配电自动化主站/终端；具体地，数据模拟单元模拟生成数据传送至配电自动化主站，命令模拟单元模拟生成命令传送至配电自动化终端；其中，在进行主站仿真时，除了从配电主站下发的遥控命令外，仿真测试平台还可模拟生成遥控命令、遥调命令、对时命令以及全数据召唤命令等，通过规约下发到配电终端，以验证配电终端处理的正确性；在进行终端仿真时，除了配电终端上传的数据外，仿真测试平台还可按照一定周期生成正弦波、三角波及随机数等数据，上送到配电主站；

一般在测试的过程中，配电终端难以生成动态数据，而通过仿真测试平台的模拟数据则可弥补测试不足；考虑到配电主站为运行系统，部分命令直接由仿真测试平台模拟下发，不影响配电主站的正常运行；

S5：监视通讯过程，解析通讯报文，对通讯异常进行提示；

S6：结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能配电网终端仿真测试平台，其特征在于，包括：主站仿真单元、终端仿真单元、数据模拟单元以及命令模拟单元，其中，

所述主站仿真单元与终端仿真单元电连接，所述数据模拟单元电连接至所述终端仿真单元，所述命令模拟单元电连接至所述主站仿真单元。

2.根据权利要求1所述的智能配电网终端仿真测试平台，其特征在于，所述数据模拟单元用于模拟数据按照算法进行变化，所述命令模拟单元用于下发控制命令或进行数据召唤。

3.根据权利要求2所述的智能配电网终端仿真测试平台，其特征在于，所述数据模拟单元的数据模拟功能和命令模拟单元命令下发功能通过使用模拟监控平台结合信号转接电路来实现。

4.根据权利要求1～3任一项所述的智能配电网终端仿真测试平台，其特征在于，还包括用于进行人机交互的人机界面。

5.一种智能配电网终端仿真测试系统，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的智能配电网终端仿真测试平台，还包括配电自动化主站和配电自动化终端，其中，所述主站仿真单元作为主站、电连接至所述配电自动化终端，所述终端仿真单元作为终端、电连接至所述配电自动化主站。

6.一种智能配电网终端仿真测试方法，其特征在于，使用权利要求5所述的智能配电网终端仿真测试系统，所述仿真测试方法包括如下步骤：

S1：开始；

S2：生成仿真参数；所述仿真参数包括主站仿真单元生成的主站仿真参数和终端仿真单元生成的终端仿真参数；

S3：与配电自动化主站、配电自动化终端通讯；其中，仿真测试平台将从配电自动化终端获取的数据上传到配电自动化主站，将从配电自动化主站接收的命令下发到配电自动化终端；

S4：模拟生成数据/命令传送至配电自动化主站/终端；其中，数据模拟单元模拟生成数据传送至配电自动化主站，命令模拟单元模拟生成命令传送至配电自动化终端；

S5：监视通讯过程，解析通讯报文，对通讯异常进行提示；

S6：结束。

7.根据权利要求6所述的智能配电网终端仿真测试方法，其特征在于，步骤S3中的通讯方式包括串口和网络，通讯规约包括IEC101/104。

8.根据权利要求6或7所述的智能配电网终端仿真测试方法，其特征在于，步骤S4中，在进行主站仿真的同时，除了从配电自动化主站下发的遥控命令外，仿真测试平台还可模拟生成遥控命令、遥调命令、对时命令以及全数据召唤命令，通过规约下发到配电自动化终端，以验证配电自动化终端处理的正确性；在进行终端仿真的同时，除了配电自动化终端上传的数据外，仿真测试平台还可按照一定周期生成正弦波、三角波及随机数，上送到配电自动化主站。