一种智能变电站二次虚回路建模方法及系统与流程

本发明涉及一种智能变电站二次虚回路建模方法及系统，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术：

传统变电站装置间通过端子到端子的电缆连接实现保护装置之间的配合以及保护装置至一次设备的出口等。数字化以来，传统端子被取代为基于网络传输的数字信号，二次回路不再是以电缆传输单一信号构成的纯电路结构，而是以光纤数字通信为基础的网络化结构，每一根光纤中同时传输多路信号，无法再从外部直接的物理连线去分析整个回路，取而代之的则是二次虚拟回路。智能变电站系统配置描述(SCD)文件中所表达的虚端子连线，反映了变电站二次回路连接关系，但SCD文件由SCL语言描述，无法直观体现虚回路配置信息，无法与自动化监控系统模型配合关联虚回路链路状态和压板状态等信息，无法为变电站监控系统进行虚回路可视化展示提供完备支撑。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能变电站二次虚回路建模方法及系统，以解决目前智能变电站系统配置描述文件中所表达的虚端子连线无法直观体现虚回路配置信息的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种智能变电站二次虚回路建模方法，该方法包括以下步骤：

1)遍历全站SCD中所有类型为IECGOOSE或IECSMV的访问连接点，将所有IED装置的所有访问块信息提取出来，以生成包含访问控制块名称、访问控制块类型、所属IED名称、APPID信息的goosesmv模型；

2)从SCD提取所有的连线信息，生成包含连线两端虚端子所属IED名称、虚端子参引、关联站控层信号ID和相关压板站控层信号ID信息的连线模型；

3)根据已生成的goosesmv模型和连线模型，依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，生成包含有虚回路输入IED名称、输出IED名称、输出控制块ID以及虚回路链路状态信息的虚回路模型。

进一步地，所述步骤2)连线模型的生成过程如下：

A.遍历SCD文件中所有IED装置的所有逻辑设备LD下的所有逻辑节点LN，提取所有连线信息，获取连线两端虚端子参引；

B.根据获得的输出端虚端子参引确定输出端虚端子所属数据集DataSet，并获取其所属控制块信息，以得到连线模型中所需要的输出端控制块类型和参引属性；

C.通过短地址建立SCD文件中两个数据点之间的映射关系，依据短地址相同的两个数据为关联数据的原则获取连线两端虚端子的关联站控层信号ID和相关压板站控层信号ID。

进一步地，所述步骤3)中虚回路模型的生成过程如下：

a.依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，将属于同一发送控制块的连线组成一虚回路，并把此虚回路ID与其包含的连线模型关联；

b.根据虚回路所属装置将虚回路划分为间隔层虚回路和过程层虚回路，并分别对间隔层虚回路链路异常信号和过程层虚回路链路异常信号进行关联。

进一步地，所述间隔层虚回路链路异常信号关联过程如下：

(1)根据链路异常信号短地址标识将断链信号提取出来，并按断链访问点类型分组，每组按照APPID大小排序；

(2)与断链信号分组相对应，将间隔层虚回路按照过程层GOOSE、过程层SV、站控层GOOSE分组，每组按照APPID大小排序；

(3)将各组的间隔层虚回路与对应组的断链信号按照APPID次序进行映射，从而实现对间隔层虚回路链路异常信号的关联。

进一步地，所述过程层虚回路链路异常信号关联过程如下：

I.根据链路异常信号短地址标识将断链信号提取出来，并按断链访问点类型分组，每组按照APPID大小排序；

II.与断链信号分组相对应，将过程层虚回路按照过程层GOOSE、过程层SV和站控层GOOSE进行分组，并在虚回路各分组中按APPID进行排序；

III.将各组的过程层虚回路与对应组的断链信号按照APPID次序进行映射，以得到过程层虚回路状态信号；

IV.通过已生成的连线模型，将得到过程层虚回路状态信号映射到间隔层装置连线输入信号，并通过短地址映射站控层层信号。

本发明还提供了一种智能变电站二次虚回路建模系统，该系统包括goosesmv模型生成模块、连线模型生成模块和虚回路模型生成模块，

所述goosesmv模型生成模块用于遍历全站SCD中所有类型为IECGOOSE或IECSMV的访问连接点，将所有IED装置的所有访问块信息提取出来，以生成包含访问控制块名称、访问控制块类型、所属IED名称、APPID信息的goosesmv模型；

所述连线模型生成模块用于从SCD提取所有的连线信息，生成包含连线两端虚端子所属IED名称、虚端子参引、关联站控层信号ID和相关压板站控层信号ID信息的连线模型；

所述虚回路模型生成模块用于根据已生成的goosesmv模型和连线模型，依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，生成包含有虚回路输入IED名称、输出IED名称、输出控制块ID以及虚回路链路状态信息的虚回路模型。

