CN110632461A - 同步相量数据集中器的测试方法、测试终端及测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步相量数据集中器的测试方法、测试终端及测试系统，涉及电力系统实时动态监测技术领域。该测试方法包括以下步骤：一个终端同时模拟多个PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接PDC，通过一个终端同时产生多台PMU终端动态实时数据供PDC测试；该测试终端同时模拟多个PMU终端；该测试系统包括WAMS主站、PDC、终端，WAMS主站连接PDC，一个终端同时模拟多个PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接PDC。本发明的优点在于：可以同时模拟多个PMU终端配置，产生多组动态相量数据用以测试PDC的数据通信以及数据汇集功能。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统实时动态监测技术领域，尤其涉及一种同步相量数据集中器的测试方法、测试终端及测试系统。
背景技术
随着分布式电源接入配电网，将引起配电网运行方式、电能质量、保护以及潮流方向发生改变，由原本的无源网络变为有源网络，因分布式电源的间歇性和不稳定性，配电网潮流动态变化更为频繁，导致难以对线路状态准确估计。为应对引入分布式电源导致的配电网状态监测困难，在配电网中采用同步相量测量技术。同步相量测量技术可在短时间内对线路状态多次测量，便于配电网动态监测，有助于完成系统状态估计、故障预警、电压控制、孤岛监测相关工作，是提高主动配电网控制和保护性能的有效手段。
随着大量相量测量单元PMU接入配电网，同时也要求同步相量数据集中器PDC同时能接入大量的PMU，而当前PDC的接入能力比较弱，无法满足大量PMU在配电网中的配置要求，研制能同时接入满足当前PMU配置需求的PDC成为解决分布式电网应用于配电网的一项重要课题。PDC的测试过程需要大量PMU作为数据源，而实际PMU终端的相量、模拟量、开关量个数固定或受限，通信速率规约最高为每秒100帧而国际标准相量通信速率可达到200帧每秒，以及实际PMU终端造价昂贵，难以有大量实际PMU用于PDC的开发测试，合适的PDC数据源则成了研制实用于配电网PDC的必要手段。
为解决PDC研制过程中缺少动态数据来源的问题，急需一种能替代实际PMU终端给PDC提供动态实时数据源的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：实际PMU终端无法或难以为PDC的测试研究提供合适的动态实时数据，需要一种能够替代实际PMU终端给PDC提供动态实时数据源的同步相量数据集中器的测试方法、测试终端及测试系统。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：同步相量数据集中器的测试方法，一个终端同时模拟多个相量测量单元PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接同步相量数据集中器PDC，通过一个终端同时产生多台PMU终端动态实时数据供PDC测试。
作为优化的技术方案，该方法中通过一个终端同时产生多台PMU终端动态实时数据供PDC测试，具体包括以下步骤：
步骤A，设将要模拟的PMU终端的数量为pmu_num，创建4×pmu_num个套接字：cmd_s[pmu_num]、cmd_c[pmu_num]、data_s[pmu_num]、data_c[pmu_num]，分别用于建立发送命令通道、接受命令通道、发送数据通道、接受数据通道；
步骤B，从预置文本文件中读取将要模拟的各PMU终端的配置；
步骤C，设置各PMU终端的命令通道端口号、数据通道端口号，将各PMU终端的IP地址和命令通道端口号绑定至各PMU终端的套接字cmd_s[i]，将各PMU终端的IP地址和数据通道端口号分别绑定至各PMU终端的套接字data_s[i]，i为所模拟的PMU终端的编号，再开启各PMU终端的数据通道和命令通道的侦听；
步骤D，为每个PMU终端分别创建两个线程，两个线程分别用于建立命令通道的连接和数据通道的连接；连接建立后，PMU终端接收PDC发送的命令帧或配置帧，并将接收到的报文进行解析，根据报文内容修改相应PMU终端中的事务标志位或生成CFG2配置文件；
