CN102710019B - 电力系统源端维护的刀闸转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统源端维护的刀闸转换方法及装置，该方法包括：对基于IEC 61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数；调度主站端识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型。采用本发明，可以基于IEC 61850标准对刀闸对象进行扩展，能够识别各种刀闸模型，简便地实现在智能变电站向调度主站转换的刀闸信息的共享及维护。

Description

电力系统源端维护的刀闸转换方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统源端维护的技术领域，特别是涉及电力系统源端维护的刀闸转换方法及装置。

背景技术

目前，智能电网是我国电网技术的研究热点和发展趋势，已经上升到国家战略的高度，智能变电站是这一战略的重要一环。变电站实现智能化的关键是实现全站数据统一建模，实现站内二次装置和一次设备属性、能力及行为的统一描述，这样才能使不同智能电气设备之间的信息共享和互操作成为可能，实现真正意义上的智能化变电站。由此，产生了电力系统源端维护的新技术领域。

国家电网制定的《智能变电站技术导则》中对数据源端维护做了如下描述：变电站作为调度/集控系统数据采集的源端，应提供各种可自描述的配置参量，维护时仅需在变电站利用统一配置工具进行配置，生成标准配置文件，包括变电站主接线图、网络拓扑等参数及数据模型。变电站监控系统与调度/集控系统可自动获得变电站的标准配置文件，并自动导入到自身系统数据库中。源端维护中的“源端”是指在变电站端统一配置和维护数据。源端维护的内容包括数据模型、网络拓扑、接线图等。源端维护的目标是调度/集控系统可以直接导入和使用变电站端维护的数据模型。源端维护的意义在于数据模型统一在变电站端进行配置和维护，调度/集控端不需要重复建立数据模型，而是导入源端数据模型直接使用，这样减少了调度/集控端的维护工作量，实现了调度/集控端数据免维护。更重要的是，保证了变电站端与调度/集控端数据模型的一致性，消除因两端数据模型不一致对系统运行带来的潜在风险，提高系统运行的可靠性。

传统技术中，数字化变电站的建设都以IEC61850标准进行描述，并以此作为电力系统源端维护的基础。然而，由于IEC61850标准本身存在描述的欠缺，在基于61850标准的智能变电站模型转换的过程中无法识别各种刀闸。上述工程应用现状急需探索出一套在变电站端实现刀闸数据的源端维护技术，否则在调度站端将无法实现数据共享，这会影响和制约智能变电站技术的发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种电力系统源端维护的刀闸转换方法及装置，能够识别各种刀闸，在智能变电站向调度主站转换的过程中实现刀闸信息的共享及维护。

一种电力系统源端维护的刀闸转换方法，包括：

对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数：刀闸模型由ConductingEquipment元素描述，在ConductingEquipment元素中增加一类私有属性，对各种刀闸设备模型进行描述，描述刀闸的设备类型，私有属性的类型名为SubEquipmentType，SubEquipmentType的值为自定义的刀闸子设备类型代码，刀闸子设备类型包括普通隔离开关、接地刀闸、中性点刀闸和手车刀闸，其默认值取DIS；若值是DIS，则该刀闸为普通隔离开关；若值是GND，则该刀闸为接地刀闸；若值是NPD，则该刀闸为中性点刀闸；若值是PCD，则该刀闸为手车刀闸；若是没有定义Private部分，或者Private部分中没有定义SubEquipmentType类型，则为一个普通隔离开关；

调度主站端识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型：调度主站端通过私有属性的判断，识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的取值不同的方式区分各种刀闸模型，创建与该值相对应的刀闸设备模型。

上述电力系统源端维护的刀闸转换方法，是基于电力系统的Schema（架构）对刀闸类型进行的扩展，它能够在既符合变电站端的IEC61850标准也满足调度主站端的IEC61970标准的前提下，清晰地对各种刀闸类型进行描述，因而其具有合理性以及良好的兼容性。采用本发明，能够识别各种刀闸，简便地实现智能变电站向调度主站转换的各种刀闸信息的共享及维护。

