CN102710017B - 基于mms的智能变电站的实时数据交互方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法及系统。该方法包括：对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型，并为变电站配置代理服务接口；根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；本地变电站与异地变电站进行数据交互。采用本发明，利用面向对象的方式进行变电站之间的通信，可以获取线路对侧的采样值、保护动作等信息，为实现变电站实现智能化电网分析提供理论基础。

Description

基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法及系统

技术领域

本发明涉及电力设备的通信技术，特别是涉及基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法及系统。

背景技术

随着计算机技术的发展以及电力系统的不断进步，电力系统对于信息共享以及应用集成的要求越来越高。为此，国际电工技术委员会制定了一系列的电力标准，其中包括IEC 61970标准以及IEC 61850标准。

IEC 61970标准为能量管理系统(EMS，Energy Management System)定义了一种应用程序接口，目的在于便于集成不同厂家的EMS内部的各种应用，便于将EMS与调度中心内部的其他系统互联，以便实现不同调度中心EMS之间的模型交互。IEC 61970主要由接口参考模型、公共信息模型(CIM，CommonInformation Model)和组件接口规范(CIS，Component Interface Specification)三部分组成。目前国内几乎所有的EMS系统都是基于IEC 61970标准CIM模型进行建模，EMS系统内部的数据交互也是基于CIS接口实现。

IEC 61850标准是为变电站自动化系统(SAS，Substation Automation System)定义的一种公共的通信标准，通过对设备的规范化，方便变电站中各种IED（Intelligent Electronic Device，智能电子设备）的管理以及设备的互联等。变电站通信体系IEC 61850将SAS通信体系划分为三层：变电站层、间隔层、过程层。在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MMS，Manufacturing Message Specification)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤网。在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。变电站内的智能电子设备(IED，Intelligent Electronic Device)均采用统一的协议，通过网络进行信息交换。

目前，智能变电站已经普遍基于IEC 61850标准进行建设，站内模型基本按照61850标准进行建模，站内设备之间通过MMS进行实时数据的交互等。但是目前变电站与其它变电站之间并没有信息交互，线路对侧的电网模型、实时数据等都无从得知。这对于变电站监控以及变电站内的智能电网分析造成一定的困难。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法及系统，能够采用面向对象的方式实现智能变电站之间的信息交互，为变电站的智能化电网分析提供依据。

一种基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法，包括：

对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型，并为变电站配置代理服务接口；

根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

本地变电站与异地变电站进行数据交互。

相应地，一种基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统，包括：

模型扩展模块，用于对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型，并为变电站配置代理服务接口；

与所述模型扩展模块相连的通信建立模块，用于根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

与所述通信建立模块相连的数据交换模块，用于本地变电站与异地变电站进行数据交互。

实施本发明，具有如下有益效果：

目前的变电站与其它变电站之间并没有信息交互，本发明创造性地将原本只能应用于变电站内的IED之间的MMS技术应用到了变电站之间的通信，故此，根据IEC 61850协议对智能变电站原本的通信模型进行扩展获取变电站的系统描述模型（SCD），并为该变电站配置代理服务接口，其它变电站即可通过代理服务接口便可访问该变电站，与该变电站进行数据交互。本发明采用面向对象的方式进行通信，可以实现譬如获取线路对侧的采样值、保护动作等信息的交互，为实现变电站实现智能化电网分析提供依据。

附图说明

图1为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法的流程图；

图2为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法的实施列流程图；

图3为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法的应用方法流程图；

图4为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统的示意图；

图5为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统的模型扩展模块的结构示意图；

图6为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统的通信建立模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图1为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法的流程图，包括：

S101：对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型，并为变电站配置代理服务接口；

S102：根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

S103：本地变电站与异地变电站进行数据交互。

MMS：Manufacturing Message Specification，制造报文规范。一项国际标准，限定了控制信息在类似计算机和机器人等智能设备和系统间传输的方式。该协议同样指明了在收到具体信息时应如何进行各种设备的操作。

IED：Intelligent Electronic Device，智能电子设备，包含一个或多个处理器，可接收来自外部源的数据，或向外部发送数据，或进行控制的装置，例如：电子多功能仪表、数字保护、控制器等。具有一个或多个特定环境中特定逻辑节点行为且受制于其接口的装置。

