本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)模型的建模方法，尤其涉及一種電力系統(tǒng)cim/e文件的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法。

背景技術(shù)：

二次設(shè)備在線監(jiān)測主站(簡稱主站)部署于調(diào)度端，對二次設(shè)備在線監(jiān)測子站(簡稱子站)實(shí)時(shí)采集二次設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，使用圖形化界面直觀顯示各二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的通信情況，對二次設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備信息的在線監(jiān)測功能。

子站部署于常規(guī)站和智能站，兩種類型與主站進(jìn)行的模型交換方式存在差異。子站在常規(guī)站中一般通過子站對設(shè)備點(diǎn)表對一二次設(shè)備進(jìn)行建模，形式為iec60870-5-103規(guī)約所定義的組標(biāo)題、條目信息等，內(nèi)容是遙測、遙信、事件、告警、定值信息等二次設(shè)備模型；子站在智能站中一般采用變電站配置描述文件(scd)對一二次設(shè)備進(jìn)行建模,內(nèi)容包括完整的一二次設(shè)備結(jié)構(gòu)、裝置(ied)模型信息等。根據(jù)不同的子站類型，主站通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，分別使用iec60870-5-103和iec61850規(guī)約和子站進(jìn)行通信，對子站模型進(jìn)行召喚并入庫，形成主站的自有模型。

主站必須根據(jù)子站類型的差異使用不同的通信接口，子站模型的創(chuàng)建過程方法無法一致，并且通信交互過程較多，需要在主站端分別對模型進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換，難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的模型管理(模型創(chuàng)建和更新等)。

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種易用、高效率的電力二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是將傳統(tǒng)的iec60870-5-103或iec61850的建模方式，改為通過cim/e作為模型交換的手段，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)建模方法。無論是常規(guī)站還是智能站，都可以在子站進(jìn)行cim/e文件的維護(hù)工作，主子站使用cim/e文件作為模型交換文件，主站通過召喚該文件，即可完成模型準(zhǔn)備工作，解決了不同類型子站接入方式不一致的問題，統(tǒng)一了建模方法，遵循了二次設(shè)備模型源端維護(hù)的思路。其中，cim/e是在iec61970-301電力系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，為解決cim/xml方式進(jìn)行描述時(shí)的效率問題而開發(fā)的一種新型高效的電力系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)描述規(guī)范，具有簡潔、高效和適用于描述和交換大型電網(wǎng)模型的特點(diǎn)。為此，本發(fā)明提出了一種電力系統(tǒng)cim/e文件的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法，具體采用以下技術(shù)方案：

一種電力系統(tǒng)cim/e文件的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法，使用cim/e作為模型交換方式，其特征在于，所述二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的自適應(yīng)建模方法包括以下步驟：

步驟1：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站的通信子系統(tǒng)通過電力系統(tǒng)通用實(shí)時(shí)通信服務(wù)協(xié)議，使用請求/響應(yīng)模式，向子站召喚(請求)變電站內(nèi)全部二次設(shè)備的cim/e文件，二次設(shè)備在線監(jiān)測子站返回(響應(yīng))所請求的cim/e文件；

步驟2：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站的模型子系統(tǒng)解析二次設(shè)備cim/e文件，驗(yàn)證文件的有效性通過后，使用有限狀態(tài)機(jī)，通過預(yù)定義的模板，創(chuàng)建預(yù)處理模型；

步驟3：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站的模型子系統(tǒng)基于模型比較規(guī)則算法，對二次設(shè)備模型進(jìn)行增量更新，將二次設(shè)備模型導(dǎo)入模型庫，更新實(shí)時(shí)庫，存入歷史庫。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

在步驟1中，進(jìn)一步包括以下內(nèi)容：

1-1：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站召喚二次設(shè)備在線監(jiān)測子站內(nèi)全部二次設(shè)備的cim/e文件；

1-2：二次設(shè)備在線監(jiān)測子站通過電力系統(tǒng)通用實(shí)時(shí)通信服務(wù)協(xié)議接收主站下發(fā)的召喚命令，向主站上送所請求的二次設(shè)備cim/e文件。

