CN101661058A - 基于iec 61850数字化远方电能量数据采集方法及装置 - Google Patents

基于iec 61850数字化远方电能量数据采集方法及装置 Download PDF

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朱炳铨
章立宋
金乃正
谢烽
马国梁
丁梁
章坚民
陈士云
蒋世挺
滕明茂
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ZHEJIANG CREAWAY AUTOMATION ENGINEERING Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Shaoxing Electric Power Bureau
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ZHEJIANG CREAWAY AUTOMATION ENGINEERING Co Ltd
Shaoxing Electric Power Bureau
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Abstract

本发明公开了一种基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集方法，这种方法，通过配置工具对电能量数据进行建模配置，生成相应的配置文件，通信模块根据配置文件定义的数据内容和服务类型来完成数据采集，整个过程配置灵活，需要通信的数据内容可以根据实际传输需求来完成定制。本发明还公开了一种基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，包括主处理器模块、网卡模块、光纤转换器模块、接口模块和存储器模块，主处理器模块分别与网卡模块、光纤转换器模块、接口模块和存储器模块连接。本发明可以通过以太网接口采集数字化电能表并对数据进行存储、转发，使数据传输至变电站网络，实现信息共享。

Description

基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集方法及装置
技术领域
本发明涉及一种数字化远方电能量采集方法及装置，具体涉及一种基于IEC 61850数字化远方电能量采集方法及装置。
背景技术
IEC 61850标准的设计思想先进，代表了变电站自动化技术的发展方向，是实现数字化变电站的核心技术之一，对整个电力自动化技术都有深刻的影响。
在IEC 61850标准推出之前，变电站数字化远方电能量采集终端普遍采用串行通信规约，而变电站自动化***普遍采用以太网通信方式，使得数字化远方电能量采集终端无法直接接入到变电站自动化***中，需要通过公用信息管理机等设备转接，即增加了可能的故障点，又增加了调试、维护工作量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集方法及装置，该终端可直接接入到变电站自动化***中。
本发明的一个技术方案，基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集方法，包括如下步骤：
a)将电能表和数字化远方电能量采集终端之间需要通信的电能量数据进行IEC 61850的数据建模，确定其各个数据项成员定义；
b)利用IEC 61850标准里的数据集模型，把不同类型的数据归类到不同的数据集，根据配置文件来映射数据集名和数据类型的关系；
c)选择IEC 61850通信服务里的报告控制块模型、日志控制块模型来作为电能量数据传输的服务载体，并重新补充阐述相关定义；
d)通信模块根据以上定义配置的内容来完成数据采集。
本发明的另一技术方案，基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，其特征在于包括主处理器模块、网卡模块、光纤转换器模块、接口模块和存储器模块，主处理器模块分别与网卡模块、光纤转换器模块、接口模块和存储器模块连接。
本发明的有益效果为，基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集方法及装置，可以通过以太网接口采集数字化电能表并对数据进行存储、转发，使数据传输至变电站网络，实现信息共享。
附图说明
图1为IEC 61850-7-2里面定义的报告模型和日志模型。
图2是本发明装置原理示意图；
图3是本发明装置在电网调度***中应用示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明进行详细说明，并给出具体实施方式。
基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集方法及装置所要通信的数据，主要包括如下数据：
a)分钟数据(只有零点值为当日的冻结值、其它为某一时刻的实时值)：
1.正相有功电能    5.一象限无功电能
2.正相无功电能    6.二象限无功电能
3.反向有功电能    7.三象限无功电能
4.反向无功电能    8.四象限无功电能
b)日数据
1.正相有功四费率电能    5.正相有功需量
2.正相无功四费率电能    6.正相无功需量
3.反向有功四费率电能    7.反向有功需量
4.反向无功四费率电能    8.反向无功需量
c)月数据
1.正相有功四费率电能    5.正相有功需量
2.正相无功四费率电能    6.正相无功需量
3.反向有功四费率电能    7.反向有功需量
4.反向无功四费率电能    8.反向无功需量
d)事件
1.A相失流    7.A相失流复归
2.B相失流    8.B相失流复归
3.C相失流    9.C相失流复归
4.A相失压    10.A相失压复归
5.B相失压    11.B相失压复归
6.C相失压    12.C相失压复归
e)ERTU与电能表的通信状态
1.连接状态通    2.连接状态断
注：四费率包括：尖、峰、平、谷；需量包括：冻结值、冻结时间。
对于以上数据需要进行IEC 61850的数据建模，也就是定义其在某一特定功能逻辑节点里的数据项，MMTR逻辑节点用于计算三相***中电能量，适用于计费，但其定义的数据项不满足实际需要，为了能传输以上定义的数据，在这个基础类里进行数据项扩展，对于分钟数据、日数据、月数据新增数据项的数据类型为二进制计数器读数BCR。对于事件数据新增加数据项的数据类型为单点状态SPS。
