本發(fā)明涉電力自動化領(lǐng)域，具體涉及一種變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)及實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

隨著智能變電站全站信息數(shù)字化的推進(jìn)，規(guī)約、模型的統(tǒng)一，接線的簡化及接口標(biāo)準(zhǔn)化，變電站自動化系統(tǒng)的硬件回路將逐漸減少，以往大量的二次電纜連接模式演變成了虛端子、虛回路的配置。相比于傳統(tǒng)變電站圍繞著紙質(zhì)圖紙，智能變電站圍繞著SCD文件，設(shè)計工作和系統(tǒng)集成工作將逐漸融合，設(shè)計可以直接提交出包含全站模型信息的SCD文件并提供給各設(shè)備廠商，供其直接導(dǎo)入，完全避免了原先對照圖紙、依靠人力進(jìn)行信息輸入和現(xiàn)場接線的弊端，從而在工程實施這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)體現(xiàn)智能變電站的魅力和價值，實現(xiàn)“最大化工廠工作量，最小化現(xiàn)場工作量”。另外，智能變電站中，電子式互感器、智能終端、交換機(jī)、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、對時同步技術(shù)等大量新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用，使變電站的信息傳輸方式和表現(xiàn)形式發(fā)生了變化，使得變電站內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、接線方式都發(fā)生了巨大變化：

(1)傳統(tǒng)的電纜二次回路的被光纖和網(wǎng)絡(luò)所代替；

(2)交流電流、電壓信號以及直流控制、位置、告警信號被SV、GOOSE所取代；

(3)裝置的功能及各裝置間聯(lián)接關(guān)系體現(xiàn)在全站SCD配置文件的模型及虛端子中；

由于上述一系列的改變，智能變電站的檢測調(diào)試模式也隨之進(jìn)行了調(diào)整，涉及的調(diào)試內(nèi)容、調(diào)試方法也隨著新設(shè)計、新設(shè)備和新技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生變化，常規(guī)的模擬量和開關(guān)量輸入、輸出被數(shù)字形式的SV和GOOSE所取代，這給智能變電站的調(diào)試帶來了挑戰(zhàn)。

我國自2009年開展智能變電站的發(fā)展建設(shè)以來，截至到2015年底已經(jīng)建成投運(yùn)1000多座智能變電站，隨著智能變電站的不斷發(fā)展建設(shè)，新建智能變電站的檢測調(diào)試手段和調(diào)試方法也日益完善。但由于新建智能變電站建設(shè)規(guī)模較大，不少早期建成投運(yùn)的智能變電站如今已面臨著改擴(kuò)建的需求，而目前已經(jīng)投運(yùn)的1000多座智能變電站也將逐步面臨同樣的問題。

從當(dāng)前智能變電站改擴(kuò)建工程的施工現(xiàn)狀來看看，改擴(kuò)建工程因施工現(xiàn)場部分設(shè)備帶電，施工現(xiàn)場復(fù)雜，由于當(dāng)前實際開展的改擴(kuò)建工程數(shù)量較少，且各自改擴(kuò)建的內(nèi)容也存在較大差異，因此現(xiàn)有工程中實際可借鑒的工程經(jīng)驗非常少。另外，與以往常規(guī)變電站擴(kuò)建時電纜點對點聯(lián)系的清晰可見不同，智能變電站擴(kuò)建時，需要根據(jù)IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，配置修改系統(tǒng)中使用的說明文檔、設(shè)備的配置參數(shù)文檔、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息模型文檔及系統(tǒng)和設(shè)備的配置文 件等項目。每個IED裝置ICD功能描述文件的增加或變動，都需同步更新全站SCD系統(tǒng)配置文件，然后導(dǎo)出IED配置描述文件(CID)進(jìn)行下裝，這給在運(yùn)設(shè)備的文件配置帶來了潛在的風(fēng)險。面向通用對象的變電站事件(Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE)采用網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，待聯(lián)調(diào)的改擴(kuò)建設(shè)備與其他運(yùn)行設(shè)備可能接入到同一臺交換機(jī)，在安全措施隔離上無法實現(xiàn)斷開光纖等直觀的安措隔離點，這給調(diào)試帶來了挑戰(zhàn)，也增加了調(diào)試的難度和工作量。

