專利名稱：一種實現(xiàn)iec61850信息間接接入實時數(shù)據(jù)庫的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)自動化的數(shù)據(jù)接入技術，提供了基于IEC61850通信標準的面向?qū)ο笮畔⒔尤氍F(xiàn)有非面向?qū)ο髮崟r數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)方法，特別是提供了利用配置信息自動生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，自動生成IEC61850信息與現(xiàn)有實時數(shù)據(jù)庫之間映射關系的方法。
背景技術：
國際電工委員會TC57在總結(jié)以前通信協(xié)議的基礎上，制定了IEC61850通信標準。該通信標準通過對變電站自動化系統(tǒng)中的對象進行統(tǒng)一建模，采用面向?qū)ο蠹夹g和獨立于網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的抽象通信服務接口(ACSI)，增強了設備間的互操作性，可以在不同廠家的設備之間實現(xiàn)無縫連接。該標準具備配置靈活、可靠性高、安全性強的特點，代表了變電站自動化技術未來的發(fā)展方向。
IEC61850通信標準的核心就是“模型和建?！?，不僅包括變電站自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)對象的模型，而且包括變電站自動化通信系統(tǒng)的模型，這些模型與面向?qū)ο蟮某橄笸ㄐ欧战涌?ACSI)結(jié)合起來，就形成了帶有豐富自描述信息的開放的通信平臺。
IEC61850通信標準信息的索引方式與現(xiàn)有的通信協(xié)議的索引方式并不相同，現(xiàn)有協(xié)議的索引一般是由代表一定物理含義的“編號”組成，而IEC61850通信標準信息的索引是由代表物理含義的“描述字符串”組成。目前，變電站自動化系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫基本是按照現(xiàn)有的通信協(xié)議構(gòu)造的，與IEC61850通信標準并不兼容。
現(xiàn)有的變電站自動化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用，在一段時間內(nèi)，現(xiàn)有的實時數(shù)據(jù)庫仍然是市場的主流，同時實時數(shù)據(jù)庫也不會有比較大的變化。在這種情況下，IEC61850通信標準的應用在一段時間內(nèi)，需要在現(xiàn)有的變電站自動化系統(tǒng)上進行。
目前，現(xiàn)有的變電站自動化系統(tǒng)接入IEC61850通信標準信息的實現(xiàn)方式(如圖1所示)主要是首先，利用配置工具和IEC61850配置文件生成實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，配置IEC61850信息和現(xiàn)有規(guī)約或內(nèi)部規(guī)約的映射關系，然后，利用該映射關系，將接收的信息轉(zhuǎn)換成現(xiàn)有的通用協(xié)議或內(nèi)部協(xié)議，轉(zhuǎn)換后的信息按照現(xiàn)有的信息接入實時數(shù)據(jù)庫的方式進入實時數(shù)據(jù)庫。
該實現(xiàn)方式的優(yōu)點是不改變現(xiàn)有的應用程序，缺點是協(xié)議轉(zhuǎn)換方式需要額外增加信息接入的層次關系，使得程序效率降低，也增加了系統(tǒng)的復雜程序；增加配置的工程量，不僅要配置IEC61850信息與現(xiàn)有協(xié)議的映射關系，還要配置現(xiàn)有協(xié)議與應用程序?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的映射關系。
為了更好地利用IEC61850通信標準，提供系統(tǒng)的效率，降低工程配置工作量，本發(fā)明提出了一種IEC61850信息間接接入現(xiàn)有應用程序?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種只需要對現(xiàn)有應用程序進行少量的升級，不需要修改現(xiàn)有的實時數(shù)據(jù)庫，就可以實現(xiàn)IEC61850信息接入應用程序?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的方法。
該實現(xiàn)方法的原理是在IEC61850通信標準中，主要的數(shù)據(jù)交換是通過數(shù)據(jù)集和控制器進行的，因此數(shù)據(jù)集和控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)成員可以作為應用程序?qū)崟r數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的主要部分。
首先，由配置工具識別配置信息(SCL文件)，將數(shù)據(jù)集和控制器的數(shù)據(jù)成員提取出來，工程人員有權(quán)對提取出來的數(shù)據(jù)成員進行進一步篩選，篩選之后，配置工具自動將篩選結(jié)果生成中間文件(文件格式由應用程序決定)或者通過接口傳遞給應用模塊。
由于實時數(shù)據(jù)庫是應用程序的一部分，因此需要一個應用模塊來實現(xiàn)中間文件與實時數(shù)據(jù)庫之間的接口。應用模塊的主要功能是通過中間文件或接口的形式得到篩選之后的數(shù)據(jù)成員信息，按照實時數(shù)據(jù)庫的格式要求，將數(shù)據(jù)成員唯一地填入實時數(shù)據(jù)庫，從而生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的索引。同時，由于應用模塊既知道篩選之后的數(shù)據(jù)成員信息，又知道實時數(shù)據(jù)庫信息，因此應用模塊有能力生成IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息之間的映射關系，并將這種映射關系以映射文件的形式保存下來。
通信子系統(tǒng)接收到IEC61850信息后，就可以查找相應的映射關系，并將映射之后的信息，接入實時數(shù)據(jù)庫。
