基于IEC61850通信体系虚拟保护设计和测试方法

摘要

本发明公开了一种基于IEC61850通信体系虚拟保护设计和测试方法，包括以下步骤:步骤1虚拟保护以保护测试仪经网络发布的采样值报文作为故障信号源；步骤2虚拟保护在网络上循环抓取数据包，步骤3虚拟保护根据虚拟端子排与保护测试仪端子的连接映射确定读取9-2报文中哪些通道的电压电流瞬时值；步骤4提取出的电压电流数据自动进入虚拟保护的判据计算程序；步骤5判据计算程序的动作结果和提取出的GOOSE开入量信息自动进入虚拟保护的逻辑判断程序入口，触发逻辑判断；步骤6虚拟保护根据逻辑判断结果。有益效果：采用保护测试仪作为虚拟保护的故障信号源，保证测试过程的真实度与准确性，降低了测试成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IEC61850通信体系虚拟保护设计和测试方法。

背景技术

目前保护装置的测试面临的问题包括：

1.针对基于纯硬件的继电保护装置的测试，全基于实际的保护装置，然后接上相关信号 进行模拟，例如保护测试仪等装置。这种方式由于采用真实的保护，真实度最高，构成容易， 但造价昂贵，同时灵活性差，只能针对某些保护型号。

2.针对基于纯软件的虚拟保护装置的测试目前面临一个信号源的问题，已有的技术手段 中有使用故障录波数据、仿真软件的仿真数据或自行开发的故障暂态计算程序的数据作为虚 拟信号源的实现方法，但数据的真实性无法保证。

3.目前的虚拟保护设计和开发还处于非常初级阶段，基本采用程序设计方法，实现一些 简单保护功能的演示，不能真正仿真实际保护功能，真正的虚拟保护设计及测试方法的研究 和开发目前还处于空白状态。

4.智能变电站技术的发展，迫切需要提供一种基于智能变电站通信技术的虚拟保护设计 和测试方法，目前，该方面的研究还处于完全空白状态。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺点，本发明提供基于IEC61850通信体系虚拟保护设计和测试 方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

基于IEC61850通信体系虚拟保护设计和测试方法，包括以下步骤:

步骤1：虚拟保护以保护测试仪经网络发布的IEC61850-9-2采样值报文作为故障信号源；

步骤2：虚拟保护在网络上循环抓取数据包，并根据所在电脑的MAC地址过滤该数据包 是否是发给自己的，对发给自己的数据进行分析，提取出电压电流及开入量信息，存入缓存；

步骤3：虚拟保护根据虚拟端子排与保护测试仪端子的连接映射确定读取IEC61850-9-2 采样值报文中哪些通道的电压电流瞬时值，即提取缓存中数据的方法；

步骤4：提取出的电压电流瞬时值自动进入虚拟保护的判据计算程序，给出动作元件的 动作结果；

步骤5：判据计算程序的动作结果和提取出的GOOSE开入量信息自动进入虚拟保护的 逻辑判断程序入口，触发逻辑判断；

步骤6：虚拟保护根据逻辑判断结果，将开出量编辑为标准GOOSE格式发送到网络上， 由保护测试仪过滤接收后计算出跳闸时间，做出状态改变，实现虚拟保护同保护测试仪的实 时配合。

所述的步骤1的具体步骤如下：

1）保护测试仪根据虚拟保护的实际情况配置IEC61850-9-2采样值报文的通道数目与顺 序；

2）保护测试仪进行参数设置，确定测试方法，同时数据采集卡由服务器暂时与保护测试 仪临时绑定，用数据采集卡来自主发生、接收信号；

3）保护测试仪向数据采集卡发送测试数据与测试方法，并接收测试结果，此通讯通过 Socket端口，TCP/IP协议完成，并且由DSP程序将电压电流的有效值变为瞬时值；

4）保护测试仪就实时地、持续地经数据采集卡发送包含电压电流瞬时值的IEC61850-9-2 采样值报文与GOOSE格式开出量的数据包，把这些数据发给虚拟保护，并等待虚拟保护接收；

