一种一对多的智能变电站过程层虚拟二次设备及实现方法
【专利摘要】本发明提供一种一对多的智能变电站过程层虚拟二次设备及实现方法，其包括：建立不同的文件目录并下装ICD模型配置文件、读取参数配置文件、解析装置内部ICD模型配置文件获取报文结构及参数和远程设置一对多报文的传输方式并发送报文。本发明提供的方法能够有效实现硬件架构与信息模型的解耦，实现同一硬件设备对多个不同设备的并行模拟仿真及串行模拟仿真，能够有效解决智能变电站改扩建工程对众多不同间隔模拟仿真的调试需求，进而有效构建智能变电站改扩建工程的仿真调试环境，为智能变电站改扩建工程的现场调试提供了有效的解决方案，同时也提高了自动化调试水平和调试效率。
【专利说明】
_种_对多的智能变电站过程层虚拟二次设备及实现方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力自动化领域，具体涉及一种一对多的智能变电站过程层虚拟二次设备及实现方法。
【背景技术】
[0002 ] IEC61850标准的推广应用实现了变电站从模拟量采集向网络化、数字化传输的转变，行业内将该阶段的变电站称为数字化变电站。2009年，随着国家电网公司“智能电网”发展规划的提出，涉及变电环节的变电站发展面临新的发展机遇，为支撑智能电网发展建设而提出的智能变电站成为了变电站发展的方向，该智能变电站是以数字化变电站发展为基础并进行的再次改进和提升。
[0003]智能变电站仍然以IEC61850标准为基础，并采用SV、G00SE和MMS等典型通信方式实现信息的传输。这一典型应用颠覆了传统变电站时期模拟量采样、开关跳闸动作均需要通过电缆进行连接的方式，使得以报文模拟与传输的调试方式成为了可能，并在智能变电站的产品测试、现场调试中得到了应用。
[0004]当前，许多继电保护测试仪厂家也纷纷推出了面向智能变电站新需求的数字化测试设备，广州昂立、北京博电、武汉凯默等厂家纷纷推出了支持数字化采样传输的继电保护测试设备，它们能够发送基于IEC61850-9-2标准的SV采样报文，发送和接收基于IEC61850-8-1的GOOSE报文，但由于其目的是用来做单个继电保护装置的测试，而对于多个设备的集成调试并不适用。从某种角度看，这些数字化的测试仪是在作为合并单元智能终端集成装置实现对继电保护装置的功能和性能测试，这对于设备的单体测试是十分有利的，但对于智能变电站的集成调试或者改扩建环境下的仿真调试则是难以满足要求的，其原因在于这些数字化的测试设备有自己的ICD模型配置文件或配置参数，并不能通过解析其它设备的ICD文件来模拟任一设备。随着智能变电站发展建设的深入，这些继电保护测试厂家也纷纷增加了 I⑶模型解析功能，即可通过读取外部的I⑶模型文件来模拟外部的合并单元或智能终端，但总体上仍然是模拟单个过程层设备来实现对继电保护装置的测试，不具备构建集成调试环境或者智能变电站改扩建调试环境。
[0005]智能变电站已经建设投运上千座，其中不少变电站面临着改扩建的需求，现有的继电保护数字化测试仪难以搭建完整的测试环境，迫切需要虚拟二次设备来参与构建。由于改扩建的智能变电站面临着模拟在运间隔的需求，因此就需要借助虚拟二次设备来对不同运行间隔进行模拟和替换，由于过程层网络中SV和GOOSE传输的实时性要求较高，现有技术中所提及的虚拟二次设备仅能实现单个合并单元或单个智能终端的模拟仿真，难以同时实现多个过程层设备的同时仿真和模拟，也不能够方便地快速地实现同一虚拟二次设备对众多不同间隔过程层的连续仿真和模拟。
【发明内容】
