專利名稱：一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向 對(duì)象的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)不斷深化的數(shù)字化過程。目前，數(shù)字化變電站已 從試點(diǎn)逐步開始推廣應(yīng)用。數(shù)字化變電站通過數(shù)字化的信息采集、傳輸、處理和輸出過程的 優(yōu)化組合和設(shè)計(jì)，在過程層、間隔層和變電站層上，按照IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備智能 化、二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化和運(yùn)行管理自動(dòng)化。IEC61850應(yīng)用了一系列較為完善的技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)智能電子設(shè)備(IED)間 的互操作，從而降低工程實(shí)施難度和成本，已成為數(shù)字化變電站的核心技術(shù)之一。IEC61850 采用自描述的面向?qū)ο蠼７椒?，定義了標(biāo)準(zhǔn)化的面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ?。IED的信息模型是 分層的結(jié)構(gòu)化的類模型，以抽象的方式刻畫了一個(gè)IED的通信特征，使其成為可視和可訪 問的，解決了數(shù)據(jù)的相互理解問題，是實(shí)現(xiàn)互操作性的基礎(chǔ)之一。然而，目前實(shí)際使用的傳統(tǒng)的IED (例如繼電保護(hù)、測(cè)控裝置等)一直采用二維表 的機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，即將所有變電站信息分類，建立起測(cè)量、信號(hào)、定值、壓板等若干張關(guān) 系型數(shù)據(jù)庫表格。這樣就造成在IED的信息源頭是面向數(shù)據(jù)和點(diǎn)的，而非面向?qū)ο?，但I(xiàn)ED 對(duì)外通信卻要使用IEC61850面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ汀Ｒ虼?，IED在沒有從源頭摒棄點(diǎn)表機(jī)制 的情況下應(yīng)用于數(shù)字化變電站中，就需要對(duì)IEC61850模型進(jìn)行數(shù)據(jù)映射。數(shù)據(jù)映射工作往 往需要人工干預(yù)，效率較低且錯(cuò)誤排查困難。使用數(shù)據(jù)映射的方法實(shí)現(xiàn)IEC61850變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的具體方法是在保護(hù)、 測(cè)控等LED裝置中通過廠商私有的方法實(shí)現(xiàn)分類數(shù)據(jù)表到IEC61850層次型面向?qū)ο竽Ｐ?的映射(如圖1所示)，而在監(jiān)控或者遠(yuǎn)動(dòng)等站控層設(shè)備中又通過層次型變量定義的方式將 IEC61850數(shù)據(jù)集成進(jìn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)一般只需要在站控層數(shù)據(jù)庫 中配置各類數(shù)據(jù)點(diǎn)表信息，而通過數(shù)據(jù)映射實(shí)現(xiàn)IEC61850需要在兩端做工作，這將造成工 程實(shí)施效率的下降且可能出錯(cuò)。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了變電站配置描述語言(SCL)，用于描述變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和 各種IED的配置，規(guī)范了 4種類型SCL文件，其中涉及IED的有IED能力描述文件(I⑶文 件)和IED實(shí)例配置文件(CID文件)。IED能力描述文件描述了 IED所能提供的IEC61850 面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ图胺?wù)，是IED能力最大化的描述，因此，可依據(jù)ICD文件設(shè)計(jì)IED的 全部對(duì)象。IED實(shí)例配置文件描述了一個(gè)工程中實(shí)例化的IED，可以使用I⑶文件描述的全 部或部分信息模型及服務(wù)，并加以實(shí)例化，因此，可依據(jù)CID文件得到IED運(yùn)行時(shí)使用的對(duì) 象，根據(jù)工程需要，可以是IED的所有對(duì)象，也可以是部分對(duì)象。對(duì)于遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)、完成特定變電站自動(dòng)化功能的IED來說，其從通信網(wǎng)絡(luò) 可視和可訪問的內(nèi)容由信息模型完全定義了，是標(biāo)準(zhǔn)化的，但I(xiàn)EC61850標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定裝置 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)功能的具體方式，允許廠家采用各種合適的方法來實(shí)現(xiàn)，因此設(shè)計(jì)的IED對(duì)象除了包括IEC61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的屬性和行為外，還應(yīng)具有廠家特定的私有屬性和行為。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，用以 解決現(xiàn)有方法需要做數(shù)據(jù)映射而造成的工程實(shí)施效率低、出錯(cuò)率高的問題。為實(shí)現(xiàn)上述 目的，本發(fā)明提供一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方 法，步驟如下
