CN110620689A - 一种iec61850服务器的模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种IEC61850服务器的模拟方法及系统，方法包括以下步骤：开发MMS服务，以模拟MMS服务器和客户端；开发GOOSE服务，以支持接收、发送、解析、订阅和监视GOOSE报文；开发SV采样和录波服务，以接收和发送采样数据集、解析录播文件和展示动态和静态波形；开发模型验证服务，以验证IEC61850模型文件的正确性。本发明具有可视化、功能完善、人机交互性好和便于测试验证的优点。

Description

一种IEC61850服务器的模拟方法及系统

技术领域

本发明具体涉及一种IEC61850服务器的模拟方法及系统。

背景技术

IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言，使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。但是由于IEC61850的高度抽象和庞大的结构体系，为IEC61850服务器和客户端交互的测试与验证带了复杂性和高门槛。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种可视化、功能完善、人机交互性好和便于测试验证的IEC61850服务器模拟的方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种IEC61850服务器的模拟方法，其特征是，包括以下步骤：

开发MMS服务，以模拟MMS服务器和客户端；

开发GOOSE服务，以支持接收、发送、解析、订阅和监视GOOSE报文；

开发SV采样和录波服务，以接收和发送采样数据集、解析录播文件和展示动态和静态波形；

开发模型验证服务，以验证IEC61850模型文件的正确性。

进一步的，模拟MMS服务器和客户端包括：

如果模拟客户端则通过MMS连接服务连接MMS服务器，反之如果模拟服务器，则通过MMS连接服务与MMS客户端进行连接。

进一步的，MMS服务包括以下几个服务功能：

第一、连接服务，主要是用于根据不同场景连接服务器或者客户端；如果模拟客户端则通过MMS连接服务连接MMS服务器，反之如果模拟服务器，则通过MMS连接服务与MMS客户端进行连接；

第二、数据服务，主要是用于通过图形化界面输入参数，然后向MMS客户端或者MMS服务器发送不同类型的MMS报文，实现读取或者写入数据；

第三、控制服务，主要是通过图形化界面输入控制命令，然后通过发送控制类型的MMS报文，实现MMS服务器遥控MMS客户端的能力；

第四、报告服务，主要是通过图形化界面支持开启和关闭报告控制模块，此模块用于控制MMS服务器是否接受MMS客户端上送的报告；

第五、定值服务，主要是通过可视化定值修改界面输入参数，读取、展示或者改写定值关键信息；

第六、文件服务，主要是通过可视化界面从MMS服务器和客户端读取、展示文件目录和下载文件；

第七、日志服务，主要是用于支持通过可视化界面展示和读取日志条目及日志内容。

进一步的，GOOSE服务包括以下几个服务功能：

第一、GOOSE创建服务，用来创建和编辑GOOSE报文，并且编辑完成后，支持保存和再次打开；

第二、GOOSE发送接收服务，用于接收和发送GOOSE报文，将16进制GOOSE报文发送到数据链路层；

第三、GOOSE解析服务，用于解析接收和发送的GOOSE报文；

第四、GOOSE订阅监视服务，支持针对模型订阅和监视GOOSE报文。

进一步的，SV采样和录波服务包含以下几个服务功能：

第一、SV模块发送服务，用于发送采样值传输模型；

第二、SV模块接收服务，用于接收采样值传输模型，可以支持报文截取和将采样数据集转换成静态波形文件；

第三、SV模块展示服务，用于实时展示动态录波和带入报文展示静态录波。

相应的，本发明还提供了一种IEC61850服务器的模拟系统，其特征是，包括MMS服务模块、GOOSE服务模块、SV采样和录波服务模块和模型验证服务模块；

MMS服务模块，用于模拟MMS服务器和客户端；

GOOSE服务模块，用于支持接收、发送、解析、订阅和监视GOOSE报文；

SV采样和录波服务模块，用于接收和发送采样数据集、解析录播文件和展示动态和静态波形；

模型验证服务模块，用于验证IEC61850模型文件的正确性。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)本发明提供图形化展示的、人机交互性更强的、设计更合理的操作和展示界面；

2)本发明提供了清晰和全面的功能模块划分，可以支持MMS、GOOSE、SV和模型验证四个方面。基本覆盖了IEC61850的大部分功能；

3)本发明的四个功能部分既可以独立运行，也可以整合在一起成为一套完整的解决方案；

4)本发明完善和友好的UI界面便于用于使用、客户培训和产品演示。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图；

图2是本发明模型校验示意图；

图3是本发明静态波形展示示意图。

具体实施方式

下面结合附图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，本发明的一种IEC61850服务器的模拟方法，包括以下过程：