[0006]为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种一对多的智能变电站过程层虚拟二次设备及实现方法，解决了基于智能变电站改扩建工程需要模拟多个不同间隔过程层二次设备的需求的问题，基于通用的硬件平台，研制开发了一对多的智能变电站过程层虚拟二次设备，可以通过该装置实现对多个不同间隔的并行仿真以及对多个不同间隔的串行仿真，不仅能够为智能变电站改扩建工程仿真调试环境的构建提供解决方案，同时还能够有效减少调试设备数量，提高自动化调试的水平，提高改扩建工程的调试效率，缩短调试时间，降低调试成本。
[0007]实现上述目的所采用的解决方案为:
[0008]一种一对多的智能变电站过程层虚拟二次设备的实现方法，所述实现方法包括:
[0009](I)建立不同的文件目录并下装ICD模型配置文件；
[0010](2)读取参数配置文件；
[0011](3)解析装置内部ICD模型配置文件获取报文结构及参数；
[0012](4)远程设置一对多报文的传输方式并发送报文。
[0013]优选的，所述步骤(I)包括:
[0014](1-1)在二次设备内部按照线路间隔、变压器间隔、母线间隔、3/2串间隔设立四大类文件夹；
[0015](1-2)针对各个类型的具体间隔数目建立不同的子文件目录，用来存放线路间隔、变压器间隔、母线间隔和3/2串间隔的ICD模型配置文件，并进行编号；
[0016](1-3)各个不同编号下的子文件目录下建立合并单元、智能终端和合并单元智能终端集成装置三个目录，用来存放不同的ICD模型配置文件；
[0017](1-4)通过FTP远程连接被模拟的设备，下装相应的配置文件。
[0018]优选的，所述步骤(2)中，所述参数配置文件的读取包括默认读取方式和远程设置读取范围的方式。
[0019]进一步的，参数配置文件的读取首先采用默认读取方式，具体如下:
[0020]I)在无任何设置的情况下，虚拟二次设备自动按照顺序读取所有不同文件目录下的ICD模型配置文件；
[0021]2)优先读取各自目录下合并单元和智能终端路径下的ICD模型配置文件，任一文件夹下只要获取相关ICD模型配置文件，则不再解析合并单元智能终端集成装置文件下的配置文件;否则读取合并单元智能终端集成装置文件下的配置文件；
[0022]3)若子文件下合并单元、智能终端以及合并单元智能终端集成装置目录均为空时，退出该子文件夹，开始下一个文件夹中相关ICD模型配置文件的读取；
[0023]4)若所有子文件夹都为空时，虚拟二次设备仍然正常启动，并自动给出告警和日志信息；
[0024]5)若读取了相关ICD模型配置文件，虚拟二次设备则会记录相关I⑶模型配置文件的读取路径及名称，并统一进行保存。
[0025]进一步的，所述远程设置读取范围的方式，具体如下:
[0026]I)将远程设置的配置文件读取范围文件下装到虚拟二次设备根目录下；
[0027]2)ICD模型配置文件的读取范围可以按照需求单独设置成读取单个间隔的合并单元或智能终端或合并单元智能终端集成装置的ICD模型配置文件;也可设置成读取单个间隔的合并单元和智能终端的ICD模型配置文件；
[0028]3)ICD模型配置文件的读取范围可以按照顺序设置多个间隔的合并单元ICD模型配置文件或者智能终端ICD模型配置文件，解析多个间隔的合并单元或者智能终端文件；
[0029]4)可以设置成同时读取多个间隔的合并单元和智能终端ICD模型配置文件，解析多个间隔的合并单元和智能终端ICD模型配置文件。
[0030]优选的，所述步骤(3)包括:
[0031](3-1)读取合并单元的ICD模型配置文件获取MSVCB控制模块参数、数据集的数量、数据类型，形成待发送的SV报文；
[0032](3-2)读取智能终端的ICD模型配置文件获取GoCB控制块的参数、数据集的数量、数据类型，形成待发送的GOOSE报文；
[0033](3-3)读取合并单元智能终端集成装置的I⑶模型配置文件，获取MSVCB、GoCB控制块的参数、数据集数量及类型，形成待发送的SV和GOOSE报文。
[0034]优选的，所述步骤(4)中，所述传输方式包括:并行传输和串行传输；
