專利名稱：變電站與調(diào)度主站一體化建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)建模方法，尤其涉及一種通過變電站和調(diào)度主站一體化建模，實現(xiàn)兩者之間的模型/圖形文件協(xié)調(diào)共享及無縫通信的方法，屬于電力系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)仿真計算是電力系統(tǒng)動態(tài)分析與安全控制的基本工具，而電力系統(tǒng)建模是實現(xiàn)仿真計算的基礎(chǔ)。為了滿足電力系統(tǒng)統(tǒng)一建模以及實現(xiàn)無縫隙通信的需求，國際電工委員會第57技術(shù)委員會(IECTC57)先后發(fā)布了對于電力系統(tǒng)信息一體化非常重要的兩個標(biāo)準(zhǔn)IEC61850和IEC 61970。其中，所有變電站內(nèi)的通信協(xié)議都使用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，變電站的數(shù)據(jù)傳到調(diào)度主站使用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議為IEC 61850 + ;調(diào)度主站之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)使用TASE. 2協(xié)議；用于電力系統(tǒng)控制的計算機數(shù)據(jù)通信協(xié)議為IEC 60870-6系列標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)度主站各應(yīng)用系統(tǒng)之間均基于IEC 61970數(shù)據(jù)模型互相交換數(shù)據(jù)。由于目前變電站采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)度主站的各應(yīng)用系統(tǒng)之間采用IEC61970標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)度主站和變電站的自動化調(diào)度系統(tǒng)各自遵循不同的標(biāo)準(zhǔn)體系，站端與調(diào)度主站無法做到信息直接共享，難以滿足電網(wǎng)調(diào)度一體化運行維護和縱向貫通的要求以及互聯(lián)大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行要求。因此，實現(xiàn)變電站與調(diào)度主站之間的模型/圖形協(xié)調(diào)共享及無縫通信仍然是電力系統(tǒng)亟待解決的技術(shù)問題。為了解決上述技術(shù)課題，人們進行了多方面的技術(shù)探索。例如美國電力科學(xué)院在2006年發(fā)表了《IEC 61970,61968和61850之間的模型融合》技術(shù)報告。該技術(shù)報告提出了多達17個模型融合的用例，比較全面地研究了信息模型融合的技術(shù)問題。陳愛林等人在論文《代理服務(wù)器在智能變電站和調(diào)度主站無縫通信中的應(yīng)用》(刊載于《電力系統(tǒng)自動化》2010,34 (20) :99-102)中，提出在IEC 61850變電站配置描述文件(SCD)配置模型與IEC61970公共信息模型(CIM)之間建立映射關(guān)系，直接將變電站SCD模型自動轉(zhuǎn)換生成調(diào)度主站CIM模型，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的模型共享，從而從根本上解決源端維護問題。在申請?zhí)枮?01110127731.9的中國發(fā)明專利申請中，公開了一種實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度主站與變電站之間無縫通信的方法，包括有模型配置步驟在變電站內(nèi)建立基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)格式的包含一次設(shè)備模型和二次設(shè)備模型的全站統(tǒng)一配置模型文件；sFTP文件傳輸步驟通過變電站內(nèi)的遠動工作站將包含所述全站統(tǒng)一配置模型文件的數(shù)據(jù)通過sFTP連接上傳到調(diào)度主站；模型轉(zhuǎn)換步驟將所述全站統(tǒng)一配置模型文件轉(zhuǎn)換成符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)格式的包含有通信信息的公共信息模型；無縫通信步驟建立調(diào)度主站和變電站之間的無縫通信連接。該技術(shù)方案嘗試在盡可能小地影響現(xiàn)有變電站和調(diào)度主站的情況下，實現(xiàn)數(shù)字化變電站和調(diào)度主站之間的無縫通信。