a)根據(jù)智能電子設(shè)備的能力描述文件，定義對(duì)象的數(shù)據(jù)類型，該數(shù)據(jù)類型 封裝所述智能電子設(shè)備的屬性及行為，并聲明對(duì)象；
b)進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，根據(jù)智能電子設(shè)備的實(shí)例配置文件，對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行配 置，生成規(guī)范化的對(duì)象組態(tài)接口文件；
c)智能電子設(shè)備讀取實(shí)例配置文件，生成IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫； 導(dǎo)入所述規(guī)范化的對(duì)象組態(tài)接口文件，創(chuàng)建并初始化所述對(duì)象，使對(duì)象的屬性與相應(yīng)的 IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫關(guān)聯(lián)，并按照配置的行為實(shí)現(xiàn)裝置的各種功能。采用上述方法，在信息源頭就采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，使智能電子設(shè)備功能軟件與 IEC61850面向?qū)ο笮畔⒛Ｐ蜔o縫融合，不需要數(shù)據(jù)映射，能夠進(jìn)行智能電子設(shè)備靈活組態(tài)， 軟件可維護(hù)性好。步驟a中，所述對(duì)象以邏輯節(jié)點(diǎn)和控制塊為基本單位。所述邏輯節(jié)點(diǎn)包括 IEC61850-7-4定義的邏輯節(jié)點(diǎn)以及擴(kuò)展的邏輯節(jié)點(diǎn)；所述控制塊不僅包括IEC61850-7-2 定義的報(bào)告控制塊、日志控制塊、GOOSE控制塊、采樣值控制塊和定值組控制塊，也包括 GOOSE報(bào)文接收控制塊和采樣值報(bào)文接收控制塊。步驟a中，所述智能電子設(shè)備的屬性及行為包括IEC61850標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的與智能 電子設(shè)備功能有關(guān)的那些屬性和行為——稱為公有屬性和行為，實(shí)現(xiàn)裝置本身功能的私有 屬性和行為；所述公有屬性定義為指針變量，私有屬性定義為變量，行為定義為函數(shù)指針， 對(duì)象聲明為全局指針變量。步驟b中，所述系統(tǒng)組態(tài)使用可視化智能電子設(shè)備組態(tài)工具，一方面導(dǎo)入智能電 子設(shè)備的實(shí)例配置文件，自動(dòng)完成對(duì)象公有屬性和行為的組態(tài)，另一方面提供友好的圖形 化界面和工程人員熟知的方式來完成對(duì)象私有屬性和行為的組態(tài)。所述對(duì)象組態(tài)接口文件 以規(guī)范化的形式保存了智能電子設(shè)備對(duì)象的配置結(jié)果。步驟c中，創(chuàng)建所述對(duì)象，包括為對(duì)象動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間，將存儲(chǔ)空間起始地址賦 給相應(yīng)對(duì)象的全局指針變量。步驟c中，初始化所述對(duì)象，是根據(jù)所述對(duì)象組態(tài)接口文件給 對(duì)象的屬性和行為賦初值。步驟c中，使對(duì)象的屬性與相應(yīng)的IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫關(guān) 聯(lián)是指根據(jù)對(duì)象組態(tài)接口文件，把IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址賦給相應(yīng) 對(duì)象公有屬性的指針變量。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)映射方法示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例步驟a的流程圖3是本發(fā)明實(shí)施例步驟b的流程圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例步驟c的流程圖。
具體實(shí)施方式

作為本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，以數(shù)字化變電站間隔層保護(hù)測(cè)控IED為例，三個(gè) 步驟分別如圖2、圖3、圖4所示。首先，根據(jù)保護(hù)測(cè)控IED能力描述文件，以邏輯節(jié)點(diǎn)和控制塊為基本單位，定義數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)類型，封裝屬性和行為，并聲明保護(hù)測(cè)控IED的所有對(duì)象。對(duì)于保護(hù)測(cè)控IED，所述邏輯節(jié)點(diǎn)包括IEC61850-7-4定義的與保護(hù)、測(cè)量和控制 功能有關(guān)的邏輯節(jié)點(diǎn)以及擴(kuò)展的邏輯節(jié)點(diǎn)；所述控制塊除了包括IEC61850-7-2定義的報(bào) 告控制塊、日志控制塊、GOOSE控制塊和定值組控制塊，還包括GOOSE報(bào)文接收控制塊和采 樣值報(bào)文(SMV)接收控制塊。