一种变电站自动化控制系统的制作方法
【专利摘要】本申请提供一种变电站自动化控制系统，包括：第一、第二控制系统和虚拟测控装置；虚拟测控装置包括：采集箱，用于获取第一控制系统中的远动机发送的104报文；管理主机，包括报文处理模块和多个虚拟测控模块；报文处理模块，用于对采集箱采集到的104报文进行解析，将解析结果发送到与104报文相匹配的虚拟测控模块；虚拟测控装置与第二控制系统的站控层交换机相连，通过虚拟测控模块模拟第二控制系统的实体测控装置运行，与第二控制系统的站控层交换机进行61850通信，将依据解析结果生成的MMS报文和模拟的实体测控装置订阅的站控层GOOSE报文发送至第二控制系统。以保证新、老系统站控层和间隔层闭锁逻辑的完整性。
【专利说明】
一种变电站自动化控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及自动化控制系统技术领域，具体涉及一种处于变电站智能化改造过渡阶段的进行虚拟测控的变电站自动化控制系统。
【背景技术】
[0002]变电站中自动化设备的安全运行，对于变电站乃至电力系统的运行十分重要。随着变电站自动化设备运行年限的增长，设备运行工况会逐年下降，缺陷发生率高，难以满足电网正常、安全、稳定运行的要求，给电力系统的正常运行带来安全隐患，无法适应满足电网监控和调控一体化系统对于变电站远方控制和远方监视的要求。为解决上述问题，变电站自动化系统全站智能化改造正在逐步展开。
[0003]变电站自动化系统全站智能化改造需按照停电计划一步一步开展，改造过程是一个长期的过程，在改造过程中，为确保正常运行倒闸操作及事故处理，降低电网误操作的风险，改造过程中新老监控系统必须具备完整的间隔层和站控层闭锁逻辑。已改造控制系统的间隔信息接入新的测控和后台，未改造控制系统的间隔信息接入原有的老测控和老后台，同样，未改造控制系统中的老远动传送未改造间隔信息，已改造控制系统中的新远动传送已改造间隔信息。已改造的控制系统和未改造的控制系统为两个独立的控制系统，且两个控制系统内部采用的通信规约不同，而在控制系统中，间隔层和站控层闭锁逻辑很多都是跨间隔，如何将未改造间隔的信息传送给新系统以保证新、老系统站控层和间隔层闭锁逻辑的完整性，是改造过程中面临的一个大问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明实施例提供一种变电站自动化控制系统，以保证变电站自动化控制系统改造过程中新、老控制系统中站控层和间隔层闭锁逻辑的完整性。
[0005]为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案:
[0006]—种变电站自动化控制系统，包括:
[0007]虚拟测控装置、未改造的第一控制系统和已改造的第二控制系统；
[0008]所述虚拟测控装置的输入端与所述第一控制系统中的调度交换机相连、输出端与第二控制系统的站控层交换机相连，所述虚拟测控装置包括:
[0009]采集箱和管理主机；
[0010]所述采集箱与所述第一控制系统中的调度交换机镜像接口相连，用于获取所述第一控制系统中的远动机发送的104报文；
[0011]所述管理主机包括:
[0012]报文处理模块和多个虚拟测控模块；
[0013]所述报文处理模块，用于对所述采集箱采集到的104报文进行解析，将解析结果发送到与所述104报文相匹配的虚拟测控模块；
[0014]虚拟测控模块，用于模拟第二控制系统的实体测控装置运行，被模拟的间隔实际位于第一控制系统，为未改造间隔，所述虚拟测控模块与第二控制系统的站控层交换机进行61850通信，将依据所述解析结果生成的双点遥信MMS报文和所述虚拟测控模块模拟的实体测控装置订阅的站控层GOOSE报文发送至所述第二控制系统的站控层交换机。
[0015]优选的，上述变电站自动化控制系统中，所述第一控制系统和所述第二控制系统均包括:
[0016]远动机、调度交换机、监控主机、站控层交换机、多个间隔测控装置和多个间隔一次设备；
[0017]所述远动机通过所述调度交换机与调度主站实现数据通信；
[0018]所述监控主机和远动机通过所述站控层交换机与多个所述间隔测控装置实现数据交互；