进一步地，所述的连线模型生成模块包括：

用于遍历SCD文件中所有IED装置的所有逻辑设备LD下的所有逻辑节点LN，提取所有连线信息，获取连线两端虚端子参引的单元；

用于根据获得的输出端虚端子参引确定输出端虚端子所属数据集DataSet，并获取其所属控制块信息，以得到连线模型中所需要的输出端控制块类型和参引属性的单元；

用于通过短地址建立SCD文件中两个数据点之间的映射关系，并依据短地址相同的两个数据为关联数据的原则获取连线两端虚端子的关联站控层信号ID和相关压板站控层信号ID的单元。

进一步地，所述虚回路模型生成模块包括：

用于依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，将属于同一发送控制块的连线组成一虚回路，并把此虚回路ID与其包含的连线模型关联的单元；

用于根据虚回路所属装置将虚回路划分为间隔层虚回路和过程层虚回路，并分别对间隔层虚回路链路异常信号和过程层虚回路链路异常信号进行关联的单元。

进一步地，所述间隔层虚回路链路异常信号关联过程如下：

(1)根据链路异常信号短地址标识将断链信号提取出来，并按断链访问点类型分组，每组按照APPID大小排序；

(2)与断链信号分组相对应，将间隔层虚回路按照过程层GOOSE、过程层SV、站控层GOOSE分组，每组按照APPID大小排序；

(3)将各组的间隔层虚回路与对应组的断链信号按照APPID次序进行映射，从而实现对间隔层虚回路链路异常信号的关联。

进一步地，所述过程层虚回路链路异常信号关联过程如下：

I.根据链路异常信号短地址标识将断链信号提取出来，并按断链访问点类型分组，每组按照APPID大小排序；

II.与断链信号分组相对应，将过程层虚回路按照过程层GOOSE、过程层SV和站控层GOOSE进行分组，并在虚回路各分组中按APPID进行排序；

III.将各组的过程层虚回路与对应组的断链信号按照APPID次序进行映射，以得到过程层虚回路状态信号；

IV.通过已生成的连线模型，将得到过程层虚回路状态信号映射到间隔层装置连线输入信号，并通过短地址映射站控层层信号。

本发明的有益效果是:本发明将所有IED装置的所有访问块信息提取出来，以生成包含访问控制块名称、访问控制块类型、所属IED名称、APPID信息的goosesmv模型；从SCD提取所有的连线信息，生成包含连线两端虚端子所属IED名称、虚端子参引、关联站控层信号ID和相关压板站控层信号ID信息的连线模型；根据已生成的goosesmv模型和连线模型，依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，生成包含有虚回路输入IED名称、输出IED名称、输出控制块ID以及虚回路链路状态信息的虚回路模型。本发明在SCD文件配置正确、监控数据库完备的情况下，能够自动完成模型生成以及相关压板状态、链路状态等信息与监控系统配置库中信息点的映射，为虚回路可视化展示提供了方便完备的模型支持。

附图说明

图1是本发明连线模型站控层信号和软压板关联示例图；

图2是本发明间隔层链路信号关联示意图；

图3是本发明过程层链路信号传输及关联示意图；

图4是本发明智能变电站二次虚回路建模方法的流程图。

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。

本发明智能变电站二次虚回路建模方法的实施例

本发明首先将所有IED装置的所有访问块信息提取出来，以生成包含访问控制块名称、访问控制块类型、所属IED名称、APPID信息的goosesmv模型；然后从SCD提取所有的连线信息，生成包含连线两端虚端子所属IED名称、虚端子参引、关联站控层信号ID和相关压板站控层信号ID信息的连线模型；最后根据已生成的goosesmv模型和连线模型，依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，生成包含有虚回路输入IED名称、输出IED名称、输出控制块ID以及虚回路链路状态信息的虚回路模型。该方法的流程如图4所示，具体过程如下。

1.根据全站SCD提取所有IED的所有GOOSE、SMV访问点信息，生成包含访问控制块名称、访问控制块类型、所属IED名称、APPID等信息的goosesmv模型。

本步骤首先加载SCD文件，遍历SCD文件中所有类型为IECGOOSE或IECSMV的访问连接点，提取所有IED装置的所有访问控制块信息(包括访问控制块名称cbName、逻辑设备ldInst、APPID)；然后将所有goose、smv访问控制块信息写入表goosesmv，goosesmv模型中每条访问控制块记录包含的信息有：访问控制块类型(0为IECGOOSE，1为IECSMV)、APPID、所属IED名称、所属逻辑设备LD名称以及访问控制块名称。