步骤E，开启定时器，循环判断各PMU终端有无需要发送的命令帧或配置帧，若存在需要发送的命令帧或配置帧，则根据PMU终端配置以及所需发送的帧种类生成相应的传输帧，再通过相应的PMU终端的命令通道发送；然后判断各PMU终端的数据通道是否连接并且开启实时数据事务标志位是否为1，若两个条件都满足则该PMU终端生成数据帧并按照设定速度向PDC发送数据帧。
作为优化的技术方案，步骤D中，用于建立命令通道连接的线程或用于建立数据通道连接的线程程序运行流程，包括以下步骤：
步骤a，配置PMU终端服务器命令通道与数据通道端口值，用套接字绑定函数bind()将本机IP与设置的端口号与套接字进行绑定，之后调用侦听函数listen()进入侦听状态，再调用连接请求接受函数accept()，等待PDC提出连接申请，当PDC提出申请后将accept函数返回值赋予cmd_c[i]或data_c[i]；
步骤b，判断cmd_c[i]或data_c[i]的值是否小于或等于0；若是则进入步骤a；若否则表示命令通道或数据通道的连接已经建立，进入步骤c；
步骤c，将命令通道的连接状态标志或数据通道的连接状态标志置1，然后进入步骤d；
步骤d，PMU终端服务器开始循环接收PDC发送的命令帧或数据帧；
步骤e，步骤d中，将每次接收到的报文进行解析并对相应事务的事物标志位进行置位处理。
作为优化的技术方案，步骤D中，PMU终端与PDC之间的数据传输流程，包括以下步骤：
步骤f，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送头帧”命令，PMU终端接收后根据本站配置生成头帧并发送给PDC；
步骤g，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送CFG1帧”命令，PMU终端接收后根据本站配置生成CFG1配置帧并发送给PDC；
步骤h，PDC将接收到的CFG1帧与前次保存的CFG1帧进行比较，若不同则进行确认，保存新CFG1帧；再根据CFG1帧中包含的内容生成CFG2帧，通过命令通道向PMU终端发送CFG2帧并保存；
步骤i，PMU终端接收CFG2帧后，按照CFG2帧的要求准备实时数据；
步骤j，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送CFG2帧”命令，PMU终端接收后将CFG2帧发送给PDC；
步骤k，PDC将接收到的CFG2帧与保存的CFG2帧进行比较，若不同则重新连接；
步骤l，PDC向PMU终端发送“开启实时数据”命令，PMU终端接收“开启实时数据”命令之后，根据CFG2帧设置，通过数据通道定时向PDC发送数据帧报文，PDC接收数据帧报文。
作为优化的技术方案，步骤E中，通过定时器控制PMU终端按照设定速度向PDC发送数据帧的方法，包括以下步骤：
步骤m，设置时间获取量、时间存储量、已发帧数计数量，时间获取量用于获取系统当前时间秒位，时间存储量用于存放本次循环的时间秒位，已发帧数计数量用于记录一秒内已发送数据帧数量；判断时间获取量与时间存储量是否相同；若是则进入步骤n；若否则将时间获取量赋值给时间存储量，将各PMU终端的一秒内已发送数据帧数量数组清零，然后进入步骤n；
步骤n，判断编号为i的PMU终端的命令通道是否连接，若否则进入步骤o，若是则进入步骤p；
步骤o，将i加1，判断i的值是否小于PMU终端的数量；若是则进入步骤n；若否则将i赋0，然后进入步骤q；
步骤p，判断编号为i的PMU终端中是否存在事物标志位为1；若是则执行相应事物，然后进入步骤q；若否则进入步骤q；
步骤q，判断编号为i的PMU终端的数据通道是否连接并且开启实时数据事务标志位是否为1；若是则进入步骤r；若否则进入步骤t；
步骤r，判断编号为i的PMU终端一秒内已发送数据帧数量是否小于设定每秒发送帧数，若是则进入步骤s，若否则进入步骤t；
步骤s，编号为i的PMU终端生成数据帧并向PDC发送数据帧，再将一秒内已发送数据帧数量加1，然后进入步骤r；
步骤t，将i加1，判断i的值是否小于PMU终端的数量，若是则进入步骤q，若否则结束。
作为优化的技术方案，步骤E中，PMU终端生成数据帧的过程，包括以下步骤：PMU终端读取CFG2帧，根据从CFG2帧中读取的配置信息生成相应步长模拟数据；所生成的数据中，世纪秒从系统时间获取，秒等分数根据所设定时基、设定传输速率、当前所发帧数进行配置；按照规约要求将各个数据顺序拼接成完整数据帧。
