专利名称：一种数字化变电站保护控制设备数据处理系统及方法
技术领域：
本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种基于IEC61850的数据共享数字 化变电站的应用于基于网络的保护控制设备的数据处理系统及方法。
背景技术：
数字化变电站及其相关技术是近几年电力系统自动化领域的热点问题，是计算机 技术和网络技术，以及电力系统需求发展的结果。IEC61850标准、多功能IED(智能电子设 备)和通信网络是其重点的研究内容。 IEC 61850标准(变电站通信网络和系统标准)是国际电工委员会TC57工作组在
总结以往通信协议的基础上，为实现来自不同厂家的设备之间的无缝通信而制定的。其核
心内容包括以功能为基础的模型和通信，以及配置管理。其中，模型是面向对象的；通信是
抽象的、不依赖具体网络和协议的；配置则采用SCL(变电站配置语言)进行管理。 传统的变电站的模拟量和开关量数据，信号来源于传统的电压互感器、电流互感
器和开关信号量。信号的多少由设备的功能来确定，信号处理功能由微机来实现，集数据采
集、分析计算、结果输出于一体。 随着数字式互感器和全数字化的变电站综合自动化系统的日益推广，模拟信号 和数字信号的采集者和使用者分布于不同的设备，数据在变电站内外可以通过网络实现 共享。数据的共享要求数据必须标准化，这使得传统的信号处理信号方式无法适用到 IEC61850标准的数字化变电站保护控制设备的数据处理系统的以通讯报文形式传递的数据。
发明内容
本发明目的在于，提供一种适用于以IEC 61850标准为基础的数字化变电站保护 控制设备的数据处理系统，能适用于其通信体系的任一层次；可以记录变电站过程层和间 隔层之间的所有交换数据；可以对数字化变电站内的所有数据进行分析处理，具有数字化、 开放、易于维护和扩展方便等优点。 为实现上述目的，本发明一种数字化变电站保护控制设备的数据处理系统，其特
征在于，通过网络获得数字化变电站的保护控制设备所需要的模拟量和开关量数据，对数
据进行集中式数据记录、处理和分析；所述数据处理系统硬件采用嵌入式处理器单元，多
CPU并行处理技术，提供双以太网接口和RS232、RS485/422接口，软件系统包括数据接收模
块和数据分析处理模块，所述数据接收模块接收基于IEC61850标准的变电站通信网络和
系统的数据报文，所述数据分析处理模块提供就地的数据分析和数据管理功能，为数字化
变电站的保护控制设备提供数据和数据的正常异常信息，对数据的同步、丢包、无效数据等
进行分析处理，同时记录所采集的数据的实时动态变化过程和分析结果。 本发明数字化变电站的数据处理系统的一个优选技术方案在于所述的数据分析
处理模块以IEC 61850标准第五部分为基础，构建信息和通信模型库。
本发明数字化变电站的数据处理系统另一个优选技术方案在于所述软件系统采
用变电站配置语言，并使用统一的工具对所述数据处理系统进行配置和管理。
本发明数字化变电站的数据处理系统的再一个优选技术方案在于所述数据分
析处理模块对来自站内多个间隔的数据进行统一处理记录，并根据记录的电流、电压、开关
量，对有关元件的有功、无功、非周期分量、系统频率的变化进行计算，输出分析结果，并对
所接收数据的同步性、丢包、数据有效性等进行分析处理，剔除坏数据，并对数据合理性进
行估计。 本发明一种应用于数字化变电站保护控制设备的数据处理方法，其特征在于所 述方法包括如下步骤 步骤1 :数据处理系统的数据接收模块通过网络接收IEC61850标准的数据报文；
步骤2 :数据处理系统的数据处理分析模块对接收到的基于IEC61850标准的数据 进行数据异常检测； 步骤3 :数据处理系统的数据分析模块进行数据合理性估计；
步骤4 :数据处理系统的数据分析模块进行数据计算分析；
