CN102693129B - Iec61850到61970的模型转换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种IEC61850到61970的模型转换方法及装置，该方法包括以下步骤：根据IEC61850SCL模型建立内存数据模型；根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970CIM拓扑模型；根据所述内存数据模型以及二次规则转换描述语言进行二次模型转换。本发明的IEC61850到61970的模型转换方法及装置，对IEC61850标准进行了模型扩展，解决了采用IEC61850标准开发电力自动化产品的过程中所碰到的SCL规范不完全符合主站自动化产品开发所要求的模型规范的问题，极大减少了向EMS中新增厂站所需要的时间和工作，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，特别是涉及一种IEC61850到IEC61970的模型转换方法以及一种IEC61850到IEC61970的模型转换装置。
背景技术
随着计算机技术、通信技术和电力电子技术的不断进步，电力系统对信息共享和应用集成的需求越发迫切。为此，IEC(International Electro technicalCommission，国际电工技术委员会)的第57技术委员会(IEC TC57)制定了一系列标准，包括用于调度中心EMS(Energy Management System)的IEC 61970标准和用于变电站SAS(Substation Automation System)的IEC 61850标准。力图通过建立标准的、开放的电力系统信息模型，促进各应用间的互操作，降低生产和维护成本，提高系统可靠性。
其中，IEC61850标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构数据模型。每个IED(Intelligent Electronic Devices，智能电子设备)包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备。逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象，数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，IED同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口(ACSI)和服务器通信可访问数据对象。
发展采用IEC61850标准的数字化变电站是我国智能电网建设的一个大的趋势。然而，在应用IEC61850标准实际开发电力自动化产品的过程中，由于SCL(Substation Configuration description Language，变电站配置描述语言)规范不完全符合主站自动化产品开发所要求的模型规范，导致国内有些常用的设备无法与IEC61850模型相对应，或者在IEC61970模型中定义过的一次设备在IEC61850标准中却没有定义，从而带来不好的效果。
发明内容
基于此，有必要针对IEC61850 SCL规范不完全符合主站自动化产品开发所要求的模型规范的问题，提供一种IEC61850到61970的模型转换方法及装置。
一种IEC61850到61970的模型转换方法，包括以下步骤：
根据IEC61850 SCL模型建立内存数据模型；
根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970CIM拓扑模型；
根据所述内存数据模型以及二次规则转换描述语言进行二次模型转换；
所述二次模型转换的过程具体包括智能电子设备模型转换、二次对象以及量测、保护、控制对象的建立；
所述智能电子设备模型转换的过程具体包括：将SCL中的逻辑节点、数据集、功能约束数据、服务、认证、关联、智能电子设备、服务、逻辑设备、接入点、数据对象、数据属性以及控制转换为由各自相关联的对象表示的CIM模型；
所述量测、保护、控制对象的建立过程具体包括：采用二次规则转换描述语言进行转换规则的建立，生成二次规则转换描述表，然后根据该二次规则转换描述表进行转换，建立量测、保护、控制对象。
一种IEC61850到61970的模型转换装置，包括：
内存数据模型建立模块，用于根据IEC61850 SCL模型建立内存数据模型；
拓扑模型转换模块，用于根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970 CIM拓扑模型；
二次模型转换模块，用于根据所述内存数据模型以及二次规则转换描述语言进行二次模型转换；
所述二次模型转换模块中包括智能电子设备模型转换模块、对象建立模块；
所述智能电子设备模型转换模块用于将SCL中的逻辑节点、数据集、功能约束数据、服务、认证、关联、智能电子设备、服务、逻辑设备、接入点、数据对象、数据属性以及控制转换为由各自相关联的对象表示的CIM模型；
