CN105426454B - 智能电子设备与scd文件回路信息一致性检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，依据IEC61850标准，从智能变电站二次设备实际运行回路信息与工程离线SCD文件包含的回路信息入手。首先将变电站离线SCD文件进行解析，以智能二次设备为对象，形成目标设备的具体回路信息。然后通过应用网络分析仪接入变电站实际网络，通过对通讯报文的实时监听、抓取、判断和分析，形成目标设备真实回路信息。自动比对两套回路信息，验证信息的一致性，确保智能变电站二次回路按照设计要求运行。本发明适用于智能变电站基建、运维阶段基于网络分析仪的智能装置回路信息与SCD文件回路模型一致性检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法。
背景技术
智能变电站通过采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。
智能变电站基于IEC61850标准，体现了集成一体化、信息标准化、协同互动化的特征，充分发挥了设备智能化与高级智能应用相结合的优势。
智能变电站网络按分层分布式实现站内电气设备的信息共享与互操作，共分为三层：过程层、间隔层和站控层。
信息通讯采用IEC61850标准以全站***配置文件(SCD文件)进行描述。因此，SCD文件在智能变电站二次***中占据核心地位，发挥着重要的作用，其配置的正确性，尤其是虚端子以及虚端子连接表示的二次回路关系，对智能变电站的安全运行至关重要。
但SCD文件由变电站配置语言(SCL)描述，比较抽象，较之常规变电站二次回路直观性差，难以理解，增加了设计、调试、运维、检修及改扩建工作中掌握全站配置的难度。
现阶段在保证两者的一致性上主要面临的困难有：
1.智能电子设备下装的配置文件难以获取，不同设备供应商的获取工具及方式存在差异，造成设备侧回路信息获取困难；
2.离线工程SCD文件人工难以直观理解，造成文件侧回路信息获取困难；
3.无论是设备侧还是文件侧，全站智能电子设备所包含的回路信息数量巨大，人工进行一致性检测耗时费力，准确性和效率性均无法保障。
因此，如何保障实际运行的智能电子设备回路信息与设计相符就有着重要的价值，关乎智能变电站技术优势是否能够充分发挥和电网安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，它能够在智能变电站实际运行期间，通过网络分析仪实时监控全站网络运行状况，从中读取并解析目标报文，展示智能电子设备回路信息与离线工程SCD文件中包含的回路信息进行比对，及时检查出运行文件隐患的错误，确保智能变电站安全稳定运行。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)：SCD文件模型解析：基于SCD文件，解析智能变电站全站***配置信息，获取智能电子设备IED模型和通信网络模型；
步骤(2)：SCD文件回路信息提取：依据步骤(1)的智能电子设备IED模型形成每一个智能电子设备IED完整的目标虚回路信息；
步骤(3)：网络报文获取：通过网络分析仪实时监控全站网络运行状况，从中读取并解析目标报文；
步骤(4)：网络报文分析：针对步骤(3)中获取的两类报文进行正确性分析，解析出接收方设备真实的虚回路信息；
步骤(5)：回路一致性比对：将步骤(2)的目标虚回路信息和步骤(4)的真实的虚回路信息进行比对，从而得到实际运行的目标智能电子设备虚回路信息与离线工程SCD文件包含的虚回路信息的一致性；
步骤(6)：比对结果分析与输出。
所述步骤(1)的智能电子设备IED模型，是基于SCD文件中包含的全站智能电子设备实例化信息，解析全站智能电子设备建模结果，包括：智能电子设备IED、服务器Server、访问点AccessPoint、逻辑设备LDevice、逻辑节点LNode和输入Inputs。
所述步骤(1)的通信网络模型，是基于SCD文件中已实例化的Communication节点，解析与通信相关的具体参数；所述与通信相关的具体参数包括子网和访问点。
所述步骤(2)的步骤为：应用步骤(1)中智能电子设备IED模型，依次遍历全部智能电子设备IED，层次化解析提取每一个智能电子设备IED的参数，依据每一个智能电子设备IED的参数为每一个智能电子设备IED形成对应的虚回路开入列表，
依据每一个智能电子设备IED的虚回路开入列表，推导出每一个智能电子设备IED的虚回路开出列表；
每一个智能电子设备IED的虚回路开入列表和每一个智能电子设备IED的虚回路开出列表，组合形成每一个智能电子设备IED完整的目标虚回路信息；