從當(dāng)前已有的智能變電站改擴(kuò)建調(diào)試的開展情況來看，這些改擴(kuò)建工程的二次調(diào)試都在現(xiàn)場設(shè)備帶電運(yùn)行的情況下開展，安全性風(fēng)險較大。也有具體工程的現(xiàn)場調(diào)試提及了建議采用虛擬設(shè)備來模擬SV或者GOOSE報文實現(xiàn)對現(xiàn)場信號的配置，但并未提及具體的功能或產(chǎn)品描述。雖然當(dāng)前的數(shù)字化繼電保護(hù)測試儀在一定程度上可以模擬SV和GOOSE報文，但往往只能針對單臺設(shè)備進(jìn)行測試。也有測試儀廠家通過增加多個端口的方式實現(xiàn)多路SV和GOOSE報文的模擬，但仍然是針對各自的保護(hù)測控設(shè)備，并未能夠從系統(tǒng)角度構(gòu)建仿真調(diào)試環(huán)境。更為重要的是，智能變電站改擴(kuò)建仿真調(diào)試環(huán)境很大程度上需要開展新增設(shè)備與在運(yùn)設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)調(diào)試，需要模擬在運(yùn)設(shè)備與真實二次設(shè)備之間開展關(guān)聯(lián)信號調(diào)試，而這是當(dāng)前測試儀所不具備的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，其目的是能夠為智能變電站改擴(kuò)建二次設(shè)備提供系統(tǒng)性的檢測調(diào)試環(huán)境，實現(xiàn)對智能變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備的單體調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試以及聯(lián)合仿真調(diào)試，不僅能夠有效提高檢測調(diào)試效率，還能夠減少現(xiàn)場帶電調(diào)試的工作量和工作時間，提升改擴(kuò)建工程的安全水平。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種智能變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，包括：站控層模塊、間隔層模塊和過程層模塊；

所述站控層模塊通過站控層網(wǎng)絡(luò)與所述間隔層模塊連接；

所述過程層模塊通過過程層網(wǎng)絡(luò)與所述間隔層模塊連接；

其中，所述過程層模塊包括：過程層虛擬二次設(shè)備和/或真實過程層設(shè)備，所述間隔層模塊包括：間隔層虛擬二次設(shè)備和/或真實間隔層設(shè)備，所述站控層模塊包括：虛擬客戶端和/或一體化監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀和同步對時裝置。

優(yōu)選的，所述過程層虛擬二次設(shè)備，用于解析所述真實過程層設(shè)備的ICD文件，模擬所述真實過程層設(shè)備的SV、GOOSE報文的實時傳輸；

所述間隔層虛擬二次設(shè)備，用于解析所述真實間隔層設(shè)備的ICD文件，模擬傳輸所述真實間隔層設(shè)備的MMS報文，并模擬發(fā)送和接收所述真實間隔層設(shè)備的GOOSE報文和SV報文；

所述虛擬客戶端，用于模擬所述一體化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)與所述真實間隔層設(shè)備之間發(fā)送和接收MMS報文。

優(yōu)選的，所述真實過程層設(shè)備包括：合并單元和智能終端，所述真實間隔層設(shè)備包括：繼電保護(hù)裝置和測控裝置。

進(jìn)一步的，分別將所述真實過程層設(shè)備和所述真實間隔層設(shè)備的ICD文件作為硬件構(gòu)架的運(yùn)行驅(qū)動，構(gòu)建所述過程層虛擬二次設(shè)備和所述間隔層虛擬二次設(shè)備，其中，所述硬件構(gòu)架基于Vxworks嵌入式操作系統(tǒng)，采用FPGA+PowerPC相結(jié)合的硬件架構(gòu)，并支持IRIG-B和IEEE1588對時；所述硬件構(gòu)架配置光纖以太網(wǎng)通信接口和RJ45以太網(wǎng)通信接口，且均為100M帶寬；所述硬件構(gòu)架采用SD卡擴(kuò)展硬件平臺的文件存儲空間，用于存放ICD文件。