所述对象建立模块用于采用二次规则转换描述语言进行转换规则的建立，生成二次规则转换描述表，然后根据该二次规则转换描述表进行转换，建立量测、保护、控制对象。
通过以上方案可以看出，本发明的IEC61850到61970的模型转换方法及装置，通过对IEC 61850标准进行模型扩展，实现了IEC 61850与IEC 61970信息交互所要涉及到的对象模型转换，解决了采用IEC61850标准开发电力自动化产品的过程中所碰到的SCL规范不完全符合主站自动化产品开发所要求的模型规范的问题。调度系统采用基于IEC61850的扩展通信协议与变电站进行通信，有效减少了协议的转换，而且互操作性更好，可以减少调试、维护的工作；另外调度系统可以直接访问IEC61850对象模型，从而减少了向EMS中新增厂站所需要的时间和工作，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为一种IEC61850到61970的模型转换方法的流程示意图；
图2为一种IEC61850到61970的模型转换装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。
实施例一
参见图1所示，一种IEC61850到61970的模型转换方法，包括以下步骤：
步骤S1，根据IEC61850 SCL模型建立内存数据模型。
作为一个较好的实施例，上述过程具体可以包括：根据IEC61850 SCL标准的XML Schema文件定义生成内存数据库模式，并通过读取SCL语言建立内存数据模型。IEC61850标准本身是一个不断发展的标准，其SCL语言本身也在发展，本发明所采用的SCL内存模型建立技术能够根据所使用SCL标准的XMLSchema文件(SCL XMLSchema文件是随SCL标准一同发布的一组后缀名为xsd的文件)来建立内存数据库模式，该模式不会因为SCL变化而重构，能够自动适应新标准以及扩展标准模型的载入。
步骤S2，根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970 CIM(Common Information Model，公用信息模型)拓扑模型。
转换拓扑模型的过程中，首先需要根据SCL中各个层次将相应的对象建立起来，然后将对象关联建立起来。上述将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970 CIM模型中拓扑模型的过程可以包括以下几个步骤：
步骤S21，根据SCL一次设备模型中的层次结构进行容器对象的创建。容器对象的创建主要包括tSubstation、tVoltageLevel、tBay等。在SCL中，其依次包含关系为tSubstation{tVoltageLevel{tBay{…}}}；
步骤S22，在CIM中，对应对象之间的关联关系如下：
Substation.Contains_VoltageLevels←→VoltageLevels.MemberOf_Substation
VoltageLevels.Contains_Bays←→Bays.MemberOf_VoltageLevels
根据上述关联关系，可以将变电站、电压等级、间隔等容器对象创建出来，并将容器对象之间的关联建立起来，生成关系映射表。SCL对象与CIM对象的映射规则(关系映射表)如下：
步骤S23，根据上述的关系映射表，将SCL的树状结构模型转换为CIM网状结构。
SCL语言中的一次设备模型主要是通过XML的层次关系来描述对象与对象间的包含关系，而CIM中对象间并不存在包含关系，仅仅是通过不同的角色而建立不同关联。从计算机模型描述上来讲，SCL是树状结构模型，而CIM是网状结构模型，因此需要通过关系映射表将树状关系梳理成为网状结构。
另外，一次设备的拓扑信息，在SCL里是通过tConnectivityNode,tTerminal进行建立；与其类似，CIM中一次设备的拓扑信息也是通过ConnectivityNode,Terminal对象进行描述。
步骤S3，根据所述内存数据模型以及二次规则转换描述语言进行二次模型转换。二次模型转换的过程主要包括智能电子设备模型转换过程和二次对象以及量测、保护、控制等抽象对象的建立过程，下面分别描述。
作为一个较好的实施例，所述智能电子设备模型转换的过程具体可以包括S31：将SCL中的逻辑节点、数据集、功能约束数据、服务、认证、关联、智能电子设备、服务、逻辑设备、接入点、数据对象、数据属性以及控制转换为由各自相关联的对象表示的CIM模型。根据二次模型中的信息，可以根据下表来进行对象间转换：
| SCL对象 | 统一信息模型类 | 说明 | 备注 |
| tLN | LNode | 逻辑节点 | |
| tDataSet | DataSet | 数据集 | |
| tFCDA | FCDA | 功能约束数据 | |