[0035]所述并行传输包括:单个装置的模拟发送和多个装置的模拟发送；
[0036]所述单个装置的模拟发送，可以实现相同报文通过多个不同的网口并行发送;所述多个装置的模拟发送，可以实现多个模拟装置通过不同网口并行发送；
[0037]所述串行传输模拟的多个间隔ICD模型配置文件能够按照指定的时间和顺序逐一发送，并自动切换；
[0038]报文发送的端口设置包括，人工远程动态设置和采用配置文件静态配置；
[0039]发送报文的数据可以自行模拟或动态设置；
[0040]所述自行模拟是根据参数的类型及初始值，将其自动取反后发送数据，并在设置的时间后恢复初始值。
[0041]进一步的，所述串行传输各个间隔运行时间的开始及结束由虚拟二次设备内部建立的毫秒计时功能的线程来实现，计时线程每毫秒启动一次并进行统计计数，当统计数值超过设置的时间参数时设置间隔切换操作标识。
[0042]进一步的，所述串行传输中多个间隔模拟装置在切换时需要核对当前的运行状态，具体如下:
[0043]I)虚拟二次设备进行合并单元SV报文模拟时，一旦读取到间隔切换的标识时，立即核查当前报文采样计数器SmpCnt的数值，当采样点SmpCnt所在采样周期结束后，在下一个秒脉冲来临时再进行间隔报文的切换；
[0044]2)当虚拟二次设备收到对GOOSE报文进行间隔切换的命令操作时，立即进行GOOSE报文发送状态的查询，若GOOSE处于报文重发状态，则继续发送报文，直到GOOSE进入稳定运行状态时立即停止报文发送，进行间隔报文的切换。
[0045]优选的，所述二次设备包括:电源板、CPU板和总线背板;所述总线背板分别与所述电源板、所述(PU板连接；
[0046]所述电源板接入220V交直流电压，为装置提供工作电源；
[0047]所述CPU板采用嵌入式Vxworks操作系统，FGPA+PowerPC、大容量ROM和可扩展存储空间的组合设计，用于IEC61850标准SV和G00SE报文的模拟传输，支持IRIG-B和IEEE1588第二版对时；
[0048]所述总线背板用于电源板和CPU板的接入及信息交互。
[0049]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0050]本发明针对智能变电站改扩建工程调试中对不同在运工程、在运间隔过程层设备的模拟和仿真的需求，以通用的硬件架构设计和开发了一对多的过程层虚拟二次设备，并提出了具体的实现方法，能够有效实现硬件架构与信息模型的解耦，实现同一硬件设备对多个不同设备的并行模拟仿真及串行模拟仿真，能够有效解决智能变电站改扩建工程对众多不同间隔模拟仿真的调试需求，进而有效构建智能变电站改扩建工程的仿真调试环境，为智能变电站改扩建工程的现场调试提供了有效的解决方案，同时也提供了自动化调试水平和调试效率。
【附图说明】
[0051]图1为本发明一对多虚拟二次设备结构示意图；
[0052]图2为本发明一对多虚拟二次设备实现方法流程图；
[0053]图3为本发明一对多虚拟二次设备配置文件存储结构示意图；
[0054]图4为本发明一对多虚拟二次设备并行实现方式示意图；
[0055]图5为本发明一对多虚拟二次设备串行实现方式示意图。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的详细说明。
