智能變電站電能質量監(jiān)測智能電子設備的動態(tài)建模方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于智能變電站電能質量監(jiān)測技術領域，涉及對站內電能質量監(jiān)測智能電子設備(IED)的動態(tài)模型構建技術，為一種建立在電能質量監(jiān)測的測量功能模型、信息服務模型和通信服務模型基礎上的IED的動態(tài)模型構建方法。
【背景技術】
[0002]電力系統(tǒng)中非線性負荷導致電壓畸變、三相不平衡、波動和閃變等電能質量問題，影響電網(wǎng)供電質量，損壞電網(wǎng)和用戶的電氣設備，干擾繼電保護類裝置通訊系統(tǒng)，造成誤動或不動，電能質量的優(yōu)劣對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運行有很重要的影響。
[0003]如何通過電能質量監(jiān)測IED設備實現(xiàn)對電能質量進行有效的監(jiān)測，進而向電力用戶提供優(yōu)質的電能，是智能電網(wǎng)領域的研究熱點。不同的電能質量監(jiān)測設備IH)在相同的系統(tǒng)構架下互連存在困難，電能質量監(jiān)測涉及電壓驟降、驟升、中斷，事件檢測功能、波形記錄擾動記錄功能等，特征量信息很多，開發(fā)商使用各自的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，開發(fā)的監(jiān)測儀器和軟件不盡相同，IEC61850標準作為基于通用網(wǎng)絡平臺的變電站自動化系統(tǒng)的國際標準，提出了數(shù)據(jù)模型的通信服務體系及數(shù)據(jù)模型的構建方法，具有分布、分層的體系，完全面向對象建模，抽象通信服務接口和特殊通信服務映射(SCSM)，變電站配置語言的應用，特殊報文規(guī)范技術，面向未來的、開放的體系結構等特點，其目標是最大限度地應用現(xiàn)有的標準和被廣泛接受的通信原理，在不同制造商的IED之間實現(xiàn)良好的互操作性。在實際應用中，不同廠商生產(chǎn)的IED在硬件實現(xiàn)上和軟件實現(xiàn)上的差異，具有不同的特性，實現(xiàn)變電站各智能設備(IED)之間的互換性是智能變電站領域關注的重點。智能變電站內的信息交換機制依賴于信息模型，信息模型設計和選擇是否合理決定著系統(tǒng)中IED能否高效可靠地兼容并進行互操作，信息模型和建模方法是解決電能質量監(jiān)測設備互操作問題的核心。
[0004]電能質量監(jiān)測產(chǎn)品用于在智能變電站中進行不同程度的電能質量監(jiān)測，隨著發(fā)、供、用電三方對電能質量關注程度的提高以及電能按質論價的實施，急需建立覆蓋整個電網(wǎng)的電能質量動態(tài)監(jiān)測與管理系統(tǒng)，電能質量監(jiān)測設備成為智能變電站的必要設備。
[0005]不同的電能質量監(jiān)測設備在相同的系統(tǒng)構架下互連存在困難，電能質量監(jiān)測涉及電壓驟降、驟升、中斷，事件檢測功能、波形記錄擾動記錄功能等，特征量信息很多，開發(fā)商使用各自的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，開發(fā)的監(jiān)測儀器和軟件不盡相同，IEC61850標準作為基于通用網(wǎng)絡平臺的變電站自動化系統(tǒng)的國際標準，提出了數(shù)據(jù)模型的通信服務體系及數(shù)據(jù)模型的構建方法，具有分布、分層的體系，完全面向對象建模，抽象通信服務接口和特殊通信服務映射(SCSM)，變電站配置語言的應用，特殊報文規(guī)范技術，面向未來的、開放的體系結構等特點，其目標是最大限度地應用現(xiàn)有的標準和被廣泛接受的通信原理，在不同制造商的IED之間實現(xiàn)良好的互操作性。在實際應用中，不同廠商生產(chǎn)的IED在硬件實現(xiàn)上和軟件實現(xiàn)上的差異，具有不同的特性，實現(xiàn)變電站各智能設備(IED)之間的互換性是智能變電站領域關注的重點。智能變電站內的信息交換機制依賴于信息模型，信息模型設計和選擇是否合理決定著系統(tǒng)中IED能否高效可靠地兼容并進行互操作，信息模型和建模方法是解決電能質量監(jiān)測設備互操作問題的核心。
[0006]本發(fā)明為一種建立在電能質量監(jiān)測的測量功能模型、信息服務模型和通信服務模型基礎上的IED的動態(tài)模型構建方法，對電能質量監(jiān)測IED進行功能設計，建立電能質量監(jiān)測的測量功能模型，建立統(tǒng)一的信息服務模型和通信服務模型，實現(xiàn)開放式的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0007]在下文中給出關于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0008]本發(fā)明的目的是在于提供一種對電能質量監(jiān)測IED進行功能設計，建立電能質量監(jiān)測的測量功能模型，建立統(tǒng)一的信息服務模型和通信服務模型，實現(xiàn)開放式的智能變電站電能質量監(jiān)測智能電子設備的動態(tài)建模方法。