因此，按照本發(fā)明提供一種IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫的方法，包括步驟a)將IEC61850信息中的數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊模型作為實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的主要來源，從配置文件中解析并篩選出來；b)應用模塊根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)成員，將IEC61850信息轉(zhuǎn)換成實時數(shù)據(jù)庫信息的格式，并在放入數(shù)據(jù)庫的相應部分的同時，自動生成實時數(shù)據(jù)庫的索引，從而生成了實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)；c)自動生成實時數(shù)據(jù)庫的同時，應用模塊將IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的映射關系保存起來，生成映射文件；d)用戶解析映射文件到內(nèi)存中，當接收IEC61850信息時，根據(jù)映射關系查找實時數(shù)據(jù)庫的索引，根據(jù)查找的結(jié)果將IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫。
這種IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫的方法的優(yōu)點是，IEC61850信息到數(shù)據(jù)庫之間環(huán)節(jié)比較簡單，可以通過對應用程序進行一些簡單的修改就可以實現(xiàn)；生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的過程和生成映射關系的過程主要由程序自動完成，節(jié)省了大量的工程配置工作；同時，整個過程都可以由工程人員控制，保證實現(xiàn)過程的靈活性。
該實現(xiàn)方法的特點是1.對現(xiàn)有實時數(shù)據(jù)庫不做任何改動。
2.通過配置工具提取實時數(shù)據(jù)庫需要的信息。
3.自動生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。
4.自動生成IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的映射關系。
5.整個過程可以由工程人員靈活控制。


圖1顯示了現(xiàn)有的IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫示意圖；圖2顯示了本發(fā)明的IEC61850信息間接接入實時數(shù)據(jù)庫示意圖；圖3顯示了本發(fā)明的方法的一個實施例中篩選數(shù)據(jù)成員的流程圖；圖4顯示了本發(fā)明的方法的一個實施例中生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和映射文件的流程圖；圖5顯示了本發(fā)明的方法的一個實施例中用戶IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫的流程圖。
具體實施例方式
IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)方法包括數(shù)據(jù)成員的篩選、實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和映射關系的自動生成、IEC61850運行信息接入實時庫。
1)數(shù)據(jù)成員的篩選IEC61850通信提供了豐富的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)服務，其中數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊模型可以是批量信息的集合，而數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊相關的服務可以實現(xiàn)批量信息的交換，因此數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊模型可以作為實時庫結(jié)構(gòu)的主要來源。數(shù)據(jù)模型和報告控制塊模型在配置文件中進行了詳盡的描述，配置完成后的配置文件可以提供完整的數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊模型的信息，因此首先通過配置工具對配置文件進行分析，從配置文件中查找到數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊的信息，并將這些信息解析出來，并且取數(shù)據(jù)集模型信息和報告控制塊模型信息的并集，從而保證信息是唯一的。解析后的信息首先顯示給工程人員，工程人員可以根據(jù)需要對解析后的信息進行篩選，去掉應用程序不關心的信息，并確定篩選結(jié)果。篩選后的結(jié)果可以保存在中間文件中(該中間文件的格式根據(jù)應用模塊的需要決定)，也可以直接通過應用模塊提供的接口自動生成實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)。
2)自動生成實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和映射關系經(jīng)過工程人員的篩選后的數(shù)據(jù)成員，體現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)庫的要求，又是IEC61850形式的，每個數(shù)據(jù)成員內(nèi)容包括了IEC61850索引(Reference)、物理含義、IEC61850數(shù)據(jù)類型等信息。實時數(shù)據(jù)庫的信息格式則是傳統(tǒng)索引(點號)、物理含義、實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)類型等，因此篩選后的數(shù)據(jù)成員并不能直接存入實時數(shù)據(jù)庫。為了解決這個問題，應用模塊根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)成員的內(nèi)容，按照實時庫的要求，將IEC61850信息轉(zhuǎn)換成實時數(shù)據(jù)庫信息的格式(包括數(shù)據(jù)類型等)，并逐一放入實時數(shù)據(jù)庫的相應部分，在放置的同時，應用模塊自動生成實時數(shù)據(jù)庫的索引(點號)，從而自動生成了實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)。自動生成的實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)不再包含IEC61850的信息特征，但保留了IEC61850配置文件中的一些物理含義等描述信息。為了區(qū)分，跟IEC61850信息有關的實時數(shù)據(jù)庫部分可以置上IEC61850標準的標記。