[0019]所述两个控制系统中站控层交换机数据交互的通信规约不同；
[0020]所述间隔测控装置与所述间隔一次设备一一对应相连。
[0021 ]优选的，上述变电站自动化控制系统中，所述管理主机还包括:
[0022]管理模块，用于依据用户操作控制虚拟测控模块及报文处理模块的启动和退出，并监视所述虚拟测控模块和报文处理模块的运行状态。
[0023]优选的，上述变电站自动化控制系统中，所述第二控制系统中的间隔测控装置、监控主机和远动机由所述第二控制系统中的站控层交换机获取所述虚拟测控装置发送的站控层GOOSE报文和MMS报文，依据所述站控层GOOSE报文实现间隔层和站控层的联闭锁。
[0024]优选的，上述变电站自动化控制系统中，所述报文处理模块具体用于:
[0025]依据预存的104解析文件对所述采集箱采集到第一控制系统调度交换机的104报文进行解析，得到所述104报文包含的间隔一次设备位置信息及模拟量信息，所述104解析文件为依据所述变电站自动化控制系统的调度转发表配置而成。
[0026]优选的，上述变电站自动化控制系统中，所述管理模块内内置有网络状态判断模块，用于判断所述虚拟测控装置的MMS服务是否正常。
[0027]基于上述技术方案，本发明实施例提供的变电站自动化控制系统，通过虚拟测控装置对采集未改造的控制系统的104报文，通过报文处理模块和虚拟测控模块对所述104报文处理后，与第二控制系统的站控层交换机进行61850通信，将依据所述解析结果生成的双点遥信MMS报文和所述虚拟测控模块模拟的实体测控装置订阅的站控层GOOSE报文发送至所述第二控制系统的站控层交换机。从而实现了以保证新、老系统站控层和间隔层闭锁逻辑的完整性。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1为本申请实施例公开的一种变电站自动化控制系统的结构示意图；
[0030]图2为本申请实施例公开的一种虚拟测控装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]图1为本申请实施例公开的一种变电站自动化控制系统在改造过程中的结构示意图；
[0033]所述变电站自动控制系统下可以分为多个子系统，每个子系统可认为是一个独立的控制系统，参见图1，本申请实施例公开的变电站自动化控制系统，可以包括:
[0034]未改造的子控制系统，记为第一控制系统100;
[0035]已改造的子控制系统，记为第二控制系统200;
[0036]设置在所述第一控制系统100和第二控制系统200之间的虚拟测控装置300，所述虚拟测控装置300的输入端与所述第一控制系统100中的调度交换机相连、输出端与第二控制系统200的站控层交换机相连，所述虚拟测控装置300，用于由所述第一控制系统100调度交换机镜像口读取所述第一控制系统100的104报文，对所述104报文经过处理之后，转发给所述第二控制系统的站控层交换机。
[0037]通过本申请上述实施例公开的技术方案可见，所述虚拟测控装置300由原控制系统中获取104报文，所述虚拟测控装置300对所述104报文进行处理后发送给已改造的控制系统的站控层交换机，所述第二控制系统依据经所述虚拟测控装置300处理后的104报文控制所述第二控制系统的间隔层和站控层闭锁逻辑，从而实现了以保证新、老系统站控层和间隔层闭锁逻辑的完整性。
[0038]进一步的，为了保证所述虚拟测控装置300可以收到所述104报文，本申请上述实施例公开的技术方案中，所述第一控制系统100内的调度网交换机上设置有远动机发送104报文的端口镜像，此镜像口通过数据连接线与所述虚拟测控装置相连。
[0039]其中，所述第一控制系统100和所述第二控制系统200的系统组成方式可以相同，具体的，参见图1，所述第一控制系统100和所述第二控制系统200的结构可以包括:
[0040]调度交换机01，远动机02，监控主机03，站控层交换机04，多个间隔测控装置05和多个间隔一次设备06;
[0041 ]所述远动机02通过所述调度交换机01实现与变电站调度主站实现的数据通信；
[0042]所述监控主机03和远动机02通过所述站控层交换机04实现与多个所述间隔测控装置04的数据交互；
