[发明专利]数字变电站测试仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字变电站测试仿真方法，属电力自动化技术领域。

背景技术

近年来，随着IEC 61850标准在国内的推广应用以及数字化变电站相关技术研究的逐步深入，数字化变电站试点建设在国内迅速推进。同传统的变电站相比，数字化变电站采用统一的通信标准体系，对变电站内信息模型和通信过程的描述更加规范统一，信息数字化、建模标准化、传输网络化已成为数字化变电站二次系统的重要特征，它颠覆了传统变电站信息传输与控制的模式，是变电站自动化技术的又一次重大变革，代表了今后一段时期变电站自动化系统的发展方向。

数字化变电站是以变电站一、二次系统为数字化对象，对数字化信息进行统一建模，将物理设备虚拟化，采用标准化的网络通信平台，实现信息共享和互操作，满足安全、稳定、可靠、经济运行要求的现代化变电站。

电子式互感器和IEC61850标准在数字化变电站应用后，很多原有的问题(常规互感器电磁饱和、二次回路电磁干扰、传输压降等)得到很大的改善，但同时也带来新的问题，数字化变电站二次系统相关设备的测试项目、测试方法、测试手段等都有了较大的改变。

现在市场上广泛使用的是两种测试装置，一种是常规的带功率放大器的测试仪，显然不能满足数字化变电站的测试要求，不符合IEC61850标准；另一种是输出IEC61850-9格式的数字保护测试装置，提供的测试装置仍然沿用常规变电站测试的思路，只不过取消了原来的功率放大器件，是在常规的微机保护试验仪基础上增加了一个接口装置，将常规试验仪输出的电流、电压模拟量信息转换成光信号后输入给保护装置，这些方案仅能作为数字化变电站建设初期的过渡型测试方案。

目前使用的继电保护测试装置也不适应电力系统数字化的需要，现有的测试方法的简单使得功能不完善，只能做一些简单的基本功能测试，不能进行系统闭环仿真测试和对电力系统设备的整体功能测试，由于数字化变电站的广泛应用，测试方法和功能局限性严重地限制和阻碍了现场调试和验收，从而影响了数字化变电站运行和电力系统的安全稳定运行，不能满足电力系统发展的需要。

发明内容

本发明的目的是，为了解决目前使用的继电保护测试装置不适应电力系统数字化的需要，现有的测试方法简单且功能不完善的缺陷，本发明提出了一种数字化变电站二次系统全新的测试仿真方法，即基于IEC61850标准的数字动态测试仿真技术的变电站系统测试方法，目的是研究开发基于IEC61850标准的数字化变电站IED测试系统，满足变电站现场测试和验收的整体功能测试要求。

本发明的技术方案是，本发明采用基于IEC61850标准的数字动态测试仿真技术的变电站系统测试方法，测试方法包括：建立变电站仿真模型，模拟其实际运行，进行系统闭环测试，检测被测装置的动态特性。为保证同时对多个装置进行系统级仿真测试，系统整体设计采用了PCI板卡和多CPU台式机的框架结构，建立由多CPU台式计算机、基于PCI总线的IEC61850通信卡和小信号及开关量接口卡组成的系统仿真测试装置。

多CPU台式机是系统控制的平台，进行绘图、仿真计算、人机交互等处理。基于PCI总线的通信卡提供多个光纤以太网端口与多个保护装置及控制设备相连。保护装置接受通讯卡的MU数据，产生的开关变位等信息通过通讯卡返回台式机，参与仿真模型的电磁暂态计算，实现了动态闭环测试。

61850通信卡以及小信号板卡与多CPU计算机通信采用的是PCI总线接口，PCI总线可以提供极高的数据传送速率(132MB/s)。PCI总线与CPU无关，与时钟频率亦无关，可适用于各种平台，支持多处理器和并发工作。PCI总线还具有良好的扩展性，通过PCI-PCI桥路，可允许扩展。只要计算机能提供足够PCI总线插槽，61850通信卡及小信号卡就可以扩展。

本发明为同时测试多个被测IED和变电站系统提供了良好的硬件基础。通讯接口以及小信号可以任意扩充；系统的实时计算分散到各个板卡上，测试系统不会因为光口和小信号的增加而极大增加计算量。

本发明实现了对被测装置的实时闭环测试，这种实时闭环测试既可以检测在实际复杂的数字变电站系统中被测装置(IED)的动态特性，又可以实时反映被测的IED动作对数字变电站系统的影响。为了解决因采用闭环测试带来的繁锁计算量，系统的软件设计结合硬件平台，进行新的设计。