按照数据分类不同，把上面定义的数据归类到不同数据集，实际情况中只能靠数据集名来区分数据类型，所以需要给出一份数据集和数据类型的映射表，以便数字化远方电能量数据采集装置的通信模块在数据通信时区分数据类型。如下表1
表1
  数据类描述   数据集名
  分钟冻结数据   ElecVal_Minute(可配置)
  日数据的(1-4)四费率电能   FeeVal_Day(可配置)
  日数据的(5-8)需量   NeedVal_Day(可配置)
  月数据的(1-4)四费率电能   FeeVal_Month(可配置)
  月数据的(5-8)需量   NeedVal_Month(可配置)
  事件   Event(可配置)
传输上面所定义的这些数据，主要会用到IEC 61850-7-2里面定义的日志模型和报告模型(具体请参考IEC 61850-7-2第14节)，如图1所示。
利用非缓存报告控制块URCB来实现周期值及突发事件信息的主动上送。
所谓周期值，就是电能表按某一特定的周期来上送数据，有分钟实时数据、日或月冻结数据，利用设置报告控制块里的完整性周期属性来让电能表周期数据做到主动上送：
而对于电能表的突发事件信息，采用报告里数据变位就触发上送的办法。
综上所述，对报告控制块进行参数设置并改写使能参数RptEna后，报告就会按条件主动上送了。
利用日志模型传输历史数据的思想和过程：
电能量数据通信引入历史数据的概念就是当在通信过程中有通信异常中断等原因，不至于数据丢失，提供了补召补救的措施。
日志是记录历史数据的载体，它是通过日志控制块来控制映射的，用户可以通过读写服务来操作日志控制块。
对某个日志控制块进行使能(LogEna＝true)操作后，与之关联的数据集成员有数据变化就开始存储相关日志条目，用户可以用相应接口来召唤日志，具体的过程如下：
通信模块利用以上模型产生的配置文件，进行相关的数据通信，电能表端为服务模块，数字化远方电能量采集终端ERTU为客户端模块。通信基于以太网ICP/IP协议，采用MMS(制造报文规约)规约进行。
本发明基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置主要的功能是收集变电站内的电能表数据，进行本地数据转换，数据存储，对远方调度和变电站内监控***提供数据服务。
如图2所示，基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，包括主处理器模块、网卡模块、光纤转换器模块、人机界面模块、接口模块和存储器模块，主处理器模块分别与网卡模块、光纤转换器模块、人机界面模块、接口模块和存储器模块连接。
接口模块包括RS-232当地维护口、2路RS485接口和4个10M/100M以太网接口。RS485接口可支持不同的表计规约，且可支持多至60个表计。
主处理器模块内置看门狗，可消除特大干扰引起的软件死机。主处理器模块设置高精确的不掉电日历时钟，支持SNTP网络对时。
人机界面模块由6.5寸640×480彩色LCD和8键键盘组成，可提供全中文菜单窗口，可以很方便地定义、查询、修改各种运行参数，显示各种事件记录数据等。
光纤转换器模块中光纤接口为标准的SC接口，TX和发送口，RX为接收口，工作波长为1310nm，多模方式，传输距离2km。网络接口为10M/100M标准的RJ45接口。
电源模块由进口开关电源模块加上***辅助器件组成。可实现交直流电源输入，自动切换，并提供DC+5V，DC+12V***电源。
存储器模块采用大容量的CF卡，数据掉电后十年不丢失；表计电能量数据可以按5分钟、15分钟、30分钟或60分钟为单位任意分配存贮。存贮容量：2G字节。可以存贮峰、谷、平、尖峰等时段电能量、需量、表计状态。可以按IEC 61850数据模型转换贮存。支持IEC 60870-5-102标准转换。
如图3是本发明在电网调度***中应用示意图，以太网接口数字化电度表与RS485接口传统电度表的数据，传输到基于IEC 61850数字化远方电能量采集终端，然后依次进入公共通讯网络、调度端电量***、MIS***和SCADA***。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1、基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集方法，包括如下步骤：
a)将电能表和数字化远方电能量采集终端之间需要通信的电能量数据进行IEC 61850的数据建模，确定其各个数据项成员定义；
b)利用IEC 61850标准里的数据集模型，把不同类型的数据归类到不同的数据集，根据配置文件来映射数据集名和数据类型的关系；
c)选择IEC 61850通信服务里的报告控制块模型、日志控制块模型来作为电能量数据传输的服务载体，并重新补充阐述相关定义；
d)通信模块根据以上定义配置的内容来完成数据采集。
2、基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，其特征在于包括主处理器模块、网卡模块、光纤转换器模块、接口模块和存储器模块，主处理器模块分别与网卡模块、光纤转换器模块、接口模块和存储器模块连接。
3、根据权利要求2所述的基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，其特征在于所述接口模块包括RS-232当地维护口、RS485接口和以太网接口。
4、根据权利要求2所述的基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，其特征在于所述主处理器模块内置看门狗。
5、根据权利要求2所述的基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，其特征在于还包括人机界面模块，主处理器模块与人机界面模块连接。
6、根据权利要求2所述的基于IEC 61850数字化远方电能量数据采集装置，其特征在于所述人机界面模块由彩色LCD和8键键盘组成。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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