進(jìn)一步的，采用仿真軟件解析所述真實間隔層設(shè)備的ICD文件構(gòu)建所述間隔層虛擬二次設(shè)備。

優(yōu)選的，所述過程層網(wǎng)絡(luò)配置單獨(dú)的過程層交換機(jī)，用于接入待測試過程層設(shè)備和/或待測試間隔層設(shè)備，其中，所述待測試過程層設(shè)備包括：真實待測試過程層設(shè)備和/或待測試過程層虛擬二次設(shè)備，且所述待測試過程層虛擬二次設(shè)備模擬運(yùn)行待測試過程層設(shè)備的ICD文件，所述待測試間隔層設(shè)備包括：真實待測試間隔層設(shè)備和/或待測試間隔層虛擬二次設(shè)備，且所述待測試間隔層虛擬二次設(shè)備模擬運(yùn)行待測試間隔層設(shè)備的ICD文件；

所述站控層網(wǎng)絡(luò)配置單獨(dú)的站控層交換機(jī)，用于接入待測試間隔層設(shè)備，其中，所述待測試間隔層設(shè)備包括：真實待測試間隔層設(shè)備和/或待測試間隔層虛擬二次設(shè)備，且所述待測試間隔層虛擬二次設(shè)備模擬運(yùn)行待測試間隔層設(shè)備的ICD文件。

一種變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)實現(xiàn)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括：

通過站控層網(wǎng)絡(luò)將站控層模塊與間隔層模塊連接；

通過過程層網(wǎng)絡(luò)將過程層模塊與間隔層模塊連接；

配置與所述站控層網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)的單獨(dú)的站控層交換機(jī)，將所述站控層交換機(jī)與站控層網(wǎng)絡(luò)連接；

配置與所述過程層網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)的單獨(dú)的過程層交換機(jī)，將所述過程層交換機(jī)與過程層網(wǎng)絡(luò)連接；

將待測試間隔層設(shè)備和/或待測試過程層設(shè)備接入所述過程層交換機(jī)，對所述待測試間隔層設(shè)備和/或待測試過程層設(shè)備進(jìn)行測試；

將待測試間隔層設(shè)備接入所述站控層交換機(jī)，對所述待測試間隔層設(shè)備進(jìn)行測試。

優(yōu)選的，通過站控層模塊、間隔層模塊和過程層模塊分別模擬改擴(kuò)建變電站在運(yùn)站控層系統(tǒng)、間隔層二次設(shè)備和過程層二次設(shè)備；

通過站控層網(wǎng)絡(luò)將站控層模塊與間隔層模塊連接，通過過程層網(wǎng)絡(luò)將過程層模塊與間隔層模塊連接測試，形成測試系統(tǒng)，利用過程層模塊、間隔層模塊中的虛擬二次設(shè)備模擬構(gòu)建改擴(kuò)建變電站在運(yùn)設(shè)備；

通過單獨(dú)配置的站控層交換機(jī)將站控層待測試設(shè)備與間隔層待測試設(shè)備連接，通過單獨(dú)配置的過程層交換機(jī)將間隔層待測試設(shè)備與過程層待測試設(shè)備連接，構(gòu)建改擴(kuò)建新增設(shè)備的待測試系統(tǒng)；

將測試系統(tǒng)中過程層網(wǎng)絡(luò)與待測試系統(tǒng)中改擴(kuò)建新增設(shè)備中單獨(dú)配置的過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行連接，形成新的過程層網(wǎng)絡(luò)；將測試系統(tǒng)中站控層網(wǎng)絡(luò)與待測試系統(tǒng)中改擴(kuò)建新增設(shè)備中單獨(dú)配置的站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行連接，形成新的站控層網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的一種變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，利用虛擬二次設(shè)備及真實二次設(shè)備構(gòu)建改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)，能夠為智能變電站改擴(kuò)建二次設(shè)備提供系統(tǒng)性的檢測調(diào)試環(huán)境，實現(xiàn)對智能變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備的單體調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)試以及聯(lián)合仿真調(diào)試，不僅能夠有效提高檢測調(diào)試效率，還能夠減少現(xiàn)場帶電調(diào)試的工作量和工作時間，提升改擴(kuò)建工程的安全水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種智能變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的接入改擴(kuò)建工程二次設(shè)備后完整的仿真調(diào)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作詳細(xì)說明。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供的一種智能變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)，如圖1所示，包括：站控層模塊、間隔層模塊和過程層模塊；

