CN103151845A - 基于iec 61850的智能变电站状态监测平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了输配电领域的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，包括IED模板数据库、解析配置模块、出厂数据库、实时数据库，以及N个一次设备状态监测主IED、M个辅助设备状态监测主IED、IED互操作处理平台、第一IEC 61850-8-1/MMS映射器、第二IEC 61850-8-1/MMS映射器和一个网关；所述的N个一次设备状态监测主IED的服务端和所述的M个辅助设备状态监测主IED的服务端均与所述IED互操作处理平台连接，所述的IED互操作处理平台连接所述第二IEC 61850-8-1/MMS映射器；所述的N个一次设备状态监测主IED中，有X个一次设备状态监测主IED的客户端连接所述的第一IEC 61850-8-1/MMS映射器，其余的一次设备状态监测主IED的客户端连接所述的网关。

Description

基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台
技术领域
本发明涉及输配电领域的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台。
背景技术
智能变电站是统一坚强智能电网的重要基础和支撑，是实现智能电网的必不可少的建设内容。智能变电站要求智能变电站的信息采集、传输、处理、输出过程都要实现智能化。为此，智能变电站的建设内容，实质上是在数字化变电站的基础上进一步实现一次设备系统智能化、辅助设备系统智能化，并构建一体化信息平台。
一次设备状态的智能化监测的主要目的之一是实现一次设备状态信息的数字化采集和网络化的传输，并进行实时监测与故障分析，为变压器与断路器等一次设备的状态检修提供依据。一次设备状态的智能化监测要通过大量的一次设备状态监测主IED（智能电子设备）来实现。一次设备状态信息的数字化采集和网络化的传输，并进行实时监测与故障分析也要通过大量的一次设备状态监测主IED来实现。
智能变电站的安全防护、消防、视频监测、环境监测、高压设备温度、给排水、采暖通风等辅助设备的状态监测也必须实现智能化。
通过对一次设备状态的监测和辅助设备状态的监测，最终实现监测联动。
变电站状态监测平台装有大量的一次设备监测主IED，传统上是一个孤立的、参考性的状态监测平台。智能变电站状态监测平台是一个全局的、网络化的、智能化的、互动化的综合状态监测平台。
目前智能变电站状态监测平台存在以下问题：
第一 缺乏对智能变电站的辅助设备系统状态的智能化监测。
第二，缺乏对各种监测设备即插即用的支持，增加新功能扩展的建设成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其能实现对变电站中各种设备状态监测主IED即插即用的支持，降低新功能扩展的建设成本，同时加强对智能变电站的辅助设备状态的智能化监测。
实现上述目的的技术方案是：基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，包括IED模板数据库、解析配置模块、出厂数据库、实时数据库，以及N个一次设备状态监测主IED、M个辅助设备状态监测主IED、IED互操作处理平台、第一IEC 61850-8-1/MMS映射器、第二IEC 61850-8-1/MMS映射器和一个网关；
所述的N个一次设备状态监测主IED的服务端和所述的M个辅助设备状态监测主IED的服务端均与所述IED互操作处理平台连接，所述的IED互操作处理平台连接所述第二IEC 61850-8-1/MMS映射器；
所述的N个一次设备状态监测主IED中，有X个一次设备状态监测主IED的客户端连接所述的第一IEC 61850-8-1/MMS映射器，其余的一次设备状态监测主IED的客户端连接所述的网关；
所述的M个辅助设备状态监测主IED的客户端均连接所述的第一IEC61850-8-1/MMS映射器；
所述的IED模板数据库同时连接所述的第二IEC 61850-8-1/MMS映射器、所述的解析配置模块和所述的IED互动操作平台；
所述的出厂数据库和所述的实时数据库同时连接所述的解析配置模块。
进一步的所述的IED模板数据库包括LN信息库和CDC信息库，所述的LN信息库中以XML语法规范存放IEC 61850-7中定义的标准逻辑节点类的基本信息；
所述的CDC信息库内以XML规范存放公共数据类的基本信息；
所述的LN信息库和所述的CDC信息库分别同时连接所述的第二IEC61850-8-1/MMS映射器、所述的解析配置模块和所述的IED互动操作平台。
再进一步的，当所述LN信息库中所存放的由IEC 61850-7定义的标准逻辑节点，不能满足所述一次设备状态监测主IED或者所述辅助设备状态监测主IED的建模功能时，由IEC 61850-7定义的标准逻辑节点继承GGIO类，生成新的逻辑节点，该新的逻辑节点的基本信息实时存放在所述的LN信息库中。
再进一步的，所述解析配置模块内置IED配置子模块和系统配置子模块，在所述IED出厂信息库的支持下，所述系统配置子模块完成SCD文件的生成和下载，所述IED配置子模块CID文件的生成和下载。
更进一步的，所述解析配置模块提供可视化的操作界面，对所述CID文件和所述SCD文件进行编辑、修改和校验。
进一步的，所述第一IEC 61850-8-1/MMS映射器将ACS服务映射为所述一次设备状态监测主IED所能接受的MMS服务；所述第一IEC61850-8-1/MMS映射器将ACS服务映射为对应所述辅助设备状态监测主IED所能接受的MMS服务。
进一步的所述网关提供非IEC 61850协议与IEC 61850协议之间的转换。