步驟2進(jìn)一步包括以下內(nèi)容：

2-1：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站中的模型子系統(tǒng)解析接收到的cim/e文件，通過語法檢查，分析文件的有效性；

2-2：使用模板元技術(shù)，通過組合及模板偏特化，支持新的電力數(shù)據(jù)類型擴(kuò)展，進(jìn)行模型校驗(yàn)；

2-3：使用有限狀態(tài)機(jī)，通過狀態(tài)變化，從cim/e文件中取得模型對象，形成電網(wǎng)二次設(shè)備對象模型，即預(yù)處理模型。

其中，在2-3中，從cim/e文件中取得的模型對象包括保護(hù)設(shè)備、定值、母線、模擬量、開入量。

步驟3進(jìn)一步包括以下內(nèi)容：

3-1：將步驟2中所述預(yù)處理模型與標(biāo)準(zhǔn)電力對象模板進(jìn)行匹配，通過分析cim/e文件中各節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，使用類型反射系統(tǒng)，建立對象繼承和關(guān)聯(lián)關(guān)系；

3-2：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站的模型子系統(tǒng)使用增量更新原理導(dǎo)入二次設(shè)備對象模型，通過對二次設(shè)備對象模型進(jìn)行鍵值比較，并根據(jù)iec61850模型關(guān)系和實(shí)時(shí)庫現(xiàn)有模型即標(biāo)準(zhǔn)電力對象模板，計(jì)算新的二次設(shè)備對象模型和現(xiàn)有模型的差異，記錄到模型差異表中；

3-3：對當(dāng)前導(dǎo)入的二次設(shè)備對象模型，通過迭代方式，建立新的二次設(shè)備模型對象，新的二次設(shè)備模型對象作為待導(dǎo)入對象，保存在能夠高效檢索的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即map映射中；

3-4：逐一判斷待導(dǎo)入對象是否為新數(shù)據(jù)，如果是，則插入；如果不是，則更新。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)均衡工作分配，避免模型協(xié)調(diào)的工作量都放在變電站或調(diào)度端一方，著眼未來的應(yīng)用考慮，除了二次設(shè)備類模型外，對于變電站、二次設(shè)備、保護(hù)、控制、通信等模型都可以統(tǒng)一建模方法的技術(shù)效果。并且通過有效使用軟件模板技術(shù)，兼顧了模型在新的電力數(shù)據(jù)類型增加或修改時(shí)，保證模型系統(tǒng)的一致性和維護(hù)的方便性，為智能電網(wǎng)在線監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)提供了有效的技術(shù)手段。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為依據(jù)本發(fā)明的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法的流程示意圖。

圖3為依據(jù)本發(fā)明的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法中cim/e文件召喚流程示意圖；

圖4為依據(jù)本發(fā)明的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法中cim/e文件校驗(yàn)流程示意圖；

圖5為依據(jù)本發(fā)明的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法的模型比較規(guī)則流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和效果，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

如圖1所示，一種基于cim/e文件的電力系統(tǒng)的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)由主站、子站、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)組成。子站部署于變電站中，通過站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)接入保護(hù)裝置、錄波器等二次設(shè)備；主站部署于調(diào)度端，采集和接收子站上送的二次設(shè)備信息，并提供二次設(shè)備信息顯示、告警、分析等功能，在線監(jiān)測二次設(shè)備的運(yùn)行情況；主站和子站通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行通信。

主站的構(gòu)成包括cim/e模型子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)庫、歷史存儲(chǔ)子系統(tǒng)。cim/e模型子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備模型的解析和轉(zhuǎn)換；通信子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備模型和數(shù)據(jù)的采集功能，使用請求/響應(yīng)方式與子站通信；實(shí)時(shí)庫負(fù)責(zé)二次設(shè)備模型數(shù)據(jù)更新；歷史存儲(chǔ)子系統(tǒng)完成二次設(shè)備數(shù)據(jù)的歷史存儲(chǔ)和查詢。圖2說明了整個(gè)建模方法的流程。