自動生成實時數(shù)據(jù)庫的同時，應用模塊中已經(jīng)包含了IEC61850信息和實時數(shù)據(jù)庫信息的對應關系，這些對應關系包含的信息比較豐富，其中就包含了IEC61850索引(Reference)和實時數(shù)據(jù)庫索引(點號)的對應關系，這些對應關系對于IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫非常重要。因此，應用模塊在自動生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的同時，將索引、數(shù)據(jù)類型等映射信息按照設備(這樣可以縮小IEC61850信息向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫信息映射時的搜索范圍)保存起來，并將IEC61850設備與實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存設備號的對應關系也保存起來，保存的格式為映射文件。
如表1和表2所示，映射文件包含兩部分一是IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的對應關系，一是IEC61850設備與實時數(shù)據(jù)庫設備的對應關系。
表1 IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的對應關系

表2 IEC61850設備與實時數(shù)據(jù)庫設備的對應關系

3)IEC61850運行信息接入實時數(shù)據(jù)庫當設備運行時，IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的轉(zhuǎn)換是雙向的，既有從IEC61850客戶端到實時數(shù)據(jù)庫方向的信息傳遞，也有從實時數(shù)據(jù)庫到IEC61850客戶端的信息傳遞。
從實施方式的1)部分到2)部分，這些配置過程的實現(xiàn)，已經(jīng)自動生成了映射文件。IEC61850客戶端啟動的時候，就將映射文件讀入到內(nèi)存中(這樣可以加快搜索速度)。IEC61850客戶端接收到IEC61850信息后，就可以根據(jù)映射關系找到相應設備號，并在該設備的范圍內(nèi)搜索映射關系得到具體數(shù)據(jù)在實時數(shù)據(jù)庫中的索引，從而可以將信息進行轉(zhuǎn)換，并接入實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫信息要傳遞到IEC61850客戶端，只需要進行一個逆過程，通過映射關系轉(zhuǎn)換成IEC61850信息，并傳遞給IEC61850客戶端。
實施例圖2顯示了IEC61850信息間接接入實時數(shù)據(jù)庫的示意圖，在虛框的左側(cè)，是IEC61850客戶端的配置過程，虛框的右側(cè)是實時數(shù)據(jù)庫，虛框的內(nèi)部是本發(fā)明的主要實現(xiàn)部分。配置和應用模塊之間傳遞信息的方式可以是中間文件，也可以是應用程序接口。配置過程中，應用模塊產(chǎn)生映射關系保存在映射文件中，而在運行過程中，映射文件的內(nèi)容是要讀入到內(nèi)存中的。
1)數(shù)據(jù)成員的篩選如圖3所示，數(shù)據(jù)成員包括自動提取和工程人員手動控制兩個方面，其中自動提取的部分占比較大的比重。
圖3中的各步驟功能解釋如下S01-打開并解析配置文件，主要是SCL文件格式的解析。
S02-提取數(shù)據(jù)集和報告控制塊數(shù)據(jù)成員，數(shù)據(jù)集和報告控制塊的數(shù)據(jù)成員是實時數(shù)據(jù)庫的主要組成部分。
S03-判斷該數(shù)據(jù)成員是否唯一，在很多情況下，同一數(shù)據(jù)成員可能同時是數(shù)據(jù)集和報告控制塊的成員，因此要去掉重復的數(shù)據(jù)成員。
S04-放入初次結(jié)果，將提取出來并保證唯一性的數(shù)據(jù)成員暫時保存起來。
S05-判斷提取是否完成，完全提取后才進入下一步。
S06-判斷工程人員篩選是否結(jié)束，工程人員根據(jù)應用程序需要進行篩選是自由的，本處主要說明這一階段是開放給工程人員的，由工程人員控制。
S07-判斷是否通過中間文件交換數(shù)據(jù)，如果是，則將篩選后的結(jié)果保存到中間文件；如果否，則通過接口直接傳遞給應用模塊。
S08-結(jié)果存入中間文件，以文件的形式保存篩選后的結(jié)果。
S09-結(jié)果通過接口傳給應用模塊。
2)自動生成實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和映射關系如圖4所示，自動生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和映射關系都是在應用模塊中完成的，信息的來源是工程人員篩選后的配置信息。
圖4中的各步驟功能解釋如下S01-將IEC61850信息轉(zhuǎn)換成實時庫信息的格式，這一步驟的功能是進行信息的轉(zhuǎn)換，主要數(shù)據(jù)類型的對應，特別是根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫的要求對信息進行分類。
S02-放入實時數(shù)據(jù)庫的相應部分，根據(jù)分類結(jié)果入庫。
S03-生成實時數(shù)據(jù)庫索引，這一過程是自動的，主要是根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫索引的定義要求，對信息自動分配索引。
S04-置上IEC61850標準的標記，這一步驟是可選的，主要是根據(jù)應用程序的方便。
