本实用新型涉及智能变电站系统仿真技术领域，尤其涉及一种基于以太网通信的数字-物理混合接口装置。
背景技术：
智能变电站信息的准确性不但直接影响到变电站智能化的实现程度，同时也影响到智能变电站的运行状态，因此如何保证及时、准确、完整地获取足够的变电站信息，并对这些信息进行快速准确处理，通过系统仿真实时把握和预测智能变电站的运行状态，并对各种异常情况进行预警，及时采取措施预防故障的发生，并能够根据变电站的实际运行情况对其进行连续评估，从而有效保证智能变电站工程的建设和运行维护十分重要。
常规的数字化测试仪或物理装置测试仪接口规模较小，且不能进行动态闭环试验，只能满足对智能变电站的电子式电流电压互感器、继电保护装置或者合并单元等单一装置进行检测的要求，无法实现智能变电站全站设备的仿真调试。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种基于以太网通信的数字-物理混合接口装置，能够实现智能变电站的智能电子设备与电力系统仿真平台的通信，同时完成智能变电站实际物理装置的闭环测试。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于以太网通信的数字-物理混合接口装置，包括电源板、同步板和功能板，所述的电源板为同步板和功能板供电，所述的同步板为功能板提供同步信号；
所述的功能板包括数字设备通信系统和物理设备通信系统，所述的数字设备通信系统包括SV报文通信接口、GOOSE 报文通信接口、FT3采样值数据通信接口、数据协议解析模块和以太网卡通信模块，SV报文通信接口、GOOSE报文通信接口和FT3采样值数据通信接口分别通过数据协议解析模块连接以太网卡通信模块；
所述的物理设备通信系统包括模拟信号输入模块、模拟信号输出模块、数字信号输入模块和数字信号输出模块，所述的模拟信号输入模块包括A/D转换单元、第一数据处理单元和第一以太网卡，A/D转换单元的信号输出端连接第一数据处理单元的信号输入端，第一数据处理单元的信号输出端通过PCI总线连接第一以太网卡；所述的模拟信号输出模块包括D/A转换单元、第二数据处理单元和第二以太网卡，第二数据处理单元的信号输入端通过PCI总线连接第二以太网卡，D/A转换单元的信号输入端连接第二数据处理单元的信号输出端；所述的数字信号输入模块包括第三数据处理单元和第三以太网卡，第三数据处理单元的信号输出端通过PCI总线连接第三以太网卡，数字信号输出模块包括第四数据处理单元和第四以太网卡，第四数据处理单元的信号输入端通过PCI 总线连接第四以太网卡；
所述的第一以太网卡、第二以太网卡、第三以太网卡和第四以太网卡上均设置有数据发送端口和数据接收端口，第一以太网卡、第二以太网卡、第三以太网卡和第四以太网卡随机排列，前一个以太网卡的数据发送端口连接后一个以太网卡的数据接收端口，形成以太网传输链路。
还包括机箱，所述的机箱内设置有底板，底板上设置有插槽，电源板、同步板和功能板分别插接在插槽内，底板内设置有电源总线和同步信号总线，电源板、同步板和功能板分别连接在电源总线上，同步板和功能板还分别连接在同步信号总线上。
所述的电源板、同步板和功能板与底板之间均为CPCI接口。
所述的同步板包括1PPS秒脉冲对时单元和IRIG-B码对时单元。
所述的以太网卡通信模块、第一以太网卡、第二以太网卡、第三以太网卡和第四以太网卡均为万兆以太网卡。
所述的机箱上设置有显示屏，显示屏通过PCI总线与底板连接。
本实用新型的数字设备通信系统通过以太网卡通信模块传输电力系统仿真平台产生的电压、电流、开关状态等数据，通过数据协议解析模块将其对应地解析成符合IEC61850-9-1/2协议的SV报文、符合IEC60044-7/8协议的FT3采样值数据和/或面向通用对象的变电站事件GOOSE报文，最终通过SV报文通信接口、FT3采样值数据通信接口或者GOOSE 报文通信接口发送给智能变电站的合并单元、电子式互感器、智能终端等智能电子设备，同时也能接收智能变电站反馈的GOOSE跳闸信息，大大提高了智能变电站的整站测试能力；
本实用新型的物理设备通信系统通过在模拟信号输入模块、模拟信号输出模块、数字信号输入模块和数字信号输出模块上设置以太网卡，并使前一块以太网卡的数据发送端口连接后一个以太网卡的数据接收端口，最终通过首个以太网卡的数据接收端口和末尾以太网卡的数据发送端口与电力系统仿真平台通信，形成以太网传输链路，不仅实现了智能变电站实际物理装置的闭环测试，而且提高了以太网单路通信通道连接的输入/输出接口规模。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型所述的数字设备通信系统的原理框图；
图3为本实用新型所述的物理设备通信系统的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的一种基于以太网通信的数字-物理混合接口装置，包括机箱1，机箱1内设置有底板2、电源板3、同步板5和功能板4，功能板4可以为一个或多个。本实用新型的底板2上设置有插槽，电源板3、同步板5和功能板4分别插接在插槽内，电源板3、同步板5和功能板4插入底板2的接口类型均为CPCI接口。具体地，底板2竖直设置在机箱1内，且平行于机箱1的前面板，电源板3、同步板5和功能板4依次竖直插接在底板2上，且垂直于机箱1的前面板。本实用新型的机箱1的前面板上还设置有显示屏6，显示屏6采用液晶屏，通过PCI总线与底板2连接，用于监视和调试混合接口装置的运行状态。
