专利名称：一种实现iec61850信息间接接入实时数据库的方法
技术领域：
本发明涉及电力系统自动化的数据接入技术，提供了基于IEC61850通信标准的面向对象信息接入现有非面向对象实时数据库的实现方法，特别是提供了利用配置信息自动生成实时数据库结构，自动生成IEC61850信息与现有实时数据库之间映射关系的方法。
背景技术：
国际电工委员会TC57在总结以前通信协议的基础上，制定了IEC61850通信标准。该通信标准通过对变电站自动化系统中的对象进行统一建模，采用面向对象技术和独立于网络结构的抽象通信服务接口(ACSI)，增强了设备间的互操作性，可以在不同厂家的设备之间实现无缝连接。该标准具备配置灵活、可靠性高、安全性强的特点，代表了变电站自动化技术未来的发展方向。
IEC61850通信标准的核心就是“模型和建模”，不仅包括变电站自动化系统中数据对象的模型，而且包括变电站自动化通信系统的模型，这些模型与面向对象的抽象通信服务接口(ACSI)结合起来，就形成了带有丰富自描述信息的开放的通信平台。
IEC61850通信标准信息的索引方式与现有的通信协议的索引方式并不相同，现有协议的索引一般是由代表一定物理含义的“编号”组成，而IEC61850通信标准信息的索引是由代表物理含义的“描述字符串”组成。目前，变电站自动化系统的实时数据库基本是按照现有的通信协议构造的，与IEC61850通信标准并不兼容。
现有的变电站自动化系统已经广泛使用，在一段时间内，现有的实时数据库仍然是市场的主流，同时实时数据库也不会有比较大的变化。在这种情况下，IEC61850通信标准的应用在一段时间内，需要在现有的变电站自动化系统上进行。
目前，现有的变电站自动化系统接入IEC61850通信标准信息的实现方式(如图1所示)主要是首先，利用配置工具和IEC61850配置文件生成实时数据库的结构，配置IEC61850信息和现有规约或内部规约的映射关系，然后，利用该映射关系，将接收的信息转换成现有的通用协议或内部协议，转换后的信息按照现有的信息接入实时数据库的方式进入实时数据库。
该实现方式的优点是不改变现有的应用程序，缺点是协议转换方式需要额外增加信息接入的层次关系，使得程序效率降低，也增加了系统的复杂程序；增加配置的工程量，不仅要配置IEC61850信息与现有协议的映射关系，还要配置现有协议与应用程序实时数据库的映射关系。
为了更好地利用IEC61850通信标准，提供系统的效率，降低工程配置工作量，本发明提出了一种IEC61850信息间接接入现有应用程序实时数据库的方法。
发明内容
本发明提供了一种只需要对现有应用程序进行少量的升级，不需要修改现有的实时数据库，就可以实现IEC61850信息接入应用程序实时数据库的方法。
该实现方法的原理是在IEC61850通信标准中，主要的数据交换是通过数据集和控制器进行的，因此数据集和控制器内的数据成员可以作为应用程序实时数据库结构的主要部分。
首先，由配置工具识别配置信息(SCL文件)，将数据集和控制器的数据成员提取出来，工程人员有权对提取出来的数据成员进行进一步筛选，筛选之后，配置工具自动将筛选结果生成中间文件(文件格式由应用程序决定)或者通过接口传递给应用模块。
由于实时数据库是应用程序的一部分，因此需要一个应用模块来实现中间文件与实时数据库之间的接口。应用模块的主要功能是通过中间文件或接口的形式得到筛选之后的数据成员信息，按照实时数据库的格式要求，将数据成员唯一地填入实时数据库，从而生成实时数据库结构和数据的索引。同时，由于应用模块既知道筛选之后的数据成员信息，又知道实时数据库信息，因此应用模块有能力生成IEC61850信息与实时数据库信息之间的映射关系，并将这种映射关系以映射文件的形式保存下来。
通信子系统接收到IEC61850信息后，就可以查找相应的映射关系，并将映射之后的信息，接入实时数据库。