另外，在中國發(fā)明專利ZL 201010262120. O中，公開了一種IEC61970調(diào)度EMS系統(tǒng)接入IEC 61850數(shù)字化變電站的方法，包括如下步驟⑴數(shù)字化變電站提供給EMS系統(tǒng)主站變電站拓撲圖形，以及變電站全站模型；(2)變電站模型解析將IEC 61850模型向IEC 61970模型的轉(zhuǎn)換并自動生成EMS系統(tǒng)的參數(shù)庫；(3)以類IEC 61850的通信標(biāo)準(zhǔn)，與數(shù)字化變電站網(wǎng)關(guān)機進行通信實現(xiàn)變電站信息的收發(fā)。該發(fā)明提出調(diào)度系統(tǒng)采用類IEC61850 +協(xié)議與變電站進行通信，這樣就不需要經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換，而且互操作性更好，可以減少調(diào)試、維護的工作，且減少了向EMS中增加新廠站所需要的時間和工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種變電站與調(diào)度主站一體化建模方法。利用該建模方法可以實現(xiàn)兩者之間的模型/圖形協(xié)調(diào)共享及無縫通信。為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于包括如下步驟變電站生成SCD模型，并根據(jù)SCD文件生成模型文件和圖形文件，然后通過站端的代理服務(wù)器與調(diào)度主站客戶端交互；所述調(diào)度主站客戶端包括在線客戶端和離線客戶端，其中所述在線客戶端基于IEC 61850協(xié)議實現(xiàn)站端與調(diào)度主站的通信，所述離線客戶端接收所述模型文件和所述圖形文件并由離線模型管理模塊進行校驗，在通過校驗后觸發(fā)模型合并進程，生成新的信息模型；在模型合并進程完成后，根據(jù)合并進程中生成的關(guān)鍵信息對照表對所述圖形文件進行轉(zhuǎn)換；最后觸發(fā)版本管理模塊，將新的信息模型發(fā)布給訂閱者，為智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的各應(yīng)用提供模型文件和圖形文件。其中較優(yōu)地，所述關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換是根據(jù)所述關(guān)鍵信息對照表按照標(biāo)準(zhǔn)名將圖形文件中對應(yīng)需要轉(zhuǎn)換的字段轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的關(guān)鍵字，以實現(xiàn)圖形文件和數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)。其中較優(yōu)地，在所述變電站中，所述S⑶文件包含完整的一次設(shè)備描述及其拓撲關(guān)系說明。其中較優(yōu)地，在所述變電站提供的模型文件中包含相應(yīng)的邊界設(shè)備，并以所述邊界設(shè)備替換調(diào)度主站模型中對應(yīng)的邊界設(shè)備。其中較優(yōu)地，所述離線模型管理模塊收到新的模型文件和圖形文件后，啟動文件校驗進程；如果所述模型文件和所述圖形文件未通過校驗，則將錯誤信息返回所述離線客戶端；如果所述模型文件和所述圖形文件通過校驗，則進入智能邊界維護進程。其中較優(yōu)地，在所述智能邊界維護進程中，采取強制匹配的方法，以站端模型的邊界設(shè)備為主，調(diào)度主站模型的邊界設(shè)備為輔，接入調(diào)度主站模型。其中較優(yōu)地，在模型合并進程中生成的所述信息模型以增量方式投入離線數(shù)據(jù)庫，在通過聯(lián)通性校驗后無擾動地投入在線運行系統(tǒng)。具體地，所述信息模型首先投入離線數(shù)據(jù)庫，啟動聯(lián)通性校驗進程；如果未通過聯(lián)通性校驗，將錯誤日志返回所述離線客戶端；如果通過聯(lián)通性驗證，結(jié)合所述關(guān)鍵信息對照表對所述圖形文件進行關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換，最后將所述模型文件和所述圖形文件形成版本并投入在線運行系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法實現(xiàn)了新增廠站的調(diào)度主站端免維護，減少了調(diào)度主站“四遙聯(lián)調(diào)”的工作量，是“源端維護，全網(wǎng)共享”的成功技術(shù)方案。實踐證明，該技術(shù)方案中制定的模型轉(zhuǎn)換規(guī)則切實可行，可以滿足變電站(IEC 61850)和調(diào)度主站(IEC61970)信息互換的需求。通過該一體化建模方法的實施，實現(xiàn)了從變電站的IEC 61850模型直接轉(zhuǎn)換為調(diào)度主站的IEC 61970模型，增強了變電站與調(diào)度主站之間信息交換的能力。


