智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统及管理方法

智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统及管理方法
【专利摘要】本发明涉及一种智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统及其管理方法，智能调度模型管理系统是基于变电站间隔scd模型的，包括：间隔模型获取模块、模型解析转换模块、模型拼接比对入库模块和流程管理模块；模型管理方法包括下述步骤：以变电站为源端、以间隔为粒度进行建模；监视消息总线，获取变电站发送的消息；通过服务总线获取变电站间隔模型；依次读取变电站间隔scd文件，对间隔模型进行解析转换；将转换后的间隔模型进行拼接，并导入关系库和实时库；通过消息总线通知间隔模型更新完成。本发明的智能调度模型管理系统模型来源于变电站间隔scd文件，做到站端维护、自动接入，不需要人工参与，真正做到变电站模型的即插即用。
【专利说明】智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统及管理方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力自动化技术，具体讲涉及一种智能变电站即插即用的智能调 度模型管理系统及其管理方法。

【背景技术】
[0002] 智能变电站系统遵循IEC61850标准，采用变电站配置描述（substation configuration description, SO))模型，该模型包含一、二次设备信息，重点描述了变电站 内各IED设备的信息；而智能调度系统遵循IEC61970模型标准，采用CM/E模型格式，定义 了电网设备模型类对象，每个类对象中包含各自的应用属性，CIM/E模型包含一次、二次设 备信息，重点描述了一次设备模型。智能调度系统模型来自变电站端，而两套模型标准差别 较大，因此需要对SCD模型进行转换处理，提取出调度端所需的模型信息，然后就可以利用 目前调度端已经开展的CM/E研究和应用对电网模型进行管理，实现变电站模型的即插即 用。
[0003] 整站S⑶模型一般几十兆，在模型更新时如果传输整站模型的话，对带宽要求比 较高，如果周期同步频率较高的话，对网络压力较大，亟需一种智能调度模型管理系统及其 管理方法。


【发明内容】

[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种智能变电站即插即用的智能调度 模型管理系统及其管理方法，本发明在智能变电站端遵循IEC61850标准以间隔为单位建 立模型，形成间隔scd文件。各间隔模型中包括本间隔内的一次设备、IED设备及有电气或 信号联系的关联间隔中的部分设备，在智能调度模型管理系统中，通过对各间隔模型文件 的解析，获取调度系统需要的模型信息及各间隔之间的连接关系，将间隔模型合并为整站 模型。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] 本发明提供一种智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统，其改进之处在 于，所述智能调度模型管理系统是基于变电站间隔scd模型的，包括：
[0007] 间隔模型获取模块：用于监视消息总线，获取变电站发送的新增厂站、模型更新消 息后，调用服务总线获取智能变电站上送的模型文件；
[0008] 模型解析转换模块：依据IEC61850规范与IEC61970规范的差别，对scd格式的模 型文件进行解析，提取出智能调度系统所需的模型信息后，转换为CIM/E格式的模型文件；
[0009] 模型拼接比对入库模块：将转换后的模型文件依据间隔模型间的连接关系，同时 与模型库中已有模型进行比对，将其增量同步到整个电网模型库中；