2.根据SCD提取所有的连线信息，生成连线模型connline。

连线模型包含的信息有：两端虚端子所属IED名称、虚端子参引、关联站控层信号ID、相关压板站控层信号ID、连线输出端控制块类型和参引、连线所属虚回路ID。除所属虚回路ID需要在虚回路模型建立后再关联外，其他属性在此步生成，具体步骤如下：

首先，根据SCD文件获取连线两端虚端子信息，即得到模型中所需要的所属IED名称、虚端子参引。具体方法为遍历SCD文件中所有IED装置的所有逻辑设备LD下的所有逻辑节点LN，提取所有连线(Inputs)信息，获取连线基本信息，即连线两端虚端子参引(由所属IED装置名称、数据对象名称doName、逻辑设备实例ldInst、逻辑节点类型lnClass、逻辑节点实例lnInst、前缀prefix等组成的数据对象唯一性标识)。需要注意的是此处得到的虚端子参引是GOOSE或SMV访问点下的参引，并非站控层访问点下的参引。

其次，根据获得的输出端虚端子参引，可以确定输出端虚端子所属数据集DataSet，进而获取其所属控制块信息，由此得到连线模型中所需要的输出端控制块类型和参引属性。

再次，连线模型中连线两端虚端子关联站控层信号ID、相关压板站控层信号ID的获得是基于短地址的解决方案。短地址sAddr是IED61850标准中定义的一个模型字段，用于分配短地址给DO属性。通过短地址能够建立起SCD文件中两个数据点之间的映射关系，即短地址相同的两个数据为关联数据。为了实现多种数据映射，将短地址分为RLT、LNK、RYB三类，RLT标识站控层与过程层数据关联；LNK标识虚回路链路异常信号关联；RYB标识虚回路与软压板的关联。

连线模型中虚端子关联站控层信号ID的获得，依据短地址相同的两个数据为关联数据的原则。由之前得到的GOOSE(或SMV)访问点下的虚端子参引得到其短地址，然后查找站控层访问点下短地址相同的信息点，由此再结合监控系统配置库测点参引生成规则，可得到此虚端子在站控层监控系统配置库中的参引。此参引在配置库中具有唯一性，据此参引查询配置库即可得到虚端子关联站控层信号ID。

连线相关压板站控层信号ID的获得与关联站控层信号ID的获得相似，由之前得到的GOOSE(或SMV)访问点下的虚端子参引得到其短地址，若短地址含关联软压板短地址，即含有类型为RYB的关联短地址，则查找站控层访问点中与此短地址相同的信息点，此测点即为关联软压板在站控层的映射点。根据此站控层信息点参引查询配置库得到相关软压板关联站控层信号ID。

图1是连线模型关联站控层信号ID、相关压板站控层信号ID的示例图，以过程层装置MM220A和间隔层装置CM2201间的SV连线(II电压Ua)为例。

至此，连线模型中除连线所属虚回路ID外，其他属性均已获得。连线所属虚回路ID属性在下面虚回路模型生成过程中获得。

3.根据已生成的goosesmv模型和连线模型，依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，生成虚回路模型vircircuit。

虚回路模型vircircuit中包含的信息有：虚回路输入端IED装置名称、输出端IED装置名称、A网断链信号ID、B网断链信号ID、报文不匹配信号ID、输出端控制块ID。具体生成步骤如下：

首先，先生成虚回路基本信息，包括输入IED装置名称、输出IED装置名称、输出控制块ID、虚回路ID，并把虚回路ID与连线模型中所有属于此虚回路的连线关联。具体方法为依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，以装置为单位，遍历此装置中的连线信息，找出属于同一发送控制块的连线组成一虚回路，并把此虚回路ID与其包含的连线模型关联。这样虚回路模型基本信息(虚回路ID、输入IED装置名称、输出IED装置名称、输出控制块ID)生成，且连线模型中关联虚回路ID亦实现。

其次，再进行虚回路链路状态信号关联。虚回路链路状态关联首先要区分间隔层虚回路和过程层虚回路。方法为判断虚回路所属装置(即输入IED装置)是间隔层装置还是过程层装置，间隔装置含有与监控系统通讯所需的报告控制块，过程层没有。以下将分别详细介绍间隔层虚回路链路异常信号关联和过程层信号关联。