圖I為變電站與調(diào)度主站之間的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為變電站與調(diào)度主站的一體化建模流程示意圖；圖3為統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型片段的示意圖；圖4為一體化建模的詳細流程示意圖；圖5為某調(diào)度主站及某500kV變電站的一體化建模系統(tǒng)配置圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的詳細說明。本發(fā)明提出了一種變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，具體建模范圍包括電網(wǎng)模型的協(xié)調(diào)與共享、電網(wǎng)圖形的一體化維護及變電站與調(diào)度主站無縫通信。該技術(shù)方案遵循IEC 61970、IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合電網(wǎng)通用模型描述規(guī)范(CM/E)、電力系統(tǒng)圖形描述規(guī)范(CM/G)、電網(wǎng)設(shè)備通用命名規(guī)范，制定了變電站和調(diào)度主站模型/圖形共享規(guī)范；建立了遵循IEC 61850與IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型；提出了以統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)的IEC61850模型到IEC 61970模型的映射方法；利用離線模型管理技術(shù)實現(xiàn)了調(diào)度主站與變電站的一體化建模；在調(diào)度主站端實現(xiàn)了基于IEC 61850協(xié)議的調(diào)度主站與變電站無縫通信。下面展開詳細具體的說明。圖I為變電站與調(diào)度主站之間無縫通信機制的總體結(jié)構(gòu)示意圖。變電站側(cè)設(shè)置有IEC 61850代理模塊(客戶端十服務(wù)器)和系統(tǒng)配置模塊，其中IEC 61850代理模塊負責(zé)與調(diào)度主站之間的數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)配置模塊負責(zé)建立公共信息模型，實現(xiàn)IEC 61850到IEC61970的模型轉(zhuǎn)換。調(diào)度主站設(shè)置有IEC 61850離線客戶端、IEC 61850在線客戶端和離線模型管理模塊，其中離線模型管理模塊完成調(diào)度主站模型與單個廠站模型的整合；IEC61850離線客戶端接收CM/E文件(即模型文件)、CM/G文件(即圖形文件)；IEC 61850在線客戶端實現(xiàn)基于IEC 61850協(xié)議的站端與調(diào)度主站無縫通信。在變電站中，變電站配置表描述(Substation Configuration Description,簡稱SCD)文件可以完整詳細地描述變電站的一次設(shè)備、二次設(shè)備及其關(guān)系。以往的模型維護方式是調(diào)度主站負責(zé)一次設(shè)備模型的建立與維護，變電站主要關(guān)心二次設(shè)備。因此，SCD文件一般對于一次設(shè)備的描述相當(dāng)不完備。在本發(fā)明所提供的一體化建模方法中，SCD文件應(yīng)該包含完整的一次設(shè)備描述及其拓撲關(guān)系說明。因此，作為變電站規(guī)范之一，要求新建的變電站必須建立包含完整一次設(shè)備描述及其拓撲關(guān)系說明的模型；要求改造的變電站提供可視化工具，可以對原有模型進行一次設(shè)備信息的補充與完善。變電站與調(diào)度主站的一體化建模流程如圖2所示。變電站系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)配置模塊提供的配置信息生成S⑶模型，并根據(jù)S⑶文件生成CM/E文件、CIM/G文件，然后通過站端的IEC 61850代理服務(wù)器與調(diào)度主站的客戶端建立通信連接、訂閱報告，為調(diào)度中心提供通信服務(wù)。調(diào)度主站客戶端分為IEC 61850在線客戶端和IEC 61850離線客戶端。IEC61850在線客戶端基于IEC 61850協(xié)議實現(xiàn)站端與調(diào)度主站的通信。IEC 61850離線客戶端利用文件服務(wù)接收CM/E文件、CM/G文件。離線模型管理模塊對站端上傳的模型、圖形文件進行校驗。在通過校驗后，觸發(fā)模型合并進程，生成新的信息模型。模型合并完成后，根據(jù)合并過程中生成的關(guān)鍵信息對照表對CIM/G文件進行關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換；最后觸發(fā)版本管理模塊，將新的信息模型發(fā)布給訂閱者，為智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)各應(yīng)用提供模型、圖形文件。