[0010] 流程管理模块：用于管理整个智能调度模型管理系统中各其他模块，保证其正常 运行，同时控制消息、文件的传输，实现整个过程的自动化，实现智能变电站模型的即插即 用。 toon] 本发明还提供一种智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统的模型管理方 法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
[0012] (1)以变电站为源端、以间隔为粒度进行建模；
[0013] ⑵监视消息总线，获取变电站发送的消息；
[0014] (3)通过服务总线获取变电站间隔模型；
[0015] (4)依次读取变电站间隔scd文件，对间隔模型进行解析转换；
[0016] (5)将转换后的间隔模型进行拼接，并导入关系库和实时库；
[0017] (6)通过消息总线通知间隔模型更新完成。
[0018] 进一步地，所述步骤（1)中，将原始变电站模型拆分为以间隔为单位的多个模型 文件；各间隔模型中，一次设备部分：包括本间隔以及与之直接关联的间隔（一般为母线间 隔）的信息；二次设备部分：包括与一次设备中的间隔相关联的二次设备的建模信息。
[0019] 进一步地，所述步骤（2)中，智能变电站发送的消息包括通过变电站接口与智能 调度模型管理系统的通信消息，通信消息包括：
[0020] 新增厂站：变电站发送全部间隔scd文件，在智能调度模型管理系统目录下建立 以"厂站名_日期_时间"的文件目录，将所有间隔scd文件保存到该目录下；然后智能调 度模型管理系统依次读取该目录中所有的间隔scd文件，调用转换拼接函数进行处理；
[0021] 模型更新：变电站发送有变化的间隔scd文件，建立新的"厂站名_日期_时间" 的文件目录，保存更新的间隔scd文件；然后智能调度模型管理系统读取所有的间隔scd文 件，调用更新函数处理；
[0022] 删除厂站：变电站发送删除厂站的信号，根据获取的厂站名，将数据库中所有与该 厂站相关的数据全部删除；删除厂站模型信号加入"人为确认"环节，确认无误后执行删除 操作，删除后无法恢复。
[0023] 进一步地，所述步骤（3)中，智能调度模型管理系统订阅所有变电站模型更新事 件，当变电站模型更新后，收到模型更新通知，然后调用服务总线，获取变电站间隔模型。
[0024] 进一步地，所述步骤（4)中，变电站间隔模型包括变电站间隔scd文件，变电站间 隔scd文件分为三类：普通间隔scd文件、变压器间隔scd文件和虚拟间隔scd文件；
[0025] 对于普通间隔scd文件，解析属于该间隔的一次设备和IED设备信息；
[0026] 对于变压器间隔scd文件，读取变压器、绕组及各绕组所属间隔一次设备信息及 属于该变压器间隔的IED设备信息；
[0027] 对于虚拟间隔scd文件，由于不属于任意间隔，不包含一次设备，用于监视整站状 态，只读取IED设备信息；
[0028] 从各间隔scd文件中解析出所需信息后，按照IEC61970规范要求对各信息进行重 新组合，形成CIM/E格式的间隔模型。
[0029] 进一步地，所述步骤（5)中，将转换后的间隔模型进行拼接包括：依据变电站上传 的间隔scd模型，根据不同间隔特征提取出调度端所需的CIM/E格式模型；
[0030] 变电站站内部分根据间隔的外部连接关系即间隔之间的连接点，拼接成整站模 型；
[0031] 变电站与外部电网的连接关系则通过变电站的进出线模型进行提取，获得交流线 段端点信息，再通过查找功能，生成站间连接线，将变电站模型与大电网模型连接起来。
[0032] 进一步地，所述步骤（6)中，获取整站模型后，利用智能调度模型管理系统已实现 的功能对电网模型进行管理，包括导入CM/E文件中的模型信息，并提供模型验证、模型投 在线、模型回退和模型发布管理功能；完成所有操作后，通过消息总线发布间隔模型更新完 成消息。
[0033] 与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
[0034] 本发明提供的智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统及其管理方法，在智 能调度技术支持系统上，按照智能电网即插即用实现框架研发接口软件，使智能调度技术 支持系统能做到自动识别智能变电站的接入请求、自动发现智能变电站、自动根据接入申 请和发现的智能变电站收集所需要的电网、变电站模型、设备参数、运行信息等并进行建 模，并把接入站纳入控制。
