安全自动装置采集数据与EMS系统一次设备模型的映射方法与流程

本发明涉及电力系统调度运行监控技术领域，特别是涉及一种安全自动装置采集数据与EMS系统一次设备模型的映射方法。

背景技术：

电力系统安全自动装置包含安全稳定控制装置、低频低压减载装置、失步解列装置和备用电源自动投入装置等，作为保障电网安全稳定运行不可或缺的第二、三道防线，在电网中的配置比例非常高。安全自动装置动作的正确性和有效性关乎电网供电安全、稳定及可靠，交直流混联大电网的运行方式多样化，面对数量如此之多的安全自动装置，离线制定的安全自动装置策略在实际复杂工况下能否合理动作，以及动作后会否带来预计之外的其它安全自动装置动作而造成负面效果等，都是调度运行人员甚为关心的问题。

通过部署在电力调度中心的电力系统仿真软件可以模拟在预想故障下基于电网当前运行方式的安全自动装置的动作行为，在仿真过程中需要使用能量管理系统(简称EMS系统)的一次设备模型和一次设备当前的电流、电压、功率等实时运行数据，EMS系统自身有采集一次设备的电流、功率等实时运行数据，并结合在一次设备模型中。

目前安全自动装置也采集一次设备的的电流、功率等实时运行数据用于识别电网当前的运行方式，在电网发生故障时，安全自动装置主要根据电网当前的运行方式和事先制定的控制策略选择合适的控制措施(切机、切负荷等)防止事故扩大，防止电力系统崩溃。虽然EMS系统采集的一次设备实时运行数据和安全自动装置采集的一次设备实时运行数据在正常情况下数值差别不大，但总有些误差；另外，EMS系统有时不采集低电压等级设备的实时运行数据，会导致电力系统仿真软件需要的部分数据缺失，因此电力系统仿真软件在模拟安全自动装置动作行为时如果采用安全自动装置采集的一次设备的电流、电压、功率等实时运行数据做为数据源，其仿真结果将更为准确。目前安全自动装置在向调度中心安全自动装置管理主站上送采集的一次设备实时运行数据时，一般是以离散点表的方式，需要靠人工建立与EMS系统一次设备模型的对应关系，由于数据量很大，维护工作量很大，对应关系也容易配错。

现有技术中，例如继电保护信息数据采集及上送时，通过将继电保护设备信息根据信号类型进行分类；厂站端继电保护信息按重要级别和类型向调度端传送采用信号点传输、告警直传、文件传输三种方式，站内故障录波器的文件数据通过文件传输的方式传送给调度端。

又如，从变电子站至主站的在线监测通信方案，由ICD文件统一配置后形成全站在线监测信息模型，映射成实时数据模型库，并由通信驱动程序加载后提供IEC61850写报告控制块服务，完成变电子站的在线监测数据的上送功能；主站的IEC61850主站程序通过周期性调用读报告控制块服务函数完在线监测数据的获取，该数据经由在线监测设备模型解析服务解析后按照一定的结构存入实时模型库内，内存数据管理程序向SCADA监控系统提供数据接口。

上述技术可以实现继电保护装置和变电子站数据采集及上送，但装置采集的一次设备及相关的，如电流、电压、功率等实时运行数据无法准确地与EMS模型进行关联，导致在进行电力系统仿真时，仿真软件无法准确、快速地从EMS模型中读取安全自动装置采集的一次设备的实时运行数据，缺乏为模拟电网预想故障下的安全自动装置动作行为的数据支持。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种安全自动装置采集数据与EMS系统一次设备模型的映射方法。

一种安全自动装置采集数据与EMS系统一次设备模型的映射方法，其特征在于，包括：

多个所述安全自动装置分别设于各个变电站，各个所述安全自动装置与所述安全自动装置管理主站安装的通信软件进行通信交互；

所述映射过程包括：

所述安全自动装置采集一次设备实时运行数据，并按电力系统间隔方式进行分组组织；其中，一个间隔包含一个主设备和对应的断路器；

所述安全自动装置将一个间隔采集的实时运行数据放置于一个通用分类服务分组结构中生成间隔数据分组，上送给安全自动装置管理主站；其中，每个间隔数据分组有一个包括间隔信息和间隔编号的分组名称，间隔数据分组内的每个条目号固定对应一次设备的一类实时运行数据、数据类型、数据宽度和单位；

