CN208721998U - 基于全景仿真的智能变电站站级验收系统 - Google Patents
基于全景仿真的智能变电站站级验收系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，包括全景仿真主机、仿真计算装置、智能站接口装置、网络报文监测装置，全景仿真主机提供用户操作界面，仿真计算装置将仿真计算结果通过智能站接口装置发送到待验收二次系统，同时接收待验收二次系统通过智能站接口装置反馈的动作信息，网络报文监测装置实时监测待验收二次系统网络报文，并反馈至仿真计算装置。本实用新型调试手段较多，能够体现待验收二次系统与一次系统之间的交互作用，能够详细测试复杂工况下待验收二次系统的二次动作行为，能够对站控层监控系统、故障诊断系统等进行全面测试，实现对新建或改扩建的二次系统的整站级模板化验收，验收效率和质量大大提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能变电站调测的技术领域，尤其涉及基于全景仿真的智能变电站站级验收系统。
背景技术
智能变电站是智能电网建设的关键环节，近年来，国家电网公司加速推进智能变电站建设工作。新建或改扩建智能变电站在投运之前，须开展全面的验收测试，验收测试工作的质量将深刻影响着智能站后期的运行。因此，如何实现高效率、智能化、批量化的验收，保证二次系统“零缺陷”投入运行，对智能变电站工程的建设和安全稳定起着至关重要的作用。
目前，在智能变电站现场验收中，主要利用继电保护测试仪、网络报文分析仪等工具和软件对智能变电站二次系统某一单体装置或某个间隔进行测试，其调试手段相对单一，往往局限于单体设备或单个间隔的测试，无法体现待验收二次系统与一次系统之间的交互作用，无法详细测试复杂工况下待验收二次系统的二次动作行为，尚不能对站控层监控系统、故障诊断系统等进行全面测试，不足以支撑智能站验收工作。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，旨在解决现有技术调试手段相对单一，往往局限于单体设备或单个间隔的测试，无法体现待验收二次系统与一次系统之间的交互作用，无法详细测试复杂工况下待验收二次系统的二次动作行为，尚不能对站控层监控系统、故障诊断系统等进行全面测试，不足以支撑智能站验收工作的问题。
本实用新型的目的采用以下技术方案实现：
一种基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，包括全景仿真主机、仿真计算装置、智能站接口装置、网络报文监测装置；其中，
全景仿真主机与仿真计算装置连接；
仿真计算装置还与智能站接口装置、网络报文监测装置分别连接；
智能站接口装置、网络报文监测装置还分别与待验收二次系统连接；
全景仿真主机通过智能站接口装置、网络报文监测装置实现与待验收二次系统之间的数据交互，为待验收二次系统提供与用户之间的交互功能；
仿真计算装置为全景仿真主机、网络报文监测装置提供实时运算功能；
智能站接口装置实现仿真计算装置、待验收二次系统之间的数据传输和转换；
网络报文监测装置实时监测待验收二次系统网络报文，以及对监测到的网络报文进行存储并转发到仿真计算装置。
在上述实施例的基础上，优选的，全景仿真主机包括顺序连接的图形编辑模块、仿真控制模块、结果输出模块。
在上述实施例的基础上，优选的，图形编辑模块设置有变电站主接线模板、电力系统元件模板、故障模板；
结果输出模块的输出结果的形式包括曲线和/或报表。
在上述实施例的基础上，优选的，仿真计算装置包括相互连接的数值计算模块、数据转换模块；
数值计算模块可模拟400个三相节点，实现50μs步长的实时仿真运算；
数据转换模块具备6个PCI-E接口，可接收数值计算模块的计算结果并将其转换为私有协议数据。
在上述任意实施例的基础上，优选的，智能站接口装置具备2路专用通信光口和6组SV和/或GOOSE输入输出光口。
在上述实施例的基础上，优选的，智能站接口装置的专用通信光口、SV输入输出光口、GOOSE输入输出光口可并联扩展。
在上述实施例的基础上，优选的，智能站接口装置支持私有规约报文的双向传输，并实时完成私有规约报文与SV或GOOSE之间的转换。
在上述实施例的基础上，优选的，所述私有规约报文含有电流、电压、开关状态及跳闸信号中的一种或多种。
在上述实施例的基础上，优选的，网络报文监测装置同时支持以太网通信和光纤通信，通过光纤接口连接待验收二次系统过程层网络交换机，通过以太网接口连接待验收二次系统站控层MMS网络交换机。