[0057]一对多的虚拟二次设备实现的基础是具有基本的硬件结构能够实现虚拟二次设备，其次在其基础上实现一对多的虚拟二次设备模拟。考虑到虚拟二次设备模拟的通用性及智能变电站数据网络化传输的特点，该一对多的虚拟二次设备采用电源板、总线背板和CPU板来构建该发明实现的基础。其中电源板仍然是采用当前智能变电站主流的实现方式，接入220V交直流电源，为虚拟二次设备的运行提供电源保障;其次，考虑到智能变电站过程层网络信息传输具有高实时性的要求，采用Vxworks实时操作系统，同时CPU板在硬件上采用了FPGA+PowerPC的设计来确保SV和GOOSE高实时性报文的传输，其中FPGA优先用于发送SV采样报文，即若虚拟二次设备仅仅模拟合并单元(MU,Mering Unit)，优先采用FPGA实现；若虚拟二次设备仅仅模拟智能终端(IT,Intelligent Terminal)，则优先采用PowerPC发送GOOSE报文;若虚拟二次设备模拟合并单元智能终端集成装置，则即可采用FPGA发送SV和GOOSE报文，也可采用PowerPC发送SV和GOOSE报文，具体应用时可针对外部测试需求进行灵活配置，即若外部被测试的设备采用的是点对点传输的方式，如智能变电站的继电保护装置，则仍然是优先采用FPGA发送SV和G00SE报文;若外部被测试的设备采用的是网络传输的方式，如智能变电站的测控装置，则可优先考虑PowerPC发送SV和G00SE报文。另外，该CPU板还支持IRIG-B和IEEE1588第二版(2008年版)对时功能，能够确保外部对时精度小于lus。
[0058]在一对多虚拟二次设备具体实现上，首先是要建立多个文件目录系统用于存储不同类型的合并单元、智能终端以及合并单元智能终端集成装置的ICD模型配置文件。首先在虚拟二次设备的CPU板件内建立文件系统，其默认的根目录为/TFSS，其存储空间ROM设计为64M，并扩展设计了 256M的存储空间来实现众多配置文件的存放。根据智能变电站实际的特点，首先将其按照线路、变压器、母线和3/2接线串分成四大类，即在/TFFS根目录下分别建立Bay，Transformer、Bus和3/21ine四个目录，然后根据各自实际的数量建立不同的子目录。具体如下:
[0059](I)线路间隔建立了目录后，按照间隔的数量进行编号，如01、02等等，用于区分不同的线路间隔，在各个线路间隔的目录下再建立合并单元、智能终端以及合并单元智能终端集成装置三个子目录用于存放对应的ICD模型配置文件，分别用MU、IT、MUIT来表示，即线路间隔的配置文件路径即如下:/TFF/Bay/01/MU、/TFF/Bay/01/1T、/TFF/Bay/01/MUIT，其余线路间隔与此相同。
[0060](2)针对变压器的间隔，文件夹采用Transformer命名，考虑变压器按照高压/中压/低压三个电压等级来实现，因此分别采用H/M/L三个文件夹对应不同的电压等级，然后依然是在其目录下建立合并单元、智能终端、合并单元智能终端集成装置目录，即/TFFS/Transf ormer/H/MU、/TFFS/Transformer/H/IT、/TFFS/Transformer/H/MUI T，其它电压等级与此相同。若变压器有多台，贝11采用1'瓜118；1^01'11161+1'|1111^61'的方式来实现，如1'作118；1^01'11161'01、Transf ormer02 来实现。
[0061](3)对于母线间隔，由于母线通常涉及单母分段或者双母或者双母分段的模式，在此首先按照电压等级进行分类，即高电压等级母线、中压等级的母线以及低压母线，各等级母线分别采用H/M/L来对应，虽然母线间隔不需要智能终端设备，但为了虚拟二次整体实现的一致性，仍然建立合并单元、智能终端、合并单元智能终端集成装置三个文件夹，对于不采用的设备其目录下的ICD文件为空即可，即/TFFS/Bus/H/MU、/TFFS/Bus/H/IT、/TFFS/Bus/H/MUIT。对于双母线的情况则采用I母、II母来区分，S卩/TFFS/BusI/H/I/MU、/TFFS/BusI/H/I/IT、/TFFS/Bus/H/I/MUIT 以及/TFFS/Bus/H/II/MU、/TFFS/Bus/H/II/IT、/TFFS/Bus/H/II/MUIT。