所述屬性和行為包括①IEC61850標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的與保護(hù)、測(cè)量和控制功能有關(guān)的 那些屬性和行為——稱為公有屬性和行為，這里的公有屬性只是IEC61850面向?qū)ο笮畔⒛?型的部分內(nèi)容；②該保護(hù)測(cè)控IED完成特定功能所必需的私有屬性和行為。所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型的定義，公有屬性采用指針變量并且其命名采用IEC61850標(biāo) 準(zhǔn)化的名稱，私有屬性采用變量并且其命名盡量采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)化的名稱，行為均采用 函數(shù)指針變量。所述聲明的對(duì)象采用全局指針變量。表1是數(shù)據(jù)類型定義舉例。舉例說明，保護(hù)測(cè)控IED的保護(hù)跳閘條件邏輯節(jié)點(diǎn)PTRC的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型定義如表 1所示。聲明PTRC對(duì)象采用以下方式PROTPTRC *ProtPTRCl。 然后，使用可視化IED組態(tài)工具，導(dǎo)入保護(hù)測(cè)控IED實(shí)例配置文件，對(duì)IED運(yùn)行需 要的對(duì)象進(jìn)行配置，自動(dòng)生成規(guī)范化的對(duì)象組態(tài)接口文件。所述可視化IED組態(tài)工具一方面可導(dǎo)入CID文件，自動(dòng)完成對(duì)象公有屬性和行為 的組態(tài)，另一方面提供友好的圖形化界面和工程人員熟知的方式來完成對(duì)象私有屬性和行 為的組態(tài)，無需使用者懂得IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)象的具體定義，降低對(duì)使用者的技術(shù)要求。所述對(duì)象組態(tài)接口文件以規(guī)范化的文本文件形式保存了保護(hù)測(cè)控IED對(duì)象的配 置結(jié)果使用哪些對(duì)象，對(duì)象的哪些屬性和行為可用，對(duì)象的屬性初始值是多少，對(duì)象的行 為具體采用哪一種等。例如，若PTRC對(duì) 象的相電流突變量啟動(dòng)元件行為可用，對(duì)象組態(tài)接 口文件只需要采用以下簡(jiǎn)單的方式描述即可deltaI_Str true。最后，保護(hù)測(cè)控IED運(yùn)行時(shí)，首先讀取CID文件，自動(dòng)生成IEC61850通信實(shí)時(shí)信息 庫，然后讀取對(duì)象組態(tài)接口文件，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建配置的對(duì)象并初始化，使保護(hù)測(cè)控IED的對(duì)象屬 性與IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫關(guān)聯(lián)起來，并按照配置的行為實(shí)現(xiàn)裝置的各種功能。所述動(dòng)態(tài)創(chuàng)建配置的對(duì)象是依據(jù)對(duì)象組態(tài)接口文件為配置的對(duì)象動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ) 空間，并將分配存儲(chǔ)空間的起始地址賦給相應(yīng)的表示對(duì)象的全局指針變量，未配置的對(duì)象 其全局指針變量為空指針。例如，若配置了 PTRC對(duì)象，則此時(shí)應(yīng)為其動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間，并 將分配存儲(chǔ)空間的起始地址賦給全局指針變量ProtPTRCl。所述初始化對(duì)象是依據(jù)對(duì)象組態(tài)接口文件給表示對(duì)象私有屬性的變量賦初始值， 給函數(shù)指針變量賦值以執(zhí)行配置的行為。所述保護(hù)測(cè)控IED的對(duì)象屬性與IEC61850通信 實(shí)時(shí)信息庫關(guān)聯(lián)是依據(jù)對(duì)象組態(tài)接口文件把IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的地址 賦給表示對(duì)象公有屬性的指針變量。需指出的是，通過讀取CID文件自動(dòng)生成IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫已有成熟的軟 件可供使用，具體實(shí)現(xiàn)方法不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。上述保護(hù)測(cè)控IED應(yīng)使用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RT0S)，支持多任務(wù)處理和優(yōu)先級(jí) 搶占式調(diào)度，而且至少應(yīng)包括保護(hù)測(cè)控功能和IEC61850通信兩個(gè)任務(wù)。
權(quán)利要求
