[发明专利]一种智能变电站过程层虚拟二次设备及其实现方法

说明书

技术领域：

本发明涉及电力自动化领域，更具体涉及一种基于模型驱动的智能变电站过程层虚拟二次设备及其实现方法。

背景技术：

IEC61850标准的应用推动了变电站从模拟量采集到数字化采集的转变，并逐步从数字化变电站发展到智能变电站，如今已成为智能变电站发展建设的重要基础性技术。IEC61850标准具有典型的特征之一就是采用标准的信息模型实现所有数据的建模，并通过SV、GOOSE、MMS等典型的传输方式实现不同厂家设备之间的互操作。

由于智能变电站所有数据都基于网络方式传输，因此对变电站检测调试已从传统的模拟量输入转变成报文传输。但在变电站集成调试或现场调试中，经常需要对被检测设备进行功能检测，这就需要相关设备能够发送数据报文。

当前智能变电站广泛采用的数字化测试仪能够模拟智能变电站过程层的合并单元、智能终端发送数据，以实现对变电站间隔层保护、测控设备的检测和调试。但当前的一些数字化测试仪对模拟报文的结构、参数及数据多采用人工配置的方式，模拟仿真时配置工作量较大。

也有改进后的数字化测试仪能够通过获取设备的模型来模拟报文的发送，但其仅仅只能模拟单台设备的数据，或者说仅仅实现单设备的模拟，一旦进行变电站联合调试，需要模拟多个间隔的合并单元、智能终端时，仅靠一台测试仪是难以满足测试要求的，迫于实际检测调试的环境，也不可能采购大量真实的合并单元、智能终端来进行调试，况且采购的真实设备都是各厂家私有的设备，不具有通用性，难以满足今后不断变化的不同变电站的调试需求。

虽然也有相关软件的工具的开发能够模拟发送SV采样报文和GOOSE报文，但由于这类软件多运行于WINDOWS系统，难以满足工程中实时性的要求，智能变电站对继电保护装置对SV报文发送的离散型要求小于lOus，对GOOSE报文网络传输的延时性小于3ms，而运行于笔记本或台式机的软件都是WINDOWS系统，其任务调度时间都是几十甚至上百毫秒，根本无法满足工业化的应用需求。

截止到2014年初，国家电网公司已建成智能变电站840多座，后续还有上千座智能变电站计划建设，尤其是随着今后智能变电站的大规模建设，新建智能变电站的数量也越来越多，所带来的检测调试工作量也将增加。为此，本发明提供了一种基于模型驱动的智能变电站过程层虚拟二次设备及其实现方法，不仅可以实现单间隔合并单元、智能终端的模拟和仿真，同时也可同时模拟多个间隔的合并单元与智能终端的模拟和仿真，可基于全站SCD文件构建整个变电站的集成调试环境，为智能变电站的单设备检测调试、系统集成调试提供了有效的手段，可有效减少调试工作量，提高调试效率。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于模型驱动的智能变电站过程层虚拟二次设备及其实现方法，能够替代真实的合并单元、智能终端参与检测调试，且能够按照调试需求设置模拟数据数值，实现整个变电站仿真调试环境的构建。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于模型驱动的智能变电站过程层虚拟二次设备，包括：

CPU板，模拟发送过程层SV报文采样数据；模拟发送和接收过程层GOOSE报文数据；实现IRIG-B对时；

总线背板，用于实现所有板件间总线通信；

电源板：为装置提供工作电源。

本发明提供的一种基于模型驱动的智能变电站过程层虚拟二次设备，所述CPU板包括：

现场可编程门阵列FPGA，用于模拟SV报文采样数据的点对点传输；

PowerPC处理器，模拟生成SV报文采样数据和GOOSE报文数据；模拟网络传输所述过程层GOOSE报文数据；模拟网络传输过程层SV报文采样数据。

本发明提供的一种基于模型驱动的智能变电站过程层虚拟二次设备，所述现场可编程门阵列FPGA包括：

光纤网络传输模块，模拟等间隔点对点传输IEC61850-9-2标准的所述SV采样报文数据；

光纤串口传输模块，模拟点对点发送和接收IEC60044-8标准的报文采样数据；

所述PowerPC处理器包括：

报文数据生成模块，模拟生成所述SV报文采样数据和GOOSE报文数据；

网络传输模块，模拟网络传输所述GOOSE报文数据；模拟网络传输IEC61850-9-2标准的SV报文采样数据。

本发明提供的另一优选的一种基于模型驱动的智能变电站过程层虚拟二次设备，所述报文数据生成模块包括：

存储模块，存储过程层的合并单元和智能终端的ICD文件和智能变电站的录波文件；