相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型公开了基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，包括全景仿真主机、仿真计算装置、智能站接口装置、网络报文监测装置，全景仿真主机提供用户操作界面，仿真计算装置将仿真计算结果通过智能站接口装置发送到待验收二次系统，同时接收待验收二次系统通过网络报文监测装置反馈的动作信息，网络报文监测装置实时监测待验收二次系统网络报文，并反馈至仿真计算装置。本实用新型调试手段较多，能够体现待验收二次系统与一次系统之间的交互作用，能够详细测试复杂工况下待验收二次系统的二次动作行为，能够对站控层监控系统、故障诊断系统等进行全面测试，实现对新建或改扩建的二次系统的整站级模板化验收，验收效率和质量大大提高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1示出了本实用新型实施例提供的一种基于全景仿真的智能变电站站级验收系统的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，包括全景仿真主机、仿真计算装置、智能站接口装置、网络报文监测装置；其中，
全景仿真主机与仿真计算装置连接；全景仿真主机与仿真计算装置可以合称为仿真系统；
仿真计算装置还与智能站接口装置、网络报文监测装置分别连接；
智能站接口装置、网络报文监测装置还分别与待验收二次系统连接；
全景仿真主机通过智能站接口装置、网络报文监测装置实现与待验收二次系统之间的数据交互，为待验收二次系统提供与用户之间的交互功能；具体的，所述全景仿真主机用于为验收系统提供用户操作界面，实现电气主接线建模、仿真控制及结果展示功能；
仿真计算装置为全景仿真主机、网络报文监测装置提供实时运算功能；
智能站接口装置实现仿真计算装置、待验收二次系统之间的数据传输和转换；
网络报文监测装置实时监测待验收二次系统网络报文，以及对监测到的网络报文进行存储并转发到仿真计算装置。
本实用新型实施例中的测试对象可以为新建或改扩建智能变电站全站二次系统，现场的保护、测控、计量等IED设备通过智能站接口装置与仿真系统连接，接收仿真系统计算出的全站电压、电流等数值，保护设备据此作出相应的动作行为，并向智能站接口装置发出保护动作的GOOSE报文。智能站接口装置将保护动作报文进行协议转换后发送至仿真系统，在实时仿真界面中相应的断路器根据SCD配置进行动作。
本实用新型实施例中，全景仿真主机提供用户操作界面，仿真计算装置将仿真计算结果通过智能站接口装置发送到待验收二次系统，同时接收待验收二次系统通过智能站接口装置反馈的动作信息，网络报文监测装置实时监测待验收二次系统网络报文，并反馈至仿真计算装置。本实用新型实施例调试手段较多，能够体现待验收二次系统与一次系统之间的交互作用，能够详细测试复杂工况下待验收二次系统的二次动作行为，能够对站控层监控系统、故障诊断系统等进行全面测试，实现对新建或改扩建的二次系统的整站级模板化验收，验收效率和质量大大提高。
全景仿真主机可以是安装实时仿真程序的计算机，用于为验收系统提供用户操作界面，优选的，全景仿真主机可以包括顺序连接的图形编辑模块、仿真控制模块、结果输出模块。
图形编辑模块具备丰富的变电站主接线模板和发电机、主变、线路、负荷、断路器等电力系统元件模板，支持用户自定义元件UDM的创建和编辑，通过简单操作即可完成电网全景的构建，模拟智能变电站一次系统的运行；同时具备丰富的故障模板，可在一次仿真中设置简单故障、发展性故障、转换性故障等多种不同类型的电网故障，实现对整站二次系统的模板化批量化实验。
仿真控制模块实现对仿真过程的控制，主要包括仿真参数控制、仿真启停控制、开关状态控制、启动录波等功能。
结果输出模块用于展示仿真结果，输出结果有曲线和报表两种形式；曲线输出主要展示仿真过程中的电压、电流等录波数据，报表输出主要展示待验收二次系统保护动作和网络报文等信息；该模块支持验收结果的辅助判断和智能报警。
用户根据待验收二次系统电气主接线，在实时仿真程序里利用电气主接线模板编辑待验收变电站仿真模型，并将一次系统参数与对应的二次系统配置信息导入仿真模型；利用实时仿真程序的故障模板，通过预设多类型故障的方式实现保护动作行为正确性的批量验证，能够批量自动化实现典型故障遍历仿真，并通过智能站接口装置和网络报文监测装置与实际站内二次系统进行交互，将站内二次系统动作情况同预先设定的动作策略进行智能化比较，从而判断站内二次系统是否正常工作。全景仿真主机可通过千兆以太网与仿真计算装置连接，向仿真计算装置发送运算指令。
优选的，仿真计算装置可以包括相互连接的数值计算模块、数据转换模块；数值计算模块可模拟400个三相节点，实现50μs步长的实时仿真运算，应用现有技术即可实现；数据转换模块具备6个PCI-E接口，可同时支持6台外设同步运行，用于仿真计算装置和智能站接口装置之间的数据转换和传输，可接收数值计算模块的计算结果并将其转换为私有协议数据。具体的，数值计算模块接收全景仿真主机的运算指令，进行50μs步长的实时仿真运算，并将数值计算结果发送到数据转换模块；数据转换模块可接收实时计算数据并将其转换为私有协议数据，通过实时光纤通信发送至智能站接口装置。