所述站控層模塊通過站控層網(wǎng)絡(luò)與所述間隔層模塊連接；

所述過程層模塊通過過程層網(wǎng)絡(luò)與所述間隔層模塊連接；

其中，所述過程層模塊包括：過程層虛擬二次設(shè)備和/或真實過程層設(shè)備，所述間隔層模塊包括：間隔層虛擬二次設(shè)備和/或真實間隔層設(shè)備，所述站控層模塊包括：虛擬客戶端和/或一體化監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)記錄分析儀和同步對時裝置。

所述過程層虛擬二次設(shè)備，用于解析所述真實過程層設(shè)備的ICD文件，模擬所述真實過程層設(shè)備的SV、GOOSE報文的實時傳輸；

所述間隔層虛擬二次設(shè)備，用于解析所述真實間隔層設(shè)備的ICD文件，模擬傳輸所述真實間隔層設(shè)備的MMS報文，并模擬發(fā)送和接收所述真實間隔層設(shè)備的GOOSE報文和SV報文；

所述虛擬客戶端，用于模擬所述一體化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)與所述真實間隔層設(shè)備之間發(fā)送和接收MMS報文。

進(jìn)一步的，可以通過硬件構(gòu)架構(gòu)建虛擬二次設(shè)備，基于Vxworks嵌入式實時操作系統(tǒng)，采用FPGA+PowerPC的硬件架構(gòu)，同時配置了百兆ST光口和RJ45網(wǎng)口，支持IRIG-B和IEEE1588對時。由于硬件結(jié)構(gòu)相同，因此只需切換不同的模型文件即可實現(xiàn)對不同類型二次設(shè)備的模擬，具體包括：

分別將所述真實過程層設(shè)備和所述真實間隔層設(shè)備的ICD文件作為硬件構(gòu)架的運(yùn)行驅(qū)動，構(gòu)建所述過程層虛擬二次設(shè)備和所述間隔層虛擬二次設(shè)備，其中，所述硬件構(gòu)架基于Vxworks嵌入式操作系統(tǒng)，采用FPGA+PowerPC相結(jié)合的硬件架構(gòu)，并支持IRIG-B和IEEE1588對時；所述硬件構(gòu)架配置光纖以太網(wǎng)通信接口和RJ45以太網(wǎng)通信接口，且均為100M帶寬；所述硬件構(gòu)架采用SD卡擴(kuò)展硬件平臺的文件存儲空間，用于存放ICD文件。

也可以，采用仿真軟件解析所述真實間隔層設(shè)備的ICD文件構(gòu)建所述間隔層虛擬二次設(shè)備。其中，該仿真軟件即可運(yùn)行于PC機(jī)上，也可運(yùn)行與工控機(jī)。

所述真實過程層設(shè)備包括：合并單元和智能終端，所述真實間隔層設(shè)備包括：繼電保護(hù)裝置和測控裝置。

智能變電站通常為典型的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，參照這一典型結(jié)構(gòu)，由虛擬二次設(shè)備和/或真實二次設(shè)備構(gòu)建測試系統(tǒng)，具體的，所述站控層模塊通過站控層網(wǎng)絡(luò)與所述間隔層模塊連接，所述過程層模塊通過過程層網(wǎng)絡(luò)與所述間隔層模塊連接之后，還包括：

對待測試設(shè)備進(jìn)行測試需接入待測試設(shè)備或系統(tǒng)，如圖2所示，所述過程層網(wǎng)絡(luò)配置單獨(dú)的過程層交換機(jī)，用于接入待測試過程層設(shè)備和/或待測試間隔層設(shè)備，其中，所述待測試過程層設(shè)備包括：真實待測試過程層設(shè)備和/或待測試過程層虛擬二次設(shè)備，且所述待測試過程層虛擬二次設(shè)備模擬運(yùn)行待測試過程層設(shè)備的ICD文件，所述待測試間隔層設(shè)備包括：真 實待測試間隔層設(shè)備和/或待測試間隔層虛擬二次設(shè)備，且所述待測試間隔層虛擬二次設(shè)備模擬運(yùn)行待測試間隔層設(shè)備的ICD文件；

所述站控層網(wǎng)絡(luò)配置單獨(dú)的站控層交換機(jī)，用于接入待測試間隔層設(shè)備，其中，所述待測試間隔層設(shè)備包括：真實待測試間隔層設(shè)備和/或待測試間隔層虛擬二次設(shè)備，且所述待測試間隔層虛擬二次設(shè)備模擬運(yùn)行待測試間隔層設(shè)備的ICD文件。

