r>[0037]本实施例中可采用RTDS或KPF9做为一次系统实时仿真工具，其中RTDS全称为实时数字仿真仪(Real Time Digital Simulator)，由加拿大曼妮托巴RTDS公司开发制造，是一种专门设计用于研究电力系统中电磁暂态现象的装置；KPF9全称为实时数字仿真继电保护测试系统，由许昌开普检测技术有限公司开发制造，是一种针对继电保护仿真测试的新型实时数字仿真系统。
[0038]RTDS或KPF9作为一次系统实时仿真工具，其自身具有严格的实时性。SV的发送频率为每周波80次，GOOSE的发送分两种情况:在开光量未变位情况下是每5s发送一次；开关量变位情况下分别在2ms、2ms、4ms、8ms各发送一次(以开关量变位时刻计时)，然后继续以5s每次的频率发送。
[0039]3.通过报文捕捉发送进程和报文解析进程对仿真数据文件进行捕捉和解析，并将发送至虚拟保护逻辑中。
[0040]RTDS或KPF9作为一次系统实时仿真工具，其产生的仿真数据文件为SV、GOOSE数据，基于IEC61850标准的SV、GOOSE报文都是通过以太网链路层进行发送的，因而不能使用处于同层次的TCP/IP协议发送和接收，必须使用更底层的通信函数。虚拟保护仿真在Windows环境下进行，Windows环境下的数据发送接收环节以WinPcap函数库进行数据接口处理。WinPcap接口函数库允许其他应用程序绕过协议栈发送和捕获网络数据包，并具有发送以太网原始数据包的功能，非常适合处理SV、GOOSE数据的捕捉发送。
[0041]WinPcap中的pcap_next_exO函数在单独的线程中运行，每当一个包到达以后，该函数就会返回，返回的数据缓冲区中只包含一个包，数据捕捉时间快。并且在该实时仿真技术中设置了包过滤的条件，在本线程中只捕获SV、GOOSE的数据包，一旦捕捉到数据，SP刻交给数据处理的线程去进行后续的计算，所以这种阻塞式的数据捕捉模式能够保证数据接收的实时性。
[0042]由于所构建的虚拟保护逻辑是在Windows环境下实现的，Windows环境并不是为实时计算设计的，由于节能变频、热量控制、中断共享、Cache抖动等原因，最终造成实时运算的时间抖动。时间抖动会造成每个计算步长内的计算时间有较大偏差，较大的抖动对实时仿真能力以及数字化报文接收、输出的等间距性都有很大影响。由于SV数据接收的实时性对整个仿真的实时性至关重要，因此所有与时间相关的各种计时都是依据SV的采样间隔时间(250)进行处理的，保证数据的实时性。
[0043]4.虚拟保护逻辑根据收到的仿真数据文件进行保护逻辑运算，产生动作信息，并将其返回给报文捕捉发送进程。
[0044]本发明的虚拟保护实时仿真方法是在Windows环境下以组态化的方式进行保护逻辑的搭建，并通过实时数据交互方式与RTDS或KPF9 —次系统仿真工具进行闭环连接，实现了在Windows操作环境下的虚拟继电保护逻辑的实时闭环仿真。在Windows环境下组态化搭建虚拟保护逻辑，可读性强，修改方便，虚拟保护可与RTDS或KPF9以闭环方式进行实时仿真。
【主权项】
1.一种虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，该实时仿真方法包括以下步骤: 1)采用组态可视化的方式搭建虚拟保护逻辑； 2)利用一次系统仿真工具产生仿真数据文件； 3)通过报文捕捉发送进程和报文解析进程对仿真数据文件进行捕捉和解析，并将发送至虚拟保护逻辑中； 4)虚拟保护逻辑根据收到的仿真数据文件进行保护逻辑运算，产生动作信息，并将其返回给报文捕捉发送进程。2.根据权利要求1所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述的步骤I)中的搭建的虚拟保护逻辑是基于Windows环境下的。3.根据权利要求2所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述的步骤I)是利用波形分析软件KPF6提供的组态化保护逻辑平台和元件库进行虚拟保护逻辑搭建的。4.根据权利要求3所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述步骤3)中的报文捕捉发送是采用WinPcap接口函数实现的。5.根据权利要求4所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述WinPcap接口函数只捕捉SV、GOOSE的数据包。6.根据权利要求5所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述利用波形分析软件KPF6进行虚拟保护逻辑搭建的过程如下: A.定义与保护逻辑相关的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出和定值输入?目息; B.利用KPF6元件库中的元件进行逻辑搭建； C.检查各元件连接关系是否准确，并对各元件智能排序； D.对搭建的逻辑进行编译生成虚拟保护程序块。7.根据权利要求6所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述步骤2)中采用的一次系统仿真工具为实时数字仿真仪RTDS或实时数字仿真继电保护测试系统KPF9。8.根据权利要求7所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述Windows环境下运行虚拟保护逻辑中，所有与时间相关的计时都是依据SV的采样间隔时间进行处理的，以保证SV数据接收的实时性。9.根据权利要求8所述的虚拟保护实时仿真方法，其特征在于，所述虚拟保护逻辑还提供故障录波、动作信息显示、告警信息显示、模拟量开关量监视、SV及GOOSE链路信息监视的功能。
【专利摘要】本发明涉及一种虚拟保护实时仿真方法，属于电力继电保护技术领域。本发明采用组态可视化的方式搭建虚拟保护逻辑，利用一次系统仿真工具产生仿真数据文件；通过报文捕捉发送进程和报文解析进程对仿真数据文件进行捕捉和解析，并将发送至虚拟保护逻辑中；虚拟保护逻辑根据收到的仿真数据文件进行保护逻辑运算，产生动作信息，并将其返回给报文捕捉发送进程。本发明通过采用组态化方式搭建虚拟逻辑保护，可读性强，修改方便。并通过WinPcap接口函数进行IEC61850中SV、GOOSE数据的接收、发送，保证了数据通信的实时性，在Windows环境下实现了虚拟保护与仿真系统之间的实时闭环仿真，解决了目前继电保护仿真过程中出现的仿真时间长以及过程复杂的问题。
【IPC分类】G06Q50/06, G06F9/455, G01R31/00
【公开号】CN105094951
【申请号】CN201510488812
【发明人】王小立, 王伟, 刘志远, 李志勇, 罗美玲, 庄良文, 贾德峰
【申请人】国网宁夏电力公司, 许昌开普检测技术有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月11日