一种智能变电站一次设备控制逻辑的快速扫描方法与流程

本发明涉及国际标准《变电站通信网络和系统》(IEC61850)的面向通用对象变电站事件(GOOSE)在变电站自动化系统的应用领域，具体地说是一种采用GOOSE发布和订阅来实现智能变电站一次设备控制逻辑的快速扫描方法。

背景技术：

IEC61850标准是国际电工委员会TC57工作组针对解决变电站自动化系统面临的互操作性问题最新制定的《变电站通信网络和系统》系列标准。该标准得到国内外大部分主流厂家的支持，成为全球在变电站自动化领域唯一统一的标准。

面向通用对象的变电站事件GOOSE是IEC61850标准为解决变电站快速通信需求而提出的一种快速报文机制。GOOSE报文经表示层后直接映射到链路层和物理层，并且采用具有优先级和虚拟局域网VLAN标志(IEEE 802.1Q)的交换式以太网技术，保证了报文传输的可靠性和实时性。IEC61850标准规定SCL文件是变电站自动化系统通信配置描述语言文件，SCL文件中包含了变电站监控系统GOOSE通信参数和工程实例数据结构，而SCL文件是以W3C标准XML作为元语言的，因此实际工程GOOSE通信特征就是以XML元语言来实现文本配置的充分表达。

随着智能电网的区域建设和智能变电站新技术的推广应用，IEC61850标准已被广泛应用于智能电网变电站监控系统中，其中过程层网络采用GOOSE通信实现一次设备状态共享，测控装置依据GOOSE信息实现一次设备控制逻辑判断，然后将逻辑判断结果通过GOOSE通信报文传递给过程层设备。在过程层网络统一的GOOSE通信传输协议基础上，如何快速扫描获得一次设备有关控制逻辑的输入输出关系，是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能变电站一次设备控制逻辑的快速扫描方法，其导入符合IEC61850标准的变电站监控系统设备模型和配置，模拟智能终端作为快速报文发布方和接收方的GOOSE通信行为，通过GOOSE信息的自主发布和订阅监视实现一次设备控制逻辑关系扫描功能。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种智能变电站一次设备控制逻辑的快速扫描方法，其包括如下步骤：

1)导入SCL文件，通过解析SCL文件，获取站内的所有测控装置和智能终端配置信息；

2)选定需要仿真发布GOOSE报文的智能终端，确定所有智能终端的一次设备状态信息点表，同时设定智能终端一次设备状态信息点初始值；

3)选定需要订阅GOOSE报文的测控装置，确定所有测控装置的一次设备控制逻辑输出信息点表，同时设定订阅获取控制逻辑输出结果的等待时间；

4)启动一次设备控制逻辑快速扫描流程；

5)发送选定的所有智能终端一次设备状态信息点初始值；

6)在设定的等待时间内，订阅获取所有测控装置的一次设备控制逻辑输出结果；

7)判断所有测控装置的一次设备控制逻辑输出结果是否为“允许操作”；如果控制逻辑输出结果均为真，则输出信息“初始态扫描正确”，然后进入步骤8)；如果有一个或者一个以上的控制逻辑输出结果为假，则输出信息“初始态扫描异常”，然后选择是否继续后续扫描流程，如果选择继续，则进入步骤8)，如果选择结束，则进入步骤15)；

8)自动选定一个需要仿真的智能终端；

9)改变选定智能终端的一个一次设备状态信息点初始值，并模拟发送相应GOOSE报文；

10)在设定的等待时间内，监视所有测控装置有关一次设备控制逻辑输出结果，如果有一个或者一个以上的控制逻辑输出结果有改变并记录；

11)恢复一次设备状态信息点数值为初始值，并模拟发送相应GOOSE报文；

12)判断选定智能终端的一次设备状态信息点是否均已改变过初始值；

13)判断选定范围内的所有智能终端是否均已完成一次设备状态信息的变化与报文发送；

14)输出一次设备控制逻辑的二维关系表；

15)结束快速扫描。

进一步地，步骤12)中，如果判断结果为真，则进入步骤13)；如果判断结果为假，则进入步骤9)。

进一步地，步骤13)中，如果判断结果为真，则进入步骤14)；如果判断结果为假，则进入步骤8)。

本发明具有如下的有益效果：本发明通过GOOSE通信仿真机制，实现了变电站监控系统一次设备控制逻辑快速扫描，为智能电网自动化系统集成测试提供了一个直观可靠的方法，为智能变电站建设提供了一种新颖实用的测试方法，同时为IEC61850标准在电力系统中的推广应用起了重要作用。

