一種用于繼電保護的傳輸通道仿真方法及系統的制作方法

專利名稱：一種用于繼電保護的傳輸通道仿真方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于繼電保護的傳輸通道仿真方法及系統，屬于電力系統的繼電保護自動化領域。
背景技術：
在電力系統繼電保護領域中，用于傳輸繼電保護信號的通信網中存在著多種通信方式光纖通信、電力線載波通信、微波通信、以太網通信等。以光纖通信為主干網的電力通信網已經得到廣泛應用，隨著智能變電站的發展，以太網通信網絡正在逐步建成，電力線載波通信和微波通信雖已經不是主要通信手段，但還同時存在，電力通訊網絡的發展和普及為分相電流差動保護的大規模應用提供了充足的通道資源，分相電流差動保護是將來保護發展的必然趨勢。隨著電流差動保護應用的普及，在調試、投運、運行中由于通道原因暴露的問題愈來愈多。同時，由于保護與通訊分別屬于兩個不同領域，二者之間的配合也暴露出來越來越多的問題，對保護裝置及電網的穩定運行帶來安全隱患。試驗設備和仿真模擬手段的不完備是限制進一步完善電流差動保護的主要原因之一。電流差動保護在定檢、·投運前應作保護性能試驗及通道試驗檢查。由于試驗設備及通道仿真模擬手段的匱乏而對通道各項檢查較少，對通道檢查不充分，給保護裝置的安全運行帶來隱患，具體體現在
(I)在正常誤碼及許可誤碼的情況下保護裝置的動作行為，確保裝置在許可誤碼下裝置正確動作；(2)電流差動保護由于是基于通道的縱聯保護，通道的時延，偶然間斷對保護性能有影響；(3)采用雙通道的電流差動保護，應檢查雙通道保護動作情況及單通道的動作情況；(4)采用復接設備時，有條件時應檢查其他業務對電流差動保護的影響。在實際應用中由于光纖通道的誤碼、中斷、延時等情況而產生越來越多的新問題，而仿真模擬通道的各種工況的手段及方法的匱乏，造成在實際運行中，大部分只是對通道進行誤碼測試，通道延時測試，從來沒有檢測過通道誤碼、延時及中斷對保護設備造成的影響。

發明內容
本發明的目的是為了實現對繼電保護傳輸通道的仿真，克服仿真現有繼電保護傳輸網的各種工況的手段及方法的匱乏。本發明為解決上述技術問題而提出一種用于繼電保護的傳輸通道仿真方法，所述的仿真方法的具體步驟如下
1).接收傳輸通道的數據，將其碼型轉換成單極性碼；
2).判斷是否需要疊加隨機誤碼，如果需要則根據所需誤碼率在傳輸數據碼型中實時添加錯誤碼型圖樣；
3).判斷是否需要加入連續誤碼，如果需要則根據所設定的誤碼值在傳輸數據碼型中連續實時添加錯誤碼型圖樣；
4).判斷是否需要對數據進行延時，如果需要，根據需要通道產生的延時時間長度對數據進行存儲法延時；5).判斷是否需要中斷通道，如果需要，根據需要通道中斷的時間將通道切斷；
所述的步驟2)包括如下步驟 a.利用乘同余法產生符合要求的隨機序列；
b.將產生的隨機序列中的隨機數與通道需要產生的誤碼率進行比較，如果隨機數小于誤碼率就進行誤碼疊加，如果大于就不進行疊加。所述的步驟3)包括如下步驟
a).接收到的數據后開始開始計時；
b).將計時的時間與通道需要產生連續誤碼的時間進行比較，如果兩個時間相等，將數據流接入“非門”電路，同時開始計數；
c).判斷計數的數值是否達到通道需要產生連續誤碼個數，如果達到，則斷開“非門”電·路。所述的步驟4)包括如下步驟
A.在傳輸線路上并入雙端口的SDRAM，將傳輸線路上的數據流存入SDRAM—端；
B.判斷存入的時間是否達到通道需要產生的延時時間的長度，如果達到，將存入SDRAM中數據流從SDRAM的另一端讀出，以達到延時的目的。所述的步驟5)包括如下步驟
A).接收到數據后進行計時；
B).將計時的時間與通道需要產生的中斷時間進行比較，當二者時間相等時，將數據輸出電路斷開，同時開始計時；