[0043]上述两个控制系统中站控层交换机04与所述监控主机03、远动机02及多个所述间隔测控装置04的数据交互通信规约不同；
[0044]其中，所述间隔测控装置05与所述间隔一次设备06—一对应相连。
[0045]其中，通信规约是为进行通信双方的数据交换而建立的规则、标准或约定，内容包括:信息格式、传输机制、同步控制、出错检测等，以约束双方进行正确、协调地工作。未经改造的变电站不同厂商采用不同的私有协议，已经改造的变电站均采用国际标准IEC61850通信协议。
[0046]图2为本申请实施例公开的一种虚拟测控装置的结构示意图；
[0047]具体的，为了方便用户更加清晰直观的了解所述虚拟测控装置300的工作方式，参见图2，本申请实施例公开的所述虚拟测控装置300至少可以包括:
[0048]采集箱310和管理主机320，其中，所述采集箱310和管理主机320之间的可采用PCIE数据线进行连接；
[0049 ]所述采集箱310的数据采集接口与所述第一控制系统100中的调度交换机OI的镜像接口相连，用于获取所述第一控制系统100中的远动机02发送的104报文；
[0050]所述管理主机320可以是一台运行LINUX系统或其他系统的装置，其至少可以包括:
[0051 ] 一个报文处理模块321和多个虚拟测控模块322;
[0052]所述报文处理模块321，用于对所述采集箱310采集到的104报文进行解析，将解析结果发送到与所述104报文相匹配的虚拟测控模块322中，具体的，所述报文处理模块321在获取到所述采集箱310发送的104报文后，对所述104报文进行解析得到所述104报文所包含的开关量数据和模拟量数据，并将所述开关量数据和模拟量数据发送到与所述104报文对应的虚拟测控模块322中。
[0053]管理主机320和虚拟测控模块322的IP设置为和第二控制系统200中的站控层交换机04网段一致。其中上述实施例中，虚拟测控模块322模拟用于第二控制系统的实体测控装置运行，被模拟的间隔实际位于第一控制系统，为未改造间隔。所述虚拟测控模块322为预配置的用于模拟实体测控装置运行的模块，其可虚拟所有厂家测控，所述虚拟测控模块322完成与实测控装置(间隔测控装置)一致的功能，各个虚拟测控模块322之间相互独立，互不影响;可以依据用户需求单独启动关闭，可增加、删减所述虚拟测控模块322。所述虚拟测控模块322可以为用户依据所模拟的对象配置系统配置文件，包含运行在虚拟测控模块上所有虚拟测控的IEDName、编号、IP和启动方式等，并在对应编号的文件夹下放置对应的虚拟测控模块的mms使能配置文件、ICD模型文件；
[0054]虚拟测控模块322接入变电站所述第二控制系统200的站控层交换机中，实现与过程层和站控层的数据交互。所述虚拟测控模块的数量可以依据用户需求自行设定，例如:一台虚拟测控装置300最多可以设置20个虚拟测控模块322，即可同时模拟I?20个实体测控的功能，虚拟测控模块之间相互独立，互不影响;虚测控模块可单独启动关闭，可增加、删减虚测控模块。多台虚拟测控装置300可以同时并行接入使用，模拟更多测控装置，从而满足全站的虚拟测控需求。
[0055]其中，所述实体测控装置是一种实际的装置，该装置能够实现“四遥”的功能，即遥信、遥测、遥控和遥调。遥信:主要包括采集并上送变电站内开关、刀闸、主变档位的位置信号、外回路告警信号、本体信号和保护动作信号。遥测:完成各种交流量的测量和计算并上送，如电压、电流、功率、功率因素、频率、直流电压、变压器油温、绕组温度等。遥控:实现开关、刀闸的分合控制，一些信号的复归等;遥调:主变档位的调整。
[0056]所述虚拟测控模块与所述第二控制系统的站控层交换机相连，用于模拟第二控制系统的实体测控装置运行，被模拟的间隔实际位于第一控制系统，为未改造间隔，所述虚拟测控模块322与所述第二控制系统200的站控层交换机相连，用于模拟实体测控装置运行，用于实现与第二控制系统的站控层交换机进行61850通信，将依据所述解析结果生成的双点遥信MMS报文和所述虚拟测控模块模拟的实体测控装置订阅的站控层GOOSE报文发送至所述第二控制系统的站控层交换机。