FCDA:Functionally Constrained Data Attribute，功能约束数据属性。

现有的MMS技术是应用于变电站内的IED设备之间的通信，本发明创造性地将原本只能应用于变电站内的IED之间的MMS技术应用到了变电站之间的通信。故此，需要根据IEC 61850协议对智能变电站原本的通信模型进行扩展获取变电站的系统描述模型（SCD），并为该变电站配置代理服务接口，其它的变电站通过代理服务接口便可访问智能变电站，与该变电站进行数据交互。本发明可以实现譬如获取线路对侧的采样值、保护动作等信息的交互，为实现变电站实现智能化电网分析提供依据。

另外，变电站的系统描述模型（SCD）加强了模型数据通讯的完整性，SCD模型中包括FCDA以及用于区分变电站内各个IED设备的IED描述对象。所述IED描述对象采用面向对象的方式定义了各个IED设备的参数和值。由于采用了面向对象的方式规范数据，尽量避免了人为的维护，从而降低了通讯出错的概率。

图2为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法的实施列流程图。与图1相比，图2是优选实施例的流程图。在一个实施例当中，为了实现智能变电站之间的相互通信，对本地变电站的原通信模型进行扩展。

S201：设置描述变电站内部的智能电子设备的属性与数据信息的功能约束对象；

S202：设置区别所述变电站内部其它的智能电子设备的名称描述对象。

S203：为变电站配置代理服务接口；

S204：根据异地变电站的所述代理服务接口设置与其相对应的MMS通信参数，包括IP地址和端口。

S205：根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

S206：本地变电站与异地变电站进行数据交互。

第一步，通讯模型扩展。为支持在本地智能变电站与异地智能变电站之间使用MMS直接进行实时数据的交互，需要对于IEC 61850标准进行扩展。

在本地智能变电站与异地智能变电站进行MMS通讯的过程中，可以将本地智能变电站视为一个特殊的IED，将异地智能变电站视为另外一个特殊的IED，则可以将本地智能变电站与异地智能变电站之间的通讯简化为变电站内部的两个IED之间的通讯。

对于本地智能变电站，在原来定义的模型基础上，增加一个通讯代理IED，此代理IED对外提供服务（SERVER）接口。异地智能变电站可以通过此代理IED提供的服务接口访问本地智能变电站内部的所有对象的所有实时数据。

对于异地智能变电站，希望能够通过此代理IED访问本地智能变电站内部所有的IED的所有数据，即在代理IED中需要能够关联其它IED中的对象信息等。

目前在61850当中，FCDA当中已经定义了一系列的元素属性，但是仅能描述本IED下的数据或者数据属性。FCDA当中定义的元素属性包括：

SCL模型描述示例：

<FCDA ldInst="B1″prefix=""lnClass="MMXU"lnInst="1″doName="Amps"fc="MX"/>

因此对于IEC 61850模型进行扩展，允许其描述其它IED的数据或者数据属性，具体扩展办法如下：

在IEC 61850模型中对于FCDA的元素属性定义的基础之上，新扩展一种新的属性—iedName，如下表所示：

属性名	说明
		iedName	IED描述

扩展后的FCDA示例如下：

<FCDA ldInst="B1"prefix=""lnClass="MMXU"lnInst="1″doName="Amps"fc="MX"iedName="QB1″/>

如此，则可以通过FCDA，描述关联哪个IED的哪个逻辑设备的哪个逻辑节点的具体哪个数据。

第二步，对于异地智能变电站，需要提供配置工具，支持手动配置与本地智能变电站通讯的必要的通信参数。譬如指定本地智能变电站的通信IP地址、通信端口以及一些其它参数等。

进一步地，为实现所述本地变电站与多个异地变电站的便捷通信，所述本地变电站存储其它的变电站的资源标识号（ID），建立本地变电站与其它的变电站之间的资源访问路径的对应关系，以便通过所述资源标识号（ID）访问目标变电站。

第三步，连接MMS服务，并进行实时数据交互。异地智能变电站根据配置好的MMS通讯参数，连接指定的本地智能变电站的MMS服务，并获取本地智能变电站MMS服务的目录信息等。

图3为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法的应用方法流程图。与图1、图2相比，图3的应用方法主要介绍了如何应用上述扩展的通信模型进行变电站之间的数据交互。在一个实施例中，实现了本地变电站向目标智能变电站发送预设的命令包/数据包。