[0035] 智能调度模型管理系统模型来源于变电站间隔scd文件，可以做到站端维护、自 动接入，不需要人工参与，真正做到变电站模型的即插即用。同时站端采用间隔建模，模型 仅包含本间隔的一次设备、IED设备及部分关联间隔的少量信息，模型较小，再经压缩传输 后，占用带宽较小，减轻了对整个调度数据网的压力。基于间隔scd模型的转换技术，保证 本间隔模型信息全部转换为需要的格式，相连间隔之间的连接关系也能够全部保留，经拼 接后形成的整站模型不会丢失信息，从而保证了模型的完整性和可用性。

【专利附图】

【附图说明】
[0036] 图1是本发明提供的以间隔为单位的模型连接关系示意图；
[0037] 图2是本发明提供的智能调度模型管理系统各模块示意图；
[0038] 图3是本发明提供的变电站间隔模型即插即用整体流程图。

【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0040] 本发明提供一种智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统，其各模块示意图 如图2所示，所述智能调度模型管理系统是基于变电站间隔scd模型的，包括四个模块：间 隔模型获取模块、模型解析转换模块、模型拼接比对入库模块和流程管理模块；各模块的功 能如下：
[0041] 间隔模型获取模块：用于监视消息总线，获取变电站发送的新增厂站、模型更新消 息后，调用服务总线获取智能变电站上送的模型文件；
[0042] 模型解析转换模块：依据IEC61850规范与IEC61970规范的差别，对scd格式的模 型文件进行解析，提取出智能调度系统所需的模型信息后，转换为CIM/E格式的模型文件； [0043] 模型拼接比对入库模块：将转换后的模型文件依据间隔模型间的连接关系，同时 与模型库中已有模型进行比对，将其增量同步到整个电网模型库中；
[0044] 流程管理模块：用于管理整个智能调度模型管理系统中各其他模块，保证其正常 运行，同时控制消息、文件的传输，实现整个过程的自动化，实现智能变电站模型的即插即 用。
[0045] 本发明提供的间隔模型即插即用整体流程图如图3所示，包括下述步骤：
[0046] (1)以变电站为源端、以间隔为粒度进行建模：
[0047] 智能调度系统自动建模（即变电站模型即插即用系统）模型来源于变电站，变电 站源端以间隔为粒度建模。传统的模型文件是基于整个变电站进行建模的，包括变电站所 有一次设备描述部分及整个变电站二次设备的建模。为了便于对模型进行管理，减小因模 型变化所导致的连锁反应而将原始变电站模型拆分为以间隔为单位的多个模型文件。各间 隔模型中，一次设备部分：只包括本间隔的以及与之直接关联的间隔（一般为母线间隔）的 部分信息；二次设备部分：只包括与一次设备中的间隔相关联的二次设备的建模信息。
[0048] 智能变电站以间隔为粒度建模，上送模型scd文件后，智能调度模型管理系统依 据模型信息提取与转换技术，首先从scd模型中提取并生成CIM/E格式模型文件，该模型除 包含该间隔内的所有设备及其对应的量测信息外，还包含其与外部设备的连接关系。通过 该外部接口，将其连接到整个大电网中，如图1所示。
[0049] 变电站内各间隔之间的连接关系及间隔内部各设备的连接关系主要是通过连接 点（nd)进行关联，即读取间隔scd文件Terminal节点下的connectivityNode属性，然后 对各节点进行编号，不重复编号。为保证连接关系正确，必须要求不同关联间隔对应的节点 名完全相同，即不同间隔scd文件中同一个nd节点名字相同。在转换处理包含nd的设备 时，首先从scd文件中获取nd节点名，即读取Terminal下的connectivityNode属性，然后 去库中查找该节点名是否存在，若存在，直接替换为对应的编号，若不存在，则对该节点继 续编号，并将新节点名和编号添加到ND节点表中。
[0050] (2)监视消息总线，获取变电站发送的消息：包括通过变电站接口与智能调度模 型管理系统的通信消息，通信消息包括：
