一種變電站保信子站的仿真建模方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力自動化系統仿真建模的技術領域，特別涉及一種變電站保信子站的建模仿真方法。
【背景技術】
[0002]變電站保信子站作為繼電保護信息系統的主要組成部分，其在遵循103通信規約基礎上與繼電保護、故障錄波器、安全自動裝置等智能電子設備(IED:1ntelIigentElectronic Device)通信，收集這些裝置的正常運行、異常告警及故障信息，經過初步處理之后上送到位于調度端主站，實現與主站的交互通信。目前由于缺乏有效的分析方法和分析工具，針對主子站間網絡及其繼電保護等應用系統的性能分析與研宄評估幾乎是空白，對站端數據流特性分析沒能梳理清楚，因此為了實現站端數據流定量仿真分析對變電站站端設備建模變得十分必要和迫切，而保信子站作為繼電保護信息系統聯系變電站端與調度中心的重要橋梁，肩負著變電站端保護信息流的采集、處理、存儲及遠傳任務，因此進行網絡仿真時對其進行精細化建模以模擬其數據流特征顯得非常重要。
[0003]在現有仿真分析中，國際通信仿真軟件OPNET由于具有層次化的建模機制、面向對象的建模特點、集成的分析工具等優點，近來逐漸被應用于電力系統通信網絡的仿真分析，但仍停留在OPNET已有模型和功能的應用，對網絡建模仿真也局限于定性分析。為實現變電站保信子站數據流特性分析，充分發揮OPNET建模仿真優勢，因此提出一種變電站保信子站的仿真建模方法實現對保信子站的精細化建模。
[0004]為實現對變電站保信子站數據流特性分析，目前主要是采用基于OPNET的網絡建模仿真方法，直接采用系統自帶的標準七層協議模型對變電站保信子站數據流進行建模仿真分析。標準七層協議模型包括應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。其物理層接收到報文時通過各層協議對報文進行解析，根據主站的召喚、命令等以及從站內設備送到子站的相關信息需求，在應用層按照保信子站應用業務的報文信息流屬性如報文類型、大小等進行配置，形成保信子站應用業務數據包，再按照配置的發包周期生成業務報文，其根據七層協議提供的標準服務進行報文封裝，最終由物理層的設備端口發出。
[0005]上述現有仿真建模方法存在如下不足:(I)OPNET仿真平臺的現有模型缺少對電力系統103通信規約報文的建模，不能真實準確地描述保信子站數據處理及分析網絡性能，仿真結果難以進行定量化分析；(2)直接采用仿真平臺系統標準的七層協議模型代替保信子站模型進行仿真分析，不能真實體現保信子站報文的實際處理過程，在報文處理和延時方面存在較大誤差。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提供一種變電站保信子站的仿真建模方法。該方法根據保信子站數據傳輸特點，實現了在OPNET仿真平臺中對保信子站五層通信協議的建模，彌補原有仿真模型一直沿用七層通信協議的不足；同時在應用層建立103規約特有模型，使仿真模型更加合理準確。
[0007]本發明的目的可通過以下的技術措施來實現:
[0008]本發明對比現有技術，有如下優點:
[0009]一種變電站保信子站的仿真建模方法，包括網絡域建模、節點域建模、進程域建模三部分內容；其中:
[0010]網絡域建模:在網絡域中，由主站、子站及主站與子站間的信息傳輸設備構建繼電保護信息系統；變電站保信子站模型遵循103通信規約并與智能電子設備通信，收集智能電子設備的正常運行、異常告警及故障信息，經過初步處理之后上送到位于調度端的保信主站，實現與主站的交互通信；
[0011]節點域建模:根據103通信規約，建立保信子站五層通信協議，分別為:物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層；
[0012]其中，所述物理層的節點域包括:接收模塊、發送模塊、封裝模塊和解析模塊；