所述步骤(3)的步骤为：网络分析仪接入变电站过程层网络，通过网络分析仪的报文采集单元网络端口可获取智能变电站过程层网络的GOOSE报文和SV报文并顺序记录，方法如下：
针对GOOSE报文，每发送一次，报文顺序号依次增加，按照GOOSE报文发送顺序号依次记录；
针对SV报文，由于其每帧报文均带有自身的顺序号，按照SV报文自身的顺序号依次记录。
所述步骤(4)的步骤为：针对步骤(3)中获取的两类报文进行正确性分析，步骤如下：
对于SV报文开展完整性分析、频率抖动分析、采样计数变化关系分析、同步标记变化分析、采样数据品质变化分析、APDU和ASDU格式标准性分析；
对于GOOSE报文开展报文APDU和ASDU格式标准性检查，通信过程分析(T0、T1、T2的时间间隔和对应的StNum与SqNum变化关系)，判断报文是否存在发布超时、帧不连续、丢帧或者错序，确保抓取的报文准确可用；
选取目标设备，基于获取的目标设备的网络报文，通过将发送方设备报文与接收方设备订阅文件进行比对，当两者比对结果完全一致时，认为两者之间订阅关系的正确；在订阅关系正确的前提下，从接收方设备订阅文件中提取Inputs节点下包含的信息，解析出该接收方设备所有的输入虚回路信息，即为该接收方设备真实的虚回路信息；
所述步骤(5)的步骤为：将步骤(2)的目标虚回路信息和步骤(4)的真实的虚回路信息进行比对，如果一致，则验证实际运行的目标智能电子设备虚回路信息与离线工程SCD文件包含的虚回路信息的一致性；如果不一致则说明实际运行的目标智能电子设备虚回路信息不符合设计需求，该设备不满足运行条件，应立刻停止运行；停运后对该设备按照设计需求重新进行配置；
所述步骤(6)的步骤为：基于步骤(5)形成的比对结果，按照《Q/GDW 1396-2012IEC 61850工程继电保护应用模型》和《智能变电站二次***信息模型校验规范》进行归类分析，并输出内容完整、含义明确的变电站智能电子设备回路信息比对结果。
本发明的有益效果：
本发明公开了的基于网络分析仪的智能电子设备回路信息与SCD文件回路模型一致性检测的方法，该方法首先通过对离线SCD文件进行解析，以智能电子设备为对象，形成目标设备的具体回路信息，然后通过应用网络分析仪接入变电站实际网络，通过对通讯报文的实时监听、获取、判断和分析，形成目标设备真实回路信息。自动比对两套回路信息，验证信息的一致性，确保智能电子设备按照设计要求运行。
由于二次回路是智能变电站功能实现的重要部分，保障其运行回路的准确性和一致性有着极为重要的经济价值和社会价值。
本发明可以在智能变电站基建、运维阶段实际应用，提早检查出现场二次设备实际回路信息可能存在的错误，提高智能变电站调试效率，确保智能二次设备的正确运行。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为包含网络分析仪的变电站拓扑关系图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
智能电子设备回路信息与SCD文件回路模型一致性检测方法，流程图如图1，包括如下步骤：
步骤(1)：SCD文件模型解析：选择确定的SCD文件，解析该SCD文件中IED节点和Communication节点下包含的信息，获取该变电站智能电子设备、通信网络的类型和数量；
步骤(2)：SCD文件回路信息提取：
应用步骤(1)中智能电子设备IED模型，依次遍历全部智能电子设备IED，层次化解析提取每一个智能电子设备IED的参数，解析路径为单IED-AccessPoint-G1访问点和M1访问点-Server-LDevice-LN0-Inputs，形成对应的虚回路开入列表，直至形成该变电站所有智能电子设备虚回路开入列表；
因为单台智能电子设备所包含的虚回路开入是由与该设备存在功能逻辑关系的外部智能电子设备虚回路开出形成，故依据全站所有的智能电子设备虚回路开入列表，可反向推导出全站所有的智能电子设备IED的虚回路开出列表；将上述两表组合形成每一个智能电子设备IED完整的虚回路信息；
步骤(3)：网络报文获取：
网络分析仪接入变电站过程层网络，通过网络分析仪的报文采集单元网络端口可获取智能变电站过程层网络的GOOSE报文和SV报文并顺序记录，方法如下：
针对GOOSE报文，每发送一次，报文顺序号依次增加，按照发送顺序号依次记录；
针对SV报文，由于其每帧报文均带有自身的顺序号，按照该顺序号依次记录。
通过上述两类报文帧结构中包含的MAC源地址进行分类，掌握全站每一台智能电子设备发发出的GOOSE和SV报文.