5）每个状态的持续时间应大于保护采样周期的两倍；

所述的步骤3的具体步骤如下：

1）虚拟保护的虚拟端子排和保护测试仪端子都以图元为单位表现；

2）通过端子图元之间连线完成两个图元的拓扑连接；

3）根据拓扑连接关系生成端子连接映射表；

4）虚拟保护根据连接映射表到数据缓存中选取指定变量；

所述的步骤4的具体步骤如下：

1）判据计算程序根据其判据原理的不同有不同的程序入口，入口采用变量形式；

2）动作结果保存为布尔型变量；

所述的步骤5的具体步骤如下：

1）逻辑判断程序的入口分两部分，一部分是判据计算程序输出的布尔型变量；一部分是 从保护测试仪经数据采集卡输出的GOOSE的开出量，由GOOSE报文中的布尔值直接赋值；

2)逻辑判断程序可在图形模式下通过逻辑图元的连接，自动生成一个可以运行的逻辑函 数；

3)逻辑判断程序运行的结果保存为布尔型变量；

本发明的有益效果：

1.采用保护测试仪作为虚拟保护的故障信号源，保证测试过程的真实度与准确性；

2.通过网络接收保护测试仪的测试数据，使多个配有本虚拟保护的仿真系统可以同时共 享一个信号源，提高了测试效率，降低了测试成本；

3.基于IEC61850标准的测试数据，与智能变电站的发展趋势接轨，方便未来测试系统 的扩展和维护；

4.虚拟端子排和保护测试仪端子的连接实现了真实保护装置测试的接线过程；

5.虚拟保护将逻辑判断的结果发布为GOOSE报文返回保护测试仪，实现了虚拟保护同保 护测试仪的实时配合。

附图说明

图1为虚拟保护测试过程的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，以IEC61850通讯协议为例，具体介绍为本发明提供的通信体系虚拟保护测 试方法，实现流程步骤如下：

步骤1：虚拟保护以保护测试仪经数据采集卡发布的IEC61850-9-2采样值报文作为故障 信号源；

1）保护测试仪根据虚拟保护的实际情况配置IEC61850-9-2采样值报文的通道数目与顺 序；

2）保护测试仪进行参数设置，确定测试方法，同时数据采集卡由服务器暂时与保护测试 仪临时绑定，用数据采集卡来自主发生、接收信号；

3）保护测试仪向数据采集卡发送测试数据与测试方法，并接收测试结果，此通讯通过 Socket端口，TCP/IP协议完成，并且由DSP程序将电压电流的有效值变为瞬时值；

4）保护测试仪就实时地、持续地经数据采集卡发送包含电压电流瞬时值的IEC61850-9-2 采样值报文与GOOSE格式开出量的数据包，把这些数据发给虚拟保护，并等待虚拟保护接收；

5）每个状态的持续时间应大于保护采样周期的两倍；

步骤2：虚拟保护在网络上循环抓取数据包，并根据所在电脑的MAC地址过滤该数据包 是否是发给自己的，对发给自己的数据进行分析，提取出电压电流及开入量信息，存入缓存；

步骤3：虚拟保护根据虚拟端子排与保护测试仪端子的连接映射确定读取IEC61850-9-2 采样值报文哪些通道的电压电流瞬时值，即提取缓存中数据的方法；

1)虚拟保护的虚拟端子排和保护测试仪端子都以图元为单位表现；

2)通过端子图元之间连线完成两个图元的拓扑连接；

3)根据拓扑连接关系生成端子连接映射表；

4)虚拟保护根据连接映射表到数据缓存中选取指定变量；

步骤4：提取出的电压电流瞬时值自动进入虚拟保护的判据计算程序，给出动作元件的 动作结果；

1)判据计算程序根据其判据原理的不同有不同的程序入口，入口采用变量形式；

2)动作结果保存为布尔型变量；

步骤5：判据计算程序的动作结果和提取出的GOOSE开入量信息自动进入虚拟保护的逻 辑判断程序入口，触发逻辑判断；

1）逻辑判断程序的入口分两部分，一部分是判据计算程序输出的布尔型变量；一部分是 从保护测试仪经数据采集卡输出的GOOSE的开出量，由GOOSE报文中的布尔值直接赋值；

2)逻辑判断程序可在图形模式下通过逻辑图元的连接，自动生成一个可以运行的逻辑函 数；

3)逻辑判断程序运行的结果保存为布尔型变量；

步骤6：虚拟保护根据逻辑判断结果，将开出量编辑为标准GOOSE格式经网络发送到数 据采集卡上，由保护测试仪过滤接收后计算出跳闸时间等结果，进行状态改变，实现虚拟保 护同保护测试仪的实时配合。