步骤1、本发明开发了图形化的MMS模拟服务器和模拟客户端。

IEC61850标准是由国际电工委员会第57技术委员会于2004年颁布的、应用于变电站通信网络和系统的国际标准。IEC61850的MMS(Manufacturing Message Specification)是制造报文规范就是ISO/IEC9506标准所定义的一套用于工业控制系统的通信协议。

通过可视化和图形化的界面，本发明即可以作为MMS客户端通过MMS服务连接各自类型的保护与测控装置，也可以作为MMS服务器连接变电站监控后台。

具体包含以下几个服务功能：

第一、连接服务，主要是用于根据不同场景连接服务器或者客户端。如果模拟客户端则通过MMS连接服务连接MMS服务器，反之如果模拟服务器，则通过MMS连接服务与MMS客户端进行连接。

第二、数据服务，主要是用于通过图形化界面输入参数，然后向MMS客户端或者MMS服务器发送不同类型的MMS报文，实现读取或者写入数据。

第三、控制服务，主要是通过图形化界面输入控制命令，然后通过发送控制类型的MMS报文，实现MMS服务器遥控MMS客户端的能力。

第四、报告服务，主要是通过图形化界面支持开启和关闭报告控制模块，此模块用于控制MMS服务器是否接受MMS客户端上送的报告。本发明在开启报告模块成功后，MMS服务器可以动态的收取MMS客户端上送的报告。MMS服务器和客户端需要事先约定好报告的报文规约，以便接收到报文后，可以根据规约反向解析报文内容，并将解析后的报告结构数据展示在本发明提供的图形化界面上。

第五、定值服务，主要是通过本发明提供的可视化定值修改界面输入参数，读取、展示或者改写定值关键信息，如定值最大值、最小值、默认值和实时值等。

第六、文件服务，主要是通过本发明提供的可视化界面从MMS服务器和客户端读取、展示文件目录和下载文件。

第七、日志服务，主要是用于支持通过本发明提供的可视化界面展示和读取日志条目及日志内容。

步骤2、本发明实现IEC61850中的GOOSE功能，并且提供可视化界面支持接收、发送、解析、订阅和监视GOOSE报文。

GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)是面向通用对象的变电站事件的简称，它是IEC61850中的一种快速报文传输机制，用于传输变电站内IED之间重要的实时性信号。

具体包含以下几个服务功能：

第一、GOOSE创建服务：此组件主要用来创建和编辑GOOSE报文，并且编辑完成后，支持保存和再次打开。报文核心信息主要有起始地址、目标地址、时间、数据集、StNum、SqNum、APPID和Hold等。

第二、GOOSE发送接收服务：此组件主要是用于接收和发送GOOSE报文，将16进制GOOSE报文发送到数据链路层。

第三、GOOSE解析服务：此组件主要用于解析接收和发送的GOOSE报文。由于GOOSE报文通常是以16进制的格式在数据链路层中传输，需要将16进制报文解析出可读的报文头和PDU，并且将报文头和PDU各个参数展示到对应界面上。

第四、GOOSE订阅监视服务：此组件支持针对模型订阅和监视GOOSE报文。订阅GOOSE后可以针对某个数据点进行应答编辑、逻辑编辑和逻辑点自动应答。并且此组件支持对所订阅的GOOSE进行监视，一旦某个订阅点发生变位，会提示出相应的告警信息，如果变位点存在自动应答，也会给出响应提示，并且进行应答发送。

步骤3、本发明通过C++实现IEC61850中的采样功能，并且提供可视化界面支持接收和发送采样数据集、解析录播文件和展示动态和静态波形等。

具体包含以下几个服务功能：

第一、SV模块发送服务：此组件主要用于发送采样值传输模型。该组件可以根据需求设置不同的采样信息，并通过SendMSVMessage服务将定制化的采样数据集直接映射到数据链路层。并且该组件同时支持组播传输方式和单播传输方式。

第二、SV模块接收服务：此组件主要用于接收采样值传输模型，可以支持报文截取和将采样数据集转换成静态波形文件。

第三、SV模块展示服务：此组件主要用于实时展示动态录波和带入报文展示静态录波。本发明静态波形展示示意图参见图3所示。

步骤4、本发明通过C++实现IEC61850中的模型校验功能，并且提供可视化界面支持验证IEC61850模型文件的正确性。本发明模型校验示意图参见图2所示，如果模型文件检测无误，会在日志信息栏输出成功信息；如果模型文件检测发现错误，会在日志信息栏逐一输出错误信息。

本文提出的系统主要由如下四个模块组成：

第一、MMS服务模块，该模块支持同时模拟MMS服务器和客户端，即可以作为MMS客户端通过MMS服务连接各自类型的保护与测控装置，也可以作为MMS服务器连接变电站监控后台。