在模型合并過程中，生成的關(guān)鍵信息對照表包括模型入庫的關(guān)鍵字和模型中的標(biāo)準(zhǔn)名等信息。關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換是指根據(jù)關(guān)鍵信息對照表按照標(biāo)準(zhǔn)名將圖形文件中對應(yīng)需要轉(zhuǎn)換的字段轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的關(guān)鍵字，以實現(xiàn)圖形文件和數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)。在圖2所示的一體化建模過程中，需要解決的技術(shù)課題包括提供統(tǒng)一的模型轉(zhuǎn)換規(guī)則、采用基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的模型映射方法和通過離線模型管理模塊實現(xiàn)一體化建模等。下面分別展開詳細具體的說明。I.模型轉(zhuǎn)換規(guī)則在本發(fā)明中，基于IEC 61850、IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合CIM/E、電力系統(tǒng)圖形描述規(guī)范及電網(wǎng)設(shè)備通用命名規(guī)范，通過對兩種模型的同性、異性分析，結(jié)合調(diào)度主站對變電站模型的實際業(yè)務(wù)需求，制定了模型轉(zhuǎn)換規(guī)則，該轉(zhuǎn)換規(guī)則分為一般規(guī)則和特殊規(guī)則。I) 一般規(guī)則對于IEC 61850和IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)中都定義的類及屬性，可以方便地實現(xiàn)映射，其對應(yīng)關(guān)系即為模型轉(zhuǎn)換一般規(guī)則。2)特殊規(guī)則對于調(diào)度主站模型的特殊需求，可能會出現(xiàn)兩個標(biāo)準(zhǔn)中只有一個標(biāo)準(zhǔn)定義，或兩個標(biāo)準(zhǔn)都未定義的情況，這就需要對模型進行擴展。擴展的類及屬性通過維護工具存入數(shù)據(jù)模型字典，導(dǎo)出統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型時可以方便地建立擴展模型。例如對于只有一個標(biāo)準(zhǔn)定義的情況，在保證類名不重復(fù)的前提下，采用該標(biāo)準(zhǔn)中的類名作為另一個標(biāo)準(zhǔn)擴展的類名存入數(shù)據(jù)模型字典，并手動建立兩個標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)關(guān)系。如果擴展類為兩個標(biāo)準(zhǔn)都未定義的情況，維護人員可以根據(jù)主站模型需求添加擴展類名及兩個標(biāo)準(zhǔn)的類及屬性的對應(yīng)關(guān)系存入數(shù)據(jù)模型字典。2.基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的模型映射方法IEC 61850和IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)的建模方式不同，但它們都采用面向?qū)ο蟮姆椒ń㈦娏ο到y(tǒng)模型，彼此之間存在很大的共通性。本發(fā)明通過對IEC 61850和IEC 61970模型的分析，提出了基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的模型映射方法，將IEC 61850模型轉(zhuǎn)換為IEC 61970模型。I) IEC 61850 模型分析IEC 61850是變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，用于在變電站自動化相關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)之間建立一致的通信服務(wù)和信息傳輸，是“對現(xiàn)實功能和設(shè)備基于通信表示的一種抽象描述”，其模型屬于傳輸信息模型。它以變電站自動化設(shè)備之間的一致通信為條件，只要求信息傳輸過程中具有確定一致的語義，與應(yīng)用功能無關(guān)。其建模過程是以通信服務(wù)為前提的信息封裝過程，不存在復(fù)雜的模型分析和構(gòu)造，使用基于XML的SCL語言進行描述。2) IEC 61970 模型分析IEC 61970是能量管理系統(tǒng)應(yīng)用程序接口，用于提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口和信息應(yīng)用以促進不同廠商獨立開發(fā)的各種應(yīng)用程序的集成，其模型屬于應(yīng)用信息模型。