专利名称：智能变电站和主站共享建模方法
技术领域：
本发明涉外一种智能变电站和主站共享建模方法，属电力系统自动化技术领域。
背景技术：
智能电网明确提出需要实现电力流、信息流、业务流的有机融合。作为电网节点的 变电站首先就需要将这三流信息进行补充、完善和标准化，满足智能电网各类客户端的实 时需求，变电站也将有电力流、信息流、业务流的有机融合。因此，智能变电站对智能电网而 言，首要的是要将智能电网所需要的电力流、信息流、业务流信息进行补充、完善、标准化， 供智能电网的各个客户端来存取。为此，首先要在变电站实现所有数据的统一管理并模型 化，建立变电站基础数据平台。同时，面对智能电网的各类高级应用，应加大提高数字化程 度的研究力度。如设备运行状态、带时标的数据、资源管理数据、接入数据、电网模型数据 的应用等。 IEC61850变电站通信网络与系统协议体系标准是基于通用网络平台的变电站自 动化系统的唯一国际标准，它改变了目前变电站自动化系统封闭式的结构使之成为开放性 和标准性的系统。 变电站通信标准IEC 61850是未来电力系统无缝通信系统体系标准的基础之一， 而采用IEC61850实现变电站信息化、交互标准化是变电站自动化的必选项，也是智能电网 的必选项；变电站上传的信息是按照IEC 61850 SCL的，而遵循IEC 61970公用信息模型 CIM建模规范的主站系统执行到CIM电力资源对象的映射，实际工程中需要进行相互转换 映射，也就是说，需要解决智能变电站和主站的共享建模问题。 文献1《利用IEC 61850/匪S的电力远动实时数据交换新方法》对将IEC61850应 用于电力远动通信的实现方法进行了研究，提出基于IEC 61850和制造报文规范的远动系 统的网络结构与通信模型。文献2《利用IEC 61850/匪S的电力远动实时数据交换新方法》 对现有电力系统远动通信协议中存在的一些缺陷进行了分析，对将IEC 61850应用于电力 远动通信的实现方法进行了研究，提出基于IEC 61850和制造报文规范的远动系统的网络 结构与通信模型。但上述二文均未涉及智能变电站和主站的共享建模问题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种智能变电站和主站共享建模方法，变电站将统一和简
化变电站的数据源，形成基于同一断面的唯一性、一致性基础信息，通过统一标准、统一建
模来实现变电站内外的信息交互和信息共享，可以将传统变电站内多套孤立系统集成为基
于信息共享基础上的业务应用；实现智能变电站的厂站接线图、电网模型和采集信息与主
站自动化系统的无缝共享，调度主站端和厂站端信息免维护，提高自动化水平。 本发明通过以下技术方案予以实现 1、通过各种传感器采集到变电站稳态、暂态、动态数据以及设备状态、图像等全面 反映变电站设备状态与运行工况的全景数据；并遵循IEC 61850建模规则，将全景数据转换成符合I EC 61850标准的对象模型。 即采用各厂商的私有通信协议，获取异构电能质量监测设备采集的私有数据；遵 循IEC 61850建模规则，将私有数据转换成符合IEC61850标准的电能质量数据对象模型， 将协议语义之间的映射关系转化为各自与IEC61850的映射关系。 2、将遵循IEC 61850 SCL(变电站配置语言)的变电站二次设备模型与遵循IEC 61970 CIM(公共信息模型)建模规范的主站一次设备模型进行相互转换映射，实现电力系 统一、二次设备统一建模。 为了协调IEC 61850和IEC 61970标准，根据映射法则，将IEC 61850模型映射成 统一的IEC 61970 CIM数据格式，即采用IEC 61850将来自不同类型设备的数据转化成统 一的CIM数据格式，以满足不同系统、监测设备之间集成的要求。 Equipment (设备)禾P IEC61850GeneralEquipment (通用设备)的继承关 系允许使用I EC 61850设备信息扩展CIM设备。IEC61970Measurement (量领lj )和 IEC61850DataAttribute(数据属性)之间的关系允许将CIM量测量映射到IEC 61850对象 模型的值。 在CIM模型中，PowerSystemResource (电力系统资源)由一个或多个 measurements (量测)组成，而measurements (量测)又包括一个或多个measurement values (量测值)。PowerSystemResource (电力系统资源)的measurements (量测)通 过MeasurementType (量测类型)分为多种类型。在CM模型中的MeasurementType. name (量测类型名称)由IEC61970定义，而MeasurementType. aliasName (量测类型别名) 由IEC61850定义。 3、遵循IEC 61970GID(通用接口定义)规范，提供GID开放应用程序接口 。
