CN101882812B

CN101882812B - 一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法

Info

Publication number: CN101882812B
Application number: CN2010102473590A
Authority: CN
Inventors: 罗四倍
Original assignee: PINGDINGSHAN CITY HENGHUA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Pingdingshan City Henghua Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: CN101882812A

Abstract

本发明提供一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，步骤如下：a)根据智能电子设备的能力描述文件，定义对象的数据类型，该数据类型封装所述智能电子设备的属性及行为，并声明对象；b)进行系统组态，根据智能电子设备的实例配置文件，对所述对象进行配置，生成规范化的对象组态接口文件；c)智能电子设备读取实例配置文件，生成IEC61850通信实时信息库；导入所述规范化的对象组态接口文件，创建并初始化所述对象，并使对象的属性与相应的IEC61850通信实时信息库关联。采用上述方法，在信息源头就采用面向对象的设计，使智能电子设备功能软件与IEC61850面向对象信息模型无缝融合，不需要数据映射，能够进行智能电子设备灵活组态，软件可维护性好。

Description

一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法。

背景技术

变电站自动化技术的发展是一个不断深化的数字化过程。目前，数字化变电站已从试点逐步开始推广应用。数字化变电站通过数字化的信息采集、传输、处理和输出过程的优化组合和设计，在过程层、间隔层和变电站层上，按照IEC61850标准实现一次设备智能化、二次设备网络化和运行管理自动化。

IEC61850应用了一系列较为完善的技术，可实现变电站内智能电子设备（IED）间的互操作，从而降低工程实施难度和成本，已成为数字化变电站的核心技术之一。IEC61850采用自描述的面向对象建模方法，定义了标准化的面向对象的信息模型。IED的信息模型是分层的结构化的类模型，以抽象的方式刻画了一个IED的通信特征，使其成为可视和可访问的，解决了数据的相互理解问题，是实现互操作性的基础之一。

然而，目前实际使用的传统的IED（例如继电保护、测控装置等）一直采用二维表的机制进行数据管理，即将所有变电站信息分类，建立起测量、信号、定值、压板等若干张关系型数据库表格。这样就造成在IED的信息源头是面向数据和点的，而非面向对象，但IED对外通信却要使用IEC61850面向对象的信息模型。因此，IED在没有从源头摒弃点表机制的情况下应用于数字化变电站中，就需要对IEC61850模型进行数据映射。数据映射工作往往需要人工干预，效率较低且错误排查困难。

使用数据映射的方法实现IEC61850变电站自动化系统的具体方法是：在保护、测控等LED装置中通过厂商私有的方法实现分类数据表到IEC61850层次型面向对象模型的映射（如图1所示），而在监控或者远动等站控层设备中又通过层次型变量定义的方式将IEC61850数据集成进关系型数据库。传统的变电站自动化系统一般只需要在站控层数据库中配置各类数据点表信息，而通过数据映射实现IEC61850需要在两端做工作，这将造成工程实施效率的下降且可能出错。

IEC61850标准规定了变电站配置描述语言（SCL），用于描述变电站自动化系统和各种IED的配置，规范了4种类型SCL文件，其中涉及IED的有IED能力描述文件（ICD文件）和IED实例配置文件（CID文件）。IED能力描述文件描述了IED所能提供的IEC61850面向对象的信息模型及服务，是IED能力最大化的描述，因此，可依据ICD文件设计IED的全部对象。IED实例配置文件描述了一个工程中实例化的IED，可以使用ICD文件描述的全部或部分信息模型及服务，并加以实例化，因此，可依据CID文件得到IED运行时使用的对象，根据工程需要，可以是IED的所有对象，也可以是部分对象。

对于遵循IEC61850标准、完成特定变电站自动化功能的IED来说，其从通信网络可视和可访问的内容由信息模型完全定义了，是标准化的，但IEC61850标准并未规定装置内部实现功能的具体方式，允许厂家采用各种合适的方法来实现，因此设计的IED对象除了包括IEC61850标准规定的属性和行为外，还应具有厂家特定的私有属性和行为。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，用以解决现有方法需要做数据映射而造成的工程实施效率低、出错率高的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，步骤如下：

a) 根据智能电子设备的能力描述文件，定义对象的数据类型，该数据类型封装所述智能电子设备的属性及行为，并声明对象；

b) 进行系统组态，根据智能电子设备的实例配置文件，对所述对象进行配置，生成规范化的对象组态接口文件；

c) 智能电子设备读取实例配置文件，生成IEC61850通信实时信息库；导入所述规范化的对象组态接口文件，创建并初始化所述对象，使对象的属性与相应的IEC61850通信实时信息库关联，并按照配置的行为实现装置的各种功能。