其建模過程以能夠反映信息模型的關(guān)系為前提，采用了面向?qū)ο蟮姆治龊蜆?gòu)造技術(shù)，重點在于建立信息對象之間的關(guān)系，使用UML語言描述。綜上所述,IEC 61850模型和IEC 61970模型屬于不同層次的模型,模型之間的協(xié)調(diào)是必須的。這兩種模型之間的協(xié)調(diào)不僅是模型結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，語義空間的協(xié)調(diào)也是不可避免的。本發(fā)明中的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型以模型轉(zhuǎn)換規(guī)則為依據(jù)，采用XML語言進行建模。該模型以IEC 61970模型為基礎(chǔ)，描述了 IEC 61850模型和IEC61970模型類及參數(shù)的映射關(guān)系、量測模型的映射信息、設(shè)備命名規(guī)則及數(shù)據(jù)類型等信息。維護人員可以利用可視化工具，通過對調(diào)度主站模型包含的類及相應(yīng)屬性的選擇，自動生成統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型中的類及屬性的映射關(guān)系及對應(yīng)屬性的數(shù)據(jù)類型。設(shè)備命名作為轉(zhuǎn)換規(guī)則之一，默認按照CIM/E標(biāo)準(zhǔn)的命名規(guī)則對設(shè)備命名，同時也支持主站重新定義命名規(guī)則。對于兼容IEC 61850和IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型，可以方便地建立它們之間的映射關(guān)系；對于只有一種標(biāo)準(zhǔn)定義的數(shù)據(jù)模型，應(yīng)該基于IEC61970標(biāo)準(zhǔn)，對變電站模型進行擴展。本發(fā)明中的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型片段如圖3所示。該片段包括IEC 61970模型的類、IEC 61850模型的對應(yīng)類、IEC 61850模型對應(yīng)類的類型、IEC61970模型的屬性名、對應(yīng)IEC61850模型的屬性信息、導(dǎo)出模型對應(yīng)該屬性的數(shù)據(jù)類型等。本發(fā)明利用可視化工具建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，調(diào)度主站維護人員通過對調(diào)度主站需要的IEC 61970模型類及屬性的選擇，建模工具自動匹配S⑶文件對應(yīng)的信息。上述方法綜合考慮了兩種模型語義空間及模型結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)，同時將設(shè)備命名規(guī)范作為轉(zhuǎn)換規(guī)則之一，解決了站端與調(diào)度主站統(tǒng)一命名的問題，實現(xiàn)了 IEC 61850模型到IEC61970模型的映射。3. 一體化建模一體化建模由調(diào)度主站智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的離線模型管理模塊通過模型拆分/合并、版本管理等模塊實現(xiàn)。本發(fā)明中的一體化建模是調(diào)度主站模型與單個廠站模型的拼接，只需考慮調(diào)度主站與某廠站模型的邊界，相對于傳統(tǒng)的模型合并具有邊界少、易維護的特點，但可能存在邊界信息不重疊的問題。針對這個問題，本發(fā)明要求站端模型對于邊界設(shè)備詳細建模。具體說明如下變電站模型與調(diào)度主站模型的拼接一般以線路作為邊界，但因為變電站還未投運，實際線路在調(diào)度主站側(cè)可能作為等值負荷存在。因此，要求變電站提供的模型文件必須包含相應(yīng)的邊界設(shè)備，并以此邊界設(shè)備替換調(diào)度主站模型中對應(yīng)的邊界設(shè)備。該邊界設(shè)備必須以調(diào)度主站下發(fā)的調(diào)度名和CIM/E標(biāo)準(zhǔn)中的命名規(guī)則作為命名的唯一依據(jù)，目的是保證與調(diào)度主站模型相應(yīng)的邊界設(shè)備對照。智能邊界維護采取強制匹配的方法，以站端模型的邊界設(shè)備為主，調(diào)度主站模型邊界設(shè)備為輔，接入調(diào)度主站模型。調(diào)度主站維護人員利用模型管理的邊界配置工具填寫邊界配置表。邊界配置表包括區(qū)域I的邊界設(shè)備名稱和設(shè)備類型、區(qū)域2的邊界設(shè)備名稱和設(shè)備類型、主區(qū)域標(biāo)志等。調(diào)度主站模型管理中心根據(jù)該邊界配置表對模型進行拆分拼接，邊界設(shè)備保留邊界配置表中主區(qū)域的邊界設(shè)備。合并的結(jié)果以增量的方式投入離線數(shù)據(jù)庫，通過聯(lián)通性校驗后，無擾動投入在線運行系統(tǒng)。具體的一體化建模流程如圖4所示。