变电站全景数据建模方法
【专利摘要】一种变电站全景数据建模方法，包括步骤：在变电站构建全站统一的站控层网络，并通过站控层网络将间隔层的所有装置信息上传到站控层；建立变电站的电网模型和专业应用模型，并在电网模型的基础上扩展专业应用模型获得变电站的全景数据模型；通过站控层采集装置信息，将其存储在全景数据模型中，并将全景数据模型的数据信息存储在共享的数据库中；构建所述全景数据模型的数据访问接口，根据数据访问接口接收数据访问请求，并根据全景数据模型从数据库中读取数据访问请求对应的数据信息进行服务响应。本发明提供共享数据库实现全站数据信息的综合利用，数据信息的利用高，各应用通过统一的接口就可以访问所有装置的数据信息，提高了访问效率。
【专利说明】变电站全景数据建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力工程【技术领域】，特别是涉及一种变电站全景数据建模方法。
【背景技术】
[0002]在电力行业中广泛分布的变电站是电网维护的重要节点，是电网运行数据的基础，为了满足变电站运行需要，建设了大量二次系统。
[0003]在目前变电站中，通常各类二次系统独立建设，数据独立采集，。造成软硬件配置冗余，为系统运行维护带来不便，并且各系统之间缺乏信息共享，不能做到信息的共享及数据的综合分析，不利于故障分析。
[0004]由于变电站监控、远动、故障信息子站、在线监测子站及PMU子站等二次系统均独立建设，其通讯网络采用的也是对立的网络配置，从而造成配置及设计上的冗余，增加了维护上的复杂性。
[0005]各远传子系统大多“独立建设、定制开发、功能单一”的模式，各系统功能独立且分散，相互间缺乏配合，协调运行效率低下，且运行维护工作量巨大。
[0006]由于各系统间缺乏协同作业的应用及能力，自动化水平不高，缺乏对大电网的综合智能化驾驭能力。
[0007]尽管目前变电站实现了海量数据信息的上送，由于缺乏对数据的综合利用数据模型，数据信息的利用率低，各应用要实现对变电站内的装置进行数据访问时，需要通过各种各样的接口进行访问，访问效率低。
【发明内容】
[0008]基于此，有必要针对数据信息的利用率低、访问效率低的问题，提供一种变电站全景数据建模方法。
[0009]一种变电站全景数据建模方法，包括如下步骤:
[0010]在变电站构建全站统一的站控层网络，并通过站控层网络将间隔层的所有装置信息上传到站控层；
[0011]建立所述变电站的电网模型和专业应用模型，并在电网模型的基础上扩展所述专业应用模型获得变电站的全景数据模型；
[0012]通过站控层采集装置信息，将其存储在所述全景数据模型中，并将全景数据模型的数据信息存储在共享的数据库中；
[0013]构建所述全景数据模型的数据访问接口，根据所述数据访问接口接收数据访问请求，并根据全景数据模型从数据库中读取数据访问请求对应的数据信息进行服务响应。
[0014]上述变电站全景数据建模方法，从系统层面进行分析和设计，从系统建模的角度对厂站远传系统提出全景数据建模的解决方案，首先在变电站构建全站统一的站控层网络将所有装置信息上传到站控层，再通过建立变电站的电网模型和专业应用模型并统一为变电站的全景数据模型，利用全景数据模型存储数据信息，并提供共享数据库实现全站数据信息的综合利用，数据信息的利用高，各应用通过统一的接口就可以访问所有装置的数据信息，提高了访问效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为一个实施例的变电站全景数据建模方法流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的变电站全景数据建模方法的【具体实施方式】作详细描述。
[0017]参见图1所示，图1为一个实施例的变电站全景数据建模方法流程图，包括如下步骤:
[0018]在步骤SlOl中，在变电站构建全站统一的站控层网络，并通过站控层网络将间隔层的所有装置信息上传到站控层。
[0019]在一个实施例中，所述装置信息包括:保护事件信息，PMU设备信息，测控信息，一次设备状态监测信息，设备诊断数据等。
