[发明专利]一种基于IEC61850的变电站网络通信仿真系统

说明书

技术领域

本发明属于数字变电站技术领域，具体涉及一种基于IEC61850的数字变电站网络通信仿真系统。

背景技术

智能电网要求从发电、输电到配电的整个电网，包括系统和元器件可靠、安全，能够保证供电的连续性、安全性，这对电力行业也提出了更高的要求。包括美国在内的工业化国家正在集合企业和研究机构的力量，加强智能技术攻关和成果推广，积极推动智能设备、智能家电等研发和应用。智能变电站的通信网络发展摒弃了传统网络如CAN网、串口等通信方式以及IEC103等规约，全部采用基于国际统一的IEC61850标准通过以太网进行通信，利用面向对象的建模思想，采用抽象化通信接口技术，实现了变电站内各设备和系统间无缝通信。

随着智能变电站数字化和网络化的发展，以及IEC61850标准在智能变电站的广泛应用，智能变电站通信网络的可靠性要求越来越高。目前，在我国智能电网的规划中明确提出智能变电站设备（或系统）的通信应统一采用IEC61850标准，智能变电站站内涉及的通信网络包括采样值SMV网络、跳闸信号GOOSE网络、站控层MMS网络等，如图2所示。目前很多厂家均依据IEC61850-6SCL语言编写了设备模型，但模型的标准化和规范化不够好，很容易引起设备互操作性的问题。在具体通信方式上，有些厂家为了兼容已有应用功能和传统通信方式，往往通过增加IEC61850通信网关机采用规约中转的方式来实现IEC61850通信；有些厂家针对一次设备采用外挂一个智能单元或智能组件的方式来实现IEC61850通信。以上两种方式的通用性不理想、通信效率低造成不同应用设备采用IEC61850通信的开发成本比较高、不便于维护等不利于智能设备规模化推广。针对智能变电站的IEC61850通信网络，除了一致性测试，还可以进行互操作性测试，在系统集成前进行互操作性测试，有利于提前发现并解决不同厂家的智能电子设备（IED）之间的互操作问题，以减少安装调试的时间。除了互操作性，电力公司可能还关心IED或由IED组成的系统在极端情况下的性能测试，测试主要检查IED和网络系统在这种极端情况下是否可以承受过大的通信流量，并且正常的执行互操作和功能，以便估计变电站自动化系统的安全裕度。性能测试还用来检测关键消息(例如GOOSE报文)的传输及时性，性能测试能更准确地评价IED或集成系统在实时性方面的表现。

可见，网络环境下数据传输的实时性、可靠性、安全性都存在各种不确定的因素，如何评估这些网络的性能指标，如何优化这些网络的组网方式和网络拓扑结构等，如何针对网络应用中的各种异常问题实现记录、跟踪和评判，都是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有数字化变电站建设、维护、性能测试工作的需要，提供一种基于IEC61850的变电站网络通信仿真系统，该系统能够模拟数字变电站内各种IED、监控保护装置、监控后台等设备的通信行为，完成数字变电站IEC61850通信网络的仿真，实现对数字变电站IEC61850通信网络的一致性测试、互操作性测试、性能测试等工作。

本发明采用的技术方案为：一种基于IEC61850的变电站网络通信仿真系统，包括上位机、内部通信网线、下位机、MMS网络、GOOSE/SMV网络和点对点网络；

所述上位机通过站控层MMS通信接口与MMS网络连接，上位机通过上位机内部通信接口与内部通信网线连接，内部通信网线的另一端与下位机的下位机内部通信接口连接，所述MMS网络与站控层IEC61850客户端系统连接；

所述下位机具有多个网络接口，包括下位机内部通信接口、间隔层通信接口和过程层GOOSE、SMV通信接口，下位机通过过程层GOOSE、SMV通信接口，分别与GOOSE/SMV网络、点对点网络连接，下位机通过间隔层通信接口连接到IEC61850MMS网络并与间隔层其他IED进行通信。

作为优选，所述上位机采用工业PC机，利用上位机主板扩展槽获得两个千兆速率的高速以太网口，一个高速以太网口与MMS网络连接，另一个高速以太网口与内部通信网线连接。