S05-向配置文件寫入映射關系，生成實時數(shù)據(jù)庫索引后，實際已經(jīng)產(chǎn)生了IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的映射關系，保存到文件中可以方便其他模塊使用。
S06-判斷是否完成，完成就結(jié)束，否則繼續(xù)對下一個數(shù)據(jù)成員進行處理。
3)IEC61850運行信息接入實時數(shù)據(jù)庫如圖5所示，IEC61850運行信息接入實時數(shù)據(jù)庫的過程主要是索引的映射過程。IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫是雙向的，這里只探討了從IEC61850客戶端到實時數(shù)據(jù)庫方向的信息轉(zhuǎn)換。
圖5中的各步驟功能解釋如下S01-解析映射文件到內(nèi)存中，這一步驟是為了加快搜索速度。
S02-IEC61850客戶端接收IEC61850信息，這一步驟比較復雜，并不是本專利的重點。
S03-根據(jù)映射關系查找實時數(shù)據(jù)庫的索引，這一過程首先是查找到設備索引，再從當前設備的映射信息中查找到本信息在實時數(shù)據(jù)庫中的索引。
S04-接入實時數(shù)據(jù)庫，根據(jù)查找的結(jié)果，將信息接入實時數(shù)據(jù)庫。
S06-判斷程序是否結(jié)束，沒有結(jié)束，就繼續(xù)對下一個數(shù)據(jù)成員進行處理。
權(quán)利要求
1.一種符合IEC61850通信標準的面向?qū)ο笮畔ⅲ喎QIEC61850信息，接入實時庫的方法，包括步驟a)將IEC61850信息中的數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊模型作為實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的主要來源，從配置文件中解析并篩選出來；b)應用模塊根據(jù)篩選后的數(shù)據(jù)成員，將IEC61850信息轉(zhuǎn)換成實時數(shù)據(jù)庫信息的格式，并在放入數(shù)據(jù)庫的相應部分的同時，自動生成實時數(shù)據(jù)庫的索引，從而生成了實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)；c)自動生成實時數(shù)據(jù)庫的同時，應用模塊將IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的映射關系保存起來，生成映射文件；d)用戶解析映射文件到內(nèi)存中，當接收IEC61850信息時，根據(jù)映射關系查找實時數(shù)據(jù)庫的索引，根據(jù)查找的結(jié)果將IEC61850信息接入實時數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在步驟a)中，配置工具對配置文件進行分析，從配置文件中查找到數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊模型的信息，解析出該信息，且取數(shù)據(jù)集模型和報告控制塊模型信息的并集，保證信息的唯一性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，步驟a)中所述解析出的信息由工程人員進行篩選，并確定篩選結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，步驟a)中所述篩選出的數(shù)據(jù)可以保存在中間文件中，該中間文件的格式根據(jù)應用模塊的需要而定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在步驟b)中，所述轉(zhuǎn)換成實時數(shù)據(jù)庫信息格式的IEC61850信息可以置上IEC61850標準的標記。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在步驟c)中，所述應用模塊是將索引、數(shù)據(jù)類型等映射信息按照設備保存，并將IEC61850設備與實時數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存設備號的對應關系也保存起來，保存的格式為映射文件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在步驟d)中，所述查找實時數(shù)據(jù)庫索引的過程為，首先查找到設備索引，再從當前設備的映射信息中查找到該信息在實時數(shù)據(jù)庫中的索引。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，當實時數(shù)據(jù)庫信息要傳遞到IEC61850用戶端時，只需進行步驟d)的逆過程，通過映射關系轉(zhuǎn)換成IEC61850信息，傳遞給IEC61850用戶端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種符合IEC61850通信標準的面向?qū)ο笮畔?簡稱IEC61850信息)間接接入實時數(shù)據(jù)庫的方法。這種方法，通過配置工具將實時數(shù)據(jù)庫需要的信息從配置文件中提取出來，通過應用模塊自動生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，自動生成IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息的映射關系；通信模塊通過查詢映射關系實現(xiàn)與實時數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交換。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)點是自動生成實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，自動生成IEC61850信息與實時數(shù)據(jù)庫信息之間的映射關系，同時整個過程可以由工程人員靈活控制。
文檔編號G06F17/30GK1687930SQ20051007182
公開日2005年10月26日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者王照, 任雁銘, 高峰, 杜宇, 王志林 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司