[0062](4)对于3/2接线方式，由于其通常按照串的方式来进行统计，因此按照边断路器、中断路器、边断路器的方式建立文件夹，其中边断路器按照从I母到II母顺序进行编号，即采用B1/M/B2命名。另外，对于不同的串，也仍然按照数字进行编号，如此其文件路径如下:/TFFS/1.5Line/01/Bl/MU、/TFFS/l.5Line/01/M/IT、/TFFS/l.5Line/01/B2/MUIT。此处需要说明的是为了实际命令的方便，在装置内部将3/2Line直接转换成1.5Line。
[0063]在完成上述文件目录的建立后，采用FTP的方式连接虚拟二次设备，上传ICD文件于各个对应的目录。
[0064]在完成ICD文件的上传之后，接下来就需要设置虚拟二次设备文件的读取范围。虚拟二次设备读取参数配置文件分成默认方式和远程设置方式。在默认方式下，即无任何配置文件读取范围设置的情况下，此时在虚拟二次设备根目录/TFFS下无参数配置文件，即无scope文本文件或者解析到scope文件内容为空。虚拟二次设备按照文件的顺序逐一读取所有文件夹目录，并解析各自的ICD文件;若各个子目录下的合并单元(MU)目录和智能终端(IT)目录下都有ICD文件，则不再读取同一路径下的合并单元智能终端集成装置的文件夹；若最后发送所有的文件夹都是空，即未能读取到任何ICD文件，则虚拟二次设备仍然正常启动，但是给出告警和日志信息。若从部分文件夹中读取到了ICD文件，则虚拟二次设备会自动记录相关配置文件的路径、统计读取到的ICD文件的数量并统一保存到日志信息便于查询。当虚拟二次设备设置了配置文件读取范围时，即在装置启动前优先设定需要读取的文件路径，并将其相关路径以文本的方式下载到装置的根目录下/TFFS下，文件名为scope。配置文件的读取范围可以根据实际的需求自行选择，即可仅仅读取单个MU或IT的配置文件，模拟单个合并单元或智能终端，也可设置读取多个合并单元(MU)或者多个智能终端(IT)或者多个合并单元智能终端集成装置(MUIT)来实现多个合并单元或智能终端或合并单元智能终端集成装置的模拟。
[0065]在获取各个ICD文件的后，虚拟二次设备会解析各个ICD文件，提取各个ICD文件中的MSVCB和GoCB来建立获取需要发送的SV和GOOSE报文信息，SV控制模块MSVCB的多播地址(MAC)、ASDU数量(noASDU)、采样标识(svID)、数据集名称(dataset)和配置版本号(confRev)，自动组建基于IEC61850-9-2的采样报文，报文中各数据均采用初始值O。装置读取GOOSE控制模块GoCB的多播地址(MAC)、G00SE控制块路径(GoCBRef)、G00SE标识(G00SEID)、GOOSE控制块数据集名称(GoCB DataSet)、应用标识(APPID)、虚拟网络标识(VLAN-1D)、虚拟网络优先级(VLAN-PR1RITY)和配置版本号(ConfRev)等，自动构建GOOSE报文，报文中各数据均为初始化的值，即若数据为布尔型，则为O;若数据为双点位串，则为01。一般情况下合并单元仅发送单个SV报文，但对于智能终端，更多情况下会存在多个GoCB，即会存在多个GOOSE报文，虚拟二次设备内容则可以按照类型、编号、电压等级等方式进行区别。如若虚拟二次设备读取了多个线路间隔的智能终端ICD文件，各个智能终端又都有多个GOOSE报文，则装置内部按照 Bay-Ol-1T-GOOSEOl、Bay-01-1T-G00SE02……Bay-Ol-1T-GOOSEN 的方式组建报文，而对于其他间隔则是Bay-02-1T-G00SE01、Bay-02-1T-G00SE02……Bay-02-1T-G00SEN以及Bay-M-1T-GOOSEO I……Bay-M-1T-GOOSEON的方式进行区分(此处M和N都是大于I的正整数)。
