CN102739447B - 数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统，其中所述方法包括步骤：利用私有扩展方式在SCL文件中扩展数字化变电站智能装置的物理端口描述元素；其中，所述物理端口描述元素包括端口类型和收发数据信息；根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息。通过本发明的技术，利用IEC61850的SCL语法，从系统集成出发，扩展了SCL文件中的物理端口描述元素，描述了智能装置物理端口的配置过程，实现统一的数字化变电站智能装置物理端口的定义，使得数字化变电站配置过程真实反映智能装置实际物理端口通讯情况。

Description

数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统

技术领域

本发明涉及数字化变电站智能装置通信技术，特别是涉及一种数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统。

背景技术

随着数字化变电站相关技术的日益完善，数字化变电站逐步进入大规模实用阶段，在数字化变电站中，过程层网络连接一次设备和间隔层设备，完成间隔层设备与一次设备之间、间隔层设备之间的实时信息交换，由于数字传输技术的广泛应用，为实现数据共享和设备的互操作性提供了必要的技术基础。

目前，在数字化变电站中，由于IEC61850系列规范未对智能装置物理端口描述提供统一的描述方案，但针对智能装置的通讯进行配置时，往往又必须考虑其物理通讯端口的配置，在这种情况下，各厂家纷纷按照自身的要求，采用私有扩充或外部文件扩充的方式，间接的将智能装置物理端口配置包含进来。

采用上述方式，使得在系统集成过程中无法通过ICD文件获知装置的物理端口的通信服务的支持情况，而作为系统集成的产物SCD文件，无法反映全站智能装置的实际物理通讯情况，进而导致智能装置设计和配置缺乏一致性，不能有效、无缝衔接，且产生大量重复工作。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术当中SCD文件无法反映全站智能装置的实际物理端口通讯情况的问题，提供一种数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统。

一种数字化变电站智能装置物理端口配置方法，包括以下步骤：

利用私有扩展方式在SCL文件中扩展数字化变电站智能装置的物理端口描述元素；其中，所述物理端口描述元素包括端口类型和收发数据信息；

根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息。

一种数字化变电站智能装置物理端口配置系统，包括：

私有元素扩充单元，用于利用私有扩展方式在SCL文件中扩展数字化变电站智能装置的物理端口描述元素；其中，所述物理端口描述元素包括端口类型和收发数据信息；

物理端口描述配置单元，用于根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息。

上述数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统，利用IEC61850的SCL语法，从系统集成出发，扩展了SCL文件中的物理端口描述元素，描述了智能装置物理端口的配置过程，实现统一的数字化变电站智能装置物理端口的定义，使得数字化变电站配置过程真实反映智能装置实际物理端口通讯情况。

附图说明

图1为一个实施例的数字化变电站智能装置物理端口配置方法流程图；

图2为一个实施例的数字化变电站智能装置物理端口配置系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的数字化变电站智能装置物理端口配置方法的具体实施方式作详细描述。

图1示出了一个实施例的数字化变电站智能装置物理端口配置方法流程图，主要包括步骤：

步骤一：利用私有扩展方式在SCL文件中扩展数字化变电站智能装置的物理端口描述元素；其中，该物理端口描述元素包括端口类型和收发数据信息等。

具体地，IEC61850标准的第6部分明确描述了所有SCL文件均可包含私有元素，用于针对该SCL元素的扩展描述，本发明中采用私有扩展的方式实现物理端口的描述。

在一个实施例中，步骤一中的扩展物理端口描述元素过程包括：

S101，在IED元素下扩展用于描述智能装置物理板卡的私有元素。

具体地，即在IED元素下添加私有元素，用于描述物理板卡信息；可以在IED元素下，私有元素用“Private”元素来描述；关于“Private”元素的属性，可以参考表1所示。

表1

S102，在所述私有元素下扩展物理板卡信息的板卡属性元素。

具体地，每个物理板卡一一对应的用“Private”元素下的“BoardCard”元素来描述；关于“BoardCard”元素的属性，可以参考表2所示。

表2

属性名：	说明：
		type	物理板卡的类型，例如“NR1152”
slot	物理板卡的卡槽位置，例如“B02”
		desc	物理板卡的功能描述

S103，在所述板卡属性元素下扩展物理板卡端口元素。

具体地，物理板卡端口元素对应于物理板卡上的各个物理端口，在“BoardCard”元素下，物理板卡上的物理端口用“Port”元素来描述；关于“Port”元素的属性，可以参考表3所示。

表3

S104，在每个所述物理端口元素下分别扩展功能元素和结构元素；其中，功能元素用于描述物理板卡端口收发能力，结构元素用于描述端口实际运行中收发的GOOSE和SV（采样值）控制块信息。