步骤(4)：网络报文分析：
针对步骤(3)中获取的两类报文进行正确性分析，步骤如下：
对于SV报文开展完整性分析、频率抖动、采样计数变化关系、同步标记变化、采样数据品质变化、APDU和ASDU格式标准性分析等；
对于GOOSE报文开展报文APDU和ASDU格式标准性检查，通信过程分析(T0、T1、T2的时间间隔和对应的StNum与SqNum变化关系)，判断报文是否存在发布超时、帧不连续、丢帧或者错序，确保抓取的报文准确可用。
选取目标设备，基于获取的目标设备准确的网络报文，通过将发送方设备报文与接收方设备订阅文件进行比对，当两者比对结果完全一致时，认为两者之间订阅关系的正确。在订阅关系正确的前提下，从接收方设备订阅文件中提取Inputs节点下包含的信息，解析出该接收方设备所有的输入虚回路信息，即为该接收方设备真实的虚回路信息；
步骤(5)：回路一致性比对：
应用步骤(2)的目标智能电子设备虚回路信息和步骤(4)的真实的虚回路信息进行比对，如果一致，则验证实际运行的目标智能电子设备虚回路信息与离线工程SCD文件包含的虚回路信息的一致性；如果不一致则说明实际运行的目标智能电子设备虚回路信息不符合设计需求，该设备不满足运行条件，应立刻停止运行。停运后对该设备按照设计需求重新进行配置。
步骤(6)：比对结果分析与输出：
基于步骤(5)形成的比对结果，按照《Q/GDW 1396-2012IEC 61850工程继电保护应用模型》和《智能变电站二次***信息模型校验规范》进行归类分析，并输出内容完整、含义明确的变电站智能电子设备回路信息比对结果。
如图2所示，所述站控后台通过站控层网络与过程层网络连接，所述站控层网络与过程层网络之间设有若干间隔层智能电子设备，所述过程层网络与若干过程层智能电子设备连接，所述网络分析仪设置在站控层网络与过程层网络之间。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (5)
1.智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤(1)：SCD文件模型解析：基于SCD文件，解析智能变电站全站***配置信息，获取智能电子设备IED模型和通信网络模型；
步骤(2)：SCD文件回路信息提取：依据步骤(1)的智能电子设备IED模型形成每一个智能电子设备IED完整的目标虚回路信息；
所述步骤(2)的步骤为：应用步骤(1)中智能电子设备IED模型，依次遍历全部智能电子设备IED，层次化解析提取每一个智能电子设备IED的参数，依据每一个智能电子设备IED的参数为每一个智能电子设备IED形成对应的虚回路开入列表；
依据每一个智能电子设备IED的虚回路开入列表，推导出每一个智能电子设备IED的虚回路开出列表；
每一个智能电子设备IED的虚回路开入列表和每一个智能电子设备IED的虚回路开出列表，组合形成每一个智能电子设备IED完整的目标虚回路信息；
步骤(3)：网络报文获取：通过网络分析仪实时监控全站网络运行状况，从中读取并解析目标报文；
所述步骤(3)的步骤为：网络分析仪接入变电站过程层网络，通过网络分析仪的报文采集单元网络端口可获取智能变电站过程层网络的GOOSE报文和SV报文并顺序记录，方法如下：
针对GOOSE报文，每发送一次，报文顺序号依次增加，按照GOOSE报文发送顺序号依次记录；
针对SV报文，由于其每帧报文均带有自身的顺序号，按照SV报文自身的顺序号依次记录；
步骤(4)：网络报文分析：针对步骤(3)中获取的两类报文进行正确性分析，解析出接收方设备真实的虚回路信息；所述步骤(4)的步骤为：针对步骤(3)中获取的两类报文进行正确性分析，步骤如下：
对于SV报文开展完整性分析、频率抖动分析、采样计数变化关系分析、同步标记变化分析、采样数据品质变化分析、APDU和ASDU格式标准性分析；
