[发明专利]一种基于全数字实时仿真的智能变电站二次设备试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及智能变电站领域，具体涉及一种基于全数字实时仿真的智能变电站二次设备试验平台。

背景技术

智能变电站与常规变电站在数据采集、设备连接等方面存在较大差异，智能保护装置通过合并单元采集电子互感器的数字化电压和电流信号，不再使用隔离变换、滤波、采样保持等硬件模块，而跳合闸信号的传输也由电缆硬接线方式改为光纤以太网连接，因此传统的变电站测试技术不能直接适用于智能变电站测试。为实现对智能变电站的测试或试验，测试工具或系统应能够提供符合IEC61850标准的数字化电压和电流信息，满足互操作性要求，并可以模拟电力系统不同类型故障及其暂态过程。目前已有的测试方法包括数字化保护测试仪、动态模拟试验和数字实时仿真试验等。

常规的数字化保护测试仪测试规模较小，且不能进行动态闭环试验，智能满足对单装置进行检测的简单功能；动态模拟试验投资较大，试验平台场地较大，且国内的动模试验有限，不具备成为智能变电站系统调试主流方法的基本条件；因此基于数字实时仿真的智能变电站二次设备测试技术将成为以后的发展趋势。

基于数字实时仿真的智能变电站二次设备测试平台主要包括电力系统实时仿真技术和数据实时转发平台，通过实时仿真技术可以动态模拟电力系统各种过程，接入实际数字化装置进行试验。电力系统实时仿真技术通常基于高性能计算平台，计算平台包括多个计算核心，多个计算核心通过高速并行通信网络（myrinet/infiniband）互连，基于并行计算实现电力系统的实时仿真计算。

在仿真开始前，通过仿真软件对被测系统进行合并单元和智能终端建模，并通过离线接口将所有参与仿真的模型转换成为符合IEC61850格式的报文，仿真开始初期，计算平台将所有报文通过千兆以太网发送到数据实时转发平台（数字化接口装置）内存中，计算平台和数字化接口装置在每一仿真周期交换一次数据：计算平台实时发送报文中变位的通信信息，数字化接口装置接收到以后，在下一个时钟上升沿将更新后的IEC61850报文发送给外部智能装置，同时接收来自外部智能装置的GOOSE报文，解析为计算平台可识别的仿真报文并发送给计算平台，计算平台在下一时步的仿真计算中使用该变量。数字接口装置对下跟实时仿真系统进行通信，进行实时变位信息的交互，同时获取仿真数据；对上跟遵循IEC61850的IED通信，负责将符合IEC61850-9-1/2、IEC60044-7/8的采样值（SMV）传送给IED、并将GOOSE发布传送给IED，建立GOOSE网链路，同时接收IED的GOOSE跳闸报文，将跳闸信息返回给实时仿真系统。

智能变电站同步主要分为两大类：一是单一变电站内各种保护测控装置之间的同步；二是相关联变电站之间的同步，比如线路光纤纵差保护需要线路两侧的保护装置保持着高精度的时间同步。数字化接口装置作为实时计算平台和外部智能装置之间的信号转发接口，数字化接口装置的技术指标直接关系到实时仿真试验的准确性。数字化接口的转换精度不高、转换时序不精确会在试验中引入误差；数字化接口的转换速率较低会导致仿真步长不能设置较小值。全数字实时仿真系统中计算平台和物理接口交换数据的周期非常短（典型值为50-250微秒），在一个周期内数字化接口要按照精确的时序完成所有通道的数据转换，并和计算平台中一个或多个计算核心交换数据。此外，数字化接口装置必须满足IEC61850通讯标准，能识别外部IED（Intelligent Electronic Device，智能电子设备），能收发满足IEC61850的报文数据，这些都对数字化接口设计提出了很高的要求。

发明内容

本发明涉及一种基于全数字实时仿真的智能变电站二次设备试验平台，包括仿真系统计算平台和实时数据转发平台，所述实时数据转发平台包括数字化接口装置，所述数字化接口装置包括机箱、底板、电源板、同步板和数量为1～6个的功能板；

所述电源板、同步板和功能板均垂直插接在所述底板上；

所述底板通过插接上的所述电源板和所述同步板为所述数字化接口装置提供电源总线和同步总线；所述底板上还设有百兆交换芯片，所述数字化接口装置通过所述百兆交换芯片与所述仿真系统计算平台进行以太网通信；

所述同步板包括2个FT3接收端口，接收外部的同步信号，解码后发送到所述同步总线上；