S301：利用所述资源标识号编辑操作命令；

S302：根据所述资源标识号获取目标变电站的资源访问路径，向所述目标变电站发送所述操作命令；

S303：当所述目标变电站根据所述操作命令反馈通信数据时，接收所述通信数据；

S304：当所述目标变电站上传请求命令包时，获取该请求命令包中的设备访问路径和/或实时数据。

异地智能变电站根据读取的本地智能变电站MMS服务目录信息等，进行手动配置，选择需要采集哪些本地智能变电站中的数据等，并在本地智能远动机中创建数据传输方式（DataSet），以及DataSet是否支持请求（Report）方式的上送等。

异地智能变电站定时与本地智能变电站通过MMS进行实时数据通讯，获取上面创建的DataSet中的数据。异地智能变电站在收到IED的MMS实时数据后，根据资源访问路径确定获取的实时数据为哪个资源的什么数据，然后将获取的实时数据信息保存起来。

本地智能变电站检测本地的实时数据是否有变化，若是有变化，则将变化数据组织为Report包，并将数据包主动发送给对方。异地智能远动机在收到Report包之后，解析Report，并根据Report包中包含的设备访问路径、实时数据值等，设置异地智能变电站的实时数据信息。

进一步地，为了减少双向通信的数据量，异地的智能变电站对内部的IED设备进行自检，当其检测到IED设备的信息发生变动时，向本地变电站上传请求命令包。

如前所述，存储所述本地变电站与各个异地变电站之间的资源访问路径的对应关系。建立了本地变电站与多个变电站之间的通信连接关系。其中，为了便于通信，以URI格式存储所述本地变电站的资源标识号与其它各个变电站的资源访问路径之间的对应关系。当利用所述资源标识号（ID）编辑操作命令时，通过资源标识号（ID）可以迅速指定目标变电站。本地变电站根据所述资源标识号（ID）获取目标变电站的资源访问路径，向所述目标变电站发送所述操作命令。当所述目标变电站根据所述操作命令反馈通信数据时，接收所述通信数据。

在一个实施例当中，为了降低多个异地智能变电站向所述本地变电站反馈通信数据的工作量，所述本地变电站定时向各个异地智能变电站系统发送操作命令包，获取指定IED的实时数据。本地变电站在收到IED的实时数据后，需要将智能变电站系统中的资源访问路径转换为系统中的资源ID，然后将获取的实时数据信息在本地变电站的系统中展示并保存。

进一步地，为了减少本地变电站与各个异地智能变电站之间的双向通信的数据量。各个异地智能变电站自身进行自检，检测本站的线路对侧的采样值、保护动作等信息是否有变化，若是有变化，则将变化的数据组织为请求命令包（Report包），并将数据包主动上送给本地变电站。本地变电站收到Report包之后，解析Report，并根据Report包中包含的IED设备访问路径、实时数据值等。优选地，当变化的数据量比较大时，请求命令包内包含发生变化的IED设备的访问路径，本地变电站根据该访问路径配置访问操作命令，并将该访问操作加入任务进程。当变化的数据量比较少时，请求命令包直接包含该变化的数据，本地变电站根据该变化的数据更新实时信息。

图4为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统的示意图，包括：

模型扩展模块，用于对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型，并为变电站配置代理服务接口；

与所述模型扩展模块相连的通信建立模块，用于根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

与所述通信建立模块相连的数据交换模块，用于本地变电站与异地变电站进行数据交互。

图4与图1相对应，上述各个模块的运行方式与方法中的相同。

图5为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统的模型扩展模块的结构示意图。如图5所示，为了将MMS扩展应用到智能变电站之间的通信，故对智能变电站原基于IEC 61850的通信模型进行扩展，获得系统描述模型。

所述模型扩展模块包括：

FCDA扩展单元，用于设置描述变电站内部的智能电子设备的属性与数据信息的功能约束对象；

与所述FCDA扩展单元相连的名称扩展单元，用于设置区别所述变电站内部其它的智能电子设备的名称描述对象。

所述模型扩展模块还包括：

代理服务接口配置模块，用于配置本地变电站的代理服务接口参数，主要包括IP地址和端口；还用于为异地变电站提供访问本地变电站的代理服务接口。

图6为本发明基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统的通信建立模块的结构示意图。如图6所示，为了利用模型扩展模块中的代理服务接口进行通信，第二变电站需要对通信参数进行相应的设置。

