對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能變電站測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段智能變電站保護裝置采樣值(SV)數(shù)據(jù)采集一般采用“直采”模式，SV報文遵循IEC61850-9-2規(guī)約。合并單元(MU)至保護裝置為點對點光纖連接，這種模式的優(yōu)點是整個變電站保護裝置的SV數(shù)據(jù)同步不依賴于外部時鐘系統(tǒng)，只需要保證從采樣至MU輸出的SV報文傳輸時延固定且已知，在此前提下保護裝置就可采用插值算法實現(xiàn)不同MU之間SV同步。但該模式的缺點也是非常明顯的，光纖點對點連接會造成現(xiàn)場光纖使用量大，因此施工以及后期維護工作艱巨，沒有充分實現(xiàn)智能變電站的數(shù)據(jù)共享，投資成本高。智能變電站采用時延標(biāo)定交換機實現(xiàn)SV組網(wǎng)傳輸及數(shù)據(jù)共享，保護裝置直接從交換機上接收SV數(shù)據(jù)，對SV報文進行解析，提取SV報文中交換機標(biāo)定的傳輸時延值，加上SV報文中MU的傳輸時延值，即可進行不同MU之間的SV插值同步，該方法不需外部對時即可實現(xiàn)SV數(shù)據(jù)同步。采用這種方式可大量節(jié)約光纖，降低成本，變電站二次系統(tǒng)施工以及后期維護也變得容易O
[0003]時延標(biāo)定交換機是適應(yīng)智能變電站發(fā)展需求的一種新型專用交換機，該交換機測量并計算每一幀報文經(jīng)過交換機的傳輸時延值，并將該時延值存至SV報文的保留字段(4個字節(jié))中，時延值以ns為單位，為32位整型數(shù)。
[0004]測量“時延標(biāo)定交換機”的時延標(biāo)定誤差，是評估此種新型交換機性能的一項重要工作。采用“時延標(biāo)定交換機”進行組網(wǎng)后，對SV報文經(jīng)過交換機標(biāo)的時延值進行精確測試，是繼電保護裝置采用插值同步的基礎(chǔ)。
[0005]圖2為傳統(tǒng)時延標(biāo)定交換機時延測試方法示意圖。如圖2所示，傳統(tǒng)的時延測試方法是先測出時延標(biāo)定交換機的吞吐量，在已確定的吞吐量速率下發(fā)送的序列報文中間插入標(biāo)記報文，從接收的序列報文中搜索標(biāo)記報文，根據(jù)標(biāo)記確定收發(fā)為同一幀報文，計算該幀報文經(jīng)過時延標(biāo)定交換機的時延，測試必須重復(fù)至少20次以上。但這種時延測試方法不支持任意流量下的測試，需要保證交換機不丟報文，搜索不丟報文下的最大流量值，然后在此流量下測試傳輸時延。如果發(fā)送與接收不在一個系統(tǒng)中，發(fā)送與接收還需外接時鐘同步信號。此外，傳統(tǒng)時延測試方法不解析接收的報文，不讀取IEC61850-9-2SV報文中的時延標(biāo)定值，因此，也沒法測量出時延標(biāo)定交換機的時延標(biāo)定誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試的方法。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提供的對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試的方法包括按順序進行的下列步驟:
[0008]步驟I)對發(fā)送端口 SV報文進行特殊處理:鎖定此SV報文的第一個比特時標(biāo)，時間戳記為Tl，并將此時標(biāo)填入到該報文尾部的4個字節(jié)中；
[0009]步驟2)在時延標(biāo)定交換機收到SV報文后，計算該報文從該接收端口至報文從另一端口發(fā)出的時延值，并在SV報文的保留字段填入該時延值，對于級聯(lián)交換機填入累加時延值，填入保留字段的時延值為4個字節(jié)，單位為ns ;
[0010]步驟3)接收端口接收并過濾出特定SV報文，鎖定接收到的第一幀報文的第一個比特時標(biāo)，時間戳記為T2 ；
[0011]步驟4)根據(jù)時間戳Tl、T2計算出實測時延值；
[0012]步驟5)解析接收到的SV報文，并將SV報文保留字段中標(biāo)定的交換機時延值提取出來；
[0013]步驟6)計算實測時延值與標(biāo)定時延值之差，并統(tǒng)計出所有報文最大時延測試偏差、最小時延測試偏差及平均時延測試偏差。
[0014]在步驟I)中，所述的對發(fā)送端口 SV報文進行特殊處理的具體方法為:鎖定發(fā)送SV報文的第一個比特時標(biāo)，時間戳記為Tl，并將此時標(biāo)填入到報文尾部的特定字段處，時標(biāo)填至IEC61850-9-2SV報文中最后的4個字節(jié)中，為32位整型數(shù)，單位為ns，占用原有IEC61850-9-2SV報文最后一個通道的通道值及品質(zhì)位位置。
[0015]在步驟2)中，所述的在SV報文的保留字段中填入該時延值的方法是將時延值填入IEC61850-9-2SV報文中緊隨APPID的4個字節(jié)中，為32位整型數(shù)，單位為ns ;對于級聯(lián)交換機，交換機填入的是該交換機之前若干臺交換機及本交換機的總傳輸時延值，即累計值。