采用上述方法，在信息源头就采用面向对象的设计，使智能电子设备功能软件与IEC61850面向对象信息模型无缝融合，不需要数据映射，能够进行智能电子设备灵活组态，软件可维护性好。

步骤a中，所述对象以逻辑节点和控制块为基本单位。所述逻辑节点包括IEC61850-7-4定义的逻辑节点以及扩展的逻辑节点；所述控制块不仅包括IEC61850-7-2定义的报告控制块、日志控制块、GOOSE控制块、采样值控制块和定值组控制块，也包括GOOSE报文接收控制块和采样值报文接收控制块。

步骤a中，所述智能电子设备的属性及行为包括：IEC61850标准所规范的与智能电子设备功能有关的那些属性和行为——称为公有属性和行为，实现装置本身功能的私有属性和行为；所述公有属性定义为指针变量，私有属性定义为变量，行为定义为函数指针，对象声明为全局指针变量。

步骤b中，所述系统组态使用可视化智能电子设备组态工具，一方面导入智能电子设备的实例配置文件，自动完成对象公有属性和行为的组态，另一方面提供友好的图形化界面和工程人员熟知的方式来完成对象私有属性和行为的组态。所述对象组态接口文件以规范化的形式保存了智能电子设备对象的配置结果。

步骤c中，创建所述对象，包括为对象动态分配存储空间，将存储空间起始地址赋给相应对象的全局指针变量。步骤c中，初始化所述对象，是根据所述对象组态接口文件给对象的属性和行为赋初值。步骤c中，使对象的属性与相应的IEC61850通信实时信息库关联是指：根据对象组态接口文件，把IEC61850通信实时信息库中数据的存储地址赋给相应对象公有属性的指针变量。

附图说明

图1是现有技术的数据映射方法示意图；

图2是本发明实施例步骤a的流程图；

图3是本发明实施例步骤b的流程图；

图4是本发明实施例步骤c的流程图。

具体实施方式

作为本发明方法的一个实施例，以数字化变电站间隔层保护测控IED为例，三个步骤分别如图2、图3、图4所示。

首先，根据保护测控IED能力描述文件，以逻辑节点和控制块为基本单位，定义数据结构类型，封装属性和行为，并声明保护测控IED的所有对象。

对于保护测控IED，所述逻辑节点包括IEC61850-7-4定义的与保护、测量和控制功能有关的逻辑节点以及扩展的逻辑节点；所述控制块除了包括IEC61850-7-2定义的报告控制块、日志控制块、GOOSE控制块和定值组控制块，还包括GOOSE报文接收控制块和采样值报文（SMV）接收控制块。

所述属性和行为包括：① IEC61850标准所规范的与保护、测量和控制功能有关的那些属性和行为——称为公有属性和行为，这里的公有属性只是IEC61850面向对象信息模型的部分内容；② 该保护测控IED完成特定功能所必需的私有属性和行为。

所述数据结构类型的定义，公有属性采用指针变量并且其命名采用IEC61850标准化的名称，私有属性采用变量并且其命名尽量采用IEC61850标准化的名称，行为均采用函数指针变量。所述声明的对象采用全局指针变量。表1是数据类型定义举例。

举例说明，保护测控IED的保护跳闸条件逻辑节点PTRC的数据结构类型定义如表1所示。声明PTRC对象采用以下方式：PROTPTRC *ProtPTRC1。

然后，使用可视化IED组态工具，导入保护测控IED实例配置文件，对IED运行需要的对象进行配置，自动生成规范化的对象组态接口文件。

所述可视化IED组态工具一方面可导入CID文件，自动完成对象公有属性和行为的组态，另一方面提供友好的图形化界面和工程人员熟知的方式来完成对象私有属性和行为的组态，无需使用者懂得IEC61850标准和对象的具体定义，降低对使用者的技术要求。