[0057]其中，所述61850是一种公共的通信标准，是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，目的是让变电站自动化系统中来自不同厂家的设备可以实现互操作，实现系统的无缝连接。
[0058]所述GOOSE报文是一种实时应用，用于传送间隔闭锁信号和实时跳闸信号。交换机利用虚拟局域网(VLAN)技术控制GOOSE报文发送智能变电站电网之间逻辑闭锁信息。通过GOOSE报文(面向对象变电站通用事件)实现装置之间信息交换和监控间隔联闭锁功能。
[0059]当本领域技术人员采用本申请上述实施例公开的变电站自动化控制系统对新、老控制系统进行相关调试工作时，其原则为:所述第二控制系统200中的间隔测控装置05进行调试不接入所述监控主机03，与所述间隔测控装置05对应的虚拟测控模块322接入所述监控主机03，并保持需要被替代的第一控制系统100中的间隔测控装置05接入所述第一控制系统100中的监控主机03，以保证第一控制系统100中的104报文正常，然后依据所述104报文对所述模拟测控模块322进行测试，依据测试结果对新老系统进行状态比对，检查遥测、遥信数据是否正常，依据检查结果对所述第二控制系统200中的间隔测控装置05进行调整；当所述第二控制系统200中的实体测控装置05调试完毕后接入所述第二控制系统200中的监控主机，与调试完毕的间隔测控装置05对应虚拟测控模块322退出，并将所述第一控制系统100中的实体测控装置05退出监控主机03 ；
[0060]待第一控制系统100中的所有间隔测控装置05和间隔一次设备06改造完成，且所有已改造间隔均已接入第二控制系统200后，虚拟测控装置300退出系统运行。
[0061]具体的，在本申请所述第二控制系统200中的间隔测控装置05、监控主机03和远动机02由所述第二控制系统200中的站控层交换机04获取所述虚拟测控装置发送的站控层GOOSE报文，依据所述站控层GOOSE报文实现间隔层和站控层的联闭锁。
[0062]改造时先改造所述第一控制系统100和第二控制系统200的公共部分，如220kV母线设备部分，退出对应的虚拟测控模块322，第二控制系统200中公共部分投运。此时第一控制系统100中公共部分测控仍需要保留，用以将103报文信息送给第一控制系统的站控层交换机，实现第一控制系统100站控层和间隔的联闭锁。待第一控制系统100中与公共部分有闭锁关系的间隔测控装置05全部改造完成后，再将第一控制系统100中公共部分隔离测控装置05退出运行。既保证了第一控制系统100的站控层和间隔层闭锁逻辑的完整性，又实现了第二控制系统200站控层和间隔层闭锁逻辑的完整性。
[0063]为了方便对所述管理主机320的运行状态进行管理和监控，参见图2，本申请上述实施例公开的管理主机320中还可以包括:
[0064]管理模块323，所述管理模块323用于依据通过人机交互平台获取到的用户操指令控制虚拟测控模块322及报文处理模块321的启动和退出，并通过所述人机交互平台显示所述虚拟测控模块322和报文处理模块321的运行状态。用户可用过所述人机交互平台查看全部所述虚拟测控模块的工作状态、当前已启动的虚拟测控模块的工作状态、各个虚拟测控模块上各个运行的虚测控运行工况等。
[0065]为了方便对所述104报文进行解析，所述报文处理模块321内存储有104解析文件，所述具体用于:
[0066]依据预存的104解析文件对所述采集箱采集到的104报文进行解析，得到所述104报文包含的间隔一次设备位置信息及模拟量信息，所述104解析文件为依据所述变电站自动化控制系统的调度转发表配置而成，可通过104解析文件由获取到的104报文中提取所述104报文所包含的开关量信息以及模拟量信息。
[0067]在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述虚拟测控模块322中还配置有依据SCD(全站系统配置文件)生成对应测控装置的站控层GOOSE配置文件，所述GOOSE配置文件以名称为stgoose.cfg的方式设置在放到对应编号IED(InteIligent Electronic Device，智能电力监测装置)的目录下。
