CN102611197A - 符合iec61850标准的数字化电力监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种符合IEC61850标准的数字化电力监控系统，它通过BerkeleyDB实时数据库技术对面向点的传统SCADA监控模块与IEC61850面向对象的通信技术建立映射关系。使传统电力监控具备IEC61850通信功能，可以与变电站内的IED实现无缝对接，本发明能接收并处理IED上传的遥测、遥信、遥脉等数据，并能处理后台监控系统对IED下发的遥控、定值操作等控制命令。此外能通过IEC61850规范提供的上传报告服务，实时查询接收最新变化的数据。本发明支持导入SCD或ICD文件的方式，在获取各厂家的ICD文件后即可完成系统通信的集成工作，大大减少了现场调试的工作量。

Description

符合IEC61850标准的数字化电力监控系统
技术领域
近年来，随着IEC61850协议标准的提出，国内数字化的建设得到了大力推广，传统的电力监控系统已经无法适应日趋发展的数字化变电站了。传统的Modbus、IEC60870-103、CDT、DNP等通信协议已经满足不了数字化变电站的技术要求，取而代之的将是符合IEC61850标准的数字化电力监控系统。本发明可适用于各电压等级的智能变电站及数字化变电站中，可与站内的所有符合IEC61850标准的IED(智能电子设备)实现无缝对接。
背景技术
IEC61850标准是一个全球性变电站自动化标准，它采用了面向对象的建模技术，根据ICD模型文件将IED的所有功能抽象成一个树形模型，并使用抽象通信服务接口（ACSI）将IEC61850的功能服务映射到MMS（报文制造规范），实现IEC61850的各种通信服务。IEC61850标准的提出使各厂家的IED具备了互操作性，不需要现场编写程序、调试规约等。
变电站内的各IED具备了IEC61850通信功能，而传统的面向点的电力监控系统并不具备IEC61850通信功能，不能满足数字化变电站的技术要求，所以符合IEC61850标准的数字化电力监控系统在数字化变电站中是必不可少的。传统的电力监控系统遵循的是面向点的设计思想，而IEC61850标准遵循的是面向对象的设计思想，因此，如何将传统的电力监控系统与IEC61850面向对象的数据有效结合起来成了数字化电力监控系统的关键技术。
发明内容
为了概括本发明的目的，在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应了解，无需所有这些方面、优点和特征包含在任一特殊的实施例中。
本发明适用于各电压等级数字化变电站和智能变电站，用于构建数字化变电站监控系统。本发明符合IEC61850协议标准，具有互操作性，可以与站内的所有符合IEC61850标准的IED进行互联互通，实现无缝对接。
本发明主要实现变电站电力监控系统与IED（智能电子设备）的通讯，根据IEC61850标准规范，使后台监控系统能接收并处理IED上传的遥测、遥信、遥脉等数据，并能处理后台监控系统对IED下发的遥控、定值操作等控制命令。此外能通过IEC61850规范提供的上传报告服务，实时查询接收最新变化的数据，对用户需求的特定数据利用如数据集DATASET等方式，实施信息交换服务。本发明支持导入SCD或ICD文件的方式，在获取各厂家的ICD文件后即可完成系统通信的集成工作，大大减少了现场调试的工作量。
本发明所采用的技术方案是：本发明采用了面向对象的建模技术，根据ICD模型文件将IED的所有功能抽象成一个树形模型，并使用抽象通信服务接口（ACSI）将IEC61850的功能服务映射到MMS（报文制造规范），实现IEC61850的各种通信服务。传统的SCADA电力监控模块则是采用的面向点的通信技术，本发明通过BerkeleyDB实时数据库技术对面向点的传统SCADA监控模块与IEC61850面向对象的通信技术建立了映射关系，实现了传统SCADA监控模块的数字化通信功能。
本发明的有益效果：
本发明适用于各电压等级的数字化变电站及智能变电站，采用BerkeleyDB实时数据库技术实现了面向对象的IEC61850数据格式与传统SCADA的面向点的数据格式的转换和映射，可以在不改变传统SCADA监控系统的框架基础上快速实现监控系统的IEC61850通信功能。本发明具有互操作性功能，支持IEC61850通信功能，可以与变电站内的IED（智能电子设备）实现无缝对接，使后台监控系统能接收并处理IED上传的遥测、遥信、遥脉等数据，并能处理后台监控系统对IED下发的遥控、定值操作等控制命令。此外能通过IEC61850规范提供的上传报告服务，实时查询接收最新变化的数据。本发明支持导入SCD或ICD文件的方式，在获取各厂家的ICD文件后即可完成系统通信的集成工作，大大减少了现场调试的工作量。
附图说明
图1是本发明实施例的总体原理框图。
图2是本发明实施例的SCD模型文件的导入和传递原理图。
图3是本发明实施例的总体流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明可分为3个模块：IEC61850客户端通信模块，IEC61850客户端调试模块，SCADA动态库模块。而BerkeleyDB实时数据库则是衔接三者的桥梁。
1、IEC61850客户端调试模块，使用XML解释器将指定SCD文件或ICD文件解析成树形结构，并将模型中的所有逻辑节点属性写入BerkeleyDB实时数据库，便于IEC61850通信程序获取SCD模型的相关信息。IEC61850客户端调试模块设计了直观的IED配置界面，可以对站内所有IED进行配置IED名称、访问点、实例号、IP地址、报告控制块等，可以将实时数据库的数据实时显示到树形模型结构中。
2、IEC61850客户端通信模块主要负责与站内所有IED的IEC61850通信，从BerkeleyDB实时数据库读取指定的SCD或ICD文件及相关配置参数，解析SCD或ICD文件，并将模型信息及unicode code码格式的自描述信息全部写入BerkeleyDB实时数据库。IEC61850客户端通信模块与IED进行IEC61850通信，对所有IED的报告控制块进行使能，然后解析IED主动上送报告信息，在数据库中查找报告控制块的数据集元素名称，并将数据写入BerkeleyDB实时数据库。IEC61850客户端通信模块从BerkeleyDB实时数据库中检测SCADA动态库监控下发的控制命令，并通过IEC61850通信服务将控制命令下发至指定的IED。
3、SCADA通信动态库模块可以在不改变传统SCADA构架的基础上使传统SCADA监控模块快速实现IEC61850通信功能。SCADA通信动态库从实时数据库读取数据属性的描述信息，自动关联至SCADA的面向点的数据点，实现数据的自动组态。SCADA通信动态库从BerkeleyDB实时数据库读取当前实时数据，刷新至显示界面。
4、本发明采用了开发源代码的嵌入式实时数据库技术BerkeleyDB，Berkeley DB为许多编程语言提供了实用的API接口，包括C、C++、C#、Java、Perl、Tcl、Python和PHP等，所有同数据库相关的操作都由Berkeley DB函数库负责统一完成。BerkeleyDB是靠两个DBT结构体来维护的key和data。其中key为索引部分，data为数据部分。数据在数据库中的存储均是以字节流的方式存储的，key及data的指针可以指定为任何类型的数据，本发明将逻辑节点属性的叶子节点作为数据库的索引key，data结构体中则存放了此叶子节点下的所有属性值，包括数据类型、数据长度、数据值等。本发明中的IEC61850通信模块、IEC61850客户端调试模块、SCADA通信动态库分别采用了BerkeleyDB的C、C#、C++等3种API接口，实现了面向对象的数据与面向点的数据的转换和关联。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (3)