[0020]具体的，保护事件信息包括电压、电流、断路器位置、PMU数据、站内保护设备和故障录波设备上送的信息、录波等故障数据信息。信息上送可以采用IEC61850通讯标准，PMU设备信息通过IEEE stdl344规约上传。
[0021]在步骤S102中，建立所述变电站的电网模型和专业应用模型，并在电网模型的基础上扩展所述专业应用模型获得变电站的全景数据模型。
.[0022]在本步骤中，通过建立全景数据模型，实现各个领域不同系统数据的完整融合，可以以电网模型为核心，以各专业应用模型为扩展的统一数据模型。
[0023]在一个实施例中，建立全景数据模型的方法具体包括如下:
[0024](I)采用IEC61850标准建模方式，创建变电站的二次设备信息的SCADA模型。
[0025]具体的，利用系统配置器对变电站的间隔层设备的IEC61850模型文件进行模型订阅，获得变电站的全站系统的S⑶文件；导出变电站设备实例的CID文件及IEC61850通信客户端通信配置文件，并将CID文件下传至IEC61850智能设备中；根据所述S⑶文件建立变电站内的二次设备信息的SCADA模型。
[0026](2)根据IEC6197建模规范，以图形化的方式建立变电站的一次设备模型。
[0027]具体的，以图形化的方式以IEC6197建模规范，建立变电站一次设备，创建量测表，建立设备之间的连接关系，模型的定义应遵循命名规则统一定义。
[0028](3)通过图形化方式将所述SCADA模型、一次设备及设备进行关联获得变电站的电网模型。
[0029]具体的，通过图形化的方法，实现一二次设备关联，实现IEC61850与IEC61970的兼容的统一数据建模。在图形上通过将一次设备与二次设备的关联，设备对象中容纳二次智能设备(包括【逻辑节点】)的方式，建立完整的变电站的电网模型。
[0030](4)建立变电站的专业应用模型，作为一个实施例，具体包括如下:
[0031]a)创建保护信息模型:
[0032]具体的，保护信息模型主要服务于故障信息子站功能，保护信息模型的建立是通过保护的ICD模型中的保护事件、保护告警、保护定值等信息创建到全景数据模型中。[0033]b)创建在线监测模型:
[0034]具体的，根据主IED的I⑶模型中的一次设备状态监测信息创建一次设备的在线监测模型。
[0035]c)创建PMU模型:
[0036]具体的，通过数据召唤方式，并根据PMU设备上传的PMU设备信息创建PMU模型；由于PMU设备可以采用IEEE stdl344规约上送，因此，其模型可以通过数据召唤创建。
[0037]d)创建运行维护模型:
[0038]具体的，通过手动和自动两种方法进行创建，即通过与生产管理系统的数据交互方式，或录入的装置属性信息(包括设备的铭牌、参数等)的方式进行创建。
[0039](5)利用设定的编码和语义封装，将所述电网模型和专业应用模型进行连接得到变电站的全景数据模型。
[0040]具体的，以电网模型为核心，扩展保护信息模型、在线监测模型、PMU模型、运行维护模型等四个专业应用模型建立全景数据模型。
[0041]通过在数据整合的基础之上，建立以电网模型为核心，以各专业应用模型为扩展的统一数据模型，即全景数据模型。采用设定的编码和规范的语义封装的方式，实现电网核心模型与各专业扩展模型的挂接，并最终形成包含模型、数据和图形全模型分层建模，为实现调度中心基于电网全模型的分析、计算、预警和辅助决策奠定坚实基础。
[0042]进一步的，在上述建立全景数据模型的步骤后，还包括如下步骤:
[0043]I)利用元数据对所述全景数据模型的数据结构进行自描述得到全景数据模型的元数据内容。
[0044]具体的，利用元数据从逻辑上描述全景模型的结构、映射到具体物理硬件的实现方式及其实际物理存储方式得到全景数据模型的元数据内容。
[0045]a、概念建模元数据:从逻辑上描述全景数据模型的结构，包括基本数据类型、自定义数据类型、属性、类、视图等定义。
[0046]b、物理建模元数据:从概念建模映射到具体物理硬件实现方式，包括XML、关系数据库、实时数据库等。
[0047]C、数据分布元数据:概念建模是全景数据模型，但实际物理存储可能是分布式的，数据分布元数据包括数据源实际存储介质和存储位置、数据抽取转换和装载的规则、数据映射的规则、数据源服务质量等。