因此，按照本发明提供一种IEC61850信息接入实时数据库的方法，包括步骤a)将IEC61850信息中的数据集模型和报告控制块模型作为实时数据库结构的主要来源，从配置文件中解析并筛选出来；b)应用模块根据筛选后的数据成员，将IEC61850信息转换成实时数据库信息的格式，并在放入数据库的相应部分的同时，自动生成实时数据库的索引，从而生成了实时数据库的结构；c)自动生成实时数据库的同时，应用模块将IEC61850信息与实时数据库信息的映射关系保存起来，生成映射文件；d)用户解析映射文件到内存中，当接收IEC61850信息时，根据映射关系查找实时数据库的索引，根据查找的结果将IEC61850信息接入实时数据库。
这种IEC61850信息接入实时数据库的方法的优点是，IEC61850信息到数据库之间环节比较简单，可以通过对应用程序进行一些简单的修改就可以实现；生成实时数据库结构的过程和生成映射关系的过程主要由程序自动完成，节省了大量的工程配置工作；同时，整个过程都可以由工程人员控制，保证实现过程的灵活性。
该实现方法的特点是1.对现有实时数据库不做任何改动。
2.通过配置工具提取实时数据库需要的信息。
3.自动生成实时数据库结构。
4.自动生成IEC61850信息与实时数据库信息的映射关系。
5.整个过程可以由工程人员灵活控制。
图1显示了现有的IEC61850信息接入实时数据库示意图；图2显示了本发明的IEC61850信息间接接入实时数据库示意图；图3显示了本发明的方法的一个实施例中筛选数据成员的流程图；图4显示了本发明的方法的一个实施例中生成实时数据库结构和映射文件的流程图；图5显示了本发明的方法的一个实施例中用户IEC61850信息接入实时数据库的流程图。
具体实施例方式
IEC61850信息接入实时数据库的实现方法包括数据成员的筛选、实时数据库结构和映射关系的自动生成、IEC61850运行信息接入实时库。
1)数据成员的筛选IEC61850通信提供了丰富的数据模型和数据服务，其中数据集模型和报告控制块模型可以是批量信息的集合，而数据集模型和报告控制块相关的服务可以实现批量信息的交换，因此数据集模型和报告控制块模型可以作为实时库结构的主要来源。数据模型和报告控制块模型在配置文件中进行了详尽的描述，配置完成后的配置文件可以提供完整的数据集模型和报告控制块模型的信息，因此首先通过配置工具对配置文件进行分析，从配置文件中查找到数据集模型和报告控制块的信息，并将这些信息解析出来，并且取数据集模型信息和报告控制块模型信息的并集，从而保证信息是唯一的。解析后的信息首先显示给工程人员，工程人员可以根据需要对解析后的信息进行筛选，去掉应用程序不关心的信息，并确定筛选结果。筛选后的结果可以保存在中间文件中(该中间文件的格式根据应用模块的需要决定)，也可以直接通过应用模块提供的接口自动生成实时数据库的结构。
2)自动生成实时数据库的结构和映射关系经过工程人员的筛选后的数据成员，体现了实时数据库的要求，又是IEC61850形式的，每个数据成员内容包括了IEC61850索引(Reference)、物理含义、IEC61850数据类型等信息。实时数据库的信息格式则是传统索引(点号)、物理含义、实时数据库数据类型等，因此筛选后的数据成员并不能直接存入实时数据库。为了解决这个问题，应用模块根据筛选后的数据成员的内容，按照实时库的要求，将IEC61850信息转换成实时数据库信息的格式(包括数据类型等)，并逐一放入实时数据库的相应部分，在放置的同时，应用模块自动生成实时数据库的索引(点号)，从而自动生成了实时数据库的结构。自动生成的实时数据库结构不再包含IEC61850的信息特征，但保留了IEC61850配置文件中的一些物理含义等描述信息。为了区分，跟IEC61850信息有关的实时数据库部分可以置上IEC61850标准的标记。