上述電力系統(tǒng)cim/e文件的二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)自適應(yīng)建模方法，包括以下步驟：

步驟1：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站的通信子系統(tǒng)通過電力系統(tǒng)通用實(shí)時(shí)通信服務(wù)協(xié)議，使用請求/響應(yīng)模式，向二次設(shè)備在線監(jiān)測子站召喚(或稱作請求)變電站內(nèi)全部二次設(shè)備的cim/e文件，子站返回(或稱作響應(yīng))所請求的cim/e文件。

1-1：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站召喚二次設(shè)備在線監(jiān)測子站內(nèi)全部二次設(shè)備的cim/e文件。

cim/e是在iec61970-301電力系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，為解決cim/xml方式進(jìn)行描述時(shí)的效率問題而開發(fā)的一種新型高效的電力系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)描述規(guī)范，具有簡潔、高效和適用于描述和交換大型電網(wǎng)模型的特點(diǎn)。cim/e將電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的面向關(guān)系的數(shù)據(jù)描述方式與面向?qū)ο蟮腸im相結(jié)合，既保留了面向關(guān)系方法的高效率，又吸收了面向?qū)ο蠓椒ǖ奶攸c(diǎn)。

根據(jù)類定義模式(cim/eschema)，電力系統(tǒng)模型可以轉(zhuǎn)換并導(dǎo)出一個(gè)cim/e文件。類定義模式提供了cim/e文檔所使用的模式描述格式。cim/e模式中定義了文檔中需要的所有類和屬性，類名用來標(biāo)識數(shù)據(jù)塊，屬性名稱是文檔中的屬性行或?qū)傩粤?，用“@”引導(dǎo)。cim/e模式可以是cim的子集，也可以擴(kuò)展。cim/e數(shù)據(jù)是純文本數(shù)據(jù)，通過對文本中每行第一個(gè)字符或前2個(gè)字符的使用，達(dá)到規(guī)范格式的目的。cim/e數(shù)據(jù)的格式比較固定，有2種基本結(jié)構(gòu)，即橫表式結(jié)構(gòu)、縱表式結(jié)構(gòu)。

依據(jù)國家電網(wǎng)q/gdw11068-2013電力系統(tǒng)通用實(shí)時(shí)通信服務(wù)協(xié)議，針對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，提供了關(guān)聯(lián)、服務(wù)管理、類管理、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)集、事件、時(shí)間同步、文件、數(shù)據(jù)庫、圖形、模型等服務(wù)接口，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)、對象、數(shù)據(jù)集、類描述、流數(shù)據(jù)單元等五類數(shù)據(jù)傳輸要求，采用m編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

主站和子站間數(shù)據(jù)交換的范圍包括二次設(shè)備模型和運(yùn)行數(shù)據(jù)。其中，運(yùn)行數(shù)據(jù)包括二次設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、子站的在線監(jiān)測信息、中間節(jié)點(diǎn)信息、錄波文件。二次設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息等(事件、告警、遙信變位)使用dl476告警直傳方式上送；子站的在線監(jiān)測信息、中間節(jié)點(diǎn)信息、錄波文件使用文件方式上送，cim/e文件可以按照文件方式進(jìn)行上送。

如圖3所示，主站通信子系統(tǒng)從二次設(shè)備在線監(jiān)測子站周期性或者變更時(shí)召喚請求二次設(shè)備模型，在子站中將二次設(shè)備模型轉(zhuǎn)換成為cim/e文件數(shù)據(jù)返回給主站監(jiān)測系統(tǒng)，其中cim文件數(shù)據(jù)包含電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)的文件數(shù)據(jù)，e文件數(shù)據(jù)為包含電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的文件數(shù)據(jù)。

1-2：二次設(shè)備在線監(jiān)測子站通過電力系統(tǒng)通用實(shí)時(shí)通信服務(wù)協(xié)議接收主站下發(fā)的召喚命令，向主站上送所請求的二次設(shè)備cim/e文件。