在其中一个实施例中，创建刀闸设备模型的步骤之后，还包括：

根据所述刀闸设备模型的类别，获取变电站的节点支路拓扑图。

实施本实施例，调度主站端可以根据各种刀闸模型创建拓扑图，以便实现智能电网的分析。与传统技术相比，本实施例不但实现了对各种刀闸类型的源端维护，而且，在调度主站端还可以根据不同刀闸设备模型的特点，对智能电网实现全面、完备的监控及分析。

相应地，一种电力系统源端维护的刀闸转换装置，包括：

刀闸扩展单元，用于对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数：刀闸模型由ConductingEquipment元素描述，在ConductingEquipment元素中增加一类私有属性，对各种刀闸设备模型进行描述，描述刀闸的设备类型，私有属性的类型名为SubEquipmentType，SubEquipmentType的值为自定义的刀闸子设备类型代码，刀闸子设备类型包括普通隔离开关、接地刀闸、中性点刀闸和手车刀闸，其默认值取DIS；若值是DIS，则该刀闸为普通隔离开关；若值是GND，则该刀闸为接地刀闸；若值是NPD，则该刀闸为中性点刀闸；若值是PCD，则该刀闸为手车刀闸；若是没有定义Private部分，或者Private部分中没有定义SubEquipmentType类型，则为一个普通隔离开关；

与所述刀闸扩展单元相连的模型创建单元，用于识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型：调度主站端通过私有属性的判断，识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的取值不同的方式区分各种刀闸模型，创建与该值相对应的刀闸设备模型。

相应地，在其中一个实施例中，还包括：

与所述模型创建单元相连的拓扑图构建单元，用于根据所述刀闸设备模型的类别，获取变电站的节点支路拓扑图。

附图说明

图1为本发明电力系统源端维护的刀闸转换方法的流程图；

图2为本发明电力系统源端维护的刀闸转换方法的实施例流程图；

图3为本发明电力系统源端维护的刀闸转换装置的示意图；

图4为本发明电力系统源端维护的刀闸转换装置的实施例示意图。

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为本发明电力系统源端维护的刀闸转换方法的流程图，包括：

S101：对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数；

S102：调度主站端识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型。

对于调度主站端的系统而言，如果无法识别各种刀闸设备模型，将无法形成全面的节点支路模型，进而也就无法根据各种刀闸模型的特点进行智能电网的分析，因此本发明的刀闸转换方法对于调度主站端是非常重要的，可以直接导入和使用变电站端维护的刀闸模型数据，在调度/集控端不需要重复建立数据模型，减少了调度/集控端的维护工作量，实现了调度/集控端数据免维护。更重要的是，保证了变电站端与调度/集控端刀闸数据模型的一致性，消除因两端数据模型不一致对系统运行带来的潜在风险，提高系统运行的可靠性。对于电网源端维护这一新兴技术领域而言，本发明的刀闸转换方法，填补了目前源端维护的技术空白，是未来技术发展的必然趋势。

IEC61850标准为变电站全站数据提供了完整的建模规范，它规范了数据的命名、属性及行为，为数据源端维护技术的发展奠定了工程应用基础。但是，现有的61850标准当中只定义了二十五种一次设备装置，这些一次设备装置包括断路器、隔离开关或接地开关、电压互感器、电流互感器、变压器绕组、变压器、有载分接开关、发电机、电容器组、电抗器、换流器、电动机、接地故障补偿器（消弧线圈）、功率分流、辅助网络、电池、套管、电力电缆、气体绝缘线路、电力架空线或线路分段、旋转无功元件、浪涌抑制器、晶闸管控制频率转换器、晶闸管控制无功元件、馈入线路。在61850标准的技术框架下无法解决对各种刀闸设备的识别问题。

现有技术当中，从变电站端的系统中导出SCD（Substation ConfigurationDescription，变电站配置描述）文件，再在调度主站系统中导入该SCD文件，从而实现变电站端与调度端的数据模型一致性。为了支持刀闸设备的识别，对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的重新定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数。这种方法充分利用了IEC61850标准当中私有属性（private部分）的描述部分，对各种刀闸设备模型进行描述。在调度主站端通过对私有属性（private部分）的判断，识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的取值不同的方式区分各种刀闸模型。