优选的，智能站接口装置可以采用标准1U结构设计，支持IRIG-B对时方式，具备2路专用通信光口和6组SV和/或GOOSE输入输出光口。优选的，智能站接口装置的专用通信光口、SV输入输出光口、GOOSE输入输出光口可并联扩展。智能站接口装置可以支持私有规约报文的双向传输，并实时完成私有规约报文与SV或GOOSE之间的转换。所述私有规约报文含有电流、电压、开关状态及跳闸信号中的一种或多种。具体的，专用通信光口支持2.5Gbps速率数据传输，智能站接口装置通过专用通信网口传输仿真计算装置产生的电压、电流、开关状态等数据，并将数据解析成符合IEC61850-9-1/2协议的SV报文、符合IEC60044-7/8协议的FT3采样值数据和面向通用对象的变电站事件GOOSE报文，最终通过SV或GOOSE输入输出光口、FT3输出接口发送给待验收智能变电站的智能终端、保护、测控等智能电子设备，同时也接收智能变电站反馈的GOOSE跳闸信息并转发到仿真计算装置。如果待验收智能变电站规模较大，数据传输需要的光口较多，可根据实际情况对智能站接口装置进行并联扩展，适用于智能变电站规模较大，数据传输需要的光口较多的情况。
优选的，网络报文监测装置可以同时支持以太网通信和光纤通信，通过光纤接口连接待验收二次系统过程层网络交换机，通过以太网接口连接待验收二次系统站控层MMS网络交换机。具体的，网络报文监测装置用于实时监测和存储转发待验收智能变电站二次系统网络报文信息。网络报文监测装置收集报文信息后通过光纤通信方式将其转发至仿真计算装置进行智能分析，并通过用户操作界面展示分析结果。
本实用新型从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本实用新型以上的说明及附图，仅为本实用新型的较佳实施例而己，并非以此局限本实用新型，因此，凡一切与本实用新型构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本实用新型专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本实用新型的专利申请保护的范围之内。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本实用新型已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本实用新型不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，包括全景仿真主机、仿真计算装置、智能站接口装置、网络报文监测装置；其中，
全景仿真主机与仿真计算装置连接；
仿真计算装置还与智能站接口装置、网络报文监测装置分别连接；
智能站接口装置、网络报文监测装置还分别与待验收二次系统连接；
全景仿真主机通过智能站接口装置、网络报文监测装置实现与待验收二次系统之间的数据交互，为待验收二次系统提供与用户之间的交互功能；
仿真计算装置为全景仿真主机、网络报文监测装置提供实时运算功能；
智能站接口装置实现仿真计算装置、待验收二次系统之间的数据传输和转换；
网络报文监测装置实时监测待验收二次系统网络报文，以及对监测到的网络报文进行存储并转发到仿真计算装置。
2.根据权利要求1所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，全景仿真主机包括顺序连接的图形编辑模块、仿真控制模块、结果输出模块。
3.根据权利要求2所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，图形编辑模块设置有变电站主接线模板、电力系统元件模板、故障模板；
结果输出模块的输出结果的形式包括曲线和/或报表。
4.根据权利要求3所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，仿真计算装置包括相互连接的数值计算模块、数据转换模块；
数值计算模块可模拟400个三相节点，实现50μs步长的实时仿真运算；
数据转换模块具备6个PCI-E接口，可接收数值计算模块的计算结果并将其转换为私有协议数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，智能站接口装置具备2路专用通信光口和6组SV和/或GOOSE输入输出光口。
6.根据权利要求5所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，智能站接口装置的专用通信光口、SV输入输出光口、GOOSE输入输出光口可并联扩展。
7.根据权利要求6所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，智能站接口装置支持私有规约报文的双向传输，并实时完成私有规约报文与SV或GOOSE之间的转换。
8.根据权利要求7所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，所述私有规约报文含有电流、电压、开关状态及跳闸信号中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的基于全景仿真的智能变电站站级验收系统，其特征在于，网络报文监测装置同时支持以太网通信和光纤通信，通过光纤接口连接待验收二次系统过程层网络交换机，通过以太网接口连接待验收二次系统站控层MMS网络交换机。
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