本实用新型的底板2通过插接上的电源板3和同步板5为该数字-物理接口装置提供电源总线和同步信号总线，电源板3获取电源信号，同步板5获取同步信号，然后分别通过电源总线和同步信号总线将获取的信号转发至功能板4上，其中同步板5的同步信号支持1PPS秒脉冲对时和IRIG-B码对时。
如图2所示，本实用新型的功能板4包括数字设备通信系统和物理设备通信系统，数字设备通信系统包括SV报文通信接口、GOOSE 报文通信接口、FT3采样值数据通信接口、数据协议解析模块和以太网卡通信模块，SV报文通信接口、GOOSE报文通信接口和FT3采样值数据通信接口分别通过数据协议解析模块连接以太网卡通信模块。数字设备通信系统通过SV报文通信接口、GOOSE 报文通信接口、FT3采样值数据通信接口连接智能变电站的智能电子设备，如通过SV报文通信接口连接合并单元，通过GOOSE 报文通信接口连接智能终端，通过FT3采样值数据通信接口连接电子式互感器；数字设备通信系统通过以太网通信模块，即万兆以太网卡连接电力系统仿真平台，电力系统仿真平台计算产生的电压、电流、开关状态等数据通过以太网卡通信模块传输至数据协议解析模块，数据协议解析模块将其对应地解析成符合IEC61850-9-1/2协议的SV报文、符合IEC60044-7/8协议的FT3采样值数据和/或面向通用对象的变电站事件GOOSE报文，最终通过SV报文通信接口发送给智能变电站的合并单元，通过FT3采样值数据通信接口发送给电子式互感器，以及通过GOOSE 报文通信接口发送给智能终端等，同时电力系统仿真平台也能通过数字设备通信系统接收智能变电站反馈的GOOSE跳闸信息。
如图3所示，本实用新型的物理设备通信系统包括模拟信号输入模块、模拟信号输出模块、数字信号输入模块和数字信号输出模块，模拟信号输入模块包括A/D转换单元、第一数据处理单元和第一以太网卡，A/D转换单元的信号输出端连接第一数据处理单元的信号输入端，第一数据处理单元的信号输出端通过PCI总线连接第一以太网卡。模拟信号输出模块包括D/A转换单元、第二数据处理单元和第二以太网卡，第二数据处理单元的信号输入端通过PCI总线连接第二以太网卡，D/A转换单元的信号输入端连接第二数据处理单元的信号输出端。数字信号输入模块包括第三数据处理单元和第三以太网卡，第三数据处理单元的信号输出端通过PCI总线连接第三以太网卡，数字信号输出模块包括第四数据处理单元和第四以太网卡，第四数据处理单元的信号输入端通过PCI 总线连接第四以太网卡。第一以太网卡、第二以太网卡、第三以太网卡和第四以太网卡上均设置有数据发送端口和数据接收端口，第一以太网卡、第二以太网卡、第三以太网卡和第四以太网卡随机排列，前一个以太网卡的数据发送端口连接后一个以太网卡的数据接收端口，采用高速串行数据传输协议，以比特或字节的方式进行高效数据交互，形成以太网传输链路。本实用新型的第一以太网卡、第二以太网卡、第三以太网卡和第四以太网卡均为万兆以太网卡，有利于数据的高速、实时传输。
本实用新型的物理设备通信系统通过首个以太网卡的数据接收端口和末尾以太网卡的数据发送端口与电力系统仿真平台通信，在仿真过程中，高性能服务器进行仿真计算，并在每一时步将需要输出的数据通过PCI总线发送到以太网传输链路上，当数据依次流经模拟信号输入模块、模拟信号输出模块、数字信号输入模块和数字信号输出模块时，模拟信号输入模块和数字信号输入模块将已准备好的数据填到数据流中预先定义好的地址，模拟信号输出模块和数字信号输出模块则将属于自身的数据从数据流中读出。具体地，智能变电站输出的模拟量通过模拟信号输入模块的A/D转换单元转化为数字量，再通过第一数据处理单元转化为符合高速串行数据传输协议的格式，最后通过第一以太网卡上传至以太网传输链路；模拟信号输出模块的第二以太网卡从以太网传输链路上读取数据，再通过第二数据处理单元转化为特定的数据格式，最后通过D/A转换单元转化为模拟量发送至智能变电站；智能变电站输出的数字量通过数字信号输入模块的第三数据处理单元转化为符合高速串行数据传输协议的格式，最后通过第三以太网卡上传至以太网传输链路；数字信号输出模块的第四以太网卡从以太网传输链路上读取数据，再通过第四数据处理单元转化为特定格式的数字量发送至智能变电站。
以太网传输链路上的数据流经过与模拟信号输入模块、模拟信号输出模块、数字信号输入模块和数字信号输出模块的数据交互后，最终通过以太网卡上传至高性能服务器。这样，高性能服务器通过数字方式模拟的电力系统就和智能变电站的实际物理装置构成了闭环，从而实现了对实际物理装置的闭环测试。
本实用新型可以根据被测智能变电站规模的大小来选择在数字-物理混合接口装置内设置的功能板个数，也可以同时使用多个数字-物理混合接口装置进行试验，多个数字-物理混合接口装置可以通过万兆以太网连接在一台高性能服务器上，也可以连接在不同的高性能服务器上，整个系统的同步信号由外部同步源统一同步，所有数字-物理混合接口装置均以该同步信号为时基同步运行，具备整站测试能力。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。