二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的所有二次設(shè)備模型，采用相關(guān)文件配置上送的方式實(shí)現(xiàn)。二次設(shè)備模型包括設(shè)備臺(tái)賬、通信狀態(tài)、自檢告警、設(shè)備資源、內(nèi)部環(huán)境、對時(shí)狀態(tài)等信息。例如召喚自檢告警，則可定義為上送文件alarm.cime，召喚狀態(tài)量，則定義為上送文件status.cime，以此類推。文件格式采用e語言，通過對文件名、文件路徑、文件格式的規(guī)定和要求，能夠簡單快捷的實(shí)現(xiàn)所有召喚操作。主站召喚整個(gè)子站的模型信息，則子站將所有的模型信息打包到一個(gè)文件進(jìn)行上送；主站召喚單個(gè)類型的模型信息，子站將對應(yīng)的模型信息打包到獨(dú)立的文件進(jìn)行上送。

步驟2：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站解析二次設(shè)備cim/e文件，驗(yàn)證文件的有效性通過后，使用有限狀態(tài)機(jī)，通過預(yù)定義的模板，創(chuàng)建預(yù)處理模型。

2-1：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站中的模型子系統(tǒng)解析接收到的cim/e文件，通過語法檢查，分析文件內(nèi)容的有效性。

cim/e文件格式如下所示定義：

根據(jù)iec61850的模型關(guān)系定義對導(dǎo)入的cim/e模型進(jìn)行校驗(yàn)，如圖4所示，包括語法檢查、模型完整性檢查等。如果模型校驗(yàn)出錯(cuò)，則結(jié)束程序處理流程。通過檢查后，將cim/e中的二次對象之間建立起邏輯關(guān)系，如定值信息使用ied的id作為外鍵。如果發(fā)現(xiàn)模型有效性問題，提請用戶檢查，并給出判定依據(jù)。

cim/e和模型對象的轉(zhuǎn)換關(guān)系對應(yīng)表：

2-2：使用模板元技術(shù)，通過組合及模板偏特化，支持新的電力數(shù)據(jù)類型擴(kuò)展，進(jìn)行模型校驗(yàn)。

由于使用文件作為模型和數(shù)據(jù)的傳輸方式，為了使系統(tǒng)在擴(kuò)展時(shí)能最小限度的降低系統(tǒng)的變化，需要建立一套類型自動(dòng)化判別機(jī)制。使用模板元技術(shù)，利用模板的特化機(jī)制實(shí)現(xiàn)編譯期的條件選擇結(jié)構(gòu)，利用遞歸模板實(shí)現(xiàn)編譯期循環(huán)結(jié)構(gòu)，模板元程序則由編譯器在編譯期解釋執(zhí)行。系統(tǒng)定義基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)對象模板，基礎(chǔ)模板類定義基本的接口，并預(yù)留擴(kuò)展功能，新的對象通過類型標(biāo)識派生于基礎(chǔ)對象模板，當(dāng)cim/e文件解析對象時(shí)，可以最大限度的使用公共操作模塊，容易添加操作代理行為，而且方便業(yè)務(wù)流程處理。

當(dāng)增加一種新的裝置告警類型，則可以在模板中創(chuàng)建該類型，根據(jù)模板接口對相應(yīng)的接口實(shí)現(xiàn)，即可使用模板元方法，完成自適應(yīng)類型定義，擴(kuò)展該類告警的屬性和定義，不需要修改原有實(shí)現(xiàn)，即可增加了模型的新的告警類型。

2-3：使用有限狀態(tài)機(jī)，通過狀態(tài)變化，從cim/e中取得模型對象(如保護(hù)設(shè)備、定值、母線、模擬量、開入量等)，形成電網(wǎng)二次設(shè)備對象模型，即預(yù)處理模型。使用有限狀態(tài)機(jī)，處理二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)對電力對象的操作過程，通過二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部和外部的輸入輸出狀態(tài)，引導(dǎo)數(shù)據(jù)對象在操作接口中的執(zhí)行方向，采用狀態(tài)表格定義流程，用戶可以自定義狀態(tài)信息并持久化到文件中，保證了系統(tǒng)的靈活性。