1.一种符合IEC61850标准的数字化电力监控系统，其特征在于：它包括IEC61850客户端调试模块、IEC61850客户端通信模块、SCADA通信动态库模块、和BerkeleyDB实时数据库；
所述IEC61850客户端调试模块，使用XML解释器将指定SCD文件或ICD文件解析成树形结构，并将模型中的所有逻辑节点属性写入BerkeleyDB实时数据库，便于IEC61850客户端通信模块获取SCD模型的相关信息；IEC61850客户端调试模块设计直观的IED配置界面，对站内所有IED进行配置IED名称、访问点、实例号、IP地址、报告控制块，将BerkeleyDB实时数据库的数据实时显示到树形模型结构中；
所述IEC61850客户端通信模块，负责与站内所有IED的IEC61850通信，从BerkeleyDB实时数据库读取指定的SCD或ICD文件及相关配置参数，解析SCD或ICD文件，并将模型信息及unicode code码格式的自描述信息全部写入BerkeleyDB实时数据库；IEC61850客户端通信模块与IED进行IEC61850通信，对所有IED的报告控制块进行使能，然后解析IED主动上送报告信息，在数据库中查找报告控制块的数据集元素名称，并将数据写入BerkeleyDB实时数据库；IEC61850客户端通信模块从BerkeleyDB实时数据库中检测SCADA动态库监控下发的控制命令，并通过IEC61850通信服务将控制命令下发至指定的IED；
所述SCADA通信动态库模块，从BerkeleyDB实时数据库读取数据属性的描述信息，自动关联至SCADA的面向点的数据点，实现数据的自动组态；SCADA通信动态库从BerkeleyDB实时数据库读取当前实时数据，刷新至显示界面。
2.根据权利要求1所述的符合IEC61850标准的数字化电力监控系统，其特征在于：
所述BerkeleyDB实时数据库是靠两个DBT结构体来维护的key和data，其中key为索引部分，data为数据部分；数据在数据库中的存储均是以字节流的方式存储，key及data的指针可以指定为任何类型的数据，逻辑节点属性的叶子节点作为数据库的索引key，data结构体中存放此叶子节点下的所有属性值，包括数据类型、数据长度、数据值。
3.根据权利要求1所述的符合IEC61850标准的数字化电力监控系统，其特征在于：
所述IEC61850客户端通信模块、IEC61850客户端调试模块、SCADA通信动态库模块分别采用BerkeleyDB实时数据库的C、C#、C++等3种API接口，实现面向对象的数据与面向点的数据的转换和关联。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20120725

Assignee: Nanjing Intelligent Software Technology Co., Ltd.

Assignor: Nanjing Intelligent Apparatus Co., Ltd.

Contract record no.: 2015320000087

Denomination of invention: Digital power monitoring system according with IEC61850 (Communication Networks and Systems in Substations) standard

Granted publication date: 20131204

License type: Exclusive License

Record date: 20150320

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