具体地，在每个物理板卡端口元素“Port”下，功能元素用“Capability”元素来描述，结构元素用“Configuration”元素来描述。其中，“Capability”元素下的信息可以由IED配置工具完成，“Configuration”元素下的信息由SCD配置工具生成到CID文件中。

在一个实施例中，为了对GOOSE控制块和SV控制块信息进行描述，数字化变电站智能装置物理端口配置方法还可以包括：

S105，在所述功能元素下扩展GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素。

其中，GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素分别对应GOOSE发送数据集、GOOSE接收数据集、SV发送数据集、SV接收数据集。

具体地，在“Capability”元素下，GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素分别用“GoTx”、“GoRx”、“SvTx”、“SvRx”四个元素来表示。

进一步地，还可以分别在上述GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素下，扩展用于描述自身端口能力的数据集元素；另外，若该物理端口发送或接收的数据集有多个，则可以有多个数据集元素来描述；具体地，上述四个元素都用“Port”元素下的“DataSet”来描述，如果有多个数据集，则用多个“DataSet”元素来表示。

关于“DataSet”元素的属性，可以参考表4所示。

表4

需要说明的是，若“Port”元素下没有配置“Capability”元素的相关信息时，则说明该物理端口同时支持SV信息输入，SV信息输出，GOOSE信息输入，GOOSE信息输出，并可以关联到过程层的任意数据集。

由于本智能装置所发送的GOOSE和SV控制块的具体信息在对应LD（逻辑设备）下的LLN0下配置，通过在“Port”元素下扩展数据集元素的私有属性，可以将本智能装置发送的控制块与物理端口建立关联关系。

在一个实施例中，为了对数据集的传输方向的进行描述，数字化变电站智能装置物理端口配置方法还可以包括：

S106，在所述结构元素下扩展发送元素和接收元素；其中，发送元素和接收元素分别对应用于描述智能装置的发送和接收数据集两个方向。

具体地，在“Configuration”元素下，发送元素和接收元素分别用“Tx”和“Rx”两个元素来表示。

在一个实施例中，为了在发送或接收方向上分别对GOOSE和SV控制块信息进行描述，数字化变电站智能装置物理端口配置方法还可以包括：

S107，在发送方向上：

在所述发送元素下扩展发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素；其中，发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素分别用于描述物理端口的发送GOOSE控制块信息和SV控制块信息。

具体地，在“Tx”元素下，发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素分别用“TxGoCB”和“TxSvCB”两个元素来表示。

关于“TxGoCB”元素的属性，可以参考表5所示。

表5

属性名：	说明：
		name	本装置GOOSE控制块名称，与LLN0下的控制块配置一致；
apName	控制块所在访问点的名称；
		ldInst	控制块所在LD的实例名称；
desc	控制块的功能描述；

关于“TxSvCB”元素的属性，可以参考表6所示。

表6

属性名：	说明：
		name	本装置SV控制块名称，与LLN0下的控制块配置一致；
apName	控制块所在访问点的名称；
		ldInst	控制块所在LD的实例名称；
desc	控制块的功能描述；

需要说明的是，若该物理端口有多个发送GOOSE/SV控制块，则用多个“TxGoCB”和“TxSvCB”元素来描述。

在接收方向上：

在所述接收元素下扩展接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素；其中，接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素分别用于描述物理端口接收外部装置发送的GOOSE控制块信息和SV控制块信息。

具体地，在“Rx”元素下，发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素分别用“RxGoCB”和“RxSvCB”两个元素来表示。

需要说明的是，若该物理端口有多个发送GOOSE/SV控制块，则用多个“RxGoCB”和“RxSvCB”元素来描述。

上述接收元素扩展中，“RxGoCB”和“RxSvCB”的元素配置与IEC61850-6中GOOSE控制块和SV控制块的属性配置一致，所以，通过在“Port”元素下扩展接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素的私有属性，一方面，可以获得外间隔装置的控制块信息，另一方面，也可以将本智能装置接收的控制块与物理端口建立关联关系。

在一个实施例中，为了获得每个接收信号基准点（Reference）在数据集中的序号，数字化变电站智能装置物理端口配置方法还可以包括：

S108，在所述接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素下，分别扩展若干控制块输入数据元素。

其中，控制块输入数据元素用于描述智能装置接收的外装置发送的GOOSE控制块和SV控制块中每个FCDA（功能受限的数据属性）信息。

具体地，GOOSE控制块和SV控制块中每个FCDA信息分别用在“RxGoCB”和“RxSvCB”元素下的一个或多个“CBEntry”元素来表示。关于“CBEntry”元素的属性，可以参考表7所示。