C).將電路斷開的持續時間與通道需要產生中斷時間的長度進行比較，如果該電路斷開的持續時間達到通道需要產生中斷時間的長度時，將斷開的電路恢復。本發明為解決上述技術問題還提供一種用于繼電保護的傳輸通道仿真系統，該仿真系統包括數據接收轉換模塊和參數組合序列模塊以及隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊中的一個或多個，數據接收轉換模塊用于對接收傳輸通道的數據，將其碼型轉換成單極性碼，參數組合序列模塊用于選擇隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊中的一個或多個以及每個模塊執行的次數，隨機誤碼產生模塊用于模擬通道的常規運行狀態，連續誤碼產生模塊用于模擬通道遭到突發性干擾時的狀態，通道延時模塊用于模擬由于傳輸線路的長度以及以太網數據包的排隊等待時間造成繼電保護信號到達目的端的延遲性，通道中斷模塊用于模擬光纖傳輸網主備用網絡的切換及光纖傳輸網絡的自愈恢復情況。所述的隨機誤碼產生模塊包括隨機序列產生單元、比較單元和碼元疊加單元，隨機序列產生單元利用乘同余法產生需要的隨機序列，比較單元將該隨機序列中的隨機數與傳輸系統需要的誤碼率進行比較，并將比較結果給碼元疊加單元，如果隨機數大于誤碼率，碼元疊加單元就不做任何處理，如果隨機數小于誤碼率，碼元疊加單元就將產生的誤碼疊加到的接收到的數據流中。所述的連續誤碼產生模塊包括計時單元、比較單元、非門電路和計數單元，計時單元用于在開始接收數據時進行計時，比較單元用于將計時單元中的時間與通道需要產生連續誤碼的時間進行比較，如果二者時間相等，則將接收到的數據流接入非門電路，并開啟計數單元，等到計數單元中的數值達到通道需要產生連續誤碼的個數時，斷開非門電路。
所述的通道延時模塊包括雙端口 SDRAM，控制模塊根據通道需要產生延時的時間和延時的長度控制是否將接收到的數據流是否存入雙端口 SDRAM和存入SDRAM多少數據。所述的通道中斷產生模塊包括計時單元、中斷單元和比較單元,計時單元在接收到數據后開始計時，比較單元將通道需要產生的中斷時間與計時單元中時間進行比較，如果二者時間相等，中斷單元就斷開數據輸出電路并重新開始計時，直至計時單元中的時間達到通道需要產生的中斷時間長度時，中斷單元再將斷開的數據輸出電路合上，重新恢復傳輸通道。本發明的有益效果是本發明通過隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊，模擬出傳輸通道中的出現的隨機誤碼、連續誤碼、通道延時和通道中斷，能夠實現隨機誤碼，連續誤碼，通道延時，通道中斷的任意組合，本發明為現有繼電保護各種傳輸通道提供一種仿真手段，以實現電流差動保護在定檢、投運前能夠作保護性能試驗及通道試驗檢查。


·
圖I是本發明的一種傳輸通道仿真方法實施例的流程 圖2是本發明的隨機誤碼產生的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。本發明的一種傳輸通道仿真方法的實施例
如圖I所示，本發明的傳輸通道仿真方法包括七個步驟，用于實現繼電保護傳輸通道的仿真實現隨機誤碼的產生，連續誤碼的產生，通道延時的產生，通道中斷的產生；能夠實現隨機誤碼，連續誤碼，通道延時，通道中斷的任意組合，按時間段組成序列，每個時間段可以由多種組合，可以設置通道各種組合序列及各組合序列持續時間，也可設置通道組合序列無限重復或重復次數，通道組合序列通過人機接口設置，通道仿真的開始與停止可以通過人機接口人為的開始與停止，也可以通過保護裝置的開出量觸發和停止。具體步驟為