[0051] 新增厂站（NEW_SUBSTATION)、模型更新（M0DEL_UPDATE)、删除厂站（DEL_ SUBSTATION)。
[0052] 新增厂站：变电站发送全部间隔scd文件，在智能调度系统目录下建立以"厂站名 _日期_时间"的文件目录，将所有间隔scd文件保存到该目录下；然后模型管理系统依次 读取该目录中的所有scd文件，调用转换拼接函数进行处理。
[0053] 模型更新：变电站发送有变化的间隔scd文件，同样建立新的"厂站名_日期_时 间"的文件目录，保存更新的间隔scd文件；然后模型管理系统读取所有的间隔scd文件， 调用更新函数处理。
[0054] 删除厂站：变电站发送删除厂站的信号，根据获取的厂站名，将数据库中所有与该 厂站相关的数据全部删除。删除厂站模型信号加入"人为确认"环节，确认无误后才能执行 删除操作，删除后无法恢复。
[0055] (3)通过服务总线获取变电站间隔模型：
[0056] 智能调度模型管理系统订阅所有智能变电站模型更新事件，当变电站模型更新 后，可以收到模型更新通知，然后调用服务总线，获取变电站的电网模型。
[0057] (4)依次读取变电站间隔scd文件，对间隔模型进行解析转换：以间隔为粒度进行 模型转换：
[0058] 间隔模型包括间隔scd文件，变电站间隔scd文件主要分为三类：普通间隔scd文 件、变压器间隔scd文件、虚拟间隔scd文件。对于普通间隔，只需解析属于该间隔的一次 设备和IED设备；对于变压器间隔，需读取变压器、绕组及各绕组所属间隔等一次设备信息 及属于该变压器间隔的IED设备；对于虚拟间隔，由于不属于任意间隔，不包含一次设备， 一般是监视整站状态，只需读取IED设备信息。从各间隔scd文件中解析出所需信息后，按 61970规范要求对各信息进行重新组合，形成CIM/E格式的间隔模型。对于与本间隔有电气 联系的其他间隔信息，不在本间隔文件内解析。
[0059] (5)将转换后的间隔模型进行拼接，并导入关系库和实时库：以间隔为粒度进行 丰吴型拼接：
[0060] 依据智能变电站上传的间隔scd模型，根据不同间隔特征提取出调度端所需的 CIM/E格式模型。由于站端以间隔建模，提取后的模型也是以间隔为粒度的，对提取的模型 信息，站内部分根据间隔的外部连接关系即间隔之间的连接点，拼接成整站模型。而变电 站与外部电网的连接关系则需要通过变电站的进出线模型进行提取，获得交流线段端点信 息，再通过相应的查找功能，生成站间的连接线，将变电站模型与大电网模型连接起来。
[0061] (6)通过消息总线通知间隔模型更新完成：以间隔为单位的变电站模型自动接入 现有调度系统：
[0062] 获取整站模型后，即可利用目前调度系统已实现的功能对电网模型进行管理，如 导入CIM/E文件中的模型信息，并提供有关模型验证、模型投在线、模型回退、模型发布等 管理功能；完成所有操作后，通过消息总线发布间隔模型更新完成消息。
[0063] 通常已有调度系统中已建立好本地区管辖范围内各变电站及线路模型，在新建智 能变电站接入调度系统时，不再需要人工建立变电站的模型并进行人工对点，所有操作均 实现自动化，做到自动识别智能变电站的接入请求、自动发现智能变电站、自动根据接入申 请和发现的智能变电站收集所需要的电网、变电站模型、设备参数、运行信息等并进行建 模，实现模型的源端建模、即插即用。
[〇〇64] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统，其特征在于，所述智能调度模 型管理系统是基于变电站间隔scd模型的，包括 ： 间隔模型获取模块：用于监视消息总线，获取变电站发送的新增厂站、模型更新消息 后，调用服务总线获取智能变电站上送的模型文件； 模型解析转换模块：依据IEC61850规范与IEC61970规范的差别，对scd格式的模型文 件进行解析，提取出智能调度系统所需的模型信息后，转换为CIM/E格式的模型文件； 模型拼接比对入库模块：将转换后的模型文件依据间隔模型间的连接关系，同时与模 型库中已有模型进行比对，将其增量同步到整个电网模型库中； 流程管理模块：用于管理整个智能调度模型管理系统中各其他模块，保证其正常运行， 同时控制消息、文件的传输，实现整个过程的自动化，实现智能变电站模型的即插即用。