[0048]2)基于所述元数据内容设置所述数据模型的数据存储、导入与导出及元数据的接口访问功能。
[0049]具体的，全景数据模型的数据结构通过元数据实现自描述得到元数据内容，元数据是实现可管理和可视化的基础，由此，可以实现全景数据模型的元数据的管理和元数据的访问。
[0050]元数据的管理:即具备可视化建模工具，实现元数据的存储，支持xml的导入与导出，具备版本管理功能。
[0051]元数据的访问:即可以接口来进行元数据的访问，支持按数据类型、类信息、属性信息、试图信息、数据源信息等查询功能。
[0052]在步骤S103中，通过站控层采集装置信息，将其存储在所述全景数据模型中，并将全景数据模型的数据信息存储在共享的数据库中。
[0053]在本步骤中，变电站内可以采用智能远动机技术，通过智能远动机统一从站控层采集装置信息，并将采集的装置信息处理后得到的数据存储在全景数据模型中，实现变电站内站控层信息的集成化，从而实现变电站内针对不同专业、不同来源、不同时间尺度数据的统一采集、统一处理。然后将全景数据模型的数据信息存储在数据库中，在此过程中，可以通过实时数据库、关系数据库、文件的方式进行存储。
[0054]在一个实施例中，设置前置服务器通过IEC61850通信标准，在站控层与智能设备(IED)通信，获取IED上送的装置信息，将获取的装置信息进行处理后存储在各个应用系统可共享访问的数据总线上共享访问的数据库中。
[0055]通过统一从IED获取装置信息并存储，由此，本地监控功能、远动功能、故障信息子站功能以及各种高级的应用，即可统一从数据库获取数据信息。传统的监控、远动、故障信息子站等应用的访问对于IED来说，这些应用是多个客户端，而在专利中相当于只有一个统一的客户端通过IEC61850标准访问IED。
[0056]另外，由于PMU数据采用IEEE stdl344规约上送，则经过采集处理后存储在全景数据模型中供各个应用进行访问。
[0057]通过上述步骤，基于全景数据模型，实现数据管理、数据的整合与集成，为其它应用提供访问服务。从而可以将分散在各个子系统的信息有效的组织起来为变电站在自动化系统运行提供统一数据模型服务。
[0058]在步骤S104中，构建所述全景数据模型的数据访问接口，根据所述数据访问接口接收数据访问请求，并根据全景数据模型从数据库中读取数据访问请求对应的数据信息进行服务响应。
[0059]在本步骤中，构建标准化的数据访问接口，根据全景数据模型对电网模型、实时数据、历史数据等的统一描述，为各个应用提供数据访问，相关电网运行信息在接入后，就可被其他应用共享，从而避免各电网模型重复维护和重复采集，保证了模型和数据一致性。变电站的全景数据模型将变电站不同时间维度采集的信息统一管理，整合电网静态、动态、暂态过程数据，为电网全过程的分析控制提供了数据基础。
[0060]通过本发明提供的变电站全景数据建模方法，构建全景数据平台，实现变电站所有装置信息的数据管理、数据的整合与集成及统一的数据访问服务功能。
[0061](一)数据的管理:
[0062]可以针对供变电站内针对不同专业、不同来源、不同时间尺度数据进行统一管理、统一维护，并可以通过数据检索接口，以实时数据库、关系数据库、文件的方式存储。数据的管理可以包括实时数据管理、文件及关系数据库管理、面向一次设备的全景数据检索、版本
管理等。
[0063]( 二 )数据的整合与集成:
[0064]将变电站内模型数据、稳态数据、动态数据进行整合与集成；将站内模型数据、事故信息、暂态录波数据进行整合与集成；将站内模型数据、一次设备管理信息、在线监测数据进行整合与集成；将站内多源数据进行集成、在线切换及使用等。
[0065](三)数据的访问服务:
[0066]通过设置实时数据、历史数据和时序数据的统一查询服务接口，为其他应用提供数据访问。可查询的数据包括实时测量数据、历史数据、运行数据、管理数据、配置数据、录波文件等。
[0067]?实时运行数据与历史数据；
[0068]通过数据访问接口可以获取所需的变电站实时运行数据与历史运行数据，为各业务的应用提供原始素材。
[0069]?模型服务；
