一种智能变电站SCD模型信息断面的解耦方法及装置与流程

本发明涉及一种智能变电站SCD模型信息断面的解耦方法及装置，属于智能变电站SCD模型设计技术领域。

背景技术：

智能变电站SCD(SCD文件全称Substation Configuration Description，简称全站配置描述文件)模型囊括全站二次系统所有配置信息，其配置正确性直接会影响到变电站设备或系统的功能。SCD文件由工程集成配置形成，对自动化系统的集成和设备互操作起到积极作用。但是，随着工程应用的深入，SCD文件应用方式的弊端也逐渐呈现，主要体现在：①SCD文件大而全，浏览不方便，各种应用或业务信息耦合在一起，局部改动往往影响全局，造成集成调试或改扩建时难以定位SCD文件改动的影响范围，实际工作中往往以扩大停电范围为代价反复开展调试。②SCD文件中各个IED相互关系离散，模型结构层次多，配置复杂度高,完全依赖厂家来配置和维护存在较大风险，调试或运维人员在使用和操作SCD文件存在较大困难，管理人员缺乏SCD文件的有效管控手段。③SCD文件应用方式过于单一，当前主要应用于站内设备或系统的配置下装，在变电站对主站数据源端维护和业务对接等方面的应用价值没有被充分挖掘。以上问题在一定程度上制约了智能变电站的规模化发展和智能化水平提升，影响到智能变电站业务管理水平的提升。

公开号为CN105354253的专利申请文件公开了一种SCD文件解耦方法，该方法是按SCL模型的模块划分为Header、Substation、Communication、IED、DateTypeTemplates共计5个部分，将SCD文件按照SCL模型的功能模块解耦为多个SCD子模块，由Header、IED和DateTypeTemplates组成的多个子SCD文件，以实现将大体积SCD文件拆分为可独立编辑处理的子SCD文件。可见上述解耦方法只是简单的将SCD模型按照SCL模型的功能模块进行解耦，无法满足检修及改扩建时SCD配置的局部修改和安全管控需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能变电站SCD模型信息断面的解耦方法及装置，以解决目前只按照SCL模型的功能模块进行解耦，无法满足检修及改扩建时SCD配置的局部修改和安全管控需求的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种智能变电站SCD模型信息断面的解耦方法，该解耦方法按照间隔维度对SCD文件进行物理解耦，包括以下步骤：

1).根据SCD模型中一次设备与二次设备逻辑节点关系解析SCD文件中变电站<Substation>下的电压等级<VoltageLevel>、变压器<Transformer>和间隔<Bay>的配置，获得该站全部的一次设备间隔信息；

2).从一次设备间隔的上述三个配置元素出发，搜索到该间隔包含的二次功能逻辑节点<LNode>；

3).根据逻辑节点找到关联的逻辑设备<LDevice>、关联的服务器<Server>和关联的二次设备<IED>，以识别出一个间隔包含的二次设备IED；

4).从SCD文件中将识别出IED的模型配置内容提取出来，并按SCL标准格式重新组织即形成间隔BCD文件，以实现按照间隔维度对SCD文件进行物理解耦。

对于待检修或改扩建的一次间隔，将从SCD解耦分解出的该间隔的BCD配置文件进行配置修改、升级和维护，并在调试时对本间隔及关联间隔的相关功能重新验证和确认。

同类间隔的配置文件直接以间隔为单位互相拷贝后再进行修改，不同间隔的配置文件采用多人同时并行配置。

该解耦方法在变电站进行扩建时的应用过程如下：

A.将SCD文件按间隔解耦形成多个间隔的BCD配置文件；

B.根据改扩建前后SSD模型的差异分析出新增间隔、关联间隔和无关间隔；

C.对新增间隔和关联间隔进行配置增改、设备配置下装和局部调试；

D.将各间隔配置文件合并成新的SCD文件，同时进行关联信息一致性和全局信息唯一性检查。

本发明还提供了一种智能变电站SCD模型信息断面的解耦装置，该解耦装置包括一次设备间隔信息获取模块、逻辑节点获取模块、二次设备IED识别模块和间隔BCD文件形成模块，