2. -种如权利要求1所述的智能变电站即插即用的智能调度模型管理系统的模型管 理方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤： (1) 以变电站为源端、以间隔为粒度进行建模； (2) 监视消息总线，获取变电站发送的消息； (3) 通过服务总线获取变电站间隔模型； (4) 依次读取变电站间隔scd文件，对间隔模型进行解析转换； (5) 将转换后的间隔模型进行拼接，并导入关系库和实时库； (6) 通过消息总线通知间隔模型更新完成。
3. 如权利要求2所述的模型管理方法，其特征在于，所述步骤（1)中，将原始变电站模 型拆分为以间隔为单位的多个模型文件；各间隔模型中，一次设备部分：包括本间隔以及 与之直接关联的间隔的信息；二次设备部分：包括与一次设备中的间隔相关联的二次设备 的建模信息。
4. 如权利要求2所述的模型管理方法，其特征在于，所述步骤⑵中，智能变电站发送 的消息包括通过变电站接口与智能调度模型管理系统的通信消息，通信消息包括： 新增厂站：变电站发送全部间隔scd文件，在智能调度模型管理系统目录下建立以"厂 站名_日期_时间"的文件目录，将所有间隔scd文件保存到该目录下；然后智能调度模型 管理系统依次读取该目录中所有的间隔scd文件，调用转换拼接函数进行处理； 模型更新：变电站发送有变化的间隔scd文件，建立新的"厂站名_日期_时间"的文 件目录，保存更新的间隔scd文件；然后智能调度模型管理系统读取所有的间隔scd文件， 调用更新函数处理； 删除厂站：变电站发送删除厂站的信号，根据获取的厂站名，将数据库中所有与该厂站 相关的数据全部删除；删除厂站模型信号加入"人为确认"环节，确认无误后执行删除操作， 删除后无法恢复。
5. 如权利要求2所述的模型管理方法，其特征在于，所述步骤（3)中，智能调度模型管 理系统订阅所有变电站模型更新事件，当变电站模型更新后，收到模型更新通知，然后调用 服务总线，获取变电站间隔模型。
6. 如权利要求2所述的模型管理方法，其特征在于，所述步骤⑷中，变电站间隔模型 包括变电站间隔scd文件，变电站间隔scd文件分为三类：普通间隔scd文件、变压器间隔 scd文件和虚拟间隔scd文件； 对于普通间隔scd文件，解析属于该间隔的一次设备和IED设备信息； 对于变压器间隔scd文件，读取变压器、绕组及各绕组所属间隔一次设备信息及属于 该变压器间隔的IED设备信息； 对于虚拟间隔scd文件，由于不属于任意间隔，不包含一次设备，用于监视整站状态， 只读取IED设备信息； 从各间隔scd文件中解析出所需信息后，按照IEC61970规范要求对各信息进行重新组 合，形成CIM/E格式的间隔模型。
7. 如权利要求2所述的模型管理方法，其特征在于，所述步骤（5)中，将转换后的间隔 模型进行拼接包括：依据变电站上传的间隔scd模型，根据不同间隔特征提取出调度端所 需的CIM/E格式模型； 变电站站内部分根据间隔的外部连接关系即间隔之间的连接点，拼接成整站模型； 变电站与外部电网的连接关系则通过变电站的进出线模型进行提取，获得交流线段端 点信息，再通过查找功能，生成站间连接线，将变电站模型与大电网模型连接起来。
8. 如权利要求2所述的模型管理方法，其特征在于，所述步骤（6)中，获取整站模型后， 利用智能调度模型管理系统已实现的功能对电网模型进行管理，包括导入CM/E文件中的 模型信息，并提供模型验证、模型投在线、模型回退和模型发布管理功能；完成所有操作后， 通过消息总线发布间隔模型更新完成消息。
【文档编号】G06Q10/06GK104112183SQ201410305803
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】李大鹏, 李立新, 狄方春, 邓兆云, 黄文英, 任晓辉, 陈郑平, 谢巧云, 花静, 孙其强, 袁荣昌, 黄运豪, 李劲松, 郝阳春, 闫湖, 季知祥, 宋福海 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院