在调度系统端，只有在获得各种刀闸设备模型后，才能够构建节点支路模型，进一步地实现智能电网的分析和监控。

图2为本发明电力系统源端维护的刀闸转换方法的实施例流程图。与图1相比，图2的实施例能够识别各种刀闸设备模型。进一步地，获取包含各种刀闸模型的变电站的节点支路拓扑图，实现高级的电网分析及维护。

S201：对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数；

在一个实施例中，所述类型描述参数的取值包括隔离刀闸、接地刀闸、中性点刀闸和手车刀闸；

S202：调度主站端识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型；

S203：根据所述刀闸设备模型的类别，获取变电站的节点支路拓扑图。

在IEC61850标准中，刀闸模型由ConductingEquipment元素描述，设备类型为“DIS”。而CIM（Common Information Model，公共信息模型）中的刀闸模型由Disconnector子类和GroundDisconnector子类描述，并且为了后续电力系统高层应用的使用，将刀闸类型细分为普通隔离开关，接地刀闸，中性点刀闸，手车刀闸。因此，变电站的SCD文件导入到调度主站系统的CIM模型的转换过程中，刀闸的信息将无法准确对应，现有技术当中将不可避免地对刀闸设备模型进行重新的构造，存在重复建立数据模型，增加了数据维护的工作量，以及带来了变电站与调度主站两端数据不一致的风险。本发明在ConductingEquipment元素中，通过增加一类私有属性（private部分）描述刀闸模型实现刀闸类型细分。所扩展的私有元素type定义为SubEquipmentType，数据为刀闸模型的子设备类型。

在一个实施例中，对于刀闸类型，所扩展的子设备类型如下表所示：

需要说明的是，本发明对刀闸类型的定义不限于此，随着智能变电站技术的日益进步和完善，对于一些新增的刀闸设备，本发明能够对一步地扩充，并兼容新增的刀闸设备模型，以便适应智能电网的分析及集控。

优选地，我们在Private部分增加一种类型描述，类型名为SubEquipmentType，值按照上表当中定义的刀闸子类型代码所示，其默认值取DIS。若值是DIS，则该刀闸为普通隔离开关；若值是GND，则该刀闸为接地刀闸；若值是NPD，则该刀闸为中性点刀闸；若值是PCD，则该刀闸为手车刀闸；若是没有定义Private部分，或者Private部分中没有定义SubEquipmentType类型，则视为一个普通隔离开关。

扩展之后，所导出智能变电站SCD文件中，对于类型为刀闸的一次设备，61850模型描述示例如下：

普通刀闸示例：

<ConductingEquipment name="QB1"type="DIS">

<Private type="SubEquipmentType">DIS</Private>

</ConductingEquipment>

上例描述了一个名为“QB1”的ConductingEquipment,设备类型为“DIS”，子设备类型为“DIS”。

接地刀闸示例：

<ConductionEquipment name="QB2"type="DIS">

<Private type="SubEquipmentType">GRD</Private>

</ConductionEquipment>

上例描述了一个名为“QB2”的ConductingEquipment,设备类型为“DIS”，子设备类型为“GRD”。

中性点刀闸示例：

<ConductingEquipment name="QB3"type="DIS">

<Private type="SubEquipmentType">NPD</Private>

</ConductingEquipment>

上例描述了一个名为“QB3”的ConductingEquipment,设备类型为“DIS”，子设备类型为“NPD”。

手车刀闸示例：

<ConductingEquipment name="QB4"type="DIS">

<Private type="SubEquipmentType">PCD</Private>

</ConductingEquipment>

上例描述了一个名为“QB4”的ConductingEquipment,设备类型为“DIS”，子设备类型为“PCD”。

调度主站端将变电站SCD文件转换为符合CIM模型要求的数据。转换后，对于类型为刀闸的一次设备，基于IED61970标准的描述示例如下：

普通刀闸示例：

<cim:EquipmentType rdf:ID="EquipmentType21">//定义刀闸ID，模型文件中唯一

<cim:IdentifiedObject.aliasName>隔离开关</cim:IdentifiedObject.aliasName>//中文类名

<cim:IdentifiedObject.localName>Disconnector</cim:IdentifiedObject.localName>//设备类名