一種變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)實現(xiàn)方法，所述方法包括：

通過站控層網(wǎng)絡(luò)將站控層模塊與間隔層模塊連接；

通過過程層網(wǎng)絡(luò)將過程層模塊與間隔層模塊連接；

配置與所述站控層網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)的單獨(dú)的站控層交換機(jī)，將所述站控層交換機(jī)與站控層網(wǎng)絡(luò)連接；

配置與所述過程層網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)的單獨(dú)的過程層交換機(jī)，將所述過程層交換機(jī)與過程層網(wǎng)絡(luò)連接；

將待測試間隔層設(shè)備和/或待測試過程層設(shè)備接入所述過程層交換機(jī)，對所述待測試間隔層設(shè)備和/或待測試過程層設(shè)備進(jìn)行測試；

將待測試間隔層設(shè)備接入所述站控層交換機(jī)，對所述待測試間隔層設(shè)備進(jìn)行測試。

進(jìn)一步的，通過站控層模塊、間隔層模塊和過程層模塊分別模擬改擴(kuò)建變電站在運(yùn)站控層系統(tǒng)、間隔層二次設(shè)備和過程層二次設(shè)備；

通過站控層網(wǎng)絡(luò)將站控層模塊與間隔層模塊連接，通過過程層網(wǎng)絡(luò)將過程層模塊與間隔層模塊連接測試，形成測試系統(tǒng)，利用過程層模塊、間隔層模塊中的虛擬二次設(shè)備模擬構(gòu)建改擴(kuò)建變電站在運(yùn)設(shè)備；

通過單獨(dú)配置的站控層交換機(jī)將站控層待測試設(shè)備與間隔層待測試設(shè)備連接，通過單獨(dú)配置的過程層交換機(jī)將間隔層待測試設(shè)備與過程層待測試設(shè)備連接，構(gòu)建改擴(kuò)建新增設(shè)備的待測試系統(tǒng)；

將測試系統(tǒng)中過程層網(wǎng)絡(luò)與待測試系統(tǒng)中改擴(kuò)建新增設(shè)備中單獨(dú)配置的過程層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行連接，形成新的過程層網(wǎng)絡(luò)；將測試系統(tǒng)中站控層網(wǎng)絡(luò)與待測試系統(tǒng)中改擴(kuò)建新增設(shè)備中單獨(dú)配置的站控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行連接，形成新的站控層網(wǎng)絡(luò)。

基于本發(fā)明提供的一種變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)及實現(xiàn)方法，本發(fā)明還提供一種變電站改擴(kuò)建工程二次設(shè)備仿真調(diào)試系統(tǒng)及實現(xiàn)方法的實施例：

虛擬二次設(shè)備配置及模擬。虛擬二次設(shè)備采用通用硬件平臺，基于Vxworks嵌入式實時操作系統(tǒng)，采用FPGA+PowerPC的硬件架構(gòu)，同時配置了百兆ST光口和RJ45網(wǎng)口，支持IRIG-B和IEEE1588對時。由于硬件結(jié)構(gòu)相同，因此只需切換不同的模型文件即可實現(xiàn)對不同類型二 次設(shè)備的模擬，具體如下：

(1)利用虛擬二次設(shè)備解析合并單元的ICD文件，模擬發(fā)送IEC61850-9-2采樣報文，且采樣數(shù)據(jù)的模擬發(fā)送頻率為4kHz，即80點/周波，合并單元采樣數(shù)據(jù)的發(fā)送采用FPGA實現(xiàn)，能夠保證每一個采樣點數(shù)據(jù)的離散性小于10us。虛擬合并單元也支持IEC60044-8擴(kuò)展規(guī)約的傳輸，能夠滿足對于智能變電站繼電保護(hù)采樣所要求的點對點傳輸。對于智能終端的模擬，只需運(yùn)行智能終端的ICD文件，即可模擬GOOSE報文的傳輸，其中各個GOOSE報文中數(shù)據(jù)的數(shù)值可以根據(jù)需求人工設(shè)置，也可按照需求進(jìn)行自動連續(xù)變位和切換，便于對其它設(shè)備進(jìn)行檢測和調(diào)試。通常情況下，一塊CPU板運(yùn)行一類設(shè)備，如合并單元或智能終端，也可根據(jù)需求，配置多塊CPU板模擬多個不同間隔的合并單元或智能終端，這也意味著所需要模擬的設(shè)備數(shù)量僅需通過CPU板件數(shù)量的配置即可實現(xiàn)，由于所有硬件板件都采用了相同的設(shè)置，因此硬件CPU板具有可互換性，屆時只需更換需要模擬的ICD文件即可。

