CN102832703A - 基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，在本发明中CIM和SVG与调度主站的数据库无缝连接后，调度主站可以调用建立好的数据库，从界面上可以得到变电站模型、图形的显示。在变电站端实现IEC61850和IEC6190两种不同规约的信息转换，并生成对应的模型交换文件，通过模型文件的生成将变电站的二次设备模型信息紧密的和主站需求信息相结合，同时，通过SVG图形文件，将变电站一次设备拓扑信息和主站交换信息内容相融合，通过相应的映射机制，达到无缝通信的技术革新目的。

Description

基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法

技术领域

本发明涉及一种变电站与调度主站模型快速转换方法，特别是涉及一种基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，属变电站自动化技术领域。

背景技术

随着电网的不断发展和安全生产的要求，各种智能装置、自动化***越来越多，它们之间的信息交换越来越多、越来越复杂，遵循统一的国际标准己是大势所趋。在电厂、变电站等变电站端，IEC 61850己被公认为是新一代的变电站综合自动化***的国际标准，该标准通过对变电站自动化***中的各种对象进行统一建模，可以使遵守IEC61850的不同厂家的设备之间实现互操作。

在调度主站，IEC 61970规范了电网内各种对象的命名及其相互关系、访问接口等，使得各种厂家的***间互操作更容易实现，也被新一代能量管理***、电量计量计费***、配网自动化***、保护信息管理***等广泛采用。由于标准的适用范围和制定体系的不同，使得标准间存在一定的差异，当遵循IEC6197O标准的调度中心的各种自动化***(下称主站***)与遵循IEC61850标准的变电站综合自动化***(变电站***)间进行数据交换时，这种差异的存在使它们之间的信息不能充分交流，消除这种差异是两个标准组织需要继续进行的工作，而目前阶段平滑地衔接两个标准，是值得我们去研究的。

基于IEC 61850的智能变电站（以下简称变电站）和基于IEC 61970的电网调度自动化***（以下简称调度主站）已有多项工程投入使用，传统变电站和调度主站之间的信息交换方式是将IEC 61850转换成IEC 60870，采用IEC 60870-5-101/104通信规约传输数据值和命令。这种传统的传输方式具有很多弊端：变电站上大量丰富的有用信息不能传输到主站上，***之间处于分割状态产生信息孤岛，没有充分发挥两大标准的优势；变电站和多个调度中心重复维护，增加了维护的工作量和电网的安全隐患等。而以信息化、自动化、互动化等为特征的智能电网则是要求变电站与调度主站实现无缝连接，取代传统的信息传输方式。针对上述问题和背景，提出了在实践应用中变电站到主站无缝信息交换的策略，分析了变电站和主站模型及其之间的映射关系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于模型转换机变电站与调度主站模型转换的方法，实现简单快速，可以在低压、中压、高压、超高压和特高压变电站中广泛使用，有效降低智能变电站建设成本，提高智能变电站智能化水平。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于模型转换机变电站与调度主站模型快速转换方法，其特征在于包括以下步骤：

首先在变电站端，由设备集成商（以下简称厂商）提供设备能力描述文件（ICD）。通过模型转换机的源端维护功能软件进行画图、连接拓扑关系，建立二次设备模型（SCD），经过联库后建立一次设备模型（SSD）。

变电站配置描述语言（SCL）定义的变电站一次设备相关的对象有电压等级（VoltageLevel）、间隔（Bay）、电力变压器（PowerTransformer）、变压器绕组（TransformerWinding）、导电设备（ConductingEquipment）等。导电备根据标准定义，通过类型（type）属性区分，类型定义参见IEC61850-6，常见的导电设备编码及连接点个数如图1所示。之后导入ICD，SCD等配置文件生成相应的设备结构。在对应的结构中进行符合IEC61850-6的操作编辑工作并生成SCD文件。配置生成的 SCD 文件应纳入版本控制，由用户统一管理。版本变更时，变电站集成商向用户提交新的SCD文件，用户采用验证工具校验通过后，制定新的版本号，同时用户通知主站***集成商更新模型，并提供新版 SCD文件。

SCD和SSD在通过模型转换机一次二次关联之后得到公共信息模型（CIM），然后利用CIM生成矢量图形模型（SVG）。通过对变电站设备信息的统一建模，获得规范的符合IEC61850-6的统一信息模型，将此模型导入生成IEC61970相关联的变电站端CIM模型文件，通过和主站规约的信息映射，完成无缝的信息转化，并实现SVG的模型关联。

通过SVG图形文档将变电站图形文件和模型文件相对应进行关联。SVG的定义灵活文档中可以将形状、路径或者分组复制到文档中的多个不同位置，通过使用<use>元素引用一个在文档中其他地方定义的元素。一般将引用的元素放在一个<defs>元素的内部，直到一个<use>元素引用了这些元素时才画出其中的图形。<defs>元素只是用来定义被引用的元素，并不进行元素的实际绘制和渲染。

本发明的优点是，CIM和SVG与调度主站的数据库无缝连接后，调度主站可以调用建立好的数据库，从界面上可以得到变电站模型、图形的显示。在变电站端实现IEC61850和IEC6190两种不同规约的信息转换，并生成对应的模型交换文件，通过模型文件的生成将变电站的二次设备模型信息紧密的和主站需求信息相结合，同时，通过SVG图形文件，将变电站一次设备拓扑信息和主站交换信息内容相融合，通过相应的映射机制，达到无缝通信的技术革新目的。