[0016]在步驟3)中，所述的接收端口接收并過濾出特定SV報文，鎖定接收到的第一幀報文的第一個比特時標(biāo)的方法為:測試設(shè)備接收端口接收交換機發(fā)出的報文，從交換機其它報文中過濾出特定SV報文，鎖定接收到的每一幀報文的第一個比特時標(biāo)，時間戳記為T2，寫入內(nèi)存中。
[0017]在步驟4)中，所述的計算實測時延值的具體方法為:計算時間戳T2、T1的差值而得到實測時延值。
[0018]在步驟6)中，所述的計算實測時延值與標(biāo)定時延值之差，并統(tǒng)計出所有報文最大時延測試偏差、最小時延測試偏差及平均時延測試偏差的方法包括對所有接收到的SV報文做如下統(tǒng)計與計算:
[0019]步驟6.1)計算所有報文的實測時延值，并統(tǒng)計最大出實測時延值、最小實測時延值及平均實測時延值；
[0020]步驟6.2)提取所有報文標(biāo)定時延值，并統(tǒng)計出最大報文標(biāo)定時延值、最小報文標(biāo)定時延值及平均報文標(biāo)定時延值；
[0021]步驟6.3)計算實測時延值與標(biāo)定時延值的差值，并統(tǒng)計出最大時延測試偏差、最小時延測試偏差及平均時延測試偏差。
[0022]本發(fā)明提供的對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試的方法的實施效果:
[0023]時延標(biāo)定交換機是適應(yīng)智能變電站應(yīng)用的專用交換機，保護裝置可不依賴于外接的時鐘同步系統(tǒng)，采用交換機報文中的時延及MU的時延，進行插值計算實現(xiàn)SV同步。采用本發(fā)明方法，可以很方便測出交換機標(biāo)定的SV時延誤差，從而對交換機性能進行評估，可保證繼電保護裝置接收到SV報文進行插值同步的可靠性。且本方法參數(shù)設(shè)置過程簡單，降低了對測試人員知識水平要求，測試效率高。
【附圖說明】
[0024]圖1為交換機時延測試方法示意圖。
[0025]圖2為傳統(tǒng)時延標(biāo)定交換機時延測試方法示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明提供的對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試方法流程圖。
[0027]圖4為時延標(biāo)定交換機SV報文結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試方法進行詳細說明。
[0029]本發(fā)明提供的對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試方法采用“時延標(biāo)定交換機”進行IEC61850-9-2采樣值(SV)組網(wǎng)，保護裝置可不依賴于外部同步時鐘源，采用插值法實現(xiàn)SV同步，解決目前SV “直采”模式下智能變電站光纖數(shù)量大、二次系統(tǒng)維護困難的問題。時延標(biāo)定交換機在每一幀SV報文的特定字段中標(biāo)定交換機傳輸與處理SV報文的時延值，對于多臺交換機級聯(lián)，該值為所有級聯(lián)交換機的累加時延值(見圖1)。本發(fā)明提供的對智能變電站時延標(biāo)定交換機進行標(biāo)定時延誤差測試方法能夠?qū)V報文經(jīng)過“時延標(biāo)定交換機”標(biāo)定時延的誤差進行測量與統(tǒng)計，評估交換機性能，從而確保智能變電站采用這種“時延標(biāo)定交換機”組網(wǎng)實現(xiàn)SV傳輸與同步的可靠性與穩(wěn)定性。
[0030]本發(fā)明方法對通過發(fā)送端口發(fā)送的每一幀SV報文進行特定處理，鎖定此報文的第一個比特時標(biāo)(時間戳記為Tl)，并將此時標(biāo)填入到報文尾部的8個字節(jié)中，為絕對時間信息。在接收端口過濾出需要處理的接收報文，鎖定每一幀接收報文的第一個比特時標(biāo)(時間戳記為T2)。解析并提取報文中時間戳Tl，根據(jù)Tl、T2計算出實測時延值，同時，對接收到的SV報文進行解析，在SV報文的特定字段中提取出時延標(biāo)定交換機標(biāo)定的時延值，最后計算出實測時延值與標(biāo)定時延值的差值。
[0031]時延標(biāo)定交換機是適應(yīng)智能變電站應(yīng)用的專用交換機，采用上述方法，可以很方便測出SV報文實測時延值與時延標(biāo)定交換機標(biāo)定時延值的誤差關(guān)系，從而對時延標(biāo)定交換機的性能進行評估。且本方法參數(shù)設(shè)置過程簡單，降低了對測試人員知識水平要求，測試效率高。
[0032]在時延標(biāo)定交換機的標(biāo)定時延誤差測試中，可實現(xiàn)兩種模式的測試，一是確定IEC61850-9-2SV報文結(jié)構(gòu)及采樣率，這樣交換機端口流量就可自動確定，目前國家電網(wǎng)公司規(guī)范要求SV的采樣率為4kHz，MU輸出的傳輸速率為4000點/秒，這種方式比較接近于變電站現(xiàn)場實際的運行情況。另一種模式是確定SV報文結(jié)構(gòu)及設(shè)置報文流量值對交換機進行測試，這種模式可精確地測量流量與時延誤差的相互關(guān)系。
[0033]設(shè)置測試時間，在確定好端口流量及報文結(jié)構(gòu)情況下，向交換機發(fā)送報文，并接收交換機發(fā)出報文，對每幀報文做如下過程處理，如圖3所示。
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