作为优化的技术方案，各PMU终端所生成的报文的时标内容一致或相差固定时间；PMU终端所模拟生成的数据报文中，相量数据与时标数据相关联。
同步相量数据集中器的测试终端，该测试终端产生多台独立工作的PMU终端，每台PMU终端包括参数配置模块、通信连接模块、数据接收模块、数据存储模块、数据生成模块、数据发送模块；参数配置模块用于在初始化过程对PMU终端参数进行配置；通信连接模块用于建立PMU终端与PDC之间命令通道与数据通道连接；数据接收模块用于接收PDC发送给PMU终端的报文；数据存储模块用于存储数据接收模块收到的PDC报文；数据生成模块用于根据GBT26865规约生成PMU报文；数据发送模块将数据生成模块生成的报文发送给PDC。
同步相量数据集中器的测试系统，包括WAMS主站、PDC、终端，WAMS主站连接PDC，所述终端用于模拟多个PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接PDC。
作为优化的技术方案，每个PMU终端分别包括PMU终端配置结构、PMU终端数据结构、PMU终端事务标志结构、PMU终端通道连接状态结构、PMU终端通信结构；PMU终端配置结构中的内容通过读取预置文本文件获得，通过修改预置文本文件的内容生成不同内容的数据帧；PMU终端数据结构中的内容按照规约进行设置；PMU终端事务标志结构中的内容包括若干事务标志位，PMU终端事务标志结构中的内容根据PDC发送的命令帧进行置位处理；PMU终端通道连接状态结构中的内容包括命令通道的连接状态标志、数据通道的连接状态标志，PMU终端通道连接状态结构中的内容在命令通道和数据通道的连接线程中进行置位处理；PMU终端通信结构中的内容根据本机进行设置，各PMU终端的PMU终端通信结构中的内容互不相同。
本发明的优点在于：可以同时模拟多个PMU终端配置，产生多组动态相量数据用以测试PDC的数据通信以及数据汇集功能；无需依赖电网即可配置，更为方便地得到PDC测试所需要的数据；一次可以模拟多台PMU终端，多种线路状态数据可以同时传输给PDC，降低了PDC测试研究的成本。
附图说明
图1是本发明实施例同步相量数据集中器的测试系统的结构图。
图2是本发明实施例PMU终端的结构图。
图3是本发明实施例PMU终端事务标志结构的事务处理流程图。
图4是本发明实施例同步相量数据集中器的测试方法的流程图。
图5是本发明实施例通道线程程序运行流程图。
图6是本发明实施例PMU终端与PDC之间的数据传输流程图。
图7是本发明实施例定时器的运行流程图。
图8是本发明实施例同步相量数据集中器的测试方法的模拟配置帧结构图。
图9是本发明实施例同步相量数据集中器的测试方法的模拟命令帧结构图。
图10是本发明实施例同步相量数据集中器的测试方法的模拟数据帧结构图。
具体实施方式
如图1-10所示，同步相量数据集中器的测试方法、测试终端及测试系统。
如图1所示，同步相量数据集中器的测试系统，包括WAMS主站、同步相量数据集中器PDC、终端，WAMS主站连接PDC，一个终端同时模拟多个相量测量单元PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接PDC，模拟PMU终端基于LINUX系统下。
如图2所示，PMU终端，每个PMU终端分别包括PMU终端配置结构pmu_cfg、PMU终端数据结构pmu_data、PMU终端事务标志结构TXTASK、PMU终端通道连接状态结构LINKED、PMU终端通信结构pmu_connection，PMU终端的各终端结构相互独立。
PMU终端配置结构中的内容包括：终端站名STN、ID终端、数据帧的数据格式FORMAT、额定频率FONM、相量数据传送周期PERIOD、相量数量PHNMR、模拟量数量ANNMR、开关量数量DANMR、相量通道名称PCHNAME、模拟量通道名称ACHNAME、开关量通道名称DCHNAME、相量的转换因子PHUNIT、模拟量的转换因子ANUNIT、开关量的转换因子DGUNIT。
PMU终端配置结构中的内容通过读取预置文本文件获得，通过修改预置文本文件的内容可以修改PMU终端产生的数据帧的内容，生成不同内容的数据帧，用以检验PDC识别数据帧内容功能。