| tServer | Server | 服务 | |
| Authentication | Authentication | 认证 | |
| tAssociation | Association | 关联 | |
| tIED | IED | 智能电子设备 | |
| tLDevice | LDevice | 逻辑设备 | |
| tAccessPoint | AccessPoint | 接入点 | |
| DO | Data | 数据对象 | |
| DA | DataAttribute | 数据属性 | |
| tControl | Control | 控制 |
另外，所述量测、保护、控制对象的建立过程具体可以包括：
步骤S321，采用二次规则转换描述语言进行转换规则的建立，生成二次规则转换描述表。二次转换规则表是一个转换描述文件，该文件描述了二次转换中需要进行的各个对象的转换规则，该规则可描述在SCL的搜索条件，以及根据结果创建对象的内容映射关系。规则描述文件采用XML的方式，建立规则描述；
步骤S322，根据所述生成的二次规则转换描述表进行转换，建立量测、保护、控制等对象。
使用上述方式进行模型转换，其优点就在于方便的灵活性。由于系统实施的不同，在SCL向CIM转换的过程中，相当一部分量测、保护、控制等对象的创建会有很大的变数。而采用二次规则转换描述语言进行转换规则的建立，并依此进行转换，则最大程度的保证了转换规则的灵活性。
作为一个较好的实施例，在所述步骤S3中进行二次模型转换时，可以根据URI(Uniform Resource Identifier，通用资源标志符)转换规则，将所有创建的对象进行避免冲突的URI重定义，以保证所导出的信息模型能够在CIM电网模型中不会出现URI冲突。
上述进行避免冲突的URI重定义的过程包括了两种情况：
一、对有路径的SCL对象进行URI重定义的过程。对于有路径的SCL对象，在模型转换时，将SCL对象的路径名作为URI的基本信息来源。根据SCL对象路径，URI使用下划线替换路径中的斜线字符，以及使用拼音替换路径中的中文字符。例如以下一段SCL中相应对象的URI应为以下命名：
<Substation name＝"S12"desc＝"Baden">
…
<ConductingEquipment name＝"QB1"type＝"DIS">
…
<ConnectivityNode name＝"L1"pathName＝"S12/E1/Q1/L1">
上例中涉及到的三个对象的URI命名规范如下：
Substation S12
ConductingEquipment S12_E1_Q1_QB1
ConnectivityNode S12_E1_Q1_L1。
二、对没有路径的SCL对象进行URI重定义的过程。
对于LNode同类的继承自tUnNaming的SCL对象，由于本身并没有name属性，故其URI命名可以采用GUID形式描述，并且在导入SCL对象时自动分配一个GUID作为其URI。
本实施例通过上述一整套可靠的URI转换规则，将SCL中的对象URI进行了转换重定义，使得创建的CIM模型不会在系统中出现URI冲突，具有较好的有益效果。
实施例二
与上述一种IEC61850到61970的模型转换方法相对应的，本发明还提供一种IEC61850到61970的模型转换装置，如图2所示，包括：
内存数据模型建立模块，用于根据IEC61850 SCL模型建立内存数据模型；
拓扑模型转换模块，用于根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970 CIM拓扑模型；
二次模型转换模块，用于根据所述内存数据模型以及二次规则转换描述语言进行二次模型转换。
作为一个较好的实施例，所述二次模型转换模块中可以包括URI重定义模块，用于在所述进行二次模型转换时，根据URI转换规则，将所有创建的对象进行避免冲突的URI重定义。上述进行避免冲突的URI重定义的具体过程前面实施例一中已经有所描述，故此处不予赘述。
另外，所述内存数据模型建立模块中可以包括生成及读取模块，用于根据IEC61850 SCL标准的XML Schema文件定义生成内存数据库模式，并通过读取SCL语言建立内存数据模型。
作为一个较好的实施例，所述二次模型转换模块中可以包括智能电子设备模型转换模块、对象建立模块；
所述智能电子设备模型转换模块用于将SCL中的逻辑节点、数据集、功能约束数据、服务、认证、关联、智能电子设备、服务、逻辑设备、接入点、数据对象、数据属性以及控制转换为由各自相关联的对象表示的CIM模型；
所述对象建立模块用于采用二次规则转换描述语言进行转换规则的建立，生成二次规则转换描述表，然后根据该二次规则转换描述表进行转换，建立量测、保护、控制等对象。
本实施例中的其它技术特征与实施例一中的一种IEC61850到61970的模型转换方法相同，此处不予赘述。
