专利名称：一种支持iec61850时间性能测试的测试仪的制作方法
技术领域：
一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪技术领域[0001]本实用新型属于电力、电子测试仪器技术领域，涉及一种时间测试仪，特别是涉及一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪。
背景技术：
[0002]当前电力系统中，对变电站自动化的要求越来越高。为方便变电站中各种IED的管理以及设备间的互联，就需要一种通用的通信方式来实现。IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。 IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它是由国际电工委员会第57技术委员会(IECTC57)的3个工作组10，11，12 (WG10/11/12)负责制定的。 变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层变电站层、间隔层、过程层。在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。变电站内的智能电子设备(IED，测控单元和继电保护)均采用统一的协议，通过网络进行信息交换。IEC61850的特点是1)面向对象建模；2)抽象通信服务接口 ； 3)面向实时的服务；4)配置语言；5)整个电力系统统一建模。IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制，例如变电站和馈线设备(诸如断路器、电压调节器和继电保护等)。自我描述能显著降低数据管理费用、简化数据维护、减少由于配置错误而引起的系统停机时间。IEC61850作为制定电力系统远动无缝通信系统基础能大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成，减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用，节约大量时间，增加了自动化系统使用期间的灵活性。它解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题。采用该标准还可使变电站自动化设备具有自描述、自诊断和即插即用(Plug and Play)的特性，极大的方便了系统的集成，降低了变电站自动化系统的工程费用。[0003]智能变电站采用IEC61850标准的框架，其相对于传统变电站的变化在于对通讯系统的改造，比如原始采样数据通过SMV报文进行发送、智能设备之间的状态信息通过 GOOSE报文进行交互。IEC61850标准定义各个逻辑节点之间的通讯由数千个为的通讯信息片进行描述，而通讯信息片主要完成逻辑节点之间对于给定通讯属性的信息交换，其中包括对它们的性能要求。而如何确保通讯系统的性能要求的关键是数据交换的最大允许时间，即传输时间。因此对IEC61850时间性能的测试是建设和维护智能变电站稳定运行的关键。实用新型内容[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种支持IEC61850 时间性能测试的测试仪，用于解决现有技术中没有对IEC61850时间性能进行测试的问题。[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪。[0006]一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪，包括接收网络数据信息的网络接口 ；捕获网络数据信息中的IEC61850数据信息的IEC61850数据采集模块；IEC61850数据采集模块与网络接口相连；记录IEC61850数据信息到达所述测试仪的时刻的时间戳；时间戳与IEC61850数据采集模块相连；根据时间戳记录的时刻计算获得IEC61850数据传输的时间间隔和时间延迟的时间性能处理模块；时间性能处理模块与时间戳相连。[0007]优选地，所述时间戳包括GOOSE时间戳和SMV时间戳。[0008]优选地，所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间性能处理模块相连的存储模块。[0009]优选地，所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述存储模块相连的显示模块。[0010]优选地，所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间性能处理模块相连的人机交互模块。[0011]优选地，所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间戳相连的时间基准模块。[0012]优选地，所述时间基准模块为铷原子钟。[0013]优选地，所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间基准模块相连的外部时钟源接口。[0014]优选地，所述外部时钟源接口包括GPS时钟源接口、北斗卫星时钟源接口、PTP时钟源接口、IRIG-B时钟源接口、TOD时钟源接口、或IPPS时钟源接口。[0015]如上所述，本实用新型所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，具有以下有益效果[0016]本实用新型可以在接收的网络数据信息中捕获IEC61850数据信息，并对 IEC61850特定数据信息进行检测、分析、存储，实现了对IEC61850特定报文的时间性能的测试分析，方便了对智能变电站运行状况的实时监控以及维护。