(2)利用虛擬二次設(shè)備模擬間隔層保護(hù)測控裝置。采用通用的硬件平臺，運(yùn)行保護(hù)測控裝置的ICD文件，虛擬設(shè)備可以模擬包括測控裝置的外部數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)交互方式。該虛擬二次設(shè)備可以與站控層監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行MMS報文傳輸，發(fā)送電壓、電流等測量量以及開關(guān)位置、動作告警等狀態(tài)量，同時支持后臺的遙控操作；同時還能夠接收過程層的SV采樣報文、GOOSE報文，實現(xiàn)對電壓、電流數(shù)據(jù)的計算及相關(guān)狀態(tài)信息的獲取。當(dāng)然，在虛擬保護(hù)測控裝置的實現(xiàn)上，還存在軟件的實現(xiàn)方式，即通過運(yùn)行于PC機(jī)或者工控機(jī)上的軟件來實現(xiàn)虛擬保護(hù)測控裝置的模擬。這一方式能夠采用一方面是因為智能變電站的數(shù)據(jù)交互從傳統(tǒng)的電纜連接轉(zhuǎn)變?yōu)閳笪膫鬏?，另外也是因為間隔層MMS通信對實時性要求較低，并沒有過程層SV和GOOSE等報文有較高的實時性要求，因此，通過軟件的方式實現(xiàn)虛擬保護(hù)和測控裝置仍然是較好的實現(xiàn)方式。采用軟件實現(xiàn)的方式也是通過解析保護(hù)測控的ICD文件，獲取MMS的BRCB和URCB報告控制模塊，獲取GOOSE報文發(fā)送控制模塊，獲取SV報文的接收配置，接收SV報文和GOOSE報文。當(dāng)然，由于是軟件實現(xiàn)，因此GOOSE報文的實時性并不能保證，但卻仍然能夠進(jìn)行信號配置和關(guān)聯(lián)正確性的驗證和測試。若需要同時模擬多個間隔層的保護(hù)測控裝置，可以載入多個ICD文件來模擬，本發(fā)明中的軟件至少可同時支持32個間隔保護(hù)測控裝置的同時模擬。

(3)虛擬客戶端的模擬。智能變電站間隔層的保護(hù)和測控裝置為MMS通信的服務(wù)器端，而后臺監(jiān)控系統(tǒng)通常為客戶端。為了實現(xiàn)對保護(hù)測控裝置MMS通信的交互，采用了軟件開發(fā)的虛擬客戶端，用來連接保護(hù)測控裝置獲取遙測、遙信信息，同時也實現(xiàn)遙控操作，在一定程度上類似簡化版的監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)然，虛擬客戶端可以同時連接至少32個及以上的保護(hù)測控 裝置，為具體的檢測調(diào)試提供了便利。由于虛擬客戶端也直接運(yùn)行于PC機(jī)上，因此可以根據(jù)調(diào)試需求靈活移動，十分便利。同樣，考慮到改擴(kuò)建仿真調(diào)試系統(tǒng)可以在實驗室構(gòu)建，也可采用已有的監(jiān)控系統(tǒng)來構(gòu)建客戶端，即采用國內(nèi)二次設(shè)備廠家典型的一體化監(jiān)控系統(tǒng)來構(gòu)建仿真調(diào)試系統(tǒng)的站控層模塊，由于監(jiān)控系統(tǒng)可以有更好的數(shù)據(jù)庫及圖形界面的支持，因此會使得整個調(diào)試更加直接和清晰。為了提供更好地完善調(diào)試環(huán)境，在實驗室環(huán)境下構(gòu)建改擴(kuò)建仿真調(diào)試系統(tǒng)時，也可以增加網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀和同步對時裝置。網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀用來記錄和分析過程層SV和GOOSE報文、站控層MMS報文，為檢測調(diào)試過程提供有益的補(bǔ)充。同步對時裝置支持IRIG-B和IEEE1588對時，主要用來針對基于硬件平臺實現(xiàn)的虛擬二次設(shè)備進(jìn)行對時，便于針對改擴(kuò)建的實際情況，更加真實的模擬在運(yùn)設(shè)備。當(dāng)然，這些真實的設(shè)備并非改擴(kuò)建調(diào)試系統(tǒng)中必不可缺的元素，僅僅是為了進(jìn)一步完善調(diào)試系統(tǒng)的整體架構(gòu)，為實際提供輔助的分析手段。