第二、GOOSE服务模块，主要是用于接收、发送、解析、订阅和监视GOOSE报文。

第三、SV(采样和录波)服务模块，主要是用于接收和发送采样数据集、解析录播文件和展示动态和静态波形等。

第四、模型验证服务模块，该模块主要是用于验证IEC61850模型文件的正确性。

以上几个模块在智能变电站的调试，电力自动化设备开发调试以及电力企业用户日常维护中，都可以发挥快捷便利的作用。

本发明的有益效果是：

第一、本发明提供图形化展示的、人机交互性更强的、设计更合理的操作和展示界面。

第二、本发明提供了清晰和全面的功能模块划分，可以支持MMS、GOOSE、SV和模型验证四个方面。基本覆盖了IEC61850的大部分功能。

第三、本发明的四个功能部分既可以独立运行，也可以整合在一起成为一套完整的解决方案。

第四、本发明完善和友好的UI界面便于用于使用、客户培训和产品演示。实际运行和测试结果表明了此方案的可行性、正确性和易用性。

实践证明在本系统将极大提高继电保护装置的研发和测试效率、缩短开发周期、降低开发人力成本、增加产品竞争力和提高客户培训质量和满意度。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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 (6)

1.一种IEC61850服务器的模拟方法，其特征是，包括以下步骤：

开发MMS服务，以模拟MMS服务器和客户端；

开发GOOSE服务，以支持接收、发送、解析、订阅和监视GOOSE报文；

开发SV采样和录波服务，以接收和发送采样数据集、解析录播文件和展示动态和静态波形；

开发模型验证服务，以验证IEC61850模型文件的正确性。

2.根据权利要求1所述的一种IEC61850服务器的模拟方法，其特征是，模拟MMS服务器和客户端包括：

如果模拟客户端则通过MMS连接服务连接MMS服务器，反之如果模拟服务器，则通过MMS连接服务与MMS客户端进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种IEC61850服务器的模拟方法，其特征是，MMS服务包括以下几个服务功能：

第一、连接服务，主要是用于根据不同场景连接服务器或者客户端；如果模拟客户端则通过MMS连接服务连接MMS服务器，反之如果模拟服务器，则通过MMS连接服务与MMS客户端进行连接；

第二、数据服务，主要是用于通过图形化界面输入参数，然后向MMS客户端或者MMS服务器发送不同类型的MMS报文，实现读取或者写入数据；

第三、控制服务，主要是通过图形化界面输入控制命令，然后通过发送控制类型的MMS报文，实现MMS服务器遥控MMS客户端的能力；

第四、报告服务，主要是通过图形化界面支持开启和关闭报告控制模块，此模块用于控制MMS服务器是否接受MMS客户端上送的报告；

第五、定值服务，主要是通过可视化定值修改界面输入参数，读取、展示或者改写定值关键信息；

第六、文件服务，主要是通过可视化界面从MMS服务器和客户端读取、展示文件目录和下载文件；

第七、日志服务，主要是用于支持通过可视化界面展示和读取日志条目及日志内容。

4.根据权利要求1所述的一种IEC61850服务器的模拟方法，其特征是，GOOSE服务包括以下几个服务功能：

第一、 GOOSE创建服务，用来创建和编辑GOOSE报文，并且编辑完成后，支持保存和再次打开；

第二、GOOSE发送接收服务，用于接收和发送GOOSE报文，将16进制GOOSE报文发送到数据链路层；

第三、GOOSE解析服务，用于解析接收和发送的GOOSE报文；

第四、GOOSE订阅监视服务，支持针对模型订阅和监视GOOSE报文。

5.根据权利要求1所述的一种IEC61850服务器的模拟方法，其特征是，SV采样和录波服务包含以下几个服务功能：

第一、SV模块发送服务，用于发送采样值传输模型；

第二、 SV模块接收服务，用于接收采样值传输模型，可以支持报文截取和将采样数据集转换成静态波形文件；

第三、 SV模块展示服务，用于实时展示动态录波和带入报文展示静态录波。

6.一种IEC61850服务器的模拟系统，其特征是，包括MMS服务模块、GOOSE服务模块、SV采样和录波服务模块和模型验证服务模块；

MMS服务模块，用于模拟MMS服务器和客户端；

GOOSE服务模块，用于支持接收、发送、解析、订阅和监视GOOSE报文；

SV采样和录波服务模块，用于接收和发送采样数据集、解析录播文件和展示动态和静态波形；

模型验证服务模块，用于验证IEC61850模型文件的正确性。