步骤5 :数据处理系统的数据分析模块进行数据记录处理。 本发明应用于数字化变电站保护控制设备的数据处理方法的一个优选技术方案 为所述步骤2中数据数据处理分析模块对基于IEC61850标准的数据的异常检测包括对 变电站合并单元通讯异常检测，对变电站开关控制器通讯异常检测，对变电站合并单元报 文"要求维修标志"异常检测，对变电站合并单元报文"同步标志"异常检测，对变电站合并 单元报文丢包异常检测，对变电站合并单元间报文同步异常检测，对变电站合并单元报文 通道无效检测。 本发明应用于数字化变电站保护控制设备的数据处理方法的另一个优选技术方 案为所述步骤3中数据处理分析模块基于IEC61850标准的数据合理性进行估计包括检 测不平衡电压是否越限，检测不平衡电流是否越限。 本发明的优点是，本发明数字化变电站保护控制设备数据处理系统及方法面向数 字化变电站以IEC 61850标准为基础，适用于其通信体系的任一层次；可以记录变电站过 程层和间隔层之间的所有交换数据；可以对数字化变电站内的所有数据进行分析处理，具 有数字化、开放、易于维护和扩展方便等优点。
图1为本发明装置的接线示意图；
图2为本发明装置的硬件结构示意图；
图3为本发明装置的功能模块示意图。
图4为本发明方法的流程图。
具体实施例方式
如图1和图2所示，本发明数字化变电站保护控制设备的数据处理系统，通过网络 获得数字化变电站的保护控制设备所需要的模拟量和开关量数据，对数据进行集中式数据 记录、处理和分析。如图3所示，数据处理系统硬件采用嵌入式处理器单元，多CPU并行处理技术，提供双以太网接口和RS232、 RS485/422接口，软件系统包括数据接收模块和数据分 析处理模块，数据接收模块接收基于IEC61850标准的变电站通信网络和系统的数据报文，
如图3所示，数据分析处理模块以IEC 61850标准第五部分为基础，构建信息和通 信模型库，提供就地的数据分析和数据管理功能，对来自站内多个间隔的数据进行统一处 理记录，并根据记录的电流、电压、开关量，对有关元件的有功、无功、非周期分量、系统频率 的变化进行计算，输出分析结果，为数字化变电站的保护控制设备提供数据和数据的正常 异常信息。并对所接收数据的同步性、丢包、数据有效性等进行分析处理，剔除坏数据，并对 数据合理性进行估计，同时记录所采集的数据的实时动态变化过程和分析结果。
软件系统采用变电站配置语言，并使用统一的符合IEC61850标准的工程化系统 集成工具，解析、生成SCL配置文件，对所述数据处理系统进行配置和管理，并支持离线、在 线配置。设备能够根据工具生成的IED配置文件提供的配置信息静态建立通信模型。充分 支持SCSM协议栈TCP/IP， UDP， IEEE802. 3等；采用自主开发的匪S协议栈，可以实现基于 全部变电站系统的统一配置和GPS对时。 本发明的数字化变电站保护控制设备数据处理系统的结构完全遵照IEC61850标 准的逻辑节点设计，采用面向对象的动态建模技术，内置相关逻辑节点，支持功能自由分 布，满足IEC61850标准的全部通信要求。配有统一的符合IEC61850标准的工程化系统集 成工具，解析、生成SCL配置文件，支持离线、在线配置。设备能够根据工具生成的IED配置 文件提供的配置信息静态建立通信模型。充分支持SCSM协议栈TCP/IP， UDP， IEEE802. 3 等；采用自主开发的匪S协议栈，可以实现基于全部变电站系统的统一配置和GPS对时。
如图4所示，本发明应用于数字化变电站保护控制设备的数据处理方法包括如下 步骤 步骤1 :数据处理系统的数据接收模块通过网络接收IEC61850标准的数据报文。
步骤2 :数据处理系统的数据处理分析模块对接收到的基于IEC61850标准的数据 进行数据异常检测，具体包括 对变电站合并单元通讯异常检测检测与合并单元的采样通讯是否中断；
对变电站开关控制器通讯异常检测检测与开关控制器的通讯是否中断；
对变电站合并单元报文"要求维修标志"异常检测检测合并单元的报文里是的 "要求维修标志"是否置位； 对变电站合并单元报文"同步标志"异常检测检测合并单元的报文里的"同步标 志"是否置位； 对变电站合并单元报文丢包异常检测检测合并单元的报文是否连续； 对变电站合并单元间报文同步异常检测检测来自不同合并单元的报文是否同
止 少； 对变电站合并单元报文通道无效检测检测来自合并单元的报文是否存在通道无 效。 步骤3 :数据处理系统的数据分析模块进行数据合理性估计，具体包括 电压不平衡异常检测检测不平衡电压是否越限； 电流不平衡异常检测等项目检测不平衡电流是否越限。 步骤4 :数据处理系统的数据分析模块进行数据计算分析。