本发明智能变电站一次设备控制逻辑的快速扫描方法已经在实际变电站监控系统中采用，本发明的有效性和可靠性得到了工程试验验证，具备了变电站监控系统技术应用的理论和实践基础。

附图说明

图1为本发明一次设备控制逻辑快速扫描原理图。

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例

本发明的整个快速扫描原理如附图1所示，采用SCL文件自动生成相应智能终端的GOOSE仿真参数，在给定设备范围内轮流仿真发送一次设备状态信息，同时订阅记录测控装置有关一次设备控制逻辑输出动作情况。

本发明的流程如图2所示，其步骤如下：

1)导入SCL文件，通过解析SCL文件，获取站内的所有测控装置和智能终端配置信息；

2)选定需要仿真发布GOOSE报文的智能终端，确定所有智能终端的一次设备状态信息点表，同时设定智能终端一次设备状态信息点初始值；

3)选定需要订阅GOOSE报文的测控装置，确定所有测控装置的一次设备控制逻辑输出信息点表，同时设定订阅获取控制逻辑输出结果的等待时间；

4)启动一次设备控制逻辑快速扫描流程；

5)发送选定的所有智能终端一次设备状态信息点初始值；

6)在设定的等待时间内，订阅获取所有测控装置的一次设备控制逻辑输出结果；

7)判断所有测控装置的一次设备控制逻辑输出结果是否为“允许操作”；如果控制逻辑输出结果均为真，则输出信息“初始态扫描正确”，然后进入步骤8)；如果有一个或者一个以上的控制逻辑输出结果为假，则输出信息“初始态扫描异常”，然后选择是否继续后续扫描流程，如果选择继续，则进入步骤8)，如果选择结束，则进入步骤15)；

8)自动选定一个需要仿真的智能终端；

9)改变选定智能终端的一个一次设备状态信息点初始值，并模拟发送相应GOOSE报文；

10)在设定的等待时间内，监视所有测控装置有关一次设备控制逻辑输出结果，如果有一个或者一个以上的控制逻辑输出结果有改变并记录；

11)恢复一次设备状态信息点数值为初始值，并模拟发送相应GOOSE报文；

12)判断选定智能终端的一次设备状态信息点是否均已改变过初始值；如果判断结果为真，则进入步骤13)；如果判断结果为假，则进入步骤9)；

13)判断选定范围内的所有智能终端是否均已完成一次设备状态信息的变化与报文发送；如果判断结果为真，则进入步骤14)；如果判断结果为假，则进入步骤8)；

14)输出一次设备控制逻辑的二维关系表；

15)结束快速扫描。

应用例

以智能变电站实际工程一个220kVⅠ母母线电气间隔和一个220kV线路电气间隔为例，来说明本发明进行一次设备控制逻辑快速扫描的实现过程。

SCL文件模型配置具体情况如下：模型文件中包括三个装置，一个是220kVⅠ母母线测控装置，一个是220kVⅠ母母线智能终端装置，一个是220kV线路智能终端装置。通过GOOSE通信，220kVⅠ母母线测控装置分别接收220kVⅠ母母线智能终端、220kV线路智能终端装置发送的闸刀、地刀状态信息，同时220kVⅠ母母线测控装置发送给220kVⅠ母母线智能终端装置有关闸刀、地刀控制逻辑输出结果。

(1)SCL文件解析

采用标准XML解析器读入SCL模型配置文件，解析获得以下通信参数和数据参数，如表1所示。

表1 GOOSE通信参数表

(2)智能终端选择以及初始值设定

在扫描流程启动之前，选择需要仿真的智能终端范围，并确定相关一次设备状态信息的初始值。具体设定如表2所示。

表2智能终端选择设置表

测控装置选择及等待时间设置

在扫描流程启动之前，选择需要订阅监视的测控装置范围，并设定相关一次设备控制逻辑输出结果的等待时间。具体设定如表3所示。

表3测控装置选择设置表

(3)快速扫描流程

启动快速扫描流程，逐个选择智能终端并改变一次设备状态信息，同时自动监视母线测控装置一次设备控制逻辑输出结果。当所有智能终端的一次设备状态均已完成一次改变后，输出一次设备控制逻辑关系表，并自动终结扫描流程。具体扫描流程如表4所示。

表4母线测控装置一次设备控制逻辑快速扫描流程表

输出的一次设备控制逻辑关系表如表5所示。

表5一次设备控制逻辑关系表

注：“●”表示存在输入输出关联关系。