<cim:IdentifiedObject.mRID>EquipmentType21</cim:IdentifiedObject.mRID>//系统标识，模型

</cim:EquipmentType>

上例描述了一个ID为“EquipmentType21”的Disconnector,中文类名为“隔离开关”。所有标记具有“cim”命名空间前缀，表示这些标记是在CIM RDFSchema中定义的。

接地刀闸示例：

<cim:EquipmentType rdf:ID="EquipmentType23">

<cim:IdentifiedObject.aliasName>接地隔离开关</cim:IdentifiedObject.aliasName>

<cim:IdentifiedObject.localName>GroundDisconnector</cim:IdentifiedObject.localName>

<cim:IdentifiedObject.mRID>EquipmentType23</cim:IdentifiedObject.mRID>

</cim:EquipmentType>

上例描述了一个ID为“EquipmentType23”的GroundDisconnector,中文类名为“接地隔离开关”。

手车刀闸示例：

<cim:PSRType rdf:ID="PSRType_Disconnector_SlaveCart">

<cim:IdentifiedObject.aliasName>小车辅刀闸</cim:IdentifiedObject.aliasName>

<cim:IdentifiedObject.localName>

Disconnector_SlaveCart</cim:IdentifiedObject.localName>

<cim:IdentifiedObject.mRID>PSRType_Disconnector_SlaveCart</cim:IdentifiedObject.mRID>

</cim:PSRType>

上例描述了一个ID为“PSRType_Disconnector_SlaveCart”的Disconnector_SlaveCart,中文类名为“小车辅刀闸”。

中性点刀闸示例：

<cim:PSRType rdf:ID="PSRType_GroundDisconnector_NeutralPoint">

<cim:IdentifiedObject.aliasName>中性点地刀</cim:IdentifiedObject.aliasName>

<cim:IdentifiedObject.localName>GroundDisconnector_NeutralPoint

</cim:IdentifiedObject.localName>

<cim:IdentifiedObject.mRID>PSRType_GroundDisconnector_NeutralPoint</cim:IdentifiedObject.mRID>

</cim:PSRType>

上例描述了一个ID为“PSRType_GroundDisconnector_NeutralPoint”的GroundDisconnector_NeutralPoint,中文类名为“中性点地刀”。

从上述转换过程过程中，显然，本发明的刀闸转换方法既满足IEC61850标准的框架，也符合IEC61970标准的要求。

根据以上步骤，调度主站导入的SCD文件当中能够区分普通刀闸（普通隔离开关）、接地刀闸、手车刀闸、中性点刀闸等。在调度主站端，根据所述刀闸设备模型的类别，获取变电站的节点支路拓扑图。进一步地，根据不同刀闸的特点，对电网拓扑图进行分析。

其中，接地刀闸，主要应用于主站高层应用的拓扑分析功能。接地刀闸如果合上，则表示接地；区分接地刀闸，有利于在拓扑分析中处理接地的情况。

对于手车刀闸而言，与普通隔离开关稍有不同，普通隔离开关是一个独立的机械设备，与断路器设备不是一体的；手车刀闸与断路器设备是一个一体的设备。所以实际运行中，手车刀闸与断路器设备的运行状态是始终一致的，但是普通隔离开关与其联接的断路器运行状态可以不一致。对于调度主站来说，区分隔离开关和手车刀闸，有利于准确的显示刀闸状态。

对于中性点刀闸而言，它是一种接地刀闸。但是中性点刀闸是与变压器中性点相连，运行状态与全站所有变压器的运行方式相关，这一点与普通的接地刀闸是不一样的。普通接地刀闸的运行状态与其连接的断路器的运行方式相关。在主站拓扑分析过程中，中性点刀闸在变压器带电运行时处于合状态不会引起全网接地状态，而普通接地刀闸带电运行时处于合状态会引起全网接地状态。另外，从物理装置角度看，普通接地刀闸是三相刀闸，中性点刀闸是单相刀闸。因此，在拓扑分析的过程中，有必要将中性点刀闸与普通接地刀闸区分开来。