由以上两个实施例的方案可以看出，本发明的IEC61850到61970的模型转换方法及装置，通过对IEC 61850标准进行模型扩展，实现了IEC 61850与IEC61970信息交互所要涉及到的对象模型转换，解决了采用IEC61850标准开发电力自动化产品的过程中所碰到的SCL规范不完全符合主站自动化产品开发所要求的模型规范的问题。调度系统采用基于IEC61850的扩展通信协议与变电站进行通信，有效减少了协议的转换，而且互操作性更好，可以减少调试、维护的工作；另外调度系统可以直接访问IEC61850对象模型，从而减少了向EMS中新增厂站所需要的时间和工作，具有较好的应用前景。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种IEC61850到61970的模型转换方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据IEC61850 SCL模型建立内存数据模型，其中，所述根据IEC61850 SCL模型建立内存数据模型的步骤包括步骤：根据IEC61850 SCL标准的XMLSchema文件定义生成内存模式数据库，通过读取SCL语言建立内存数据模型；
根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970CIM拓扑模型；
根据所述内存数据模型以及二次规则转换描述语言进行二次模型转换；
其中，所述将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970 CIM拓扑模型的步骤包括步骤：
根据SCL一次设备模型中的层次结构进行容器对象的创建；
根据对应对象之间的关联关系，创建容器对象，并建立容器对象之间的关联，生成关系映射表；
根据所述关系映射表，将SCL的树状结构模型转换为CIM网状结构；
其中，所述二次模型转换的过程具体包括智能电子设备模型转换、二次对象以及量测、保护、控制对象的建立；
所述智能电子设备模型转换的过程具体包括：将SCL中的逻辑节点、数据集、功能约束数据、服务、认证、关联、智能电子设备、服务、逻辑设备、接入点、数据对象、数据属性以及控制转换为由各自相关联的对象表示的CIM模型；
所述量测、保护、控制对象的建立过程具体包括：采用二次规则转换描述语言进行转换规则的建立，生成二次规则转换描述表，然后根据该二次规则转换描述表进行转换，建立量测、保护、控制对象。
2.根据权利要求1所述的IEC61850到61970的模型转换方法，其特征在于，还包括步骤：在所述进行二次模型转换时，根据URI转换规则，将所有创建的对象进行避免冲突的URI重定义。
3.根据权利要求2所述的IEC61850到61970的模型转换方法，其特征在于，所述进行避免冲突的URI重定义的过程具体包括对有路径的SCL对象进行URI重定义以及对没有路径的SCL对象进行URI重定义；
所述对有路径的SCL对象进行URI重定义的过程具体为：将SCL对象的路径名作为URI的基本信息来源，根据SCL对象路径，URI使用下划线替换路径中的斜线字符，以及使用拼音替换路径中的中文字符；
所述对没有路径的SCL对象进行URI重定义的过程具体为：采用GUID形式描述URI，并在导入SCL对象时自动分配一个GUID作为其URI。
4.一种IEC61850到61970的模型转换装置，其特征在于，包括：
内存数据模型建立模块，用于根据IEC61850 SCL标准的XML Schema文件定义生成内存模式数据库，通过读取SCL语言建立内存数据模型；
拓扑模型转换模块，用于根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970 CIM拓扑模型，其中，所述根据所述内存数据模型，将SCL一次模型中的层次结构转换为IEC61970 CIM拓扑模型包括：根据SCL一次设备模型中的层次结构进行容器对象的创建，根据对应对象之间的关联关系，创建容器对象，并建立容器对象之间的关联，生成关系映射表，根据所述关系映射表，将SCL的树状结构模型转换为CIM网状结构；
二次模型转换模块，用于根据所述内存数据模型以及二次规则转换描述语言进行二次模型转换；
所述二次模型转换模块中包括智能电子设备模型转换模块、对象建立模块；
所述智能电子设备模型转换模块用于将SCL中的逻辑节点、数据集、功能约束数据、服务、认证、关联、智能电子设备、服务、逻辑设备、接入点、数据对象、数据属性以及控制转换为由各自相关联的对象表示的CIM模型；
所述对象建立模块用于采用二次规则转换描述语言进行转换规则的建立，生成二次规则转换描述表，然后根据该二次规则转换描述表进行转换，建立量测、保护、控制对象。
5.根据权利要求4所述的IEC61850到61970的模型转换装置，其特征在于，所述二次模型转换模块中包括URI重定义模块，用于在所述进行二次模型转换时，根据URI转换规则，将所有创建的对象进行避免冲突的URI重定义。
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