所述安全自动装置通过间隔名称参数分组存放间隔编号对应的间隔调度名称的描述信息；

所述安全自动装置管理主站通过所述通信软件接收所述通用分类服务分组的间隔数据，通过分组名称中标注为间隔信息的关键字符串识别出该分组包含的数据为间隔的实时运行数据，并从分组名称中提取间隔编号；

所述通信软件从所述安全自动装置上送的间隔名称参数分组中查找与所述间隔编号对应的间隔调度名称，根据间隔调度名称匹配查找EMS模型中对应的间隔ID，根据间隔数据分组中包含的间隔类型和所述间隔ID定位到EMS模型中的一次设备，将实时运行数据中固定条目的数值写入到EMS模型中一次设备对应的属性域中。

上述安全自动装置采集数据与EMS系统一次设备模型的映射方法，通过安全自动装置管理主站通信软件及安全自动装置共同实现，按间隔方式进行一次设备实时运行数据的采集映射逻辑，实现了自动的配置点表映射关系，通信软件自动将安全自动装置采集数据写入到EMS一次设备模型中，为电力系统仿真软件模拟电网预想故障下的安全自动装置动作行为提供了数据支持，在提高了数据维护效率的前提下，同时也提升了数据对应关系的准确性。

附图说明

图1为安全自动装置管理主站与安全自动装置结构示意图；

图2为一个间隔分组数据映射写入EMS一次设备模型的应用示例流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细阐述本发明的一种安全自动装置采集数据与EMS系统一次设备模型的映射方法的实施例。

本发明的安全自动装置采集数据与EMS系统一次设备模型的映射方法，通过调度中心的安全自动装置管理主站的通信软件及多个安全自动装置共同实现，参考图1所示，图1为安全自动装置管理主站与安全自动装置结构示意图。多个所述安全自动装置分别设于各个变电站，各个所述安全自动装置与所述安全自动装置管理主站安装的通信软件进行通信交互。

所述映射过程包括：

所述安全自动装置采集一次设备实时运行数据，并按电力系统间隔方式进行分组组织；其中，一个间隔包含一个主设备(线路单端、变压器绕组和负荷等)和对应的断路器；

所述安全自动装置将一个间隔采集的实时运行数据放置于一个通用分类服务分组结构中生成间隔数据分组，上送给安全自动装置管理主站；其中，每个间隔数据分组有一个包括间隔信息和间隔编号的分组名称，间隔数据分组内的每个条目号固定对应一次设备的一类实时运行数据(例如有功、电流等)、数据类型(例如整数、浮点数等)、数据宽度和单位；

所述安全自动装置通过间隔名称参数分组存放间隔编号对应的间隔调度名称的描述信息；

所述安全自动装置管理主站通过所述通信软件接收所述通用分类服务分组的间隔数据，通过分组名称中标注为间隔信息的关键字符串识别出该分组包含的数据为间隔的实时运行数据，并从分组名称中提取间隔编号；

所述通信软件从所述安全自动装置上送的间隔名称参数分组中查找与所述间隔编号对应的间隔调度名称，根据间隔调度名称匹配查找EMS模型中对应的间隔ID(identification的缩写，表示身份证)，根据间隔数据分组中包含的间隔类型和所述间隔ID定位到EMS模型中的一次设备，将实时运行数据中固定条目的数值写入到EMS模型中一次设备对应的属性域中。

在一个实施例中，所述安全自动装置向调度中心上送数据时可以按照IEC60870-5-103规约中的通用分类服务方式来组织安全自动装置的数据点表，将安全自动装置内不同类型的数据按不同类型进行分组，每个分组包含多个条目，一个条目对应安全自动装置内的一个数据项。

在EMS系统的一次设备模型中，设计有间隔定义表，每个间隔一般可以由厂站端的一次设备和关联的开关、刀闸组成；同时EMS模型为每类一次设备定义一张表，例如交流线段端点表、变压器绕组表、发电机表、断路器表等，每张表中的一条记录表示一个一次设备，每条记录除包含设备ID、设备名、所属厂站、所属间隔等模型属性外，还包含设备当前的各相电流、电压、功率等运行属性。