图3为本发明电力系统源端维护的刀闸转换装置的示意图，包括：

刀闸扩展单元，用于对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数；

与所述刀闸扩展单元相连的模型创建单元，用于识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型。

图3的示意图与图1的流程图相对应，图中各个单元的运行方式与方法中的相同。

图4为本发明电力系统源端维护的刀闸转换装置的实施例示意图。

如图4所示，所述刀闸扩展单元包括：

与所述模型创建单元相连的参数定义单元，用于将类型描述参数的取值定义为隔离刀闸或接地刀闸或中性点刀闸或手车刀闸。

在一个实施例当中，还包括：

与所述模型创建单元相连的拓扑图构建单元，用于根据所述刀闸设备模型的类别，获取变电站的节点支路拓扑图。

图4的示意图与图2的流程图相对应，图中各个单元的运行方式与方法中的相同。

综上所述，本发明的刀闸转换完全符合IEC61850的技术框架，可以通过IEC61850标准的Schema校验。而且，这种刀闸转换方式十分清晰，很容易区分各种刀闸设备模型，不需要在调度主站端重新构建各种刀闸，实现了对刀闸数据的源端维护。进一步地，本发明的技术方案具有很好的兼容性，便于在调度主站端实现智能电网的监控和分析。

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 (4)

1.一种电力系统源端维护的刀闸转换方法，其特征在于，包括：

对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数：刀闸模型由ConductingEquipment元素描述，在ConductingEquipment元素中增加一类私有属性，对各种刀闸设备模型进行描述，描述刀闸的设备类型，私有属性的类型名为SubEquipmentType，SubEquipmentType的值为自定义的刀闸子设备类型代码，刀闸子设备类型包括普通隔离开关、接地刀闸、中性点刀闸和手车刀闸，其默认值取DIS；若值是DIS，则该刀闸为普通隔离开关；若值是GND，则该刀闸为接地刀闸；若值是NPD，则该刀闸为中性点刀闸；若值是PCD，则该刀闸为手车刀闸；若是没有定义Private部分，或者Private部分中没有定义SubEquipmentType类型，则为一个普通隔离开关；

调度主站端识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型：调度主站端通过私有属性的判断，识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的取值不同的方式区分各种刀闸模型，创建与该值相对应的刀闸设备模型。

2.根据权利要求1所述的电力系统源端维护的刀闸转换方法，其特征在于，创建刀闸设备模型的步骤之后，还包括：

根据所述刀闸设备模型的类别，获取变电站的节点支路拓扑图。

3.一种电力系统源端维护的刀闸转换装置，其特征在于，包括：

刀闸扩展单元，用于对基于IEC61850标准的变电站描述系统当中的刀闸进行刀闸模型对象的定义，为该刀闸模型对象配置设备类型参数：刀闸模型由ConductingEquipment元素描述，在ConductingEquipment元素中增加一类私有属性，对各种刀闸设备模型进行描述，描述刀闸的设备类型，私有属性的类型名为SubEquipmentType，SubEquipmentType的值为自定义的刀闸子设备类型代码，刀闸子设备类型包括普通隔离开关、接地刀闸、中性点刀闸和手车刀闸，其默认值取DIS；若值是DIS，则该刀闸为普通隔离开关；若值是GND，则该刀闸为接地刀闸；若值是NPD，则该刀闸为中性点刀闸；若值是PCD，则该刀闸为手车刀闸；若是没有定义Private部分，或者Private部分中没有定义SubEquipmentType类型，则为一个普通隔离开关；

与所述刀闸扩展单元相连的模型创建单元，用于识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的值创建与该值相对应的刀闸设备模型：调度主站端通过私有属性的判断，识别所述刀闸模型对象的设备类型参数，根据所述设备类型参数的取值不同的方式区分各种刀闸模型，创建与该值相对应的刀闸设备模型。

4.根据权利要求3所述的电力系统源端维护的刀闸转换装置，其特征在于，还包括：

与所述模型创建单元相连的拓扑图构建单元，用于根据所述刀闸设备模型的类别，获取变电站的节点支路拓扑图。