表7

综上所述，通过上述扩展的SCL语法来描述智能装置物理端口，可以为各智能装置提供了统一的物理端口扩展描述方法。

步骤二：根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息。

在一个实施例中，所述根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息步骤包括：

S201，获取与智能装置相关的物理端口定义信息。

具体地，利用智能装置配置工具，生成包含智能装置物理端口定义信息的ICD文件；在定义智能装置物理端口的信息过程中，需要规划物理板卡，规划通信端口以及明确端口收发数据。

S202，集成所述物理端口定义信息，根据扩展后的所述SCL文件配置并设定各智能装置间的物理端口描述信息。

具体地，利用系统配置工具，导入上述ICD文件，统一进行所有智能装置的实例配置，生成包含各智能装置间的物理端口描述信息的全站SCD配置文件；在统一进行所有智能装置的实例配置的过程中，需要读取智能装置物理端口能力描述的配置文件，建立智能装置间端口数据收发关系。

S203，从所述物理端口描述信息中提取与所述智能装置自身相关的物理端口描述配置信息，并下载至所述智能装置中。

具体地，在将集成配置的全站SCD配置文件返回至各个智能装置后，各个智能装置根据自身需要，提取出与自身相关的配置信息，生成CID文件下载至智能装置中。

采用扩展的SCL语法来描述智能装置物理端口，通过将物理端口描述反映在智能装置自身能力的ICD文件中，实现智能装置的物理端口描述。

下面结合附图对本发明的数字化变电站智能装置物理端口配置方法对应系统的具体实施方式作详细描述。

图2示出了一个实施例的数字化变电站智能装置物理端口配置系统的结构示意图，主要包括：

私有元素扩充单元，用于利用私有扩展方式在SCL文件中扩展数字化变电站智能装置的物理端口描述元素；其中，所述物理端口描述元素包括端口类型和收发数据信息；

物理端口描述配置单元，用于根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息。

在一个实施例中，所述私有元素扩充单元包括：

私有元素扩展模块，用于在IED元素下扩展用于描述智能装置物理板卡的私有元素；

板卡属性扩展模块，用于在所述私有元素下扩展物理板卡信息的板卡属性元素；

物理板卡端口扩展模块，用于在所述板卡属性元素下扩展物理板卡端口元素；

功能和结构扩展模块，用于在每个所述物理端口元素下分别扩展功能元素和结构元素；其中，所述功能元素用于描述物理板卡端口收发能力，所述结构元素用于描述端口实际运行中收发的GOOSE和SV控制块信息。

在一个实施例中，所述私有元素扩充单元，进一步用于在所述功能元素下扩展GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素；其中，所述GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素分别对应GOOSE发送数据集、GOOSE接收数据集、SV发送数据集、SV接收数据集。

以及，分别在所述GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素下，扩展用于描述自身端口能力的数据集元素。

在一个实施例中，所述私有元素扩充单元，进一步用于在所述结构元素下扩展发送元素和接收元素；其中，所述发送元素和接收元素分别对应用于描述智能装置的发送和接收数据集两个方向。

在一个实施例中，所述私有元素扩充单元，进一步用于在所述发送元素下扩展发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素；其中，所述发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素分别用于描述物理端口的发送GOOSE控制块信息和SV控制块信息；

以及，在所述接收元素下扩展接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素；其中，所述接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素分别用于描述物理端口接收外部装置发送的GOOSE控制块信息和SV控制块信息。

在一个实施例中，所述私有元素扩充单元，进一步用于在所述接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素下，分别扩展若干控制块输入数据元素；其中，所述控制块输入数据元素用于描述智能装置接收的外装置发送的GOOSE控制块和SV控制块中每个FCDA信息。

在一个实施例中，所述物理端口描述配置单元包括：

端口定义获取模块，用于获取与智能装置相关的物理端口定义信息；

端口描述集成配置模块，用于集成所述物理端口定义信息，根据扩展后的所述SCL文件配置并设定各智能装置间的物理端口描述信息；

装置端口描述配置模块，用于从所述物理端口描述信息中提取与所述智能装置自身相关的物理端口描述配置信息，并下载至所述智能装置中。

上述数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统，从IEC61850的SCL语法的角度，根据智能装置输入/输出模型，获取合适的物理端口描述技术，提供一种智能装置物理端口的统一描述方法，从系统集成的角度，描述了智能装置物理端口的配置过程，能够实现统一的数字化变电站智能装置物理端口的定义，解决了数字化变电站配置过程无法反映智能装置实际物理端口通讯的问题，对于提高数字化变电站的设计和运行维护的效率，降低数字化变电站运行管理的错误风险，保障电力系统安全健康运行具有十分重要的意义

