一种换流站控制保护装置过程层通信组态配置方法与流程

本发明属于电路系统通信技术领域，特别涉及一种换流站控制保护装置过程层通信组态配置方法。

背景技术：

在常规直流工程特别是特高压直流输电工程中，其过程层有大量的第三方设备需要采用标准的IEC61850通信技术实现设备间的互操作与数据共享。电力系统中IEC61850通信技术的实现需要同时完成固件开发与模型的映射关系，目前，业界中普遍采用CID模型文件对通讯数据建模。每一个固件版本需要有之适配的CID模型文件配置。当需要修改通信数据，增加数据容量，修改数据属性，均需要修改模型文件及系统软件中通信数据与协议栈的映射关系。这种开发方式存在着版本管理的难题；此外，每次修改通信的数据的容量，类型，传输方式，都有可能涉及到固件的修改，而固件的修改又意味着需要做大量的基层测试，如果底层模块的存在紧耦合关系，还可能影响到其他模块的正确运行。

直流换流站控制保护装置是直流换流站中的核心设备，其担负着换流站中阀控、交直流站控、极控、保护等控制保护功能，随着换流站智能水平不断提升，对换流站控制保护装置的通信接入能力，可维护水平等提出了较高的要求。由于传统的开发方式存在工作量大，难度大，测试繁杂，不利于产品的可靠性和稳定运行，工程维护的难度也较大。因此，上述方案已不再适用控制保护装置与第三方设备之间的互操作与数据共享。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种换流站控制保护装置过程层通信组态配置方法，用于解决现有技术中当修改通信规约时需要同步修改管理固件和CID模型文件造成操作繁琐、影响设备的可靠稳定运行的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种换流站控制保护装置过程层通信组态配置方法，包括如下步骤：

1)利用图形化编程工具对每个用户功能模块设置对应的CFC图形化的功能模块；

2)采用图形化语言的方式对通信需求进行组态和编程；

3)图形化运行时模块将图形化程序编译后生成的代码下载到控制保护装置的下载区域；

4)实时操作模块根据代码调用所述图形化程序，并采用统一的接口访问协议栈数据区，对过程层通信数据进行二次开发。

进一步地，所述图形化编程工具为ViGET。

进一步地，所述CFC图形化的功能模块为从CID模型中提取的用户功能模块，包括通信数据集功能块和通信地址功能块。

进一步地，对CFC图形化的功能模块进行通信组态指通过拖拽和连线的方式对各功能模块的组图进行通信组态。

进一步地，CFC图形化的功能模块的建立过程为：在ViGET的配置文件中按ST语言的方式定义用户接口功能模块，采用CFC图形化语言对用户接口功能模块编写应用程序。

本发明的有益效果是：

本发明通过编程工具将CID模型文件中的关键信息提取，通过CFC功能模块的相应输入管脚来实现模型文件的配置，避免了在控制保护装置中加载模型文件，将通信程序中的模型文件与应用程序开发有机耦合在一起，避免了模型文件与应用程序、固件同时修改的难题，实现了应用程序的二次编程与实现，同时，这些功能模块再通过测试后发布，重复调用简单，避免了传统开发模式中大量的测试工作，提高了系统的稳定性、可靠性和应用程序的开发效率。

附图说明

图1为直流输电控制保护装置过程层通信组态化实现原理示意图；

图2.1为基于ST语言的功能块生成示意图；

图2.2为已生成的图形化CFC功能块示意图；

图3为VIGET编程工具图形化应用程序开发界面示意图；

图4.1为IEC61850通信模型文件示意图；

图4.2为模型信息图形化组态配置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明提供的换流站控制保护装置过程层通信组态的方法，基于软件系统实现，该软件系统包括软件协议栈、与用户功能模块对应的CFC功能模块、图形化运行时模块及实时操作模块，CFC功能块、实时操作模块与图形化运行时模块连接，首先利用编程工具图形化编程工具对每个用户功能模块设置对应的CFC图形化的功能模块；图形化运行时模块将各CFC功能块采用图形化语言进行通信组态和编程，并将图形化程序编译后生成的代码下载到控制保护装置的下载区域，实时操作模块将根据代码调用图形化程序，并采用统一的接口访问协议栈数据区，对过程层通信数据进行二次开发。