[0066]在完成SV和G00SE报文的获取后，就需要开展报文的发送，具体的发送方式可以按照并行方式和串行方式来实现。对于并行方式，即在同时模拟多个二次设备的情况下，由CPU板统一控制，通过不同的端口实现多个二次设备的同时模拟和仿真;而对于串行方式，则是在同时读取并解析多个二次设备ICD模型配置文件的情况下，由CPU板统一控制，每次仅模拟单个二次设备，但可以人工或自动切换，实现单一设备对多个不同二次设备的模拟和仿真。具体实现方案如下:
[0067]当采用并行方式传输时，又可分为单个装置的模拟发送和多个装置的模拟发送。当虚拟二次设备仅模拟单个ICD文件(合并单元或者智能终端或者合并单元智能终端集成装置)获取到SV或者G00SE或者SV和G00SE报文时，即可以设置成通过单一指定的网口发送报文，也可以设置成通过多个端口同步发送，实现报文的一对多传输，满足智能变电站继电保护“点对点”传输的要求。报文发送的端口具体设置时，具体有两种方式，一种是人工远程动态设置，一种是采用配置文件静态配置的方式。远程动态配置是指虚拟二次设备具有与之进行关联通信的上位机软件，即可以远程监视虚拟二次设备的当前运行状态，同时还能够实现对虚拟二次设备的配置和控制，其中报文发送端口的配置就是上位机软件显示当前虚拟二次设备模拟设备的数量、报文类型，同时列举了可以选择的端口号，便于报文的发送。整个虚拟二次设备的通信端口编号按照先FPGA，后PowerPC的方式，目前虚拟二次设备的FPGA可控制8个通信网口，其编号为0-7，PowerPC也可控制8个通信网口，其编号为8-15。对于静态配置的方式，具体就是在设置配置文件的读取范围时就同步跟随设置，指定对应虚拟二次设备的发送端口号，考虑到多个IED并行模拟的复杂性及后续维护的便利性，目前仅按照单个IED的多个G00SE报文仅通过同一网口发送的方式进行配置，即在设置了配置文件读取范围后，就为模拟的该装置设定报文发送端口。
[0068]当采用串行方式传输时，模拟的多个间隔ICD文件能够按照指定的顺序逐一发送，并自动切换。在该模式下，虚拟二次设备每次所模拟的间隔二次设备的时间可以人工设定，即不同二次设备模拟仿真持续的时间可以根据需求灵活配置。当虚拟二次设备模拟的二次设备数量较多时，为避免逐一配置的繁复，可通过远程一键设置功能将其全部设置成相同的运行时间，如1s等，当运行时间达到设定数值后就自动切换到下一个二次设备进行模拟仿真。各个间隔运行时间的开始及结束由虚拟二次设备内部建立的毫秒计时功能的线程来实现，计时线程每毫秒启动一次并进行统计计数，当统计数值超过设置的时间参数时设置间隔切换操作标识，并在虚拟二次设备下一中断读取。考虑到当前SV采样频率主要是4kHz/s，即每个SV采样报文的时间间隔是250us，而GOOSE报文触发后报文的重传间隔为2ms，因此对其进行综合考虑，整个虚拟二次设备的硬件中断频率也设置成4kHz/s，即每250us进入一次中断。当然，如此设计也是考虑到虚拟二次设备还需要模拟仿真合并单元智能终端集成装置的实际需求。
[0069]当间隔运行时间已满并给出切换操作标识时，虚拟二次设备在下一中断会读取到标识，但并不会立即进行切换，此时还需要对报文的实际状态进行核对。当虚拟二次设备在模拟合并单元SV报文发送时，一旦读到了间隔切换标识，便立即检查当前SV报文的采样计数器SmpCnt的数值，以4kHz/s的采样频率为例，正常情况下SV采样报文每秒发送的采样点号范围为0-3999，此时若虚拟二次设备的采样点号计数器SmpCnt未达到3999，则继续发送报文，直到采样计数器SmpCnt达到3999即将翻转为0，此时虚拟二次设备在采用IRIG-B对时时在下一个秒脉冲来到时进行间隔的切换，如此可有效保障每个二次设备模拟时报文发送的完整性。当虚拟二次设备在模拟智能终端GOOSE报文时，一旦读取到间隔切换的标识，就立即进行GOOSE报文发送状态的查询，若GOOES报文处于重发状态，则继续发送报文，直到GOOSE报文进入稳定运行状态后再立即停止此间隔GOOSE报文的发送，并进行间隔报文的切换。