調(diào)度主站中的IEC 61850離線客戶端傳送變電站圖形和模型文件給離線模型管理模塊。收到新的文件后，離線模型管理模塊啟動文件校驗進程，如果圖形和模型文件未通過校驗，則將校驗文件的錯誤信息返回IEC 61850離線客戶端；否則進入智能邊界維護進程。在廠站模型的邊界生成后，與模型文件一起進入模型拆分/合并進程。在模型合并環(huán)節(jié)中會生成關(guān)鍵信息對照表，根據(jù)該關(guān)鍵信息對照表可以對CIM/G文件進行關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換。整合后的信息模型(基于上述的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型)投入離線數(shù)據(jù)庫，啟動聯(lián)通性校驗進程，如果未通過聯(lián)通性校驗，將錯誤日志返回IEC 61850離線客戶端；若通過聯(lián)通性驗證，結(jié)合模型合并過程中生成的關(guān)鍵信息對照表對變電站圖形文件進行轉(zhuǎn)換，最后將通過校驗的模型文件和圖形文件形成版本并投入在線運行系統(tǒng)?；谏鲜龅囊惑w化建模流程，變電站可以基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，按照國家電網(wǎng)公司下發(fā)的《變電站調(diào)控數(shù)據(jù)交互規(guī)范(試行)》對其數(shù)據(jù)進行優(yōu)化整合，在站端通過可視化的配置工具對數(shù)據(jù)進行梳理，梳理整合后的數(shù)據(jù)測點加入變電站CM/E文件上傳調(diào)度主站。調(diào)度主站對模型進行拼接后導(dǎo)入調(diào)度主站在線運行系統(tǒng)，完成變電站模型的建模，使調(diào)度主站與變電站基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了滿足調(diào)控一體化需求的實時數(shù)據(jù)通信，以及一、二次設(shè)備監(jiān)測信息的實時更新，推進了 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)向上發(fā)展。現(xiàn)有技術(shù)中，往往是變電站上送站端全模型，由調(diào)度主站挑點。這樣一方面加大了調(diào)度主站的工作量，另一方面對通信線路造成了較大的壓力。在本發(fā)明中，在變電站站端畫一次圖，按照《變電站調(diào)控數(shù)據(jù)交互規(guī)范(試行)》將需要上送調(diào)度主站的測點信息體現(xiàn)在CIM/G文件中。結(jié)合統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的映射關(guān)系，導(dǎo)出的CIM/E文件中的量測信息按照圖形上的測點生成到CIM/E模型中。這樣，模型、圖形文件根據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型在變電站站端生成，CIM/E模型中的量測點也由變電站站端根據(jù)相關(guān)規(guī)范(《變電站調(diào)控數(shù)據(jù)交互規(guī)范(試行)》)進行整理后上傳至調(diào)度主站，即在變電站站端直接生成CM/E文件，只上傳數(shù)據(jù)優(yōu)化整合后的測點，調(diào)度主站直接拼接入庫。這樣大大減輕了調(diào)度主站與變電站之間的通信負擔(dān)，而且可以實現(xiàn)真正意義上的源端維護。目前，變電站與調(diào)度主站之間的通信大多采用傳統(tǒng)的IEC60870-5-101或IEC60870-5-104規(guī)約，這就需要遠動工作站進行協(xié)議轉(zhuǎn)換。更重要的是，由于傳統(tǒng)規(guī)約不支持面向?qū)ο蟮慕７椒?，必須將IEC 61850的對象轉(zhuǎn)換為若干個信息點，導(dǎo)致需要極其復(fù)雜的轉(zhuǎn)發(fā)信息配置工作，極大地增加了組態(tài)和調(diào)試的工作量，而且容易出錯。此外，對于無法協(xié)議轉(zhuǎn)換的信息，只能簡單丟棄。本發(fā)明所提供的一體化建模方法立足于調(diào)度主站智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)和變電站系統(tǒng)已有的功能，從調(diào)度主站對變電站的功能需求出發(fā)，充分考慮了系統(tǒng)的可擴展性、可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化和可維護性，在調(diào)度主站建立IEC 61850客戶端，負責(zé)調(diào)度主站與變電站系統(tǒng)的對接。由于調(diào)度主站IEC 61850客戶端封裝了變電站與主站的通信過程。