I.接收通道數據，對信號數據進行鎖相、同步、碼型變換。電力系統中存在著各種繼電保護通道，主要有64k、2M、STM-n光口、光纖專用通道、以太網接口等，接收數據時首先要將線路傳輸的各種碼型進行變換變換成適合本發明處理的單極性碼，如將雙極性碼1B4B碼變換成單極性碼，根據應用實際，首先要根據通道類型對接收的數據進行鎖相、同步，將線路傳輸的各種數字碼流進行碼型變換，變換成適合本發明處理的單極性碼，雙極性碼變單極性碼非本發明的創新點，不再贅述。步驟2.參數組合序列的產生，可以設置單次任務和序列任務，設置成單次任務時隨機誤碼或聯系誤碼或通道中斷或延時只執行一次；設置成任務序列時隨機誤碼或聯系誤碼或通道中斷或延時可以無限循環執行，或執行η (η>0)次，參數設置后經觸發任務即開始模擬通道，數據處理過程如圖I信號數據處理流程圖所示。步驟3.隨機誤碼的產生，首先判斷是否需要疊加隨機誤碼如不需要則不對接收到的數據進行任何處理；如需要則根據人機界面設定的誤碼率在傳輸數據碼型中實時的添加錯誤碼型圖樣，在通道中加入隨機誤碼的方法為通過網管界面或單機人機接口接收需要通道產生的誤碼率，然后按照乘同余法算法產生滿足誤碼率要求的錯誤圖樣，按照產生的錯誤圖樣將誤碼疊加到相應的數據流中。誤碼產生的流程圖如圖2，其中差錯圖樣的閥值是由誤碼率及服從均勻分布的乘同余法共同決定的。根據誤碼率的不同產生不同的閥值，由乘同余法產生的隨機數跟這個閥值進行比較如果隨機數小于閥值就進行誤碼疊加，如大于就不進行疊加。碼元疊加后就產生了誤碼率滿足要求的數據流。乘同余法是線性同余法的一種 特例，乘同余法可以產生較大周期的偽隨機數，由于所要產生的誤碼率范圍在1E-2到1E-9之間，誤碼率的跨度大。因此，選擇乘同余法產生大周期的隨機數。乘同余法的遞推公式是
Xn+1=mod (aXn+b, c)(I)
mod(aXn+b, c)表示aXn+b被c除時的余數，a, b, c為常數，η = O時，Xn為隨機序列的種子。選取a = 16807，b = 0，c = 231 — 1，此時有
Xn+1=16807Xnmod(231 — I)(2)
通常取1^ = 1/。，11 = 0，1，2，……(3)
利用公式(3)可以產生符合要求的隨機序列，通過隨機數與誤碼率的大小比較，就可以決定誤碼的錯誤圖樣。根據不同的誤碼率要求可以產生不同的誤碼錯誤圖樣。采用乘同余法產生偽隨機序列的優點是算法簡單，易于使用軟件實現。步驟4.連續誤碼的產生，首先判斷是否需要加入連續誤碼如不需要則不對接收到的數據進行任何處理；如需要則根據人機界面設定的誤碼值加在傳輸碼型中連續實時的添加錯誤碼型圖樣，在通道中加入連續誤碼的方法為通過網管界面或單機人機接口接收需要通道產生的連續誤碼個數和誤碼產生的時間，接收到數據后開始計時，同時和接收到時間進行比較，當和接收到的時間相等時，將數據流接入“非門”邏輯電路開始使數據反轉，即若接收到I則變為O ;若接收到O則變為1，同時開始計數，當數值和接收到的誤碼個數相等時則斷開“非門”電路，恢復接收到的數據，數據恢復正常。步驟5.通道延時的產生，首先判斷是否需要對數據進行延時如不需要則不對接收到的數據進行任何處理；如果需要則根據人機界面設定的延時時間對數據進行存儲法延時，在通道加入延時的方法為在傳輸線路上并入雙端口 SDRAM，通過CPU或可編程邏輯器件控制數據是否存入SDRAM、存入SDRAM多少數據。通過網管界面或單機人機接口接收需要通道產生的延時時間長度，開始將數據存入SDRAM，存入SDRAM數據的字節數由通道延時時間數據控制，當達到延時的時間時，開始從另一端讀取存入的第I字節數據，依次讀取第2字節、3字節、4字節……輸入端數據不停往SDRAM里存數據，輸出端不停從SDRAM讀數據，從而達到延時的目的，據并不會丟失。假設時鐘周期為Tcdk,則通道數據的最小延時步長Tb=炎淋Tdk ,通道延時時間長度T=N* Th (N>0)。此方法產生的延時時間長，跨度大。步驟6.通道中斷的產生，判斷是否需要中斷通道，如不需要則將數據直接變換碼型送出；如果需要則根據人機界面設定中斷時間將通道切斷，直至設定通道中斷時間，再重新恢復通道中傳輸的數據；在通道中實現通道中斷的方法為通過網管界面或單機人機接口接收需要通道產生的中斷時間長度及中斷產生的時間，接收到數據后開始計時，當數值和中斷產生的時間相等時，斷開數據輸出電路，造成保護傳輸通道中斷，同時開始計數，當中斷時間和設置的時間相等時，重新恢復電路，保護傳輸通道恢復正常。步驟7.碼型還原，即碼型變換的反操作，根據接收端接收的碼型，將單極性碼變換為原來線路傳輸的碼型，實現方法及電路和步驟I類似，然后送回傳輸線路。本發明的一種傳輸通道仿真系統的實施例