本发明的数字化变电站智能装置物理端口配置方法和系统，从IEC61850的SCL语法的角度，根据智能装置输入/输出模型，获取合适的物理端口描述方式，提供一种智能装置物理端口的统一描述技术，从系统集成出发，扩展了SCL文件中数字化变电站智能装置的物理端口描述元素，描述了智能装置物理端口的配置过程，能够实现统一的数字化变电站智能装置物理端口的定义，解决了数字化变电站配置过程无法反映智能装置实际物理端口通讯的问题，对于提高数字化变电站的设计和运行维护的效率，降低数字化变电站运行管理的错误风险，保障电力系统安全健康运行具有十分重要的意义

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)

1.一种数字化变电站智能装置物理端口配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用私有扩展方式在SCL文件中扩展数字化变电站智能装置的物理端口描述元素；其中，所述物理端口描述元素包括端口类型和收发数据信息；

具体包括：

在IED元素下扩展用于描述智能装置物理板卡的私有元素；

在所述私有元素下扩展物理板卡信息的板卡属性元素；

在所述板卡属性元素下扩展物理板卡端口元素；

在每个所述物理端口元素下分别扩展功能元素和结构元素；其中，所述功能元素用于描述物理板卡端口收发能力，所述结构元素用于描述端口实际运行中收发的GOOSE和SV控制块信息；

根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息。

2.根据权利要求1所述的数字化变电站智能装置物理端口配置方法，其特征在于，还包括：

在所述功能元素下扩展GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素；其中，所述GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素分别对应GOOSE发送数据集、GOOSE接收数据集、SV发送数据集、SV接收数据集；

分别在所述GOOSE发送元素、GOOSE接收元素、SV发送元素、SV接收元素下，扩展用于描述自身端口能力的数据集元素。

3.根据权利要求1所述的数字化变电站智能装置物理端口配置方法，其特征在于，还包括：

在所述结构元素下扩展发送元素和接收元素；其中，所述发送元素和接收元素分别对应用于描述智能装置的发送和接收数据集两个方向。

4.根据权利要求3所述的数字化变电站智能装置物理端口配置方法，其特征在于，还包括：

在所述发送元素下扩展发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素；其中，所述发送GOOSE控制块元素和发送SV控制块元素分别用于描述物理端口的发送GOOSE控制块信息和SV控制块信息；

在所述接收元素下扩展接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素；其中，所述接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素分别用于描述物理端口接收外部装置发送的GOOSE控制块信息和SV控制块信息。

5.根据权利要求3所述的数字化变电站智能装置物理端口配置方法，其特征在于，还包括：

在所述接收GOOSE控制块元素和接收SV控制块元素下，分别扩展若干控制块输入数据元素；

其中，所述控制块输入数据元素用于描述智能装置接收的外装置发送的GOOSE控制块和SV控制块中每个FCDA信息。

6.根据权利要求1所述的数字化变电站智能装置物理端口配置方法，其特征在于，所述根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息步骤包括：

获取与智能装置相关的物理端口定义信息；

集成所述物理端口定义信息，根据扩展后的所述SCL文件配置并设定各智能装置间的物理端口描述信息；

从所述物理端口描述信息中提取与所述智能装置自身相关的物理端口描述配置信息，并下载至所述智能装置中。

7.一种数字化变电站智能装置物理端口配置系统，其特征在于，包括：

私有元素扩充单元，用于利用私有扩展方式在SCL文件中扩展数字化变电站智能装置的物理端口描述元素；其中，所述物理端口描述元素包括端口类型和收发数据信息；

所述私有元素扩充单元包括：

私有元素扩展模块，用于在IED元素下扩展用于描述智能装置物理板卡的私有元素；

板卡属性扩展模块，用于在所述私有元素下扩展物理板卡信息的板卡属性元素；

物理板卡端口扩展模块，用于在所述板卡属性元素下扩展物理板卡端口元素；

功能和结构扩展模块，用于在每个所述物理端口元素下分别扩展功能元素和结构元素；其中，所述功能元素用于描述物理板卡端口收发能力，所述结构元素用于描述端口实际运行中收发的GOOSE和SV控制块信息；

物理端口描述配置单元，用于根据扩展后的所述SCL文件配置各个智能装置的物理端口描述信息。

8.根据权利要求7所述的数字化变电站智能装置物理端口配置系统，其特征在于，所述物理端口描述配置单元包括：

端口定义获取模块，用于获取与智能装置相关的物理端口定义信息；

端口描述集成配置模块，用于集成所述物理端口定义信息，根据扩展后的所述SCL文件配置并设定各智能装置间的物理端口描述信息；

装置端口描述配置模块，用于从所述物理端口描述信息中提取与所述智能装置自身相关的物理端口描述配置信息，并下载至所述智能装置中。