所述的一次设备间隔信息获取模块用于根据SCD模型中一次设备与二次设备逻辑节点关系解析SCD文件中变电站<Substation>下的电压等级<VoltageLevel>、变压器<Transformer>和间隔<Bay>的配置，获得该站全部的一次设备间隔信息；

所述的逻辑节点获取模块用于从一次设备间隔的上述三个配置元素出发，搜索到该间隔包含的二次功能逻辑节点<LNode>；

所述的二次设备IED识别模块用于根据逻辑节点找到关联的逻辑设备<LDevice>、关联的服务器<Server>和关联的二次设备<IED>，以识别出一个间隔包含的二次设备IED；

所述的间隔BCD文件形成模块用于从SCD文件中将识别出IED的模型配置内容提取出来，并按SCL标准格式重新组织即形成间隔BCD文件，以实现按照间隔维度对SCD文件进行物理解耦。

对于待检修或改扩建的一次间隔，将从SCD解耦分解出的该间隔的BCD配置文件进行配置修改、升级和维护，并在调试时对本间隔及关联间隔的相关功能重新验证和确认。

同类间隔的配置文件可直接以间隔为单位互相拷贝后再进行修改，不同间隔的配置文件可实现多人同时并行配置。

该解耦装置在变电站进行扩建时的应用过程如下：

a.按照SCD文件按间隔解耦形成多个间隔的BCD配置文件；

b.根据改扩建前后SSD模型的差异分析出新增间隔、关联间隔和无关间隔；

c.对新增间隔和关联间隔进行配置增改、设备配置下装和局部调试；

d.将各间隔配置文件合并成新的SCD文件，同时进行关联信息一致性和全局信息唯一性检查。

本发明的有益效果是:本发明的解耦方法采用按照间隔进行物理解耦的方式，通过SCD模型中一次设备与二次设备逻辑节点关系获取变电站全部的一次设备间隔信息，并搜索到各间隔包含的二次功能逻辑节点<LNode>；然后根据逻辑节点找到关联的二次设备<IED>，以识别出一个间隔包含的二次设备IED；从SCD文件中将识别出IED的模型配置内容提取出来，并按SCL标准格式重新组织即形成间隔BCD文件，以实现按照间隔维度对SCD文件进行物理解耦。本发明能够按照间隔维度进行物理解耦，导出全站各个间隔的配置文件，满足了检修及改扩建时SCD配置的局部修改和安全管控需求，为智能变电站SCD文件改动风险评估、模型辅助运维等提供了一种新的技术手段。

针对待检修或改扩建的一次间隔，本发明从SCD解耦分解出该间隔的BCD配置文件，进而对该BCD文件进行配置修改、升级和维护，调试时对本间隔及关联间隔的有关功能进行重新验证和确认，从而克服了传统SCD文件改动对无关间隔可能造成误操作、调试范围扩大等问题。

附图说明

图1是SCD文件按设备维度解耦示意图；

图2是SCD模型中一、二次设备关联关系的UML图；

图3是SCD文件按间隔解耦形成的配置文件体系结构；

图4是SCD模型间隔解耦在改扩建工程中的应用流程示意图；

图5是SCD按业务解耦形成的分类业务信息视图示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明的智能变电站SCD模型信息断面的解耦方法采用按照间隔进行物理解耦的方式实现，按照间隔将SCD文件物理拆分为多个相互独立的配置文件。按照IEC 61850标准，SSD模型包含了一次设备及其连接关系、一次设备与二次设备逻辑节点关联关系的配置信息，如图2所示，SSD模型最终作为<substation>的内容区段被包含在SCD文件中。因此，可通过分析SCD文件中SSD的配置内容来自动获取全站所有间隔划分信息以及每个间隔包含的IED信息。