每個(gè)操作任務(wù)，如召喚定值文件，首先創(chuàng)建一個(gè)執(zhí)行序列，維護(hù)整個(gè)生命周期的狀態(tài)變化，當(dāng)通信子系統(tǒng)返回子站的響應(yīng)cim/e文件時(shí)，觸發(fā)狀態(tài)變化，進(jìn)入有限狀態(tài)機(jī)中，模型子系統(tǒng)自動(dòng)判別下一步的流程。同理，當(dāng)子站發(fā)送模擬量運(yùn)行數(shù)據(jù)文件時(shí)，會(huì)觸發(fā)數(shù)據(jù)刷新狀態(tài)，從cim/e文件中取得模型對象(如保護(hù)設(shè)備、定值、母線、模擬量、開入量等)，形成電網(wǎng)二次設(shè)備對象模型，即預(yù)處理模型。

步驟3：基于模型比較規(guī)則算法，對步驟2解析得到二次設(shè)備模型進(jìn)行增量更新，將二次設(shè)備模型導(dǎo)入模型庫(及數(shù)據(jù)庫)，更新實(shí)時(shí)庫，存入歷史庫。

如圖5所示，二次設(shè)備在線監(jiān)測主站的模型子系統(tǒng)完成模型增量更新。對入實(shí)時(shí)庫的電網(wǎng)模型、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)斷面等信息，系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，把cim/e文件中內(nèi)容解析成內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將對象標(biāo)識和主要關(guān)聯(lián)屬性創(chuàng)建索引，使其作為主鍵，其他數(shù)據(jù)作為值，生成map映射。通過比較新舊模型的差異，實(shí)現(xiàn)增量更新。cim/e模型子系統(tǒng)解析數(shù)據(jù)后，將得到的電網(wǎng)對象保存至數(shù)據(jù)庫(模型庫)和實(shí)時(shí)庫中，根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)和iec61850定義的一二次設(shè)備關(guān)系，如果發(fā)現(xiàn)模型關(guān)系明顯不符合預(yù)定義的關(guān)系模式，如ied不在子站(substation)中，則對用戶顯示告警信息。

3-1：將步驟2中所述預(yù)處理模型與標(biāo)準(zhǔn)電力對象模板進(jìn)行匹配，通過分析cim/e文件中個(gè)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，使用類型反射系統(tǒng)，建立對象繼承和關(guān)聯(lián)關(guān)系；

3-2：二次設(shè)備在線監(jiān)測主站的模型子系統(tǒng)使用增量更新原理導(dǎo)入二次設(shè)備模型時(shí)，通過對二次設(shè)備模型進(jìn)行鍵值比較，如裝置名稱、裝置reference等，并根據(jù)iec61850模型關(guān)系和實(shí)時(shí)庫現(xiàn)有模型，計(jì)算新的二次設(shè)備對象模型和現(xiàn)有模型的差異，記錄到模型差異表中。

3-3：對當(dāng)前導(dǎo)入的二次設(shè)備模型，通過迭代方式，建立新的二次設(shè)備模型對象。

新的設(shè)備模型對象作為待導(dǎo)入對象，保存在可以高效檢索的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即map映射中，為下面增量操作提供輸入。

3-4：逐一判斷待導(dǎo)入對象是否為新數(shù)據(jù)，如果是，則插入；如果不是，則更新。

通過上面模型的基本屬性，判斷新的對象是否已存在于系統(tǒng)中。判斷邏輯支持用戶自定義腳本，通過某些屬性去定義對象的等價(jià)性，只要該屬性集合一致，即為同一對象，如設(shè)備臺(tái)賬中的裝置名稱和站內(nèi)地址，能夠唯一確定一個(gè)ied對象。如果判定是全新的數(shù)據(jù)，使用插入操作，導(dǎo)入到實(shí)時(shí)庫中，同時(shí)將模型寫入到歷史庫中以保存持久化信息，并即刻生效參與系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)刷新等功能；否則回到上一步驟進(jìn)行迭代。

當(dāng)然，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定，凡是采取等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。