[0017]图I显示为本实用新型所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪的结构示意图。[0018]图2显示为本实用新型所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪的工作方法流程示意图。[0019]元件标号说明[0020]I网络接口 ；[0021]2IEC61850数据采集模块[0022]3时间戳；[0023]31GOOSE时间戳；[0024]32SMV时间戳；[0025]4时间性能处理模块；[0026]5存储模块；[0027]6[0028]7[0029]8[0030]9显示模块;[0031] SI S6人机交互模块； 时间基准模块；外部时钟源接口； 步骤。
具体实施方式
[0032]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。[0033]请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、 “中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围， 其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。[0034]实施例[0035]本实施例提供一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪，如图I所示，所述支持 IEC61850时间性能测试的测试仪包括网络接口 I、IEC61850数据采集模块2、时间戳3、时间性能处理模块4、存储模块5、显示模块6、人机交互模块7、时间基准模块8、外部时钟源接口 9;其中，IEC61850数据采集模块2与网络接口 I相连；时间戳3与IEC61850数据采集模块2相连；时间性能处理模块4与时间戳3相连；存储模块5与所述时间性能处理模块4 相连；显示模块6与所述时间性能处理模块4相连；人机交互模块7与所述时间性能处理模块4相连；时间基准模块8与所述时间戳3相连；外部时钟源接口 9与所述时间基准模块8 相连。[0036]下面对支持IEC61850时间性能测试的测试仪的各个组成模块进行详细描述。[0037]所述网络接口 I用以接收网络数据信息。网络接口实现了物理网络的连接，建立了网络数据的输入通道。[0038]所述IEC61850数据采集模块2用以捕获网络数据信息中的IEC61850数据信息。 即IEC61850数据采集模块负责对网络接口中的有效IEC61850数据进行捕获。[0039]所述时间戳3用以记录IEC61850数据信息到达所述测试仪的时刻。所述时间戳 3包括GOOSE时间戳31和SMV时间戳32。GOOSE时间戳31用以实现对GOOSE信息的时间戳标记；SMV时间戳32用以实现对SMV信息的时间戳标记。[0040]所述时间性能处理模块4用以根据时间戳记录的时刻计算获得IEC61850数据传输的时间间隔和时间延迟。即时间性能处理模块实现了对IEC61850数据信息的时间性能分析和统计。[0041]所述存储模块5用以实现对分析结果的存储管理，主要建立测试数据的存储管理的输入输出接口。[0042]所述显示模块6用以显示分析过程以及分析结果，实现对存储文件的回放分析。[0043]所述人机交互模块7用以实现用户与测试仪的交互，如实现用户对时间性能测试功能的参数配置。[0044]所述时间基准模块8用以完成与外部时间同步源的调准，建立测试仪的基准参考时间。所述时间基准模块可以采用铷原子钟。[0045]所述外部时钟源接口 9主要实现对外部时间同步源信号的解码。所述外部时钟源接口 9包括GPS时钟源接口、北斗卫星时钟源接口、PTP时钟源接口、IRIG-B时钟源接口、 TOD时钟源接口、或IPPS时钟源接口。[0046]本实施例还提供一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪的工作方法，如图2所示，该方法包括以下步骤[0047]SI，利用外部时钟源接口接收外部时钟同步信号，利用时间基准模块完成与外部时间同步源的调准，建立测试仪的基准参考时间，确保测试仪能够有绝对的时间基准。[0048]S2，利用网络口接收网络中所有的网络应用报文。[0049]S3，IEC61850数据采集模块捕获网络数据信息中的IEC61850数据信息。其中， IEC61850数据采集模块是利用G00SE/SMV报文的特征字进行判断选择，对于非G00SE/SMV 报文进行丢弃处理，保留有效G00SE/SMV报文。[0050]S4，时间戳以基准参考时间为标准记录IEC61850数据信息到达所述测试仪的时亥IJ。进一步，GOOSE时间戳记录IEC61850数据信息中GOOSE采样数据到达测试仪的时刻卿利用内部基准参考时间对GOOSE信息中所有sqNum等于O的数据标记接收时刻的时间戳； SMV时间戳记录IEC61850数据信息中SMV采样数据到达测试仪的时刻；即利用内部基准参考时间记录每个有效SMV采样数据到达测试仪的接收时刻的时间戳。[0051]S5，时间性能处理模块对IEC61850数据信息的时间性能进行分析和统计。进一步，通过对时间戳的横向和纵向对比分析，时间性能处理模块建立对G00SE/SMV的有效特征分析，从而评估GOOSE信息的时间延迟(Offset)特性以及SMV信息的时间间隔(Gap)及时间延迟(Offset)特性。[0052]I、IEC61850G00SE 时间性能指标[0053]智能变电站要求GOOSE数据能够快速交换设备状态。GOOSE报文带有事件时间 (Event)，事件时间(Event)表示智能变电站在检测到状态变化后GOOSE通讯报文的最新变化的事件时间，通过计算分析GOOSE信息的通讯时间延迟(Offset)。[0054]GOOSE时间延迟(Offset)计算公式[0055]时间延迟(Offset) =GOOSE信息捕获时间-G00SE事件时间。