CN104574204B - 智能测控装置icd模型自动辨识***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能测控装置ICD模型自动辨识***及方法，属于电力设备监控技术领域。所述自动辨识***包括IEC61850客户端模块、虚拟合并单元模块、虚拟智能终端模块和辨识分析模块。本发明所述的智能测控装置ICD模型自动辨识***及方法可输出被辨识智能测控装置MMS变量与过程层虚端子（被辨识智能测控装置开出虚端子）的对应关系，MMS变量对应的电流、电压、有功、无功等测量量和计算量通道，填补了智能测控装置ICD模型自动辨识技术的空白。

Description

智能测控装置ICD模型自动辨识***及方法

技术领域

本发明涉及一种智能测控装置ICD模型自动辨识***及方法，属于电力设备监控技术领域。

背景技术

2011年至2015年我国智能电网进入全面建设阶段，基建变电站按智能变电站标准建设。当前智能变电站建设过程中，二次***的现场调试周期太长，需要加强二次***的出厂调试，以缩短减少现场调试的时间。目前出厂调试主要依赖于数字测试仪，为间隔层保护和测控装置提供对应于一次***的采集数据。由于受限于场地和物流，出厂调试很难按现场规模组织，为了解决这个问题，就需要仿真二次设备，目前基于仿真二次设备的出厂调试，是业内研究的重点。

目前现场运行的智能测控装置没有后备，智能测控装置因检修退出运行时，对应的电气间隔将失去测控功能。为了解决这一问题，业内提出了智能测控装置集中后备的理念，即在一台高端嵌入式装置上，可同时运行数个虚拟测控装置，在智能测控装置退出运行时，运行一台虚拟测控装置，实现对应电气间隔的测控功能，虚拟测控装置需要使用智能测控装置的ICD模型，而且其外特性与智能测控装置无差别。

虚拟测控装置的ICD模型与智能测控装置一致，但内部实现不一样，需要在智能测控装置的ICD模型文件中修改短地址，以实现变量的映射。该项工作如果采取人工修改的方法，一类应用相关智能测控装置的ICD模型修改需要一个星期。这种工作不仅繁琐，而且可复制性低。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种智能测控装置ICD模型自动辨识***及方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能测控装置ICD模型自动辨识***及方法，解决虚拟测控装置使用ICD模型文件时，人工核对和修改映射短地址工作量大，周期长的难题。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种智能测控装置ICD模型自动辨识***，包括以下模块：

IEC61850客户端模块：用于导入被辨识智能测控装置的ICD模型数据；

虚拟合并单元模块：通过网络与被辨识智能测控装置相连，提供交流量采样数据，触发变化遥测；

虚拟智能终端模块：通过网络与被辨识智能测控装置相连，触发变化遥信；

辨识分析模块：用于管理虚拟合并单元模块和虚拟智能终端模块，输出被辨识智能测控装置ICD模型中MMS变量和智能测控装置开出虚端子的对应关系，以及MMS变量对应的电流、电压、有功、无功等测量量和计算量通道；输出结果可应用于智能测控装置的仿真，智能变电站测控装置的调试，以及智能变电站现场调试过程中的信号对点。

上述IEC61850客户端模块、虚拟合并单元模块、虚拟智能终端模块和辨识分析模块安装在辨识主机内，辨识主机通过交换机和被辨识智能测控装置通讯，所述通讯采用IEC61850标准的GOOSE和SV通讯协议。

一种智能测控装置ICD模型自动辨识方法，包括以下步骤：

步骤1)、通过智能测控装置ICD模型自动辨识***的IEC61850客户端模块导入被辨识智能测控装置的ICD模型，并根据实际工程应用中电气间隔对测控功能的配置要求生成SCD文件；

步骤2)、被辨识智能测控装置通过厂家的IED配置工具导入步骤1）生成的SCD文件；

步骤3)、智能测控装置ICD模型自动辨识***的虚拟智能终端模块根据被辨识智能测控装置ICD模型中的GOOSE数据集和控制块，顺序触发信号变位，并生成开入量变位顺序记录表，辨识分析模块解析被辨识智能测控装置上传的UR和BR报告，并生成信号变位顺序记录表；