PMU终端数据结构中的内容包括：世纪秒SOC、秒等分数FRACSEC、状态字STAT、频率偏移量FREQ、频率变化率DFREQ、模拟量ANALOG、开关量DIGITAL、相量数据PHASORS。
PMU终端数据结构中的内容按照规约进行设置；世纪秒通过调用系统函数获取当前系统时间得到；秒等分数根据time_base以及当前发帧顺序进行赋值，以达到时标精确的要求；状态字、频率偏移量、频率变化率按照规约要求进行赋值；模拟量、开关量、相量数据通过读取真实PMU相量数据与模拟生成两种方式得到。
PMU终端事务标志结构中的内容包括关闭实时数据事务标志位C_TURNOFF_F、开启实时数据事务标志位C_TURNON_F、发送CFG1帧事务标志位C_CFG1_F、发送CFG2帧事务标志位C_CFG2_F、发送肯定确认事务标志位C_YES_F、发送否定确认事务标志位C_NO_F、发送数据帧事务标志位F_CFG1_F、数据发送打开事务标志位S_DATAON_F、发送头帧事务标志位C_HEAD_F。
PMU终端事务标志结构中的内容根据PDC发送的命令帧进行配置，当PDC下发命令帧后，PMU终端将接收的命令帧进行解析，根据解析内容判断所要执行的相应事务，再将相应的事务标志位置1，当所需要的传输帧生成后，该事务标志位重新置0。
如图3所示，PMU终端事务标志结构的事务处理流程，包括以下步骤：
步骤一，判断发送头帧事务标志位是否为1，若是则进入步骤二，若否则进入步骤三；
步骤二，生成头帧，然后将发送头帧事务标志位置0，将头帧发送给PDC；
步骤三，判断发送CFG1帧事务标志位是否为1，若是则进入步骤四，若否则进入步骤五；
步骤四，生成CFG1帧，然后将发送CFG1帧事务标志位置0，将CFG1帧发送给PDC；
步骤五，判断发送CFG2帧事务标志位是否为1，若是则进入步骤六，若否则进入步骤七；
步骤六，生成CFG2帧，然后将发送CFG2帧事务标志位置0，将CFG2帧发送给PDC；
步骤七，判断发送肯定确认事务标志位是否为1，若是则进入步骤八，若否则进入步骤九；
步骤八，生成肯定确认帧，然后将发送肯定确认事务标志位置0，将肯定确认帧发送给PDC；
步骤九，判断发送否定确认事务标志位是否为1，若是则进入步骤十，若否则结束；
步骤十，生成否定确认帧，然后将发送否定确认事务标志位置0，将否定确认帧发送给PDC。
PMU终端通道连接状态结构中的内容包括命令通道的连接状态标志cmd_isLinked、数据通道的连接状态标志data_isLinked。
PMU终端通道连接状态结构中的内容在命令通道和数据通道的连接线程中进行配置，当编号为i的PMU终端与PDC成功建立命令通道、数据通道通信连接后，该PMU终端的命令通道的连接状态标志cmd_isLinked[i]、数据通道的连接状态标志data_isLinked[i]置1。
PMU终端通信结构中的内容包括IP地址、命令通道端口号cmd_port、数据通道端口号data_port。
PMU终端通信结构中的内容根据本机进行设置，各PMU终端的PMU终端通信结构中的内容互不相同；IP地址根据本机IP进行设置，用于通信配置；命令通道端口号和数据通道端口号根据本机当前未使用的端口号进行设置，各PMU终端的命令通道端口号和数据通道端口号都不同；PMU终端通信结构是区别各PMU终端的重要标识，各PMU终端的PMU终端通信结构中的内容互不相同，从而保证了各PMU终端与PDC之间通信的独立性与准确性，保证了传输通道的唯一性。
如图4所示，同步相量数据集中器的测试方法，一个终端同时模拟多个相量测量单元PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接同步相量数据集中器PDC，通过一个终端同时产生多台PMU终端动态实时数据供PDC测试，具体包括以下步骤：
步骤A，设将要模拟的PMU终端的数量为pmu_num，创建4×pmu_num个套接字：cmd_s[pmu_num]、cmd_c[pmu_num]、data_s[pmu_num]、data_c[pmu_num]，分别用于建立发送命令通道、接受命令通道、发送数据通道、接受数据通道。
步骤B，从预置文本文件中读取将要模拟的各PMU终端的配置。