间隔层虚回路链路异常信号关联过程如图2所示，具体的实现过程如下：

(1)根据链路异常信号短地址标识将断链信号提取出来，并按断链访问点类型分组，每组按照APPID大小排序。

链路异常信号短地址配置格式为“LNKxxyyzzzz”；其中，“LNK”为断链字段关键字，xx未使用，默认为00，yy为断链访问点类型，01-过程层GOOSE A网断链，02-过程层SV A网断链，03-站控层GOOSE A网断链，04-过程层GOOSE B网断链，05-过程层SV B网断链，06-站控层GOOSE B网断链，07-过程层GOOSE配置不一致，08-过程层SV配置不一致，09-站控层GOOSE配置不一致，zzzz为该断链信号在本访问点下按照APPID从小到大编排的序号，从0开始(A、B网断链信号分别排序)。据此规则将所有短地址分类标识为“LNK”的信号提取出来，并按断链访问点类型分为上述9组，每组按序号从小到大排列。

(2)与断链信号分组相对应，将间隔层虚回路按照过程层GOOSE、过程层SV、站控层GOOSE分组，每组按照APPID大小排序。

分组步骤为：1)首先判断虚回路发送控制块类型是GOOSE还是SV，如果是SV则属于站控层SV；2)如果发送控制块类型是GOOSE，则还需进一步判断发送控制块所属装置是过程层装置还是间隔层装置。如果是过程层装置，则该虚回路属于过程层GOOSE；如果是间隔层装置，则该虚回路属于间隔层GOOSE。

(3)将各组的间隔层虚回路与对应组的断链信号按照APPID次序进行映射，从而实现对间隔层虚回路链路异常信号的关联。

虚回路各分组中按APPID进行排序，从小到大顺序，APPID最小的即对应第一组断链，以此类推。

过程层虚回路链路异常信号关联过程如图3所示，具体步骤如下。

I.根据链路异常信号短地址标识将断链信号提取出来，并按断链访问点类型分组，每组按照APPID大小排序。

过程层虚回路链路异常信号短地址配置规则与间隔层相同，这里不再赘述。

II.与断链信号分组相对应，将过程层虚回路按照过程层GOOSE、过程层SV和站控层GOOSE进行分组，并在虚回路各分组中按APPID进行排序。

III.将各组的过程层虚回路与对应组的断链信号按照APPID次序进行映射，以得到过程层虚回路状态信号。

以过程层GOOSE虚回路链路异常映射为例，过程层第一个虚回路A网链路状态、B网链路状态、报文不匹配告警分别对应过程层GOOSE A网断链第一个信号、过程层GOOSE B网断链第一个信号和过程层GOOSE配置不一致第一个信号。

IV.通过已生成的连线模型，将得到过程层虚回路状态信号映射到间隔层装置连线输入信号，并通过短地址映射站控层层信号。

过程层链路状态信号最终通过间隔层装置上送，故还需要通过已生成的连线模型，将链路状态信号映射到间隔层装置连线输入信号，然后同样通过短地址映射站控层层信号。至此，过程层虚回路链路异常信号映射完成。

本发明一种智能变电站二次虚回路建模系统的实施例

本实施例中的建模系统包括该系统包括goosesmv模型生成模块、连线模型生成模块和虚回路模型生成模块。goosesmv模型生成模块用于遍历全站SCD中所有类型为IECGOOSE或IECSMV的访问连接点，将所有IED装置的所有访问块信息提取出来，以生成包含访问控制块名称、访问控制块类型、所属IED名称、APPID信息的goosesmv模型；连线模型生成模块用于从SCD提取所有的连线信息，生成包含连线两端虚端子所属IED名称、虚端子参引、关联站控层信号ID和相关压板站控层信号ID信息的连线模型；虚回路模型生成模块用于根据已生成的goosesmv模型和连线模型，依据属于同一IED的同一访问控制块的连线应属于同一虚回路的原则，生成包含有虚回路输入IED名称、输出IED名称、输出控制块ID以及虚回路链路状态信息的虚回路模型。

这里的建模系统可以采用单片机、DSP、PLC或MCU等，建模系统执行有上述三个模块，这里的模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其他形式的存储介质，可以将该存储介质耦接至建模系统，使建模系统能够从该存储介质读取信息，或者该存储介质可以是建模系统的组成部分。各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。

通过上述实施例可知，本发明能够进行智能变电站二次虚回路建模，在SCD文件配置正确，监控数据库完备的情况下，能够自动完成模型生成以及相关压板状态、链路状态等信息与监控系统配置库中信息点的映射，对使用人员来说真正实现了一键式操作；模型直接存于监控数据库，结合后台一次系统模型，为虚回路可视化展示提供了方便完备的模型支持。

以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。