步骤4)、辨识分析模块顺序执行遥控，生成遥控操作顺序记录表，虚拟智能终端模块执行接收到的遥控命令，生成遥控开出顺序记录表；

步骤5)、虚拟合并单元模块顺序改变测量通道的采样值，生成模拟量变化顺序记录表；辨识分析模块解析处理被识别智能测控装置上送的测量值，生成遥测变化顺序记录表；

步骤6)、辨识分析模块对比分析和处理开入量变位顺序记录表和信号变位顺序记录表，生成被识别智能测控装置的开入虚端子和遥信MMS变量的对应关系表；对比分析和处理遥控操作顺序记录表和遥控开出顺序记录表，生成被识别智能测控装置开出虚端子和遥控MMS变量的对应关系表；对比分析和处理模拟量变化顺序记录表和遥测变化顺序记录表，生成SV输入虚端子和遥测MMS变量的对应关系表；

步骤7）、将步骤6)得到的各个对应关系表替换被辨识智能测控装置ICD模型中的映射关系描述短地址，完成ICD模型自动辨识。

完成智能测控装置ICD模型辨识后，ICD模型辨识***对被辨识智能测控装置ICD模型文件中的sAddr进行修改，使其成为虚拟测控装置可以使用的ICD模型文件，如此就实现了虚拟测控装置对实体智能测控装置ICD模型的继承。

本发明所述的智能测控装置ICD模型自动辨识***及方法可输出被辨识智能测控装置MMS变量与过程层虚端子（被辨识智能测控装置开出虚端子）的对应关系，MMS变量对应的电流、电压、有功、无功等测量量和计算量通道，填补了智能测控装置ICD模型自动辨识技术的空白。

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本实施例的智能测控装置ICD模型自动辨识***模块框图；

图2 为本实施例的智能测控装置ICD模型的变量映射关系图；

图3 为本实施例的智能测控装置建立单点遥信映射关系的图例；

图4 为本实施例的辨识ICD模型应用于仿真测控***的虚拟测控装置。

具体实施方式

如图1所示，一种智能测控装置ICD模型自动辨识***，包括以下模块：

IEC61850客户端模块1：用于导入被辨识智能测控装置5的ICD模型数据；

虚拟合并单元模块2：通过网络与被辨识智能测控装置5相连，提供交流量采样数据，触发变化遥测；

虚拟智能终端模块3：通过网络与被辨识智能测控装置5相连，触发变化遥信；

辨识分析模块4：用于管理虚拟合并单元模块2和虚拟智能终端模块3，输出被辨识智能测控装置ICD模型中MMS变量和该智能测控装置5开出虚端子的对应关系，以及MMS变量对应的电流、电压、有功、无功等测量量和计算量通道；输出结果可应用于智能测控装置的仿真，智能变电站测控装置的调试，以及智能变电站现场调试过程中的信号对点。

上述IEC61850客户端模块1、虚拟合并单元模块2、虚拟智能终端模块3和辨识分析模块4安装在辨识主机内，辨识主机通过交换机和被辨识智能测控装置通讯，所述通讯采用IEC61850标准的GOOSE和SV通讯协议。

一种智能测控装置ICD模型自动辨识方法，包括以下步骤：

步骤1)、通过智能测控装置ICD模型自动辨识***的IEC61850客户端模块1导入被辨识智能测控装置5的ICD模型，按实际工程应用中某个电气间隔对测控功能的配置要求，例如：3/2接线一串需要配置3台测控装置、3台智能终端、3个间隔合并单元，生成SCD文件；

步骤2)、被辨识智能测控装置5通过厂家的IED配置工具导入步骤1）生成的SCD文件；

步骤3)、智能测控装置ICD模型自动辨识***的虚拟智能终端模块3根据被辨识智能测控装置ICD模型中的GOOSE数据集和控制块，顺序触发信号变位，并生成开入量变位顺序记录表，辨识分析模块4解析被辨识智能测控装置5上传的UR和BR报告，并生成信号变位顺序记录表；

步骤4)、辨识分析模块4顺序执行遥控，生成遥控操作顺序记录表，虚拟智能终端模块3执行接收到的遥控命令，生成遥控开出顺序记录表；

步骤5)、虚拟合并单元模块2顺序改变测量通道的采样值，生成模拟量变化顺序记录表；辨识分析模块4解析处理被识别智能测控装置上送的测量值，生成遥测变化顺序记录表；

步骤6)、辨识分析模块4对比分析和处理开入量变位顺序记录表和信号变位顺序记录表，生成被识别智能测控装置的开入虚端子和遥信MMS变量的对应关系表；对比分析和处理遥控操作顺序记录表和遥控开出顺序记录表，生成被识别智能测控装置开出虚端子和遥控MMS变量的对应关系表；对比分析和处理模拟量变化顺序记录表和遥测变化顺序记录表，生成SV输入虚端子和遥测MMS变量的对应关系表。辨识分析模块4根据被辨识智能测控装置5收到触发变化遥测和触发变化遥信时所上送的MMS报文，建立过程层智能测控装置的接收虚端子和MMS变量的对应关系，结合ICD模型中变量和虚端子的标准化命名，依据《IEC61850工程继电保护应用模型 Q/GDW396-2009》规范，分析出MMS量的实际含义。