本發明的一種傳輸通道仿真系統包括數據接收轉換模塊、參數組合序列模塊和碼型還原模塊以及隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊中的一個或多個，數據接收轉換模塊用于對接收傳輸通道的數據，將其碼型轉換成單極性碼，參數組合序列模塊用于選擇隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊中的一個或多個以及每個模塊執行的次數，隨機誤碼產生模塊用于模擬通道的常規運行狀態，連續誤碼產生模塊用于模擬通道遭到突發性干擾時的狀態，通道延時模塊用于模擬由于傳輸線路的長度以及以太網數據包的排隊等待時間造成繼電保護信號到達目的端的延遲性，通道中斷模塊用于模擬光纖傳輸網主備用網絡的切換及光纖傳輸網絡的自愈恢 復情況。該系統的具體工作過程如上個實施例中所述，這里就不在重復敘述。最后所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種用于繼電保護的傳輸通道仿真方法，其特征在于所述的仿真方法的具體步驟如下 1).接收傳輸通道的數據，將其碼型轉換成單極性碼； 2).判斷是否需要疊加隨機誤碼，如果需要則根據所需誤碼率在傳輸數據碼型中實時添加錯誤碼型圖樣； 3).判斷是否需要加入連續誤碼，如果需要則根據所設定的誤碼值在傳輸數據碼型中連續實時添加錯誤碼型圖樣； 4).判斷是否需要對數據進行延時，如果需要，根據需要通道產生的延時時間長度對數據進行存儲法延時； 5).判斷是否需要中斷通道，如果需要，根據需要通道中斷的時間將通道切斷。
2.根據權利要求I所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真方法，其特征在于所述的步驟2)包括如下步驟 a.利用乘同余法產生符合要求的隨機序列； b.將產生的隨機序列中的隨機數與通道需要產生的誤碼率進行比較，如果隨機數小于誤碼率就進行誤碼疊加，如果大于就不進行疊加。
3.根據權利要求2所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真方法，其特征在于所述的步驟3)包括如下步驟 a).接收到的數據后開始開始計時； b).將計時的時間與通道需要產生連續誤碼的時間進行比較，如果兩個時間相等，將數據流接入“非門”電路，同時開始計數； c).判斷計數的數值是否達到通道需要產生連續誤碼個數，如果達到，則斷開“非門”電路。
4.根據權利要求3所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真方法，其特征在于所述的步驟4)包括如下步驟 A.在傳輸線路上并入雙端口的SDRAM，將傳輸線路上的數據流存入SDRAM—端； B.判斷存入的時間是否達到通道需要產生的延時時間的長度，如果達到，將存入SDRAM中數據流從SDRAM的另一端讀出，以達到延時的目的。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真方法，其特征在于所述的步驟5)包括如下步驟 A).接收到數據后進行計時； B).將計時的時間與通道需要產生的中斷時間進行比較，當二者時間相等時，將數據輸出電路斷開，同時開始計時； C).將電路斷開的持續時間與需要通道產生中斷時間的長度進行比較，如果該電路斷開的持續時間達到需要通道產生中斷時間的長度時，將斷開的電路恢復。