[0070]在实现报文的并行或串行发送配置后，接下来就需要对报文中的数据进行设置。对于SV报文，可远程设置电压、电流的一二次额定值，并自动进行计算并发送基于IEC61850-9-2标准的额定电压、电压;对于所要发送的GOOSE报文，能够针对布尔型变量、2位位串状态量进行自行模拟。对于布尔型状态量，按照报文中的顺序自动从默认的Faulse状态或O状态变成True或I状态，持续I s后再恢复到初始值，并自动切换到下一数据进行模拟;对于2位位串状态，按照报文中的顺序自动从默认的“01”状态切换到“10”状态，默认持续时间为ls，之后恢复到初始值，并自动切换到下一数据的模拟，直到该GOOSE报文数据集中所有报文都自动模拟完毕。该功能可通过远程触发来实现，即通过上位机软件发送控制报文自动触发，按照默认数据和间隔进行快捷模拟，也可通过上位机软件进行参数设置，挑选针对性数据进行设定时间的模拟。
[0071]由于当前智能变电站采用了“点对点”传输和网络传输两种方式，因此，针对继电保护“点对点”传输时，优先采用FPGA发送SV和GOOSE报文;对于GOOSE报文，可任意选择FPGA或PowerPC控制的百兆网口进行传输。
[0072]最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种一对多的智能变电站过程层虚拟二次设备的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括: (1)建立不同的文件目录并下装ICD模型配置文件； (2)读取参数配置文件； (3)解析装置内部ICD模型配置文件获取报文结构及参数； (4)远程设置一对多报文的传输方式并发送报文。2.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤(I)包括: (1-1)在二次设备内部按照线路间隔、变压器间隔、母线间隔、3/2串间隔设立四大类文件夹； (1-2)针对各个类型的具体间隔数目建立不同的子文件目录，用来存放线路间隔、变压器间隔、母线间隔和3/2串间隔的ICD模型配置文件，并进行编号； (1-3)各个不同编号下的子文件目录下建立合并单元、智能终端和合并单元智能终端集成装置三个目录，用来存放不同的ICD模型配置文件； (1-4)通过FTP远程连接被模拟的设备，下装相应的配置文件。3.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述参数配置文件的读取包括默认读取方式和远程设置读取范围的方式。4.如权利要求3所述的实现方法，其特征在于，参数配置文件的读取首先采用默认读取方式，具体包括: 1)在无任何设置的情况下，虚拟二次设备自动按照顺序读取所有不同文件目录下的I⑶模型配置文件； 2)优先读取各自目录下合并单元和智能终端路径下的ICD模型配置文件，任一文件夹下只要获取相关ICD模型配置文件，则不再解析合并单元智能终端集成装置文件下的配置文件;否则读取合并单元智能终端集成装置文件下的配置文件； 3)若子文件下合并单元、智能终端以及合并单元智能终端集成装置目录均为空时，退出该子文件夹，开始下一个文件夹中相关ICD模型配置文件的读取； 4)若所有子文件夹都为空时，虚拟二次设备仍然正常启动，并自动给出告警和日志信息; 5)若读取了相关ICD模型配置文件，虚拟二次设备则会记录相关ICD模型配置文件的读取路径及名称，并统一进行保存。5.