[0056]2、IEC61850SMV 时间性能指标[0057]智能变电站要求SMV数据具备如下特性由于电力系统每周波为20ms，并要求一个周波采样80个，这样每秒就会有4000个采样信息被发送。通过编制O到3999的信息序号可以区分不同位置的采样信息。[0058]SMV传输时间参数包括时间间隔(Gap )和时间延迟(Offset)。时间间隔(Gap )说明每一帧的采样数据与上次有效采样数据之间的传输时间，时间延迟(Offset)说明每一帧的采样数据经过通讯网络到达目的地的时间延迟。本实用新型所述的测试仪完成了对SMV 数据信息进行解码的功能，通过解码对SMV数据信息进行时间戳定义并记录分析时间间隔 (Gap)和时间延迟(Offset)特性数据。[0059]SMV时间间隔(Gap)计算公式[0060]时间间隔(Gap) =当前采样捕获时间(us)-前一个采样捕获时间(us)；[0061]SMV时间延迟(Offset)计算公式[0062]时间延迟Off=当前捕获时间(us) _(采样号/采样率)X采样周期。[0063]S6，利用存储模块对G00SE/SMV信息记录的每个有效数据的所有时间特征数据信息进行存储，通过有效的数据存储结构，简单快速的存储所有的测试数据；还可将数据存放到外部存储器并利用存储文件管理功能实现测试数据的回放。[0064]本实用新型所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪是一款便携式测试仪， 其实现了对时间同步信号及IEC61850时间性能进行测试，支持高精度的测量基准时钟，通过GPS (全球定位系统)、伽利略、北斗(中国版GPS)等实现与外部时间系统的同步，也可通过外部GPS接口或者IRIG-B码接口等实现与外部时间系统的同步，确保测试仪具有绝对测量时间或者相对测量时间。由于内部时间的精确性，为支持IEC61850时间性能测试的测试仪实现IEC61850时间性能测试提供了稳定的基本测试条件。[0065]综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0066]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求1.一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于，所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪包括 接收网络数据信息的网络接口； 捕获网络数据信息中的IEC61850数据信息的IEC61850数据采集模块；IEC61850数据采集模块与网络接口相连； 记录IEC61850数据信息到达所述测试仪的时刻的时间戳；时间戳与IEC61850数据采集模块相连； 根据时间戳记录的时刻计算获得IEC61850数据传输的时间间隔和时间延迟的时间性能处理模块；时间性能处理模块与时间戳相连。
2.根据权利要求I所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述时间戳包括GOOSE时间戳和SMV时间戳。
3.根据权利要求I所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间性能处理模块相连的存储模块。
4.根据权利要求I所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间性能处理模块相连的显示模块。
5.根据权利要求I所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述支 持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间性能处理模块相连的人机交互模块。
6.根据权利要求I所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间戳相连的时间基准模块。
7.根据权利要求6所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述时间基准模块为铷原子钟。
8.根据权利要求6所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述支持IEC61850时间性能测试的测试仪还包括一与所述时间基准模块相连的外部时钟源接□。
9.根据权利要求8所述的支持IEC61850时间性能测试的测试仪，其特征在于所述外部时钟源接口包括GPS时钟源接口、北斗卫星时钟源接口、PTP时钟源接口、IRIG-B时钟源接口、TOD时钟源接口、或IPPS时钟源接口。
专利摘要本实用新型提供一种支持IEC61850时间性能测试的测试仪，该测试仪包括接收网络数据信息的网络接口；捕获网络数据信息中的IEC61850数据信息的IEC61850数据采集模块；IEC61850数据采集模块与网络接口相连；记录IEC61850数据信息到达所述测试仪的时刻的时间戳；时间戳与IEC61850数据采集模块相连；根据时间戳记录的时刻计算获得IEC61850数据传输的时间延迟及时间间隔的时间性能处理模块；时间性能处理模块与时间戳相连。本实用新型可以在接收的网络数据信息中捕获IEC61850数据信息，并对IEC61850特定数据信息进行检测、分析、存储，实现了对IEC61850特定报文的时间性能的测试分析，方便了对智能变电站运行状况的实时监控以及维护。
文档编号H04J3/06GK202818338SQ20122045653
公开日2013年3月20日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者陶晓农, 赵旭阳, 刘晶, 顾宗良 申请人:上海远景数字信息技术有限公司