ICD模型的辨识过程是全自动的，并将辨识结果保存在EXCEL表中。输出结果包括已识别的对应关系表和未识别的对应关系表，识别成功率高达90%。输出结果应用于智能测控装置仿真时，可为仿真***的虚拟测控装置生成ICD模型的关系映射短地址。

步骤7）、将步骤6)得到的各个对应关系表替换被辨识智能测控装置ICD模型中的映射关系描述短地址，完成ICD模型自动辨识。

完成智能测控装置ICD模型辨识后，ICD模型辨识***对被辨识智能测控装置ICD模型文件中的sAddr进行修改，使其成为虚拟测控装置可以使用的ICD模型文件，如此就实现了虚拟测控装置对实体智能测控装置ICD模型的继承。

所述辨识过程由智能测控装置每个虚端子的辨识子过程组成，虚端子辨识子过程包含触发、分析和保存三个环节。在触发环节中，辨识分析模块4命令仿真智能合并单元的某个SV输出虚端子发送持续10秒的交流量采样值，在10秒过程中交流量的幅值产生一次5%变化，虚拟合并单元模块2的SV输出虚端子已与被辨识智能测控装置5的SV输入虚端子连接；在触发环节中，辨识分析模块4命令虚拟智能终端模块3某个GOOSE输出虚端子发送状态变化报文，虚拟智能终端模块3的GOOSE输出虚端子已与被辨识智能测控装置5的GOOSE输入虚端子连接。

在分析环节中，辨识分析模块4根据被辨识智能测控装置5上送的信号变化报告确定信号的MMS变量与GOOSE输入虚端子的对应关系；根据被辨识智能测控装置5上送的测量量变化报告确定测量量的MMS变量与SV输入虚端子的对应关系；

在保存环节中，辨识分析模块4将分析的结果保存在EXCEL表中，并标注辨识是否成功。辨识分析模块4修改被识别测控装置的ICD模型文件，使其成为虚拟测控装置可以使用的ICD模型，实现虚拟测控装置对测控装置的仿真或替换。

模型的自描述特征信息

《IEC61850工程继电保护应用模型 Q/GDW396-2009》规范了智能测控装置的建模，使得智能测控装置的ICD模型具有一些自描述特征，模型识别应充分利用这些特征信息提高识别效率，列举如下：

1）开入量识别

GOOSE输入采用虚端子模型，GOOSE输入虚端子模型为包含“GOIN”前缀的GGIO逻辑节点实例，在实例中定义四类数据对象：DPCSO（双点输入）、SPCSO（单点输入）、ISCSO（整型输入）和AnIn（浮点型输入）；

2）模拟量识别

SV输入采用虚端子模型，SV输入虚端子模型为包含“SVIN”前缀的GGIO逻辑节点实例，在实例中定义两类数据对象：AnIn（测量值输入）、SvIn（扩充的测量值输入，SAV类型）；

3）控制量识别

控制量的MMS变量命名采用逻辑节点CSWI；

4）同期控制量识别

断路器同期控制采用CBSynCSWI逻辑节点，断路器无压控制使用CBDeaCSWI逻辑节点。

模型映射

识别测控装置的过程层和间隔层的变量对应关系，是为了将实体测控装置的ICD模型映射到虚拟测控装置的内部变量。如图2所示，测控装置按ICD模型提供服务，需要解决2层映射：（1）外部虚端子到内部输入/输出变量的映射（2）内部输入/输出变量到IEC61850变量的映射。《IEC61850工程继电保护应用模型 Q/GDW396-2009》规范规定第2类映射采用DAI短地址的描述方法，描述的内容属于厂家私有。