一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟如下a) 根據(jù)智能電子設(shè)備的能力描述文件，定義對(duì)象的數(shù)據(jù)類型，該數(shù)據(jù)類型封裝所述智能電子設(shè)備的屬性及行為，并聲明對(duì)象；b) 進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，根據(jù)智能電子設(shè)備的實(shí)例配置文件，對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行配置，生成規(guī)范化的對(duì)象組態(tài)接口文件；c) 智能電子設(shè)備讀取實(shí)例配置文件，生成IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫；導(dǎo)入所述規(guī)范化的對(duì)象組態(tài)接口文件，創(chuàng)建并初始化所述對(duì)象，使對(duì)象的屬性與相應(yīng)的IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫關(guān)聯(lián)，并按照配置的行為實(shí)現(xiàn)裝置的各種功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，步驟a中，所述對(duì)象以邏輯節(jié)點(diǎn)和控制塊為基本單位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，所述邏輯節(jié)點(diǎn)包括IEC61850-7-4定義的邏輯節(jié)點(diǎn)以及擴(kuò)展的邏輯節(jié)點(diǎn)；所述控制 塊包括IEC61850-7-2定義的報(bào)告控制塊、日志控制塊、GOOSE控制塊、采樣值控制塊和定值 組控制塊及GOOSE報(bào)文接收控制塊和采樣值報(bào)文接收控制塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，步驟a中，所述智能電子設(shè)備的屬性及行為包括IEC61850標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的與智能電 子設(shè)備功能有關(guān)的那些屬性和行為——稱為公有屬性和行為，實(shí)現(xiàn)裝置本身功能的私有屬 性和行為；所述公有屬性定義為指針變量，私有屬性定義為變量，行為定義為函數(shù)指針，對(duì) 象聲明為全局指針變量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，步驟b中，所述系統(tǒng)組態(tài)使用可視化智能電子設(shè)備組態(tài)工具，一方面導(dǎo)入智能電子 設(shè)備的實(shí)例配置文件，自動(dòng)完成對(duì)象公有屬性和行為的組態(tài)，另一方面提供友好的圖形化 界面和工程人員熟知的方式來完成對(duì)象私有屬性和行為的組態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，步驟b中，所述對(duì)象組態(tài)接口文件以規(guī)范化的形式保存了智能電子設(shè)備對(duì)象的配 置結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，步驟c中，創(chuàng)建所述對(duì)象，包括為對(duì)象動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)空間，將存儲(chǔ)空間起始地址賦 給相應(yīng)對(duì)象的全局指針變量。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，步驟c中，初始化所述對(duì)象，是根據(jù)所述對(duì)象組態(tài)接口文件給對(duì)象的屬性和行為賦 初值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，其特 征在于，步驟c中，使對(duì)象的屬性與相應(yīng)的IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫關(guān)聯(lián)是指根據(jù)對(duì)象組 態(tài)接口文件，把IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址賦給相應(yīng)對(duì)象公有屬性的指針變量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)字化變電站智能電子設(shè)備面向?qū)ο蟮膶?shí)現(xiàn)方法，步驟如下a)根據(jù)智能電子設(shè)備的能力描述文件，定義對(duì)象的數(shù)據(jù)類型，該數(shù)據(jù)類型封裝所述智能電子設(shè)備的屬性及行為，并聲明對(duì)象；b)進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，根據(jù)智能電子設(shè)備的實(shí)例配置文件，對(duì)所述對(duì)象進(jìn)行配置，生成規(guī)范化的對(duì)象組態(tài)接口文件；c)智能電子設(shè)備讀取實(shí)例配置文件，生成IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫；導(dǎo)入所述規(guī)范化的對(duì)象組態(tài)接口文件，創(chuàng)建并初始化所述對(duì)象，并使對(duì)象的屬性與相應(yīng)的IEC61850通信實(shí)時(shí)信息庫關(guān)聯(lián)。采用上述方法，在信息源頭就采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，使智能電子設(shè)備功能軟件與IEC61850面向?qū)ο笮畔⒛Ｐ蜔o縫融合，不需要數(shù)據(jù)映射，能夠進(jìn)行智能電子設(shè)備靈活組態(tài)，軟件可維護(hù)性好。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101882812SQ201010247359
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者羅四倍 申請(qǐng)人:平頂山市恒華科技有限公司