附图说明

图1为本发明所涉及的一次导电设备表；

图2为本发明所涉及的IEC 61850数据模型图；

图3为本发明所涉及的IEC 61970与IEC 61850信息交互结构图。

具体实施方式

为进一步揭示本发明的技术方案，兹结合附图详细说明本发明的实施方式。

1．SCD文件转换分析。

由厂站端提供全站SCD文件(SSD文件)和SVG图形，主站端对SCD文件(SSD文件)进行解释。厂站端提供的SCD文件是标准的61850文件，其模型分为3部分：1)变电站模型，描述了一次设备的相互关联以及他们的连接关系；2)IED装置模型，描述了变电站二次智能电子装置的模型和功能等；3)通信***模型，描述了与通信相关的对象模型。IEC61850数据模型见图2。

SCD文件中不仅包含上面3部分模型，还有一次设备与二次设备逻辑节点的关联关系，IEC61970模型中与子站相关的主站采集数据模型包括2种：1)采集模型；2)电网模型和测量模型。

2．交互通信结构。

IEC 61970与IEC 61850信息交互结构如图3所示。

图3中变电站网关机上运行与站内各IED通信的IED接收模块和IEC61850站控层转出模块，负责数据的整合并转出；主站前置机上运行IEC61850站控层通信接收模块以及模型分析软件，负责与变电站网关机通信；信息整合模块负责实现调度主站所需变电站信息与调度主站整体CIM模型的整合。主站前置机如同站内监控后台一样，与站内所有IED建立通信连接，可以通信获取所有IED的模型。当然从安全角度看，可以在站内增加一道防火墙。

采用扩展标准IEC61850规约来实现，IEC61850标准中将变电站分为3层，即站控层、间隔层和过程层每个物理装置由服务器和应用组成，将服务器(Server)分层为逻辑设备((LD)、逻辑节点(LN) ,数据对象((DO)和数据属性(DA)。通过GetServerDirectory收集服务器中有多少个逻辑设备，通过GetLDDirectory收集每个逻辑设备有多少逻辑节点，通过GetLNDirectory收集每个逻辑节点有多少数据对象，通过GetDataDirectory收集每个数据对象有多少个数据属性。通过这样的服务，建立起完整的分层模型。从***网络和控制中心的角度来看，需要增加一个层次，即变电站层，即为变电站层一站控层一间隔层一过程层的4层结构，相应的通信服务也要增加GetSubstationDirectory服务。

3．上送主站模型整合。

站内IED给主站上送的报告都是以数据集为单位，一个完整的数据集中，主站可能只需要部分信息，但是报告控制块使能后，对应数据集中的所有条目都可能上送主站，白白浪费了带宽。要解决这个问题有2种方案：1)由网关机过滤，屏蔽掉主站不需要的上送数据；2)简化模型，根据站内SCD模型，挑选主站关心的部分，生成一个新的简化SCD文件来表示站内一次设备和二次设备的模型。例如，主站不关心保护模型，就可以把IED中的保护部分删除，只保留测量模型、控制模型等。通信实现时，由网关机实现简化模型与装置实际模型的映射。

以上通过对所列实施方式的介绍，阐述了本发明的基本构思和基本原理。但本发明绝不限于上述所列实施方式，凡是基于本发明的技术方案所作的等同变化、改进及故意变劣等行为，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，用于变电站与调度主站的无缝链接，其特征在于，该转换方法包括以下步骤：

（1）首先由厂商提供统一标准的IED（智能电子设备）的ICD（设备能力描述文件），通过模型转换机将ICD进行图像可视化、拓扑连接处理，生成SCD（二次设备模型），SCD在经过联库后生成SSD（一次设备模型），生成的SSD和SCD文件将被进一步处理；

（2）调度主站服务器对SSD和SCD文件在一次二次关联之后加以解析并转换生成CIM（公共信息模型），然后利用CIM生成矢量图形模型（SVG）；

（3）CIM和SVG与调度主站的数据库无缝连接后，调度主站服务器可以调用建立好的数据库，从显示器界面上可以得到变电站模型、图形的显示，达到调度主站服务器和变电站模型转换机上同步显示的目的。

2.根据权利要求1所述的基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，其特征在于，通过模型转换机利用通用组态软件按照统一建模方法，建立站内装置标准ICD数据库。

3.根据权利要求2所述的基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，其特征在于，在模型转换机内统一配置SCD和SSD文件，通过具体变电站的***设计，根据变电站内实际一次设备及连接情况、一次设备与二次设备之间的逻辑节点的关联关系、其他变电站具体配置描述。

4.根据权利要求3所述的基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，其特征在于，模型转换机建立符合IEC61850-6标准的规范型信息模型，将该规范模型在消异性处理后生成IEC 61970的变电站段CIM模型文件，与调度主站规约进行信息映射之后将完成无缝转换，基于以上文件实现SVG模型关联。

5.根据权利要求4所述的基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，其特征在于，SVG模型文件实现变电站的图模一体化关联，即将变电站图形文件和模型文件相对应后进行关联，SVG模型定义具有灵活性，SVG模型可将形状、路径或分组统一处理拷贝到模型的其他位置。

6.根据权利要求5所述的基于模型转换机的变电站与调度主站模型快速转换方法，其特征在于，在一次接线图绘制、模型关联配置及CIM导出之后，接下来即可操作SVG的导出，远程传输至调度主站服务器，通过调度主站服务器上的图形***SVG的导入即可实现变电站与调度主站无缝对接。

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