調(diào)度主站客戶端和變電站服務(wù)器端采用MMS協(xié)議棧，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)報文，實現(xiàn)調(diào)度主站端與變電站端的信息交換；利用智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的服務(wù)總線，實現(xiàn)與調(diào)度主站的信息交換。本發(fā)明基于IEC 61850協(xié)議實現(xiàn)變電站和調(diào)度主站的無縫通信傳輸機制，可以替代現(xiàn)有的多種專線協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實現(xiàn)了調(diào)度主站和變電站的數(shù)據(jù)直采，實現(xiàn)了 “一個通信協(xié)議”的目標(biāo)。下面，以某調(diào)度主站及某500kV變電站的一體化建模為例，對本發(fā)明的工程實踐進行詳細的說明。圖5為某調(diào)度主站及某500kV變電站的一體化建模系統(tǒng)配置圖。調(diào)度主站的IEC61850客戶端注冊為智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的一個進程，其運行與退出等受該調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)管理。調(diào)度主站的IEC 61850離線客戶端負責(zé)模型及圖形文件的傳送。調(diào)度主站的IEC 61850在線客戶端根據(jù)站端提供的CM/E文件和SCD文件及其對應(yīng)關(guān)系，建立數(shù)據(jù)映射表，在初始化時實現(xiàn)IEC 61850數(shù)據(jù)模型與主站數(shù)據(jù)模型的關(guān)聯(lián)。調(diào)度主站的IEC61850在線客戶端采用IEC 61850協(xié)議與變電站側(cè)的IEC61850服務(wù)端通信，完成遙測、遙信數(shù)據(jù)的實時更新和遙控命令的下發(fā)。利用本發(fā)明所提供的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，調(diào)度中心可以省去調(diào)度主站側(cè)該500kV變電站模型的人工建模及圖形繪制工作，實現(xiàn)了新加廠站主站端免維護，大大減少了向主站系統(tǒng)新加廠站的時間和工作量；調(diào)度主站與變電站通過IEC 61850協(xié)議進行通信，省去了復(fù)雜的規(guī)約轉(zhuǎn)換工作，提高了調(diào)度主站與變電站的互操作性及信息交換能力。在本發(fā)明的一個實施例中，模型整合至投入在線運行系統(tǒng)僅僅用時240s，圖形關(guān)鍵信息轉(zhuǎn)換僅用時3s，遙測數(shù)據(jù)每3s刷新一次，遙信數(shù)據(jù)每Is刷新一次。通過上述的工程示例，證明本發(fā)明所提供的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法具有以下技術(shù)特點I)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的變電站模型(IEC 61850)到調(diào)度主站模型(IEC 61970)的映射，實現(xiàn)了變電站模型與調(diào)度主站模型的協(xié)調(diào)共享。通過該技術(shù)在工程實踐中的應(yīng)用，進一步驗證了該一體化建模方法的可行性及實用性，使得變電站和調(diào)度主站模型的轉(zhuǎn)換及映射技術(shù)從理論研究邁向了實例應(yīng)用。2)調(diào)度主站采用IEC 61850客戶端，實現(xiàn)了調(diào)度主站與變電站系統(tǒng)模型、圖形文件的交換及基于IEC 61850協(xié)議的實時信息交換。變電站與調(diào)度主站之間通過統(tǒng)一的協(xié)議和模型進行通信，從變電站的過程層到間隔層、間隔層到變電站層、變電站到調(diào)度主站都采用IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)作為唯一的通信協(xié)議，省去了復(fù)雜的規(guī)約轉(zhuǎn)換，避免了因通信協(xié)議不一致導(dǎo)致無法轉(zhuǎn)換的信息的丟失。以上對本發(fā)明所提供的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法進行了詳細的說明。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1.一種變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于包括如下步驟變電站生成SCD模型，并根據(jù)SCD文件生成模型文件和圖形文件，然后通過站端的代理服務(wù)器與調(diào)度主站客戶端交互；所述調(diào)度主站客戶端包括在線客戶端和離線客戶端，其中所述在線客戶端基于IEC 61850協(xié)議實現(xiàn)站端與調(diào)度主站的通信，所述離線客戶端接收所述模型文件和所述圖形文件并由離線模型管理模塊進行校驗，在通過校驗后觸發(fā)模型合并進程，生成新的信息模型；在模型合并進程完成后，根據(jù)合并進程中生成的關(guān)鍵信息對照表對所述圖形文件進行轉(zhuǎn)換；最后觸發(fā)版本管理模塊，將新的信息模型發(fā)布給訂閱者，為智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的各應(yīng)用提供模型文件和圖形文件。