自动生成实时数据库的同时，应用模块中已经包含了IEC61850信息和实时数据库信息的对应关系，这些对应关系包含的信息比较丰富，其中就包含了IEC61850索引(Reference)和实时数据库索引(点号)的对应关系，这些对应关系对于IEC61850信息接入实时数据库非常重要。因此，应用模块在自动生成实时数据库结构的同时，将索引、数据类型等映射信息按照设备(这样可以缩小IEC61850信息向实时数据库信息映射时的搜索范围)保存起来，并将IEC61850设备与实时数据库内保存设备号的对应关系也保存起来，保存的格式为映射文件。
如表1和表2所示，映射文件包含两部分一是IEC61850信息与实时数据库信息的对应关系，一是IEC61850设备与实时数据库设备的对应关系。
表1 IEC61850信息与实时数据库信息的对应关系
表2 IEC61850设备与实时数据库设备的对应关系
3)IEC61850运行信息接入实时数据库当设备运行时，IEC61850信息与实时数据库信息的转换是双向的，既有从IEC61850客户端到实时数据库方向的信息传递，也有从实时数据库到IEC61850客户端的信息传递。
从实施方式的1)部分到2)部分，这些配置过程的实现，已经自动生成了映射文件。IEC61850客户端启动的时候，就将映射文件读入到内存中(这样可以加快搜索速度)。IEC61850客户端接收到IEC61850信息后，就可以根据映射关系找到相应设备号，并在该设备的范围内搜索映射关系得到具体数据在实时数据库中的索引，从而可以将信息进行转换，并接入实时数据库。实时数据库信息要传递到IEC61850客户端，只需要进行一个逆过程，通过映射关系转换成IEC61850信息，并传递给IEC61850客户端。
实施例图2显示了IEC61850信息间接接入实时数据库的示意图，在虚框的左侧，是IEC61850客户端的配置过程，虚框的右侧是实时数据库，虚框的内部是本发明的主要实现部分。配置和应用模块之间传递信息的方式可以是中间文件，也可以是应用程序接口。配置过程中，应用模块产生映射关系保存在映射文件中，而在运行过程中，映射文件的内容是要读入到内存中的。
1)数据成员的筛选如图3所示，数据成员包括自动提取和工程人员手动控制两个方面，其中自动提取的部分占比较大的比重。
图3中的各步骤功能解释如下S01-打开并解析配置文件，主要是SCL文件格式的解析。
S02-提取数据集和报告控制块数据成员，数据集和报告控制块的数据成员是实时数据库的主要组成部分。
S03-判断该数据成员是否唯一，在很多情况下，同一数据成员可能同时是数据集和报告控制块的成员，因此要去掉重复的数据成员。
S04-放入初次结果，将提取出来并保证唯一性的数据成员暂时保存起来。
S05-判断提取是否完成，完全提取后才进入下一步。
S06-判断工程人员筛选是否结束，工程人员根据应用程序需要进行筛选是自由的，本处主要说明这一阶段是开放给工程人员的，由工程人员控制。
S07-判断是否通过中间文件交换数据，如果是，则将筛选后的结果保存到中间文件；如果否，则通过接口直接传递给应用模块。
S08-结果存入中间文件，以文件的形式保存筛选后的结果。
S09-结果通过接口传给应用模块。
2)自动生成实时数据库的结构和映射关系如图4所示，自动生成实时数据库结构和映射关系都是在应用模块中完成的，信息的来源是工程人员筛选后的配置信息。
图4中的各步骤功能解释如下S01-将IEC61850信息转换成实时库信息的格式，这一步骤的功能是进行信息的转换，主要数据类型的对应，特别是根据实时数据库的要求对信息进行分类。
S02-放入实时数据库的相应部分，根据分类结果入库。
S03-生成实时数据库索引，这一过程是自动的，主要是根据实时数据库索引的定义要求，对信息自动分配索引。
S04-置上IEC61850标准的标记，这一步骤是可选的，主要是根据应用程序的方便。
S05-向配置文件写入映射关系，生成实时数据库索引后，实际已经产生了IEC61850信息与实时数据库信息的映射关系，保存到文件中可以方便其他模块使用。