[0013]所述網絡層的節點域包括路由模塊；
[0014]所述傳輸層的節點域包括接口模塊；
[0015]所述應用層的節點域包括處理模塊和報文生成模塊；
[0016]進程域建模:包括處理模塊和報文生成模塊的實現過程；
[0017](I)所述處理模塊實現如下流程:
[0018](11)當數據包從傳輸層的接口模塊送到處理模塊時，觸發“初始化”進程的中斷，在數據包中添上處理模塊的標簽，進而把數據包轉移到“預處理”進程；“預處理”負責對數據包進行初步解析，從數據包獲取對應字段信息來判斷該數據包的來源，在“預處理”進程中，當獲取TYP字段屬于控制方向時，將把該包發送往“控制”進程，當TYP字段屬于監視方向時，將把該包發送往“監視”進程；
[0019](12)所述“控制”進程收到的數據包來自主站，對數據包進行進一步處理:解析該數據包，獲取來自主站數據包的具體內容，判斷該數據包的功能，再決定是否需要調用子站的信息；若該數據包內容包含主站的信息，則轉移到“調用”進程，由“調用”進程再做處理；若該數據包內容為其他信息，則把該數據包轉移到“處理模塊接口 ”進程；所述主站的信息包括讀取子站配置、召喚裝置故障歷史信息；所述其他信息包括召喚裝置的保護信息、故障錄波器故障文件。
[0020](13)所述“調用”進程收到“控制”進程的信息后，讀取需要調用的具體內容，向“存儲”進程發出調用命令；當收到來自“存儲”進程反饋回來的內容后，將其封裝處理，再送到“處理模塊接口”進程；
[0021](14)所述“監視”進程收到的信息類型有:子站裝置的配置/參數信息、正常運行狀態信息、異常告警信息、故障信息及故障相關數據，“監視”進程把這些數據分為兩大類:一類是需要直接上送主站的信息，包括裝置運行狀態信息、異常告警信息；另一類保存在子站內部，等待主站召喚再調用；當“監視”進程收到數據包后，執行判斷命令，若發現該包內容是第一類信息，則直接發送往“處理模塊接口 ”，若該包內容是第二類信息，則保存到“存儲”進程；
[0022](15)所述“存儲”進程在收到保護裝置配置/參數信息、故障錄波器配置/參數信息、裝置故障歷史信息時，直接以原始信息方式存儲；在收到來自故障錄波器的錄波數據時，將其轉化為符合COMTRADE標準引導文件(*.HRD)、配置文件(*.CFG)、數據文件(*.DAT)的文件格式并完成保存后，通知主站，等待主站召喚時再送到“調用”進程；
[0023](16)所述“處理模塊接口 ”進程用于連接處理模塊和報文生成模塊；當有數據包到達“處理模塊接口 ”進程時，將觸發發送機制，把數據包送到報文生成模塊。
[0024](2)所述報文生成模塊實現如下流程:
[0025](21)當數據包到達報文生成模塊時，觸發“初始化”進程，產生流中斷，往數據包中添加報文生成模塊的標簽，再把數據包轉移到“解析”進程；“解析”進程收到數據包后，對數據包逐步進行解析，對各部分內容進行判斷；當讀取到數據包內容與應用協議控制信息APCI (Applicat1n Protocol Control Informat1n)有關，則送往“APCI” 進程；其余信息送往“ASDU”進程；所述ASDU即Applicat1n Service Data Unit，應用服務數據單元；
[0026](22) “ASDU”進程對收到數據包作進一步處理，讀取到數據包中與ASDU有關的信息，然后利用OPNET函數往ASDU單元填充對應的內容，形成ASDU數據包，完成后再送往“APCI ” 進程；
[0027](23)所述“APCI”進程對接收到的數據包進行處理形成APCI數據包，所述APCI即Applicat1n Protocol Control Informat1n，應用協議控制信息；
[0028](24)最后，“APCI”進程把APCI數據包和ASDU數據包合并，形成完整的APDU報文，再送到“send”進程，由“send”進程把生成的APDU報文發送出去。
[0029]所述步驟(22)中，“ASDU”進程對收到數據進一步處理的