按照功能的不同，GID接口又分为三类接口，分别是(a)实时数据访问接口 (DAIS) ;(b)报警和事件接口 ；(c)历史数据访问接口 (HDAIS)。相应的，分别实现这三类接 口的服务器就称为DA服务器、AE服务器和HDA服务器。 本发明通过标准化的数字化信息，实现变电站内全景数据采集与信息高度集成。 全景数据不仅包括传统"四遥"的电气量，还包括设备信息(变压器的绕组变形情况、色谱 分析结果、冷却散热系统情况，断路器的动作次数、传动机构储能情况、开断电流的情况，以 及环境信息、图像信息等。 本发明能将子站子系统内所有非IEC 61850的监测设备通过规约转换，统一对外 提供IEC 61850服务，实现各种系统资源的共享，降低系统监测成本。 本发明根据资源采用全局统一命名规则，将遵循IEC 61850SCL的变电站二次设 备模型与遵循IEC 61970CIM建模规范的主站一次设备模型进行相互转换映射，对电力系 统一、二次设备进行统一建模，实现智能变电站与主站之间无缝通信。 本发明与现有技术相比较的有益效果是，①能将变电站稳态、暂态、动态数据以及 设备状态、图像等全面反映变电站设备状态与运行工况的全景数据实现数据共享；②能将 变电站的全景数据转换为基于IEC 61850标准的数据对象；③遵循IEC 61850SCL(变电站 配置语言)的变电站二次设备模型与遵循IEC61970CIM(公共信息模型)的一次设备模型 无缝拼接；④基于IEC 61970GID(通用接口定义)的远程服务接口 ，第三方分析程序可以很 方便的获取和分析采集的数据，为相关研究工作提供了便利，部署灵活，维护成本低。
本发明方法适用于智能变电站和主站共享建模。
图1为本发明的数据处理流程示意图； 图2为私有数据与IEC 61850数据之间的映射示意图； 图3为IEC 61850模型与IEC 61970模型拼接示意图； 图4为IEC 61850模型与IEC 61970模型之间的映射示意图； 图5为本发明具体实现示意图。
具体实施例方式
图1为智能变电站和主站共享建模方法的数据处理流程示意图。如图1所示，采 用各厂商的私有通信协议，获取各种传感器采集到的变电站稳态、暂态、动态数据以及设备 状态、图像等全面反映变电站设备状态与运行工况的全景数据，遵循IEC 61850建模规则， 将全景数据转换成符合IEC 61850标准的对象模型；根据资源采用全局统一命名规则，在 统一语义的定义下，将变电站二次设备(保护、测控等设备)的SCL(变电站配置描述语言) 模型与主站一次设备(变电站、线路、负荷等)的电网CIM(公共信息模型)拼接起来，建 立一、二次关联关系；根据映射法则，将遵循IEC 61850 SCL的变电站二次设备模型与遵循 IEC 61970 CIM建模规范的主站一次设备模型进行相互转换映射，实现电力系统一、二次设 备统规范，提供GID开放应用程序接口 。 由于目前现场设备的私有协议大多是面向信号点表、线形和平面的，而一建模；遵 循IEC 61970 GID IEC 61850的数据模型是面向对象和立体的，这就存在私有协议向IEC 61850数据模型的转换过程，涉及将线形的信号点表，按照IEC 61850的面向对象方式重新 建模的过程，这是一种从平面到立体的过程，如图2所示。 图3为模型拼接示意图。根据资源采用全局统一命名规则，在统一语义的定义下， 将变电站二次设备(保护、测控等设备)的SCL模型与主站一次设备(变电站、线路、负荷 等)的电网CIM模型拼接起来，建立一二次关联关系。 图4为根据映射法则实现IEC 61850模型与IEC 61970 CIM模型之间的映射示意 图。如图5所示，LNode下包括Identified0bject. name, LNode. type禾口 LNode. Member0f_ LnodeContainer三项，其中LNode. MemberOf—LNodeContainer后面的rdf -resource表不 这个Lnode (逻辑节点)所关联的具体设备。 Data下也包括三项，分别为Identified0bject.謹e， Data, type禾口 Data. MemberOf—LNode,其中的Data. MemberOf—LNode后面的rdf -resource表示的是这个 Data(数据类型)所关联的逻辑节点。 DataAttribute下 包 括DataAttribute.value, IdentifiedObject. name, DataAttribute. type禾口 DataAttribute. MemberOf—Data 四项，其中DataAttribute. MemberOf_Data后面的rdf -resource表示的是这个DataAttribute (数据属性)所关联的 数据类型。 需要注意的是， 一个LNode下可能包含一个或多个Data, —个Data下也可能包 含一个或多个DataAttribute。 一个具体的设备如Breaker下面也可能关联一个或多个LNode。 图5为本发明具体实现流程示意图。如图5，智能变电站从主站获取遵循IEC 61970 CIM(公共信息模型)的资源描述框架(Resource DescriptionFramework，简称RDF) 文件，即CIM.rdf文件。该文件包含相关的类、属性、关联关系等内容。