2.如權(quán)利要求I所述的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于所述關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換是根據(jù)所述關(guān)鍵信息對照表按照標(biāo)準(zhǔn)名將圖形文件中對應(yīng)需要轉(zhuǎn)換的字段轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的關(guān)鍵字，以實現(xiàn)圖形文件和數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)。
3.如權(quán)利要求I所述的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于在所述變電站中，所述SCD文件包含完整的一次設(shè)備描述及其拓撲關(guān)系說明。
4.如權(quán)利要求I所述的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于在所述變電站提供的模型文件中包含相應(yīng)的邊界設(shè)備，并以所述邊界設(shè)備替換調(diào)度主站模型中對應(yīng)的邊界設(shè)備。
5.如權(quán)利要求I所述的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于所述離線模型管理模塊收到新的模型文件和圖形文件后，啟動文件校驗進程；如果所述模型文件和所述圖形文件未通過校驗，則將錯誤信息返回所述離線客戶端；如果所述模型文件和所述圖形文件通過校驗，則進入智能邊界維護進程。
6.如權(quán)利要求5所述的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法,其特征在于在所述智能邊界維護進程中，采取強制匹配的方法，以站端模型的邊界設(shè)備為主，調(diào)度主站模型的邊界設(shè)備為輔，接入調(diào)度主站模型。
7.如權(quán)利要求I所述的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于在模型合并進程中生成的所述信息模型以增量方式投入離線數(shù)據(jù)庫，在通過聯(lián)通性校驗后無擾動地投入在線運行系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求7所述的變電站與調(diào)度主站一體化建模方法，其特征在于所述信息模型首先投入離線數(shù)據(jù)庫，啟動聯(lián)通性校驗進程；如果未通過聯(lián)通性校驗，將錯誤日志返回所述離線客戶端；如果通過聯(lián)通性驗證，結(jié)合所述關(guān)鍵信息對照表對所述圖形文件進行關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換，最后將所述模型文件和所述圖形文件形成版本并投入所述在線運行系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種變電站與調(diào)度主站一體化建模方法。該方法提出了基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的IEC 61850模型到IEC 61970模型的映射方法；并通過模型拆分/合并技術(shù)、圖形關(guān)鍵信息自轉(zhuǎn)換技術(shù)等實現(xiàn)了調(diào)度主站與變電站的一體化建模；利用調(diào)度主站消息總線服務(wù)和MMS協(xié)議棧，在調(diào)度主站端實現(xiàn)了基于IEC 61850協(xié)議的通信機制。本發(fā)明提高了變電站與調(diào)度主站的信息交互能力，降低了異構(gòu)系統(tǒng)之間的模型協(xié)調(diào)工作量，實現(xiàn)了模型、圖形、數(shù)據(jù)的“源端維護，全網(wǎng)共享”。
文檔編號H04L29/08GK102929911SQ20121033257
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者林靜懷, 黃文英, 任曉輝, 米為民, 徐丹丹, 蔣國棟, 鄧勇, 杜鵬, 陳鄭平, 葉飛, 李軍良, 尚學(xué)偉, 馬發(fā)勇, 王贊, 高保成, 梅崢, 孟鑫, 晏亮, 李西太, 馬志斌, 王恒 申請人:福建省電力有限公司, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司