作为一个示例，所述安全自动装置将采集的一次设备实时运行数据，可以如下表所列：

所述间隔名称参数分组中的每个条目表示一个间隔编号对应的间隔名称，条目的描述包含间隔编号、条目的值存放具体的间隔名称，间隔名称与EMS模型中的间隔调度名称相同。具体的，在安全自动装置中新开设一个间隔名称参数分组，预设的间隔名称参数分组来存放间隔调度名称描述信息；分组中的每个条目表示一个间隔编号对应的具体间隔名称，条目的描述包含间隔编号(例如“间隔_01”)，条目的值存放具体的间隔名称(例如XX线路间隔)，这里的间隔名称与EMS模型中的间隔调度名称应相同；

映射过程中，所述通信软件从间隔数据分组的名称中提取出本分组数据的间隔编号，从安全自动装置上送的间隔名称参数分组中获取间隔名称，获得EMS模型中的间隔调度命名。具体的，所述通信软件在接收到一个通用分类服务分组间隔数据时，从分组名称中通过关键字符串“间隔信息”识别出该分组包含的是间隔的实时运行数据，结合从分组名称中提取的间隔编号和间隔名称参数分组信息找到对应的间隔调度名称，根据间隔名称匹配查找EMS模型中对应的间隔ID，再根据间隔数据分组中包含的间隔类型和匹配出的EMS模型间隔ID定位到EMS模型中的一次设备，最后将安全自动装置采集的有功、无功、电流、电压等固定条目的数值写入到EMS一次设备模型对应的属性域中。

上述实施例的映射方法，通过对全自动装置采集的一次设备实时运行数据在上送管理主站时进行合理组织，实现安全自动装置采集的一次设备实时运行数据自动写入EMS模型库，为电力系统仿真软件提供了数据支撑，降低调度运行人员的维护工作量，提高安全自动装置管理主站运行的智能性。

在一个实施例中，所述安全自动装置按照“间隔信息_间隔编号”格式设定分组名称，其中“间隔信息”为分组名称的关键字符串，用于区别安全自动装置上送的其它分组数据，主要是与安全自动装置上送的其它分组如异常信号组区分开来，所述间隔编号为十进制两位整数，按十进制两位整数填写，若只有一位整数，则在前面补0。

所述通信软件从分组名称中查找到关键字符串“间隔信息”，确定该分组数据为安全自动装置上送的一次设备实时运行数据，从间隔数据分组的分组名称中提取出所在分组数据的间隔编号；具体的，通信软件接收完一个通用分类服务分组间隔数据后，可从分组名称中查找到关键字符串“间隔信息”，从而确定该组数据为装置采集的一次设备实时运行数据，而非其它信息，通信软件同时还可从间隔数据分组的名称中提取出本分组数据的间隔编号。

进一步的，所述安全自动装置上送的间隔数据分组中的每个条目号固定对应一个类别的实时运行数据；例如，条目1固定放置的是“间隔类型”、条目2固定放置的是“有功”，其它条目也都放置固定的具体数据类别，不允许随意放置，如果某类数据装置未采集，则不向安全自动装置管理主站上送对应条目。

所述通信软件根据所述条目号识别出数据类别，并确定该类别的实时运行数据对应的EMS一次设备模型属性域；具体的，通信软件可根据间隔数据分组中的条目号就能够识别出对应的具体数据类别，进而确定该类别的实时运行数据对应的EMS一次设备模型属性域。

进一步的，所述通信软件从间隔数据分组的名称中提取出本分组数据的间隔编号后，可从安全自动装置上送的间隔名称参数分组中进一步获取间隔名称，也就是EMS模型中的间隔调度命名。

上述实施例中，通过将安全自动装置内的一次设备实时运行数据按间隔进行分类组织，在上送数据时按照IEC 60870-5-103规约中的通用分类服务方式来进行数据封装，并对分组名称和组条目进行规范化定义，通过这些方法使得管理主站通信软件能够自动识别出装置上送数据与EMS设备模型之间的对应关系，进一步由管理主站通信软件实现装置采集的离散数据自动写入EMS设备模型。