6.一種用于繼電保護的傳輸通道仿真系統，其特征在于該仿真系統包括數據接收轉換模塊和參數組合序列模塊以及隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊中的一個或多個，數據接收轉換模塊用于對接收傳輸通道的數據，將其碼型轉換成單極性碼，參數組合序列模塊用于選擇隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊中的一個或多個以及每個模塊執行的次數，隨機誤碼產生模塊用于模擬通道的常規運行狀態，連續誤碼產生模塊用于模擬通道遭到突發性干擾時的狀態，通道延時模塊用于模擬由于傳輸線路的長度以及以太網數據包的排隊等待時間造成繼電保護信號到達目的端的延遲性，通道中斷模塊用于模擬光纖傳輸網主備用網絡的切換及光纖傳輸網絡的自愈恢復情況。
7.根據權利要求6所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真系統，其特征在于所述的隨機誤碼產生模塊包括隨機序列產生單元、比較單元和碼元疊加單元，隨機序列產生單元利用乘同余法產生需要的隨機序列，比較單元將該隨機序列中的隨機數與傳輸系統需要的誤碼率進行比較，并將比較結果給碼元疊加單元，如果隨機數大于誤碼率，碼元疊加單元就不做任何處理，如果隨機數小于誤碼率，碼元疊加單元就將產生的誤碼疊加到的接收到的數據流中。
8.根據權利要求7所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真系統，其特征在于所述的連續誤碼產生模塊包括計時單元、比較單元、非門電路和計數單元，計時單元用于在開始接收數據時進行計時，比較單元用于將計時單元中的時間與通道需要產生連續誤碼的時間進行比較，如果二者時間相等，則將接收到的數據流接入非門電路，并開啟計數單元，等到計數單元中的數值達到通道需要產生連續誤碼的個數時，斷開非門電路。
9.根據權利要求7所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真系統，其特征在于所述的通道延時模塊包括雙端口 SDRAM，控制模塊根據通道需要產生延時的時間和延時的長度控制是否將接收到的數據流是否存入雙端口 SDRAM和存入SDRAM多少數據。
10.根據權利要求6、7、8或9所述的用于繼電保護的傳輸通道仿真系統，其特征在于所述的通道中斷產生模塊包括計時單元、中斷單元和比較單元，計時單元在接收到數據后開始計時，比較單元將通道需要產生的中斷時間與計時單元中時間進行比較，如果二者時間相等，中斷單元就斷開數據輸出電路并重新開始計時，直至計時單元中的時間達到通道需要產生的中斷時間長度時，中斷單元再將斷開的數據輸出電路合上，重新恢復傳輸通道。
全文摘要
本發明涉及一種用于繼電保護的傳輸通道仿真方法及系統，通過隨機誤碼產生模塊、連續誤碼產生模塊、通道延時模塊和通道中斷模塊，模擬出傳輸通道中的出現的隨機誤碼、連續誤碼、通道延時和通道中斷，能夠實現隨機誤碼，連續誤碼，通道延時，通道中斷的任意組合，按時間段組成序列，每個時間段可以由多種組合，隨機誤碼的產生采用乘同余法產生偽隨機序列，簡單易實現。本發明為現有繼電保護各種傳輸通道提供一種仿真手段，以實現電流差動保護在定檢、投運前能夠作保護性能試驗及通道試驗檢查。
文檔編號H02H7/26GK102930069SQ201110447349
公開日2013年2月13日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者馬國紅, 王全海, 任華鋒, 宋一丁, 王定國, 馬世璽, 郭震, 周東杰, 孫振華, 賀淵明, 胡凱利 申請人:許繼集團有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術有限公司, 國家電網公司