[0068]可以理解的是，为了保证所述虚拟测控装置300与所述第一控制系统100和第二控制系统200的数据连接状态的稳定性，管理模块223内置有网络状态判断模块，用于判断所述虚拟测控装置的MMS服务是否正常。
[0069]为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0070]本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0071]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0072]结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(R0M)、电可编程R0M、电可擦除可编程R0M、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0073]还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0074]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种变电站自动化控制系统，其特征在于，包括: 虚拟测控装置、未改造的第一控制系统和已改造的第二控制系统； 所述虚拟测控装置的输入端与所述第一控制系统中的调度交换机相连、输出端与第二控制系统的站控层交换机相连，所述虚拟测控装置包括: 采集箱和管理主机； 所述采集箱与所述第一控制系统中的调度交换机镜像接口相连，用于获取所述第一控制系统中的远动机发送的104报文； 所述管理主机包括: 报文处理模块和多个虚拟测控模块； 所述报文处理模块，用于对所述采集箱采集到的104报文进行解析，将解析结果发送到与所述104报文相匹配的虚拟测控模块； 虚拟测控模块，用于模拟第二控制系统的实体测控装置运行，被模拟的间隔实际位于第一控制系统，为未改造间隔，所述虚拟测控模块与第二控制系统的站控层交换机进行61850通信，将依据所述解析结果生成的双点遥信MMS报文和所述虚拟测控模块模拟的实体测控装置订阅的站控层GOOSE报文发送至所述第二控制系统的站控层交换机。2.根据权利要求1所述的变电站自动化控制系统，其特征在于， 所述第一控制系统和所述第二控制系统均包括: 远动机、调度交换机、监控主机、站控层交换机、多个间隔测控装置和多个间隔一次设备; 所述远动机通过所述调度交换机与调度主站实现数据通信； 所述监控主机和远动机通过所述站控层交换机与多个所述间隔测控装置实现数据交互； 上述两个控制系统中站控层交换机数据交互的通信规约不同； 所述间隔测控装置与所述间隔一次设备一一对应相连。3.根据权利要求1所述的变电站自动化控制系统，其特征在于，所述管理主机还包括: 管理模块，用于依据用户操作控制虚拟测控模块及报文处理模块的启动和退出，并监视所述虚拟测控模块和报文处理模块的运行状态。4.根据权利要求2所述的变电站自动化控制系统，其特征在于，所述第二控制系统中的间隔测控装置、监控主机和远动机由所述第二控制系统中的站控层交换机获取所述虚拟测控装置发送的站控层GOOSE报文和MMS报文，依据所述站控层GOOSE报文实现间隔层和站控层的联闭锁。5.根据权利要求1所述的变电站自动化控制系统，其特征在于，所述报文处理模块具体用于: 依据预存的104解析文件对所述采集箱采集到第一控制系统调度交换机的104报文进行解析，得到所述104报文包含的间隔一次设备位置信息及模拟量信息，所述104解析文件为依据所述变电站自动化控制系统的调度转发表配置而成。6.根据权利要求3所述的变电站自动化控制系统，其特征在于，所述管理模块内内置有网络状态判断模块，用于判断所述虚拟测控装置的MMS服务是否正常。
【文档编号】H02J13/00GK105914890SQ201610398540
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】申涛, 陈琼良, 邢佳磊, 叶海明, 吴米佳, 倪炯, 郑利达, 仲浩, 蓝益军
【申请人】国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 国网浙江省电力公司检修分公司