具体的如图1所示，该软件系统包括在PC端实现的ViGET图形化编程工具和控制保护装置的软件部分。其中，ViGET图形化编程工具中主要完成两部分工作：1)图形化功能块库的建立：在ViGET的配置文件中按ST语言的方式定义好用户接口功能块，如图2.1所示，这些功能块可按工程的特点编写，也可支持后续增加，对各功能模块通过拖拽和连线的方式对各功能模块的组图进行通信组态。2)通过功能块库，在ViGET通过CFC图形化语言编写用户应用程序，如图2.2所示。ViGET图形化编程工具将模型文件中的关键信息提取，如从CID模型文件中提取MAC通信地址、通信数据集及与参引有关的特定信息，通过CFC功能模块的相应输入管脚来实现模型文件的配置，避免在装置中加载模型文件，使应用程序开发阶段，将通信程序中的模型文件与应用程序开发有机耦合在一起，避免了模型文件与应用程序，固件需同时修改的难题。在这里，ViGET图形化编程工具和CFC图形化功能模块都属于现有技术，因此，不再作解释说明。

系统软件部分在硬件平台(基于PowerPC)上运行，该软件包含三个部分：与硬件相关的BSP(板级支持包)，实时操作模块和图形化运行时模块runtime system。BSP中要实现OSI标准中的数据链路层，需要满足IEEE802.1Q的应用。在数据链路层，GOOSE采用IEEE802.1Q、IEEE802.1P协议，并提供和供操作系统调用的函数接口；图形化运行时模块runtime system主要完成图形化语言的编译与执行，根据ViGET CFC功能块库中定义的用户功能块，在系统软件中用标准的C语言定义想要的功能块实现函数，实现与用户功能块的代码映射。实时操作模块采用VxWorks商用操作系统，完成装置的任务调度，文件系统，系统对时等基本功能，还提供与图形化运行时模块runtime system的接口，完成图形化程序的调用；调用的程序采用统一的接口访问协议栈数据区，实现过程层goose通信数据的二次开发。这些功能块在系统软件中的离散的，通过ViGET的图形化程序完成对应用程序功能的重新组织，如图3所示，这种组织可以根据应用程序修改而改变，无需改动系统软件，从而实现了应用程序的二次编程与实现，由于图3中的各应用程序功能块都为现有技术，因此，在这里不再赘述。

通常，电力系统中IEC61850的在装置的实现需要同时完成固件开发与模型的映射关系，每一个固件版本需要有与之适配的CID模型文件配置。在本发明中，通过特定的工具，将模型文件中的关键信息提取，通过CFC功能块开放的相应输入管脚来实现模型文件的配置，避免在装置中加载模型文件，使应用程序开发阶段，将通信程序中的模型文件与应用程序开发有机耦合在一起，避免了模型文件与应用程序，固件需同时修改的难题。

本发明的配置系统将目前常用的电力系统IEC61850通信程序的开发模式进行优化，如图4.1所示是传统开发方式下要定义的复杂的CID模型文件；如图4.2所示，使用本实施例提供的图形化的方式为用户二次组态编程，只需要提供关键信息就可以完成复杂的模型文件设计与程序设计及其耦合的问题，使用户能通过拖拽和连线标准的功能块，仅需对配置信息和数据映射信息通过功能块管脚配置和连线的方式，实现了对于复杂通信程序的编写难题。此外，由于这些标准功能块可以在通过单元测试后发布，重复调用简单，避免了传统开发模式中大量的测试工作。提高了系统的稳定性和可靠性，大大提高应用程序的开发效率。

综上所述，本发明能够将CID模型文件与控制保护装置固件分离，使用户在不修改系统软件的前提下实现对通信应用的二次编码，提高程序开发效率、可维护性及系统可靠性，降低了技术的使用难度，该发明在控制保护装置中采用特定的系统软件和PC端ViGET图形化编程工具相配合实现，ViGET图形化编程工具提供经过测试的与用户功能模块对应的图形化CFC功能块，通过调用用户功能模块实例与CFC功能模块一一映射，用户根据通信需求，在ViGET上通过拖拽和连线图形化CFC功能块和管脚连线的方式实现特定的通信应用程序开发，其编译生成的代码将下载到控制保护装置中被系统软件以特定的方式调用，从而将通信应用程序的修改与系统软件的修改分离，方便用户进行二次编程和重复下装，提高了工程应用程序修改可靠性，加快工程开发进度。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。