步骤C，设置各PMU终端的命令通道端口号、数据通道端口号，将各PMU终端的IP地址和命令通道端口号绑定至各PMU终端的套接字cmd_s[i]，将各PMU终端的IP地址和数据通道端口号分别绑定至各PMU终端的套接字data_s[i]，i为所模拟的PMU终端的编号，再开启各PMU终端的数据通道和命令通道的侦听。
步骤C包括以下步骤：
步骤一，判断i的值是否小于PMU终端的数量；若是则设置第i个PMU终端的命令端口号、数据端口号，再将第i个PMU终端的IP地址、命令端口号、数据端口号分别绑定至第i个PMU终端的套接字cmd_s[i]、data_c[i]，然后进入步骤二；若否则将i赋0，然后进入步骤D；
步骤二，将第i个PMU终端的命令通道和数据通道设置成侦听状态，再将i加1，然后进入步骤一。
步骤D，为每个PMU终端分别创建两个线程，两个线程分别用于建立命令通道的连接和数据通道的连接；连接建立后，PMU终端接收PDC发送的命令帧或配置帧，并将接收到的报文进行解析，根据报文内容修改相应PMU终端中的事务标志位或生成CFG2配置文件。
步骤D中，为每个PMU终端分别创建两个线程，包括以下步骤：
步骤一，判断i的值是否小于PMU终端的数量；若是则开启第i个PMU终端与PDC的命令通道连接线程和数据通道连接线程，然后进入步骤二；若否则进入步骤E；
步骤二，将i加1，然后进入步骤一。
如图5所示，步骤D中，用于建立命令通道连接的线程或用于建立数据通道连接的线程函数运行流程，包括以下步骤：
步骤a，配置PMU终端服务器命令通道与数据通道端口值，用套接字绑定函数bind()将本机IP与设置的端口号与套接字进行绑定，之后调用侦听函数listen()进入侦听状态，再调用连接请求接受函数accept()，等待PDC提出连接申请，当PDC提出申请后将accept函数返回值赋予cmd_c[i]或data_c[i]；
步骤b，判断cmd_c[i]或data_c[i]的值是否小于或等于0；若是则进入步骤a；若否则表示命令通道或数据通道的连接已经建立，进入步骤c；
步骤c，将命令通道的连接状态标志或数据通道的连接状态标志置1，然后进入步骤d；
步骤d，PMU终端服务器开始循环接收PDC发送的命令帧或数据帧；
步骤e，步骤d中，将每次接收到的报文进行解析并对相应事务的事物标志位进行置位处理。
如图6所示，步骤D中，PMU终端与PDC之间的数据传输流程，包括以下步骤：应用层会话包括
步骤f，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送头帧”命令，PMU终端接收后根据本站配置生成头帧并发送给PDC；
步骤g，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送CFG1帧”命令，PMU终端接收后根据本站配置生成CFG1配置帧并发送给PDC；
步骤h，PDC将接收到的CFG1帧与前次保存的CFG1帧进行比较，若不同则进行确认，保存新CFG1帧；再根据CFG1帧中包含的内容生成CFG2帧，通过命令通道向PMU终端发送CFG2帧并保存；
步骤i，PMU终端接收CFG2帧后，按照CFG2帧的要求准备实时数据；
步骤j，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送CFG2帧”命令，PMU终端接收后将CFG2帧发送给PDC；
步骤k，PDC将接收到的CFG2帧与保存的CFG2帧进行比较，若不同则重新连接；
步骤l，PDC向PMU终端发送“开启实时数据”命令，PMU终端接收“开启实时数据”命令之后，根据CFG2帧设置，通过数据通道定时向PDC发送数据帧报文，PDC接收数据帧报文。
步骤D中，PMU终端与PDC建立命令连接的方法为：模拟PMU终端SOCKET采用阻塞方式，每个PMU终端分别建立命令通道线程和数据通道线程，分别处理命令帧、配置帧传输和数据帧传输事务；使用网络作为通信通道，底层协议采用TCP，应用层协议采用GBT26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议。
步骤E，开启定时器，循环判断各PMU终端有无需要发送的命令帧或配置帧，若存在需要发送的命令帧或配置帧，则根据PMU终端配置以及所需发送的帧种类生成相应的传输帧，再通过相应的PMU终端的命令通道发送；然后判断各PMU终端的数据通道是否连接并且开启实时数据事务标志位是否为1，若两个条件都满足则该PMU终端生成数据帧并按照设定速度向PDC发送数据帧。