加载实例xinguo.rdf文件，该文件是描述具体变电站主接线的相互关联 关 系， 包 括Company, VoltageLevel， Ground, ConnectivityNode， Disconnector, GroundDisconnector， Terminal, StaticVarCompensator， Bay, Breaker, TransformerWinding， PowerTransformer， EnergyConsumer， Substation, BusbarSection， Geographical Region, Fuse, TapChanger, ACLineSegment, PT， BaseVoltage以及它们之间
的相互关联关系。 从主站获取统 一 的资源ID，建立协同配置文件adapter, xml ，该文件包括 PSRTypeDesc, LNodeTypeDesc, DataTypeDesc, DataAttributeTypeDesc, MeaTypeDesc这几 项。其中PSRTypeDesc, LNodeTypeDesc, DataTypeDesc, DataAttributeTypeDesc这几项是 从xingguo. rdf模型文件中提取出来的，也就是实际电网模型中使用到的相关项。
根据adapter, xml中的DataAttributeTypeDesc配置量测量的MeaTypeDesc, 将逻辑节点模型生成电网设备相关的量测模型；通过程序把生成的量测模型序列化为 test_bak.Xml文件，提供给主站。需要说明的是，事件模型的建立是通过在量测模型的 DataAttribute (数据属性)增加一个timeStamp (时间标签)属性来区分是否与是事件模 型对应。 从IEC 61850通信对象服务器获取数据，刷新内存。智能变电站中的事件数据采 用主动上送模式发送至主站；普通量测数据则提供同步和异步读两种模式，同步一次发送 数据给主站，或者异步定时向主站发送变化数据。
权利要求
一种智能变电站和主站共享建模方法，其特征在于该方法包括以下步骤(a)通过各种传感器采集到变电站稳态、暂态、动态数据以及设备状态、图像等全面反映变电站设备状态与运行工况的全景数据；并遵循IEC 61850建模规则，将全景数据转换成符合IEC 61850标准的对象模型；(b)将遵循IEC 61850SCL的变电站二次设备模型与遵循IEC 61970CIM建模规范的主站一次设备模型进行相互转换映射，实现电力系统一、二次设备统一建模；(c)遵循IEC 61970GID规范，提供GID开放应用程序接口。
2. 根据权利要求1所述的智能变电站和主站共享建模方法，其特征是，所述全景数据 是不仅包括传统"四遥"的电气量，还包括设备信息(变压器的绕组变形情况、色谱分析结 果、冷却散热系统情况，断路器的动作次数、传动机构储能情况、开断电流的情况，以及环境 信息、图像信息等。
3. 根据权利要求1所述的智能变电站和主站共享建模方法，其特征是，将子站子系统 内所有非IEC 61850的监测设备通过规约转换，统一对外提供IEC61850服务，实现各种系 统资源的共享。
4. 根据权利要求l所述的智能变电站和主站共享建模方法，其特征是，将遵循IEC 61850SCL的变电站二次设备模型与遵循IEC 61970CIM建模规范的主站一次设备模型进行 相互转换映射，对电力系统一、二次设备进行统一建模，实现智能变电站与主站之间无缝通 信。
全文摘要
一种智能变电站和主站共享建模方法，本发明通过获取各种传感器采集到的变电站稳态、暂态、动态数据以及设备状态、图像等全面反映变电站设备状态与运行工况的全景数据，将全景数据转换成符合IEC 61850标准的对象模型；遵循IEC 61850SCL的变电站二次设备模型与IEC 61970CIM建模规范的主站一次设备模型进行相互转换映射，实现电力系统一、二次设备统一建模；遵循IEC 61970GID规范，提供GID开放应用程序接口。采用上述方法，变电站将统一和简化变电站的数据源，形成基于同一断面的唯一基础信息，通过统一标准建模来实现变电站内外的信息交互，实现智能变电站的厂站信息与主站自动化系统的无缝共享，调度主站端和厂站端信息免维护。本发明方法适用于智能变电站和主站共享建模。
文档编号H02J13/00GK101710735SQ20091018669
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者辛建波 申请人:江西省电力科学研究院