[0070]通过设置访问服务接口，能够满足智能远动机的模型召唤服务要求。模型文件包括:S⑶模型文件、SSD文件、CIM模型文件、SVG图形文件等。
[0071]?命令操作服务；
[0072]通过设置统一的命令操作服务接口，接收各种控制、调节、操作命令，将命令转发到间隔层、过程层的装置执行。
[0073]?数据发布/订阅服务；
[0074]通过设置数据的发布/订阅访问服务接口，数据发布/订阅服务的内容包括实时数据、SOE事件、波形文件、模型文件等。
[0075]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利 的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种变电站全景数据建模方法，其特征在于，包括如下步骤: 在变电站构建全站统一的站控层网络，并通过站控层网络将间隔层的所有装置信息上传到站控层； 建立所述变电站的电网模型和专业应用模型，并在电网模型的基础上扩展所述专业应用模型获得变电站的全景数据模型； 通过站控层采集装置信息，将其存储在所述全景数据模型中，并将全景数据模型的数据信息存储在共享的数据库中； 构建所述全景数据模型的数据访问接口，根据所述数据访问接口接收数据访问请求，并根据全景数据模型从数据库中读取数据访问请求对应的数据信息进行服务响应。
2.根据权利要求1所述的变电站全景数据建模方法，其特征在于，所述装置信息包括:保护事件信息，PMU设备信息，测控信息，一次设备状态监测信息，设备诊断数据。
3.根据权利要求1所述的变电站全景数据建模方法，其特征在于，所述建立所述变电站的电网模型的步骤包括: 采用IEC61850标准 建模方式，创建变电站的二次设备信息的SCADA模型； 根据IEC6197建模规范，以图形化的方式建立变电站的一次设备模型； 通过图形化方式将所述SCADA模型、一次设备及设备进行关联获得变电站的电网模型。
4.根据权利要求3所述的变电站全景数据建模方法，其特征在于，所述采用IEC61850标准建模方式，创建变电站的二次设备信息的SCADA模型的步骤包括: 利用系统配置器对变电站的间隔层设备的IEC61850模型文件进行模型订阅，获得变电站的全站系统的S⑶文件； 导出变电站设备实例的CID文件及IEC61850通信客户端通信配置文件，并将CID文件下传至IEC61850智能设备中； 根据所述SCD文件建立变电站内的二次设备信息的SCADA模型。
5.根据权利要求1所述的变电站全景数据建模方法，其特征在于，所述建立所述变电站的专业应用模型的步骤包括: 根据保护事件信息、保护告警信息、保护定值信息的ICD模型创建保护信息模型； 根据主IED的ICD模型中的一次设备状态监测信息创建一次设备的在线监测模型； 通过数据召唤方式，并根据PMU设备上传的PMU设备信息创建PMU模型； 通过与生产管理系统的数据交互方式，或根据录入的装置属性信息创建运行维护模型。
6.根据权利要求1所述的变电站全景数据建模方法，其特征在于，在电网模型的基础上扩展所述专业应用模型获得变电站的全景数据模型的步骤包括； 利用设定的编码和语义封装，将所述电网模型和专业应用模型进行连接得到变电站的全景数据模型。
7.根据权利要求1所述的变电站全景数据建模方法，其特征在于，还包括: 利用元数据对所述全景数据模型的数据结构进行自描述得到全景数据模型的元数据内容，基于所述元数据内容设置所述数据模型的数据存储、导入与导出及元数据的接口访问功能。
8.根据权利要求7所述的变电站全景数据建模方法，其特征在于，所述利用元数据对所述全景数据模型的数据结构进行自描述得到全景数据模型的元数据内容的步骤包括:利用元数据从逻辑上描述全景模型的结构、映射到具体物理硬件的实现方式及其实际物理存储方式得到全景数据模.型的元数据内容。
【文档编号】G06Q50/06GK103440367SQ201310349637
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】吴小辰, 胡荣, 周华锋, 陶文伟, 丁晓兵, 房萍, 余斌, 张建华, 童世洲 申请人:中国南方电网有限责任公司, 北京四方继保自动化股份有限公司