本发明的智能变电站SCD模型信息断面的解耦方法的实现过程如图3所示，具体实施步骤如下。首先，从SCD模型中一次设备与二次设备逻辑节点关系(其UML图如图2所示)出发，通过解析SCD文件中变电站<Substation>下的电压等级<VoltageLevel>、变压器<Transformer>、间隔<Bay>的配置，获得该站全部的一次设备间隔信息；接着，从一次设备间隔的上述三个配置元素出发，搜索到该间隔包含的二次功能逻辑节点<LNode>,再根据逻辑节点找到关联的逻辑设备<LDevice>、关联的服务器<Server>和关联的二次设备<IED>，从而自动识别出一个间隔包含哪些二次设备IED，最后，从SCD文件中将这些IED的模型配置内容提取出来按SCL标准格式重新组织即形成间隔BCD文件，如图3所示。

针对待检修或改扩建的一次间隔，从SCD解耦分解出该间隔的BCD配置文件，进而对该BCD文件进行配置修改、升级和维护，调试时对本间隔及关联间隔的有关功能进行重新验证和确认，从而克服了传统SCD文件改动对无关间隔可能造成误操作、调试范围扩大等问题。此外，间隔解耦还可以应用于变电站新建工程的系统配置阶段，同类间隔的配置模型可直接以间隔为单位互相拷贝后再进行修改，不同间隔的配置文件可实现多人同时并行配置，从而有利于提高配置效率。

下面以某变电站扩建2#主变的改扩建工程为例，说明SCD模型间隔解耦在改扩建工程中的应用流程。该流程如图4所示，首先按照SCD文件按间隔解耦形成多个间隔的BCD配置文件，然后根据改扩建前后SSD模型的差异自动分析出新增间隔(2#主变)、关联间隔(220kV母线、110kV母线)和无关间隔(1#主变等)，接着对新增间隔和关联间隔进行配置增改、设备配置下装和局部调试，最终再将各间隔配置文件合并成新的SCD文件，同时进行关联信息一致性和全局信息唯一性检查。

为了适应不同的应用场合，本发明的智能变电站SCD模型信息断面的解耦方法还提供了按照设备进行物理解耦和按照业务进行逻辑解耦的方式。按设备维度进行物理解耦，导出各个设备的CID文件，满足设备配置下装需求；按照业务维护进行逻辑解耦，从SCD文件抽取出不同业务的配置信息，形成不同业务的配置数据视图，满足变电站不同业务管理人员的运维管理可视化和权限管控需求。

根据IEC61850标准化工程模型配置流程，SCD文件按设备维度解耦是IEC61850标准天然支持的解耦方式，其解耦应用示意图如下图1所示。SCD文件按IED维度解耦的实现方式较为简单，只需将SCD文件中某个IED对应的<IED>内容、对应的<Communication>通信配置内容、被引用的LNodeType、DOType、DAType、EnumType等数据类型模板内容等按SCL格式重新组织即形成CID文件。

从主厂站一体化运行与管理角度，与变电站直接相关的业务主要包括自动化业务、继电保护业务、电能量业务、在线监测业务、辅助业务等，不同业务具有不同的特点和管理要求。根据专业管理需求，有必要将SCD文件中不同的业务信息进行分类并进行区别化管理。为此，将SCD文件按上述业务维度进行逻辑解耦。此外，变电站有些配置数据为各个业务共享，比如全站一、二次设备的拓扑关系、过程层的智能终端和合并单元配置等，将这类数据归结为公共配置。根据这一思路，SCD文件按业务解耦形成的分类业务信息视图示意图如图5所示。在现有SCD文件的定义中，缺乏数据的业务属性描述。因此，如何识别SCD文件中哪些IED配置数据归属于哪一项业务，是SCD文件按业务解耦的关键。

为此，本发明定义了一个SCD模型配置数据的业务识别规则，这些规则是从各类业务配置数据在SCD文件中的表现形式提炼得到的。这些规则主要包括：

(1)基于IED类型和LD类型划分业务。对于单一应用的装置而言，比如测控类、保护类、计量类装置，直接根据IED类型来判别。对于多功能集成装置需在IED类型基础上结合LD类型来判断，比如保测集成装置中测量LD(MEAS)、控制LD(CTRL)属于自动化业务，保护LD(PROT)、录波LD(RCD)属于保护业务；多功能测控装置中计量LD(METR)属于电能量业务。