对于GOOSE报文开展报文APDU和ASDU格式标准性检查，通信过程分析，判断报文是否存在发布超时、帧不连续、丢帧或者错序，确保抓取的报文准确可用；
选取目标设备，基于获取的目标设备的网络报文，通过将发送方设备报文与接收方设备订阅文件进行比对，当两者比对结果完全一致时，认为两者之间订阅关系的正确；在订阅关系正确的前提下，从接收方设备订阅文件中提取Inputs节点下包含的信息，解析出该接收方设备所有的输入虚回路信息，即为该接收方设备真实的虚回路信息；
步骤(5)：回路一致性比对：将步骤(2)的目标虚回路信息和步骤(4)的真实的虚回路信息进行比对，从而得到实际运行的目标智能电子设备虚回路信息与离线工程SCD文件包含的虚回路信息的一致性；
步骤(6)：比对结果分析与输出。
2.如权利要求1所述的智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，其特征是，所述步骤(1)的智能电子设备IED模型，是基于SCD文件中包含的全站智能电子设备实例化信息，解析全站智能电子设备建模结果，包括：智能电子设备IED、服务器Server、访问点AccessPoint、逻辑设备LDevice、逻辑节点LNode和输入Inputs。
3.如权利要求1所述的智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，其特征是，所述步骤(1)的通信网络模型，是基于SCD文件中已实例化的Communication节点，解析与通信相关的具体参数；所述与通信相关的具体参数包括子网和访问点。
4.如权利要求1所述的智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，其特征是，所述步骤(5)的步骤为：将步骤(2)的目标虚回路信息和步骤(4)的真实的虚回路信息进行比对，如果一致，则验证实际运行的目标智能电子设备虚回路信息与离线工程SCD文件包含的虚回路信息的一致性；如果不一致则说明实际运行的目标智能电子设备虚回路信息不符合设计需求，该设备不满足运行条件，应立刻停止运行；停运后对该设备按照设计需求重新进行配置。
5.如权利要求1所述的智能电子设备与SCD文件回路信息一致性检测方法，其特征是，所述步骤(6)的步骤为：基于步骤(5)形成的比对结果，按照《Q/GDW 1396-2012 IEC 61850工程继电保护应用模型》和《智能变电站二次***信息模型校验规范》进行归类分析，并输出内容完整、含义明确的变电站智能电子设备回路信息比对结果。
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- 2015-11-12 CN CN201510768377.6A patent/CN105426454B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102879662A (zh) * | 2011-09-15 | 2013-01-16 | 湖北省电力公司电力科学研究院 | 一种智能变电站二次虚回路检测装置及检测方法 |
| CN103632307A (zh) * | 2013-09-27 | 2014-03-12 | 国家电网公司 | 智能变电站scd与虚回路表一致性校验方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "基于SCD解析的智能变电站VLAN划分方法与实现";李波;《电气应用》;20150331;第34卷(第5期);期刊第1节 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105426454A (zh) | 2016-03-23 |
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