虛擬二次設(shè)備或/和真實二次設(shè)備構(gòu)建仿真調(diào)試系統(tǒng)。智能變電站通常為典型的三層兩網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因此，采用虛擬二次設(shè)備構(gòu)建全站網(wǎng)絡(luò)時也是參照這一結(jié)構(gòu)，具體實現(xiàn)的方案如下：

(1)過程層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。優(yōu)先利用虛擬合并單元、虛擬智能終端構(gòu)建過程層網(wǎng)絡(luò)，考慮到智能變電站中合并單元和智能終端既有分散的方式，也有集成的方式，因此即可按照SV和GOOSE單獨(dú)組網(wǎng)的模式搭建網(wǎng)絡(luò)，也可采用SV和GOOSE共網(wǎng)的方式，并由此構(gòu)建過程層通信網(wǎng)絡(luò)。另外，可以根據(jù)實際的需求，利用多個不同的CPU板模擬合并單元或者模擬智能終端，進(jìn)而更加便利的構(gòu)建過程層網(wǎng)絡(luò)。此外，若具有數(shù)字化測試儀、真實的合并單元、智能終端設(shè)備，也可同時接入過程層網(wǎng)絡(luò)，形成過程層虛擬二次設(shè)備與真實過程層二次設(shè)備共存的過程層網(wǎng)絡(luò)。

(2)虛擬間隔層保護(hù)測控裝置或/和真實間隔層保護(hù)測控裝置接入過程層網(wǎng)絡(luò)。由于間隔層二次設(shè)備跨接過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)，一方面需要接入過程層網(wǎng)絡(luò)獲取SV采樣報文和GOOSE狀態(tài)信息，同時也需要接入站控層網(wǎng)絡(luò)通過MMS報文實現(xiàn)與站控層設(shè)備及系統(tǒng)間的信息交互。虛擬間隔層保護(hù)測控裝置，無論是基于硬件平臺的方式還是基于軟件的方式，只需接入過程層網(wǎng)絡(luò)即可；而對于真實的間隔層保護(hù)測控裝置，也是采用相同的方式接入過程層網(wǎng)絡(luò)。

(3)站控層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。將虛擬間隔層保護(hù)測控裝置和/或真實間隔層保護(hù)測控裝置的MMS通信網(wǎng)口接入站控層交換機(jī)，由此構(gòu)成了控層通信網(wǎng)絡(luò)。由于站控層通信以MMS報文為主，因此采用RJ45的百兆網(wǎng)口即可滿足需求。無論是基于硬件平臺還是軟件實現(xiàn)的虛擬保護(hù)測控裝置，亦或真實的保護(hù)測控裝置，其對外傳輸?shù)慕涌诤头绞酵耆嗤?。?dāng)采用硬件平臺的方 式實現(xiàn)虛擬保護(hù)測控裝置時，若需要模擬多個裝置，僅需配置多塊CPU板，并設(shè)置不同的IP地址即可。當(dāng)采用軟件的方式實現(xiàn)保護(hù)測控裝置的模擬時，若需要模擬多個裝置，僅需同時讀取多個ICD文件即可，并針對解析ICD獲取的模擬IED配置不同的IP地址即可。