(2)基于数据集类型划分业务。分两种情况，第一种情况是根据原始数据集进行。根据Q/GDW 1396–2012 IEC61850工程继电保护应用模型等国网公司企业标准列举的工程应用模型规范化数据集进行业务划分。其中，自动化业务的数据集包括：遥测(dsAin)、遥信(dsDin)、故障信号(dsAlarm)、告警信号(dsWarning)、通信工况(dsCommState)、装置参数(dsParameter)、联锁状态(dsInterLock)等。继电保护业务的数据集包括:保护事件(dsTripInfo)、保护遥信(dsRelayDin)、保护压板(dsRelayEna)、保护录波(dsRelayRec)、保护遥测(dsRelayAin)、保护故障信号(dsAlarm)、保护告警信号(dsWarning)、保护定值(dsSetting)等。电能量业务的数据集包括：计量遥测(dsAin)、电能(dsEnergy)、需量(dsDemand)、负荷(dsLoad)等。第二种是按虚构数据集进行，比如自动化业务的控制类数据，SCD中并没有直接的数据集对应，这时就需要通过遍历模型中的CtrlModel对象来形成控制对象的虚构数据集，暂且命名为dsControl，再将这个数据集划归为自动化业务。

(3)二次虚回路的业务归属。智能变电站二次虚回路主要包括保护/测控的跳合闸虚回路、保护/测控/计量SV采样虚回路、保护联闭锁虚回路、测控五防联闭锁虚回路等。在前两条规则基础上，二次虚回路的业务归属可以通过遍历SCD文件中GOOSE、SV发布方控制块关联的数据集以及订阅方Input的配置关系，结合发布方和订阅方控制块所在的LD类型进行综合判断,比如保护采样虚回路由保护(LD：PISV,LN0：Input)与合并单元(LD:MUSV,dataset:dsSV)对应配置关系来构成。

为了支持规则随着业务范围变化可灵活定义，在具体实现时，可以编写一个XML文档来描述上述业务数据识别规则，进而采用这个规则对SCD文件内容进行业务数据提取和过滤，即可实现SCD模型的业务维护逻辑解耦。

本发明的解耦方法提供了多个维度SCD文件解耦方式，可根据模型解耦后配置信息的不同用途来选用合适的解耦方式，针对不同应用需求提供了间隔逻辑明确、业务关系清晰的信息断面，降低SCD文件应用复杂度和配置误改动风险，更好地满足智能变电站在调试、运维和改扩建阶段对SCD文件的高效应用和管控需求。此外，本发明的SCD模型解耦方法还提供了一种新的以业务为中心的模型浏览视图和配置管理权限，有助于改变以往SCD文件完全依赖厂家进行维护的不利局面。

本发明该提供了一种智能变电站SCD模型信息断面解耦装置，该解耦装置包括一次设备间隔信息获取模块、逻辑节点获取模块、二次设备IED识别模块和间隔BCD文件形成模块，一次设备间隔信息获取模块用于根据SCD模型中一次设备与二次设备逻辑节点关系解析SCD文件中变电站<Substation>下的电压等级<VoltageLevel>、变压器<Transformer>和间隔<Bay>的配置，获得该站全部的一次设备间隔信息；逻辑节点获取模块用于从一次设备间隔的上述三个配置元素出发，搜索到该间隔包含的二次功能逻辑节点<LNode>；二次设备IED识别模块用于根据逻辑节点找到关联的逻辑设备<LDevice>、关联的服务器<Server>和关联的二次设备<IED>，以识别出一个间隔包含的二次设备IED；间隔BCD文件形成模块用于从SCD文件中将识别出IED的模型配置内容提取出来，并按SCL标准格式重新组织即形成间隔BCD文件，以实现按照间隔维度对SCD文件进行物理解耦。个模块的具体实现手段已在方法的实施例中进行了详细说明，这里不再赘述。