模型映射关系的建立

第1层映射由设计单位和***集成商完成，与具体的工程相关。

如下XML片段，取自虚拟测控装置的ICD模型。片段分为过程层定义和站控层定义两个部分。

（1）过程层定义

<DOI desc=”单点开入001” name=”SPCS01”>

<DAI name=”dU”>

<VAL>单点开入001</VAL>

</DAI>

<DAI name=”stVal” sAddr=”GOOSEPin_EN_KI_YX，001” />

<DAI name=”ctlModel”>

<VAL>0</VAL>

</DAI>

</DOI>

（2）站控层定义

<DOI desc=”” name=”Ind01”>

<DAI name=”dU”>

<VAL>单点遥信001</VAL>

</DAI>

<DAI name=”stVal” sAddr=”RDYXKR_32_Y，001” />

</DOI>

通过上述两个XML片段，可以看到关键的sAddr映射定义。对于sAddr描述，不同供应商之间无共同语言。虚拟测控装置对于sAddr的解析如图3所述：

GOOSEPin_EN_KI_YX和RDYXKR_32_Y是两个自定义的映射函数，通过GOOSEPin_EN_KI_YX将外部虚端子单点开入001映射到内存的SPCS01.stVal，通过RDYXKR_32_Y将SPCS01.stVal映射到Ind01.stVal数据对象，SPCS01.stVal对应于开入变量表中的001变量。

虚拟测控装置的应用

网络替代二次硬接线，使得过程层信息可以通过网络共享，为一套嵌入式***实现多个间隔的测控功能奠定了基础。虚拟测控装置的功能、范围和配置与实体智能测控装置等价，具有独立的IP地址、组播地址和ICD模型。图4描述了虚拟测控装置在自动化***仿真测试中的角色，与实体测控装置相比，虚拟测控装置无任何特殊要求，只是多个虚拟测控装置共用同一个嵌入式硬件平台。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (2)

1.一种智能测控装置ICD模型自动辨识***，其特征在于包括以下模块：

IEC61850客户端模块：用于导入被辨识智能测控装置的ICD模型数据；

虚拟合并单元模块：通过网络与被辨识智能测控装置相连，提供交流量采样数据，触发变化遥测；

虚拟智能终端模块：通过网络与被辨识智能测控装置相连，触发变化遥信；

辨识分析模块：用于管理虚拟合并单元模块和虚拟智能终端模块，输出被辨识智能测控装置ICD模型中MMS变量和该智能测控装置开出虚端子的对应关系，以及MMS变量对应的电流、电压、有功、无功测量量和计算量通道；输出结果可应用于智能测控装置的仿真，智能变电站测控装置的调试，以及智能变电站现场调试过程中的信号对点；所述IEC61850客户端模块、虚拟合并单元模块、虚拟智能终端模块和辨识分析模块安装在辨识主机内，辨识主机通过交换机和被辨识智能测控装置通讯，所述通讯采用IEC61850标准的GOOSE和SV通讯协议。

2.一种智能测控装置ICD模型自动辨识方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)、通过智能测控装置ICD模型自动辨识***的IEC61850客户端模块导入被辨识智能测控装置的ICD模型，并根据实际工程应用中电气间隔对测控功能的配置要求生成SCD文件；

步骤2)、被辨识智能测控装置通过厂家的IED配置工具导入步骤1）生成的SCD文件；

步骤3)、智能测控装置ICD模型自动辨识***的虚拟智能终端模块根据被辨识智能测控装置ICD模型中的GOOSE数据集和控制块，顺序触发信号变位，并生成开入量变位顺序记录表，辨识分析模块解析被辨识智能测控装置上传的UR和BR报告，并生成信号变位顺序记录表；

步骤4)、辨识分析模块顺序执行遥控，生成遥控操作顺序记录表，虚拟智能终端模块执行接收到的遥控命令，生成遥控开出顺序记录表；

步骤5)、虚拟合并单元模块顺序改变测量通道的采样值，生成模拟量变化顺序记录表；辨识分析模块解析处理被识别智能测控装置上送的测量值，生成遥测变化顺序记录表；

步骤6)、辨识分析模块对比分析和处理开入量变位顺序记录表和信号变位顺序记录表，生成被识别智能测控装置的开入虚端子和遥信MMS变量的对应关系表；对比分析和处理遥控操作顺序记录表和遥控开出顺序记录表，生成被识别智能测控装置开出虚端子和遥控MMS变量的对应关系表；对比分析和处理模拟量变化顺序记录表和遥测变化顺序记录表，生成SV输入虚端子和遥测MMS变量的对应关系表；

步骤7）、将步骤6)得到的各个对应关系表替换被辨识智能测控装置ICD模型中的映射关系描述短地址，完成ICD模型自动辨识。