[0009]本發(fā)明提出了構建智能電子設備模型的一般步驟，然后根據(jù)電能質量監(jiān)測IED所要實現(xiàn)的功能，建立了符合該標準的電能質量監(jiān)測裝置的信息模型，明確對象和服務的映射關系，完成信息模型中服務的映射，以及實現(xiàn)映射后的服務。
[0010]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):智能變電站電能質量監(jiān)測智能電子設備的動態(tài)建模方法，具體步驟為:
第1步，電能質量監(jiān)測IH)的功能模型設計:
電能質量監(jiān)測KD的功能模型設計部分，依據(jù)電能質量監(jiān)測內容，將系統(tǒng)功能分解為基本電參量監(jiān)測、異常電參量監(jiān)測、異常數(shù)據(jù)錄波功能；
基本電參量監(jiān)測功能包括:測量正常條件下三相系統(tǒng)中電流、電壓、功率;計算三相系統(tǒng)中電能量;計算正序、負序和零序電壓、電流;計算三相系統(tǒng)中波間諧波;計算非正弦和不平衡條件下的電流、電壓和功率;計算由電壓波動引起的閃變；
異常電參量監(jiān)測功能包括:電壓暫降、電壓暫升、電壓中斷事件、頻率偏差、波形偏差等;
異常數(shù)據(jù)錄波功能:電能質量異常事件發(fā)生時，對電壓、電流進行波形記錄；
第2步，電能質量監(jiān)測IED的信息處理模型邏輯節(jié)點設計:
根據(jù)電能質量監(jiān)測功能的設計要求，建立電能質量監(jiān)測中基本電參量監(jiān)測、異常電參量監(jiān)測、異常數(shù)據(jù)錄波等子系統(tǒng)對應的邏輯節(jié)點，并自動依次編號編序，每個邏輯節(jié)點均為最小功能實體，是IH)電能質量監(jiān)測功能的鏡像；
依據(jù)電能質量監(jiān)測功能需求，定義各類邏輯節(jié)點(LN)的數(shù)據(jù)對象及數(shù)據(jù)屬性，為實現(xiàn)信息交互做準備，每個邏輯節(jié)點由其功能意義的數(shù)據(jù)組成，邏輯節(jié)點的名稱及其包含數(shù)據(jù)都具有標準化的含義，通過服務實現(xiàn)LN間的相互作用，LN中包含了信息服務交換中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)屬性所代表的信息；
第3步，設計電能質量監(jiān)測IED的邏輯設備:
依據(jù)電能質量監(jiān)測功能需求、邏輯節(jié)點及信息交互模式，構建多組邏輯設備，統(tǒng)一編號，邏輯設備組成電能質量監(jiān)測IED，由邏輯設備對外提供IED的狀態(tài)信息，并且由邏輯設備向外部設備發(fā)布控制信號；
第4步，電能質量監(jiān)測IED的信息處理模型自動映射關系設計:
依據(jù)電能質量監(jiān)測功能中各類邏輯節(jié)點(LN)的數(shù)據(jù)對象及數(shù)據(jù)屬性，通過標準的通信服務規(guī)約進行傳遞，建立信息處理模型。通過抽象通信服務接口將信息模型讀目錄和讀定義服務映射到制造報文規(guī)范服務器的指定服務中，服務請求方對讀目錄和讀定義服務發(fā)出調用請求并等待響應;通過讀服務器目錄服務獲取服務器的目錄信息，可由尋址服務器將全部邏輯設備名稱表或文件名稱表變成對服務請求方可視、可訪問的，當服務執(zhí)行成功時，返回肯定響應并得出邏輯設備對象引用表或文件名稱；
將功能需求以函數(shù)的形式加入邏輯節(jié)點之中，使用讀數(shù)據(jù)目錄服務可使數(shù)據(jù)的全部數(shù)據(jù)屬性名列表對服務請求方可視、可訪問，可得到肯定響應并返回數(shù)據(jù)屬性名列表，自動建立數(shù)據(jù)類型與功能需求的映射關系，采用信息模型屬性組織報文的快速響應功能，自動建立映射矩陣，實現(xiàn)動態(tài)建模。
[0011]智能變電站中電能質量監(jiān)測功能是一項重要的技術要求，監(jiān)測電能質量的智能電子設備(IED)是變電站的必要設備，為解決IED制造商之間的儀器兼容性問題，滿足互換性、互操作功能要求。
[0012]本發(fā)明提出一種電能質量監(jiān)測IED的動態(tài)建模方法，對電能質量監(jiān)測IED進行功能設計，建立電能質量監(jiān)測的測量功能模型，建立統(tǒng)一的信息服務模型和通信服務模