(4)站控層模塊接入。在構(gòu)建完站控層網(wǎng)絡(luò)以后，此時就需要將站控層模塊中的虛擬客戶端接入站控層網(wǎng)絡(luò)。若構(gòu)建環(huán)境時具有廠家的一體化監(jiān)控系統(tǒng)，則將其接入站控層網(wǎng)絡(luò)即可，此時一體化監(jiān)控系統(tǒng)以及虛擬的監(jiān)控系統(tǒng)(虛擬客戶端)都接入了站控層網(wǎng)絡(luò)。另外，根據(jù)該系統(tǒng)搭建的環(huán)境和條件，若具有網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析儀設(shè)備，則將其分別接入過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)，用來抓取、存儲網(wǎng)絡(luò)報文便于后續(xù)的檢測調(diào)試；若具有同步對時裝置，也將其接入搭建的調(diào)試系統(tǒng)，若采用IRIG-B對時方式，則直接連接基于硬件平臺開發(fā)的虛擬二次設(shè)備，包括過程層和間隔層真實二次設(shè)備或者虛擬二次設(shè)備；若采用IEEE1588對時，則直接將其接入過程層網(wǎng)絡(luò)即可。

基于上述步驟構(gòu)建的仿真調(diào)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備了對變電站二次設(shè)備進(jìn)行單體調(diào)試、系統(tǒng)集成調(diào)試的能力。此時需要將被測試的設(shè)備接入該調(diào)試系統(tǒng)。

改擴(kuò)建新增二次設(shè)備構(gòu)建待測試系統(tǒng)。若改擴(kuò)建變電站新增二次設(shè)備能夠直接接入調(diào)試系統(tǒng)，則直接按照改擴(kuò)建工程的實際情況分別組建過程層網(wǎng)絡(luò)和站控層網(wǎng)絡(luò)形成待測試系統(tǒng)，并以系統(tǒng)性的方式接入仿真調(diào)試系統(tǒng)，這一過程和上述基于虛擬二次設(shè)備或/和真實二次設(shè)備構(gòu)建仿真調(diào)試系統(tǒng)類似。若沒有改擴(kuò)建變電站新增二次設(shè)備無法接入仿真調(diào)試系統(tǒng)，即由于這些新增設(shè)備直接運(yùn)到了現(xiàn)場或者因為工期延誤等，在即將開展調(diào)試時還未收到改擴(kuò)建新增二次設(shè)備，在此情況下沒有真實的合并單元、智能終端和保護(hù)測控裝置，為保障改擴(kuò)建工程檢測調(diào)試的順利開展，此時采用虛擬二次設(shè)備進(jìn)行替代，即利用虛擬二次設(shè)備模擬改擴(kuò)建工程真實二次設(shè)備的ICD模型文件，通過形成的過程層虛擬二次設(shè)備、間隔層虛擬二次設(shè)備以及站控層虛擬客戶端構(gòu)建待測試系統(tǒng)。由此可以看出，待測試系統(tǒng)即可以是改擴(kuò)建新增二次設(shè)備構(gòu)建的真實的待測試系統(tǒng)，也可以是由虛擬二次設(shè)備模擬改擴(kuò)建新增二次構(gòu)建的虛擬的待測試系統(tǒng)。

將構(gòu)建的仿真調(diào)試系統(tǒng)與待測系統(tǒng)的站控層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，將構(gòu)建的仿真調(diào)試系統(tǒng)與待測系統(tǒng)的過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，由此形成完整的測試系統(tǒng)并開展測試。當(dāng)然，如此級聯(lián)構(gòu)建的系統(tǒng)都是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞?，這對于非繼電保護(hù)類裝置是完全可行的。但由于現(xiàn)階段智能變電站的繼電保護(hù)裝置的采用點對點連接的方式，即直采直跳，因此在具體系統(tǒng)搭建時針對繼電保護(hù)裝置采用直接連接的方式即可，而這種情況下，基于軟件實現(xiàn)的虛擬保護(hù)裝置就不再適用，因為軟件運(yùn)行的平臺為PC機(jī)，且過程層網(wǎng)絡(luò)都是采用光纖進(jìn)行連接，因此需要基 于通用硬件平臺來搭建測試環(huán)境。

當(dāng)上述整個測試系統(tǒng)構(gòu)建完成后，即可開展對改擴(kuò)建新增二次設(shè)備的調(diào)試，其中仿真調(diào)試系統(tǒng)中的虛擬二次設(shè)備可靈活參與后續(xù)的檢測調(diào)試，當(dāng)需要與改擴(kuò)建新增二次設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)測試時，可利用該仿真調(diào)試系統(tǒng)中的虛擬二次設(shè)備模擬在運(yùn)二次設(shè)備的ICD文件，實現(xiàn)與改擴(kuò)建新增設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)測試。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。