如图7所示，步骤E中，定时器的运行流程，通过定时器控制PMU终端按照设定速度向PDC发送数据帧的方法，包括以下步骤：
设置定时器工作时间time_work略低于设定传输设置间隔time_interval，以确保PMU终端每秒能发送最大帧数大于设定值；
步骤m，设置时间获取量、时间存储量、已发帧数计数量，时间获取量用于获取系统当前时间秒位，时间存储量用于存放本次循环的时间秒位，已发帧数计数量用于记录一秒内已发送数据帧数量；判断时间获取量与时间存储量是否相同；若是则进入步骤n；若否则将时间获取量赋值给时间存储量，将各PMU终端的一秒内已发送数据帧数量数组清零，然后进入步骤n；
步骤n，判断编号为i的PMU终端的命令通道是否连接，若否则进入步骤o，若是则进入步骤p；
步骤o，将i加1，判断i的值是否小于PMU终端的数量；若是则进入步骤n；若否则将i赋0，然后进入步骤q；
步骤p，判断编号为i的PMU终端中是否存在事物标志位为1；若是则执行相应事物，然后进入步骤q；若否则进入步骤q；
步骤q，判断编号为i的PMU终端的数据通道是否连接并且开启实时数据事务标志位是否为1；若是则进入步骤r；若否则进入步骤t；
步骤r，判断编号为i的PMU终端一秒内已发送数据帧数量是否小于设定每秒发送帧数，若是则进入步骤s，若否则进入步骤t；
步骤s，编号为i的PMU终端生成数据帧并向PDC发送数据帧，再将一秒内已发送数据帧数量加1，然后进入步骤r；
步骤t，将i加1，判断i的值是否小于PMU终端的数量，若是则进入步骤q，若否则结束。
步骤E中，PMU终端生成数据帧的过程，包括以下步骤：PMU终端读取CFG2帧，根据从CFG2帧中读取的配置信息生成相应步长模拟数据；所生成的数据需要高精度时标，其中，世纪秒从系统时间获取，秒等分数根据所设定时基、设定传输速率、当前所发帧数进行配置；按照规约要求将各个数据顺序拼接成完整数据帧。
PMU终端所生成的数据帧打上精确时标，其时标按照等间隔递增的规律排布，PDC通过接收数据帧的秒等分数是否按规律分布检测传输过程中是否发生漏帧异常，对数据汇集功能验证也具有较大帮助。
各PMU终端所生成的报文的时标内容一致或相差固定时间，可以模拟不同PMU终端在不同通信介质内或不同路径产生的延时情况。
PMU终端所模拟生成的数据报文中，相量数据与时标数据相关联，可以通过从PDC查看报文内容直观判断通信过程中是否发生丢帧、连帧等异常状况，便于通信功能的测试。
各PMU终端所生成的数据帧报文中世纪秒、秒等分数内容保持一致，解决了以往PDC接入多台PMU终端时难以保持时标一致的问题。
PMU终端产生的报文中相量数据与秒等分数相关联，所设置的PMU生成同步相量幅值为：
PhaseA[i]＝1000+(ipmu)*100+time_usec+i；
上式中PhaseA[i]为PMU终端所生成的第i个同步相量幅值，ipmu为PMU终端的编号，time_usec为系统所读到时间的毫秒位置，i为相量编号，其最大值小于phnmr。
该同步相量数据集中器的测试方法生成的传输帧结构严格按照GBT 26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议要求封装。
该同步相量数据集中器的测试方法通过模拟多个PMU终端，产生测试数据，用于PDC数据通信以及数据汇集功能与性能检测。遵照GBT 26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议，对多个模拟PMU终端和PDC进行通信配置，生成命令帧、配置帧、数据帧，并将PDC下发的CFG2配置文件保存于本地。PDC需设置所要连接的模拟PMU终端的IP地址，命令端口，数据端口信息，设置完成后，按照通信规约要求流程，建立命令通道与数据通道的连接，所连接上的PMU终端通过随机生成或读取文件的方式模拟测量数据，再加上精确时标以及终端配置信息，按照规约封装成PDC可识别的数据帧，按照设定传输速率发送给PDC。该方法可有效测试PDC装置数据通信以及数据汇集功能，软件所产生的模拟动态实时数据可被PDC有效接受并识别。