不同等级的调度机构对同一电压等级的相同设备在建立EMS模型时可能会有不同的归类，例如在地市级电力调度中心，主变110kV侧被建模为变压器绕组，而在省级电力调度中心，则可能被建模为负荷。

在一个实施例中，所述通信软件配置文件中设置有属于该间隔类型的一次设备的出现在其中的对应EMS一次设备表的配置信息段，在查找EMS模型中的具体一次设备时，从配置文件中查找所需的EMS一次设备表范围。为了能适应不同等级调度机构的建模差异，所述管理主站通信软件根据间隔类型和间隔调度名称定位EMS模型中的具体一次设备时，在通信软件配置文件中增加属于该间隔类型的一次设备可能会出现在其中的对应EMS一次设备表的配置信息段，可以用如下所示：

[间隔类型与EMS设备表对应关系]

500L＝交流线段端点表

500T＝变压器绕组表

110T＝变压器绕组表，负荷表

……………

110L＝负荷表

10L＝负荷表

……………

每个配置项等号的前面为间隔类型，后面定义了属于该间隔类型的设备可能会在其中建模的EMS设备表，每种间隔类型可配置多个EMS设备表，表名间用逗号隔开。

在一个实施例中，所述间隔数据分组中的间隔类型条目的值采用字符串的数据类型；例如值为“500L”表示500kV交流线路，值为“220T”表示的主变220kV侧绕组；

所述通信软件根据间隔信息分组中的间隔类型条目值识别EMS模型中对应的具体一次设备类型范围；具体的，在查找EMS模型中的具体一次设备时，可根据间隔信息分组中的“间隔类型”条目值从配置文件中找到需要查找的EMS一次设备表范围。

上述实施例中，不同等级的调度机构可根据本地的实际一次设备建模情况配置间隔类型对应的EMS一次设备表。通过在配置文件中事先配置好间隔类型对应的EMS一次设备表，既能适应不同等级调度机构的建模差异，又能将EMS模型系统中查找设备的范围限制在合理范围内。

参考图2所示，图2为一个间隔分组数据映射写入EMS一次设备模型的应用示例流程图。包括如下步骤：

s201，安全自动装置管理主站的通信软件在接收到一个通用分类服务分组间隔数据时，

s202，提取出该组数据对应的分组名称，然后从分组名称中查找到关键字符串“间隔信息”，从而确定该组数据为装置采集的一次设备实时运行数据，进一步从间隔分组的名称中提取出本分组数据的间隔编号；

s203，从安全自动装置上送的间隔名称参数分组信息中根据间隔编号找到对应的间隔名称；

s204，根据装置所属的调度厂站和间隔名称在EMS系统间隔定义表中找到对应的间隔ID；

s205，从间隔数据分组的第1个条目获取间隔类型；

s206，从通信软件配置文件中读取间隔类型对应的EMS一次设备表；例如500L对应EMS模型中的交流线段端点表，110T对应EMS模型中的变压器绕组表和负荷表；

s207，检测是否所有的EMS一次设备表已经查找，若是，转s210，否则转s208；

s208，安全自动装置管理主站的通信软件根据间隔ID在获取的EMS一次设备表范围内遍历查找对应的一次主设备，如果在第一张表中未找到对应的一次主设备，则继续查找第二张表、第三张表……。针对每张表，通信软件根据间隔ID查找属于该间隔的主设备，进而定位到一次主设备记录ID；若查找到，转s209，否则返回s207；

s209，找到一次主设备记录后，将间隔数据分组中包含的有功、无功、电流、电压等条目的数值写入到EMS一次设备表对应的属性域中；

s210，根据前面获取的间隔记录ID在断路器表中查找属于该间隔的断路器记录ID；若查找到，转s211，否则结束算法流程；

s211，找到后将分组数据中的断路器分合状态写入断路器设备的对应状态域中。

综合上述本发明的实施例，具有如下益效果：

(1)为电力系统仿真软件模拟电网预想故障下的安全自动装置动作行为提供了数据支持，在提高了数据维护效率的前提下，同时也提升了数据对应关系的准确性。

(2)改进了传统的人工配置点表映射关系的方式，降低调度运行人员的维护工作量；

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，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。