所述对象组态接口文件以规范化的文本文件形式保存了保护测控IED对象的配置结果：使用哪些对象，对象的哪些属性和行为可用，对象的属性初始值是多少，对象的行为具体采用哪一种等。例如，若PTRC对象的相电流突变量启动元件行为可用，对象组态接口文件只需要采用以下简单的方式描述即可：deltaI_Str true。

最后，保护测控IED运行时，首先读取CID文件，自动生成IEC61850通信实时信息库，然后读取对象组态接口文件，动态创建配置的对象并初始化，使保护测控IED的对象属性与IEC61850通信实时信息库关联起来，并按照配置的行为实现装置的各种功能。

所述动态创建配置的对象是依据对象组态接口文件为配置的对象动态分配存储空间，并将分配存储空间的起始地址赋给相应的表示对象的全局指针变量，未配置的对象其全局指针变量为空指针。例如，若配置了PTRC对象，则此时应为其动态分配存储空间，并将分配存储空间的起始地址赋给全局指针变量ProtPTRC1。

所述初始化对象是依据对象组态接口文件给表示对象私有属性的变量赋初始值，给函数指针变量赋值以执行配置的行为。所述保护测控IED的对象属性与IEC61850通信实时信息库关联是依据对象组态接口文件把IEC61850通信实时信息库中数据存储的地址赋给表示对象公有属性的指针变量。

需指出的是，通过读取CID文件自动生成IEC61850通信实时信息库已有成熟的软件可供使用，具体实现方法不在本发明的范围内。

上述保护测控IED应使用嵌入式实时操作系统（RTOS），支持多任务处理和优先级抢占式调度，而且至少应包括保护测控功能和IEC61850通信两个任务。

Claims

1.一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，智能电子设备包括保护测控IED，保护测控IED使用嵌入式实时操作系统(RTOS)，支持多任务处理和优先级抢占式调度，而且至少应包括保护测控功能和IEC61850通信两个任务，步骤如下：

a)根据智能电子设备的能力描述文件，定义对象的数据类型，该数据类型封装所述智能电子设备的属性及行为，并声明对象；

b)进行系统组态，根据智能电子设备的实例配置文件，对所述对象进行配置，生成规范化的对象组态接口文件；

c)智能电子设备读取实例配置文件，生成IEC61850通信实时信息库；导入所述规范化的对象组态接口文件，创建并初始化所述对象，使对象的属性与相应的IEC61850通信实时信息库关联，并按照配置的行为实现装置的各种功能。

2.根据权利要求1所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，步骤a中，所述对象以逻辑节点和控制块为基本单位。

3.根据权利要求2所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，所述逻辑节点包括IEC61850-7-4定义的逻辑节点以及扩展的逻辑节点；所述控制块包括IEC61850-7-2定义的报告控制块、日志控制块、GOOSE控制块、采样值控制块和定值组控制块及GOOSE报文接收控制块和采样值报文接收控制块。

4.根据权利要求1所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，步骤a中，所述智能电子设备的属性及行为包括：IEC61850标准所规范的与智能电子设备功能有关的那些属性和行为——称为公有属性和行为，实现装置本身功能的私有属性和行为；所述公有属性定义为指针变量，私有属性定义为变量，行为定义为函数指针，对象声明为全局指针变量。

5.根据权利要求1所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，步骤b中，所述系统组态使用可视化智能电子设备组态工具，一方面导入智能电子设备的实例配置文件，自动完成对象公有属性和行为的组态，另一方面提供友好的图形化界面和工程人员熟知的方式来完成对象私有属性和行为的组态。

6.根据权利要求1所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，步骤b中，所述对象组态接口文件以规范化的形式保存了智能电子设备对象的配置结果。

7.根据权利要求4所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，步骤c中，创建所述对象，包括为对象动态分配存储空间，将存储空间起始地址赋给相应对象的全局指针变量。

8.根据权利要求4所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，步骤c中，初始化所述对象，是根据所述对象组态接口文件给对象的属性和行为赋初值。

9.根据权利要求4所述的一种数字化变电站智能电子设备面向对象的实现方法，其特征在于，步骤c中，使对象的属性与相应的IEC61850通信实时信息库关联是指：根据对象组态接口文件，把IEC61850通信实时信息库中数据的存储地址赋给相应对象公有属性的指针变量。