同步相量数据集中器的测试终端，该测试终端产生多台独立工作的PMU终端，每台PMU终端包括参数配置模块、通信连接模块、数据接收模块、数据存储模块、数据生成模块、数据发送模块；参数配置模块用于在初始化过程对PMU终端参数进行配置；通信连接模块用于建立PMU终端与PDC之间命令通道与数据通道连接；数据接收模块用于接收PDC发送给PMU终端的报文；数据存储模块用于存储数据接收模块收到的PDC报文；数据生成模块用于根据GBT26865规约生成PMU报文；数据发送模块将数据生成模块生成的报文发送给PDC。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种同步相量数据集中器的测试方法，其特征在于：一个终端同时模拟多个相量测量单元PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接同步相量数据集中器PDC，通过一个终端同时产生多台PMU终端动态实时数据供PDC测试。
2.如权利要求1所述的同步相量数据集中器的测试方法，其特征在于，该方法中通过一个终端同时产生多台PMU终端动态实时数据供PDC测试，具体包括以下步骤：
步骤A，设将要模拟的PMU终端的数量为pmu_num，创建4×pmu_num个套接字：cmd_s[pmu_num]、cmd_c[pmu_num]、data_s[pmu_num]、data_c[pmu_num]，分别用于建立发送命令通道、接受命令通道、发送数据通道、接受数据通道；
步骤B，从预置文本文件中读取将要模拟的各PMU终端的配置；
步骤C，设置各PMU终端的命令通道端口号、数据通道端口号，将各PMU终端的IP地址和命令通道端口号绑定至各PMU终端的套接字cmd_s[i]，将各PMU终端的IP地址和数据通道端口号分别绑定至各PMU终端的套接字data_s[i]，i为所模拟的PMU终端的编号，再开启各PMU终端的数据通道和命令通道的侦听；
步骤D，为每个PMU终端分别创建两个线程，两个线程分别用于建立命令通道的连接和数据通道的连接；连接建立后，PMU终端接收PDC发送的命令帧或配置帧，并将接收到的报文进行解析，根据报文内容修改相应PMU终端中的事务标志位或生成CFG2配置文件；
步骤E，开启定时器，循环判断各PMU终端有无需要发送的命令帧或配置帧，若存在需要发送的命令帧或配置帧，则根据PMU终端配置以及所需发送的帧种类生成相应的传输帧，再通过相应的PMU终端的命令通道发送；然后判断各PMU终端的数据通道是否连接并且开启实时数据事务标志位是否为1，若两个条件都满足则该PMU终端生成数据帧并按照设定速度向PDC发送数据帧。
3.如权利要求2所述的同步相量数据集中器的测试方法，其特征在于：步骤D中，用于建立命令通道连接的线程或用于建立数据通道连接的线程程序运行流程，包括以下步骤：
步骤a，配置PMU终端服务器命令通道与数据通道端口值，用套接字绑定函数bind()将本机IP与设置的端口号与套接字进行绑定，之后调用侦听函数listen()进入侦听状态，再调用连接请求接受函数accept()，等待PDC提出连接申请，当PDC提出申请后将accept函数返回值赋予cmd_c[i]或data_c[i]；
步骤b，判断cmd_c[i]或data_c[i]的值是否小于或等于0；若是则进入步骤a；若否则表示命令通道或数据通道的连接已经建立，进入步骤c；
步骤c，将命令通道的连接状态标志或数据通道的连接状态标志置1，然后进入步骤d；
步骤d，PMU终端服务器开始循环接收PDC发送的命令帧或数据帧；
步骤e，步骤d中，将每次接收到的报文进行解析并对相应事务的事物标志位进行置位处理。
4.如权利要求2所述的同步相量数据集中器的测试方法，其特征在于：步骤D中，PMU终端与PDC之间的数据传输流程，包括以下步骤：
步骤f，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送头帧”命令，PMU终端接收后根据本站配置生成头帧并发送给PDC；
步骤g，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送CFG1帧”命令，PMU终端接收后根据本站配置生成CFG1配置帧并发送给PDC；
步骤h，PDC将接收到的CFG1帧与前次保存的CFG1帧进行比较，若不同则进行确认，保存新CFG1帧；再根据CFG1帧中包含的内容生成CFG2帧，通过命令通道向PMU终端发送CFG2帧并保存；
步骤i，PMU终端接收CFG2帧后，按照CFG2帧的要求准备实时数据；
步骤j，PDC通过命令通道向PMU终端发送“发送CFG2帧”命令，PMU终端接收后将CFG2帧发送给PDC；