步骤5 :数据处理系统的数据分析模块进行数据记录处理。 此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行的描述并非对本发明的范围的 限制，本领域技术人员在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的， 均属于本发明保护范围之内。
权利要求
一种数字化变电站保护控制设备的数据处理系统，其特征在于通过网络获得数字化变电站的保护控制设备所需要的模拟量和开关量数据，对数据进行集中式数据记录、处理和分析；所述数据处理系统硬件采用嵌入式处理器单元，多CPU并行处理技术，提供双以太网接口和RS232、RS485/422接口，软件系统包括数据接收模块和数据分析处理模块，所述数据接收模块接收基于IEC61850标准的变电站通信网络和系统的数据报文，所述数据分析处理模块提供就地的数据分析和数据管理功能，为数字化变电站的保护控制设备提供数据和数据的正常异常信息，对数据的同步、丢包、无效数据等进行分析处理，同时记录所采集的数据的实时动态变化过程和分析结果。
2. 根据权利要求1所述的数字化变电站的数据处理系统，其特征在于所述的数据分析处理模块以IEC 61850标准第五部分为基础，构建信息和通信模型库。
3. 根据权利要求1或2所述的数字化变电站数据处理系统，其特征在于所述软件系统采用变电站配置语言，并使用统一的工具对所述数据处理系统进行配置和管理。
4. 根据权利要求1所述的数字化变电站保护控制设备数据处理系统，其特征在于所述数据分析处理模块对来自站内多个间隔的数据进行统一处理记录，并根据记录的电流、电压、开关量，对有关元件的有功、无功、非周期分量、系统频率的变化进行计算，输出分析结果，并对所接收数据的同步性、丢包、数据有效性等进行分析处理，剔除坏数据，并对数据合理性进行估计。
5. —种应用于数字化变电站保护控制设备的数据处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤步骤1 :数据处理系统的数据接收模块通过网络接收IEC61850标准的数据报文；步骤2 :数据处理系统的数据处理分析模块对接收到的基于IEC61850标准的数据进行数据异常检测；步骤3 :数据处理系统的数据分析模块进行数据合理性估计；步骤4 :数据处理系统的数据分析模块进行数据计算分析；步骤5 :数据处理系统的数据分析模块进行数据记录处理。
6. 如权利要求5所述的一种应用于数字化变电站保护控制设备的数据处理方法，其特征在于所述步骤2中数据数据处理分析模块对基于IEC61850标准的数据的异常检测包括对变电站合并单元通讯异常检测，对变电站开关控制器通讯异常检测，对变电站合并单元报文"要求维修标志"异常检测，对变电站合并单元报文"同步标志"异常检测，对变电站合并单元报文丢包异常检测，对变电站合并单元间报文同步异常检测，对变电站合并单元报文通道无效检测。
7. 如权利要求5所述的一种应用于数字化变电站保护控制设备的数据处理方法，其特征在于所述步骤3中数据处理分析模块基于IEC61850标准的数据合理性进行估计包括检测不平衡电压是否越限，检测不平衡电流是否越限。
全文摘要
本发明提出了一种应用于数字化变电站的基于网络的保护控制设备的数据处理系统，面向数字化变电站，遵循IEC61850标准，对变电站内的数据进行接收、记录和分析管理，设备支持XML，这使得采用多种手段、工具对设备进行配置成为可能，更便于信息在不同系统、不同平台间的交换、共享；采用标准的变电站配置语言SCL对设备进行通信相关的配置，任何厂家的符合IEC61850的配置工具都可识别，新型数字化变电站数据处理系统具有数字化、开放、易于维护和扩展方便的优点，同时数据分析处理软件可以方便的对数据进行分析处理并对所接收数据进行管理。
文档编号H02J13/00GK101710739SQ200910243408
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者万博, 侯鹏, 刘润花, 宋合志, 曲春辉, 曹楠, 李冰, 李刚, 汪一, 王冬青, 王化鹏, 申仲涛, 苏瑞, 陈翔宇, 鹿洪刚 申请人:中国电力科学研究院