S06-判断是否完成，完成就结束，否则继续对下一个数据成员进行处理。
3)IEC61850运行信息接入实时数据库如图5所示，IEC61850运行信息接入实时数据库的过程主要是索引的映射过程。IEC61850信息接入实时数据库是双向的，这里只探讨了从IEC61850客户端到实时数据库方向的信息转换。
图5中的各步骤功能解释如下S01-解析映射文件到内存中，这一步骤是为了加快搜索速度。
S02-IEC61850客户端接收IEC61850信息，这一步骤比较复杂，并不是本专利的重点。
S03-根据映射关系查找实时数据库的索引，这一过程首先是查找到设备索引，再从当前设备的映射信息中查找到本信息在实时数据库中的索引。
S04-接入实时数据库，根据查找的结果，将信息接入实时数据库。
S06-判断程序是否结束，没有结束，就继续对下一个数据成员进行处理。
权利要求
1.一种符合IEC61850通信标准的面向对象信息，简称IEC61850信息，接入实时库的方法，包括步骤a)将IEC61850信息中的数据集模型和报告控制块模型作为实时数据库结构的主要来源，从配置文件中解析并筛选出来；b)应用模块根据筛选后的数据成员，将IEC61850信息转换成实时数据库信息的格式，并在放入数据库的相应部分的同时，自动生成实时数据库的索引，从而生成了实时数据库的结构；c)自动生成实时数据库的同时，应用模块将IEC61850信息与实时数据库信息的映射关系保存起来，生成映射文件；d)用户解析映射文件到内存中，当接收IEC61850信息时，根据映射关系查找实时数据库的索引，根据查找的结果将IEC61850信息接入实时数据库。
2.根据权利要求1的方法，在步骤a)中，配置工具对配置文件进行分析，从配置文件中查找到数据集模型和报告控制块模型的信息，解析出该信息，且取数据集模型和报告控制块模型信息的并集，保证信息的唯一性。
3.根据权利要求1的方法，步骤a)中所述解析出的信息由工程人员进行筛选，并确定筛选结果。
4.根据权利要求1的方法，步骤a)中所述筛选出的数据可以保存在中间文件中，该中间文件的格式根据应用模块的需要而定。
5.根据权利要求1的方法，在步骤b)中，所述转换成实时数据库信息格式的IEC61850信息可以置上IEC61850标准的标记。
6.根据权利要求1的方法，在步骤c)中，所述应用模块是将索引、数据类型等映射信息按照设备保存，并将IEC61850设备与实时数据库内保存设备号的对应关系也保存起来，保存的格式为映射文件。
7.根据权利要求1的方法，在步骤d)中，所述查找实时数据库索引的过程为，首先查找到设备索引，再从当前设备的映射信息中查找到该信息在实时数据库中的索引。
8.根据权利要求1的方法，当实时数据库信息要传递到IEC61850用户端时，只需进行步骤d)的逆过程，通过映射关系转换成IEC61850信息，传递给IEC61850用户端。
全文摘要
本发明提供一种符合IEC61850通信标准的面向对象信息(简称IEC61850信息)间接接入实时数据库的方法。这种方法，通过配置工具将实时数据库需要的信息从配置文件中提取出来，通过应用模块自动生成实时数据库结构，自动生成IEC61850信息与实时数据库信息的映射关系；通信模块通过查询映射关系实现与实时数据库之间的数据交换。这种实现方法的优点是自动生成实时数据库结构，自动生成IEC61850信息与实时数据库信息之间的映射关系，同时整个过程可以由工程人员灵活控制。
文档编号G06F17/30GK1687930SQ20051007182
公开日2005年10月26日 申请日期2005年5月25日 优先权日2005年5月25日
发明者王照, 任雁铭, 高峰, 杜宇, 王志林 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司