步骤k，PDC将接收到的CFG2帧与保存的CFG2帧进行比较，若不同则重新连接；
步骤l，PDC向PMU终端发送“开启实时数据”命令，PMU终端接收“开启实时数据”命令之后，根据CFG2帧设置，通过数据通道定时向PDC发送数据帧报文，PDC接收数据帧报文。
5.如权利要求2所述的同步相量数据集中器的测试方法，其特征在于：步骤E中，通过定时器控制PMU终端按照设定速度向PDC发送数据帧的方法，包括以下步骤：
步骤m，设置时间获取量、时间存储量、已发帧数计数量，时间获取量用于获取系统当前时间秒位，时间存储量用于存放本次循环的时间秒位，已发帧数计数量用于记录一秒内已发送数据帧数量；判断时间获取量与时间存储量是否相同；若是则进入步骤n；若否则将时间获取量赋值给时间存储量，将各PMU终端的一秒内已发送数据帧数量数组清零，然后进入步骤n；
步骤n，判断编号为i的PMU终端的命令通道是否连接，若否则进入步骤o，若是则进入步骤p；
步骤o，将i加1，判断i的值是否小于PMU终端的数量；若是则进入步骤n；若否则将i赋0，然后进入步骤q；
步骤p，判断编号为i的PMU终端中是否存在事物标志位为1；若是则执行相应事物，然后进入步骤q；若否则进入步骤q；
步骤q，判断编号为i的PMU终端的数据通道是否连接并且开启实时数据事务标志位是否为1；若是则进入步骤r；若否则进入步骤t；
步骤r，判断编号为i的PMU终端一秒内已发送数据帧数量是否小于设定每秒发送帧数，若是则进入步骤s，若否则进入步骤t；
步骤s，编号为i的PMU终端生成数据帧并向PDC发送数据帧，再将一秒内已发送数据帧数量加1，然后进入步骤r；
步骤t，将i加1，判断i的值是否小于PMU终端的数量，若是则进入步骤q，若否则结束。
6.如权利要求2所述的同步相量数据集中器的测试方法，其特征在于：步骤E中，PMU终端生成数据帧的过程，包括以下步骤：PMU终端读取CFG2帧，根据从CFG2帧中读取的配置信息生成相应步长模拟数据；所生成的数据中，世纪秒从系统时间获取，秒等分数根据所设定时基、设定传输速率、当前所发帧数进行配置；按照规约要求将各个数据顺序拼接成完整数据帧。
7.如权利要求1所述的同步相量数据集中器的测试方法，其特征在于：各PMU终端所生成的报文的时标内容一致或相差固定时间；PMU终端所模拟生成的数据报文中，相量数据与时标数据相关联。
8.一种用于实现如权利要求1-7任一项所述的同步相量数据集中器的测试方法的同步相量数据集中器的测试终端，其特征在于：该测试终端产生多台独立工作的PMU终端，每台PMU终端包括参数配置模块、通信连接模块、数据接收模块、数据存储模块、数据生成模块、数据发送模块；参数配置模块用于在初始化过程对PMU终端参数进行配置；通信连接模块用于建立PMU终端与PDC之间命令通道与数据通道连接；数据接收模块用于接收PDC发送给PMU终端的报文；数据存储模块用于存储数据接收模块收到的PDC报文；数据生成模块用于根据GBT26865规约生成PMU报文；数据发送模块将数据生成模块生成的报文发送给PDC。
9.一种用于实现如权利要求1-7任一项所述的同步相量数据集中器的测试方法的同步相量数据集中器的测试系统，其特征在于：包括WAMS主站、PDC、终端，WAMS主站连接PDC，所述终端用于模拟多个PMU终端，每个PMU终端作为服务器分别通过命令通道和数据通道连接PDC。
10.如权利要求9所述的同步相量数据集中器的测试系统，其特征在于：每个PMU终端分别包括PMU终端配置结构、PMU终端数据结构、PMU终端事务标志结构、PMU终端通道连接状态结构、PMU终端通信结构；PMU终端配置结构中的内容通过读取预置文本文件获得，通过修改预置文本文件的内容生成不同内容的数据帧；PMU终端数据结构中的内容按照规约进行设置；PMU终端事务标志结构中的内容包括若干事务标志位，PMU终端事务标志结构中的内容根据PDC发送的命令帧进行置位处理；PMU终端通道连接状态结构中的内容包括命令通道的连接状态标志、数据通道的连接状态标志，PMU终端通道连接状态结构中的内容在命令通道和数据通道的连接线程中进行置位处理；PMU终端通信结构中的内容根据本机进行设置，各PMU终端的PMU终端通信结构中的内容互不相同。
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