如权利要求3所述的实现方法，其特征在于，所述远程设置读取范围的方式，具体包括: 1)将远程设置的配置文件读取范围文件下装到虚拟二次设备根目录下； 2)ICD模型配置文件的读取范围可以按照需求单独设置成读取单个间隔的合并单元或智能终端或合并单元智能终端集成装置的ICD模型配置文件;也可设置成读取单个间隔的合并单元和智能终端的ICD模型配置文件； 3)ICD模型配置文件的读取范围可以按照顺序设置多个间隔的合并单元ICD模型配置文件或者智能终端ICD模型配置文件，解析多个间隔的合并单元或者智能终端文件； 4)可以设置成同时读取多个间隔的合并单元和智能终端ICD模型配置文件，解析多个间隔的合并单元和智能终端ICD模型配置文件。6.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤(3)包括: (3-1)读取合并单元的ICD模型配置文件获取MSVCB控制模块参数、数据集的数量、数据类型，形成待发送的SV报文； (3-2)读取智能终端的ICD模型配置文件获取GoCB控制块的参数、数据集的数量、数据类型，形成待发送的GOOSE报文； (3-3)读取合并单元智能终端集成装置的ICD模型配置文件，获取MSVCB、GoCB控制块的参数、数据集数量及类型，形成待发送的SV和GOOSE报文。7.如权利要求1所述的实现方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述传输方式包括:并行传输和串行传输； 所述并行传输包括:单个装置的模拟发送和多个装置的模拟发送； 所述单个装置的模拟发送，可以实现相同报文通过多个不同的网口并行发送;所述多个装置的模拟发送，可以实现多个模拟装置通过不同网口并行发送； 所述串行传输模拟的多个间隔ICD模型配置文件能够按照指定的时间和顺序逐一发送，并自动切换； 报文发送的端口设置包括，人工远程动态设置和采用配置文件静态配置； 发送报文的数据可以自行模拟或动态设置； 所述自行模拟是根据参数的类型及初始值，将其自动取反后发送数据，并在设置的时间后恢复初始值。8.如权利要求7所述的实现方法，其特征在于，所述串行传输各个间隔运行时间的开始及结束由虚拟二次设备内部建立的毫秒计时功能的线程来实现，计时线程每毫秒启动一次并进行统计计数，当统计数值超过设置的时间参数时设置间隔切换操作标识。9.如权利要求8所述的实现方法，其特征在于，所述串行传输中多个间隔模拟装置在切换时需要核对当前的运行状态，具体包括: 1)虚拟二次设备进行合并单元SV报文模拟时，一旦读取到间隔切换的标识时，立即核查当前报文采样计数器SmpCnt的数值，当采样点SmpCnt所在采样周期结束后，在下一个秒脉冲来临时再进行间隔报文的切换； 2)当虚拟二次设备收到对GOOSE报文进行间隔切换的命令操作时，立即进行GOOSE报文发送状态的查询，若GOOSE处于报文重发状态，则继续发送报文，直到GOOSE进入稳定运行状态时立即停止报文发送，进行间隔报文的切换。10.如权利要求1所述实现方法所用的虚拟二次设备，其特征在于，所述二次设备包括:电源板、CPU板和总线背板;所述总线背板分别与所述电源板、所述CPU板连接； 所述电源板接入220V交直流电压，为装置提供工作电源； 所述CPU板采用嵌入式Vxworks操作系统，FGPA+PowerPC、大容量ROM和可扩展存储空间的组合设计，用于IEC61850标准SV和G00SE报文的模拟传输，支持IRIG-B和IEEE1588第二版对时； 所述总线背板用于电源板和CRJ板的接入及信息交互。
【文档编号】H02J13/00GK105914884SQ201610321901
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】樊陈, 倪益民, 赵国庆, 袁浩, 窦仁晖
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 国网江苏省电力公司电力科学研究院