所述通信建立模块，具体包括：

MMS通信参数设置单元，用于根据异地变电站的所述代理服务接口设置与其相对应的MMS通信参数，包括IP地址和端口；

IED描述单元，用于根据所述系统描述模型设置与其相对应的智能电子设备描述对象；

与所述MMS通信参数设置单元、所述IED描述单元分别相连的URI获取单元，用于根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号。

在一个实施列当中，为了实现本地的变电站与多个智能变电站之间的便捷通信，所述通信建立模块，还包括：

与所述URI获取单元相连的URI存储单元，用于存储所述本地变电站与各个异地变电站之间的资源访问路径的对应关系。

上述实施例与图2相对应，各个单元的运行方式与方法中的相同。

在一个实施列当中，为了实现本地的变电站向目标变电站发送预设的操作命令，所述数据交换模块，包括：

命令编辑单元，用于利用所述资源标识号编辑操作命令；

与所述命令编辑单元相连的命令包发送单元，用于根据所述资源标识号获取目标变电站的资源访问路径，向所述目标变电站发送所述操作命令。

在一个实施列当中，为了实现本地变电站与异地变电站的双向通信，所述数据交换模块，还包括：

数据接收单元，用于在所述目标变电站根据所述操作命令反馈通信数据时，接收所述通信数据；还用于接收目标变电站上传的请求命令包；

与所述数据接收单元相连的数据解析单元，用于在所述目标变电站上传请求命令包时，获取该请求命令包中的设备访问路径和/或实时数据。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

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 (8)

1.一种基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法，其特征在于，包括：

对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型，并为变电站配置代理服务接口；

根据异地变电站的代理服务接口设置与其相对应的MMS通信参数，包括IP地址和端口；

根据所述系统描述模型设置与其相对应的智能电子设备描述对象；

根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

本地变电站与异地变电站进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法，其特征在于，对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型的步骤，包括：

设置描述变电站内部的智能电子设备的属性与数据信息的功能约束对象；

设置区别所述变电站内部其它的智能电子设备的名称描述对象。

3.根据权利要求1或2所述的基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法，其特征在于，根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号的步骤之后，还包括：

存储所述本地变电站与各个异地变电站之间的资源访问路径的对应关系。

4.根据权利要求3所述的基于MMS的智能变电站的实时数据交互方法，其特征在于，本地变电站与异地变电站进行数据交互的步骤，具体包括：

利用所述资源标识号编辑操作命令；

根据所述资源标识号获取目标变电站的资源访问路径，向所述目标变电站发送所述操作命令；

当所述目标变电站根据所述操作命令反馈通信数据时，接收所述通信数据；

当所述目标变电站上传请求命令包时，获取该请求命令包中的设备访问路径和/或实时数据。

5.一种基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统，其特征在于：

模型扩展模块，用于对基于MMS的通信模型进行扩展，获取变电站的系统描述模型，并为变电站配置代理服务接口；

与所述模型扩展模块相连的通信建立模块，用于根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

所述通信建立模块，具体包括：

MMS通信参数设置单元，用于根据异地变电站的所述代理服务接口设置与其相对应的MMS通信参数，包括IP地址和端口；

IED描述单元，用于根据所述系统描述模型设置与其相对应的智能电子设备描述对象；

与所述MMS通信参数设置单元、所述IED描述单元分别相连的URI获取单元，用于根据异地变电站的代理服务接口和系统描述模型，建立本地变电站与异地变电站的资源访问路径相对应的资源标识号；

与所述通信建立模块相连的数据交换模块，用于本地变电站与异地变电站进行数据交互。

6.根据权利要求5所述的基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统，其特征在于，所述模型扩展模块包括：

FCDA扩展单元，用于设置描述变电站内部的智能电子设备的属性与数据信息的功能约束对象；

与所述FCDA扩展单元相连的名称扩展单元，用于设置区别所述变电站内部其它的智能电子设备的名称描述对象。

7.根据权利要求5或6所述的基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统，其特征在于，所述通信建立模块，还包括：

与所述URI获取单元相连的URI存储单元，用于存储所述本地变电站与各个异地变电站之间的资源访问路径的对应关系。

8.根据权利要求7所述的基于MMS的智能变电站的实时数据交互系统，其特征在于，所述数据交换模块，包括：

命令编辑单元，用于利用所述资源标识号编辑操作命令；

与所述命令编辑单元相连的命令包发送单元，用于根据所述资源标识号获取目标变电站的资源访问路径，向所述目标变电站发送所述操作命令。