进一步的，所述第二IEC 61850-8-1/MMS映射器将各个所述一次设备状态监测主IED的服务端和所述辅助设备状态监测主IED的服务端提供的ACS服务映射为MMS服务。
再进一步的，各个所述一次设备状态监测主IED和所述辅助设备状态监测主IED通过所述IED互操作处理平台，使用相同的信息表达实现互操作。
采用了本发明的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台的技术方案，即各个一次设备状态监测主IED和各个辅助设备状态监测主IED的下行端口均与第一以太网交换器连接，上行端口均与IED主服务器连接，其技术效果是：基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台不仅能对变电站内一次设备的状态进行监测和数据采集，还能对辅助设备的状态进行监测和数据采集，从而消除传统智能变电站状态监测平台获取信息的局部性、分散性和孤立性，使得该基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台所监测的信息范围是全景、实时、全方位的，保证基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台所采集的信息的关联性、系统性和完整性。另一方面实现对各种一次设备状态监测主IED和各种辅助设备状态监测主IED即插即用的支持，降低新功能扩展的建设成本。
附图说明
图1为本发明的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台结构图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本实施例中，本发明的智能变电站状态监测平台，包括IED模板数据库1、解析配置模块2、实时数据库31和出厂数据库32、N个一次设备状态监测主IED、M个辅助状态监测主IED、IED互操作处理平台6、第一IEC61850-8-1/MMS映射器4、第二IEC 61850-8-1/MMS映射器7、网关5。
其中，所述的一次设备状态监测主IED包括： 变压器监测主IED 81，断路器监测主IED 82、电容器监测主IED 83、GIS监测主IED 84、电抗器监测主IED 85和避雷针监测主IED 86。所述辅助状态监测主IED包括高压设备温度监测主IED 91。
本实施例中，变压器监测主IED 81的客户端，断路器监测主IED 82的客户端、电容器监测主IED 83的客户端、GIS（气体绝缘全封闭组合电器）监测主IED 84的客户端连接第一IEC 61850-8-1/MMS映射器4，用以与变压器监测子IED （图中未显示）的服务端，断路器监测子IED （图中未显示）的服务端、电容器监测子IED （图中未显示）的服务端、GIS监测子IED（图中未显示）的服务端进行对应通信和连接。
变压器监测主IED 81、断路器监测主IED 82、电容器监测主IED 83、GIS监测子IED 84,以及所述变压器监测子IED 、所述断路器监测子IED、所述电容器监测子IED、所述GIS监测子IED 都是基于IEC 61850协议进行设计的。因而第一IEC 61850-8-1/MMS映射器4的作用在于：在所述的变压器监测子IED与变压器监测主IED 81之间，在所述的断路器监测子IED与断路器监测主IED 82之间，在所述的电容器监测子IED与电容器监测主IED 83之间，在所述的GIS监测子IED与GIS监测主IED 84之间，对应地从ACS（抽象通信服务）映射到 MMS（虚拟制造设备服务器）服务。ACS服务与MMS服务之间的映射包括三种映射：数据类型映射、类模型映射以及服务映射。一个与第一IEC 61850-8-1/MMS映射器4连接的一次设备状态监测主IED的客户端可以通过第一IEC 61850-8-1/MMS映射器4向对应的一次状态监测子IED的服务端发起请求，实现数据模型从MMS域到IEC 61850命名空间的转换，同时该一次设备状态监测主IED还可根据IED模板数据库1中的数据，来获取对应的一次设备状态监测子IED的IEC61850的数据模型定义，从而在实时数据库31中建立起该一次设备状态监测主IED的数据模型，完成与该一次设备状态监测主IED对应的一次设备状态监测子IED的自我描述、自动建模的过程。
同理，高压设备温度监测主IED 91的客户端也连接第一IEC61850-8-1/MMS映射器4，并通过第一IEC 61850-8-1/MMS映射器4与高压设备温度监测子IED进行通信。高压设备温度监测主IED 91和所述高压设备温度监测子IED都是基于IEC 61850协议进行设计的，因此第一IEC61850-8-1/MMS映射器的作用在于：所述高压设备温度监测子IED的服务端和高压设备温度监测主IED 91的客户端之间，对应地从ACS（抽象通信服务）映射到 MMS（虚拟制造设备服务器）服务。当然，第一IEC61850-8-1/MMS映射器4还能完成其它辅助设备状态监测子IED的服务端与对应的辅助设备状态监测主IED 的客户端之间，对应地将ACS（抽象通信服务）映射为 MMS（虚拟制造设备服务器）服务。同时每个辅助设备状态监测主IED还可根据IED 模板数据库1中的数据，来获取对应的辅助设备状态监测子IED的IEC 61850的数据模型定义，从而在实时数据库31中建立起该辅助设备状态监测主IED的数据模型，完成该对应的辅助设备状态监测子IED的自我描述、自动建模的过程。
本实施例中，电抗器监测主IED 85和避雷针监测主IED 86的客户端连接网关5，并通过网关5连接电抗器监测仪和避雷针监测仪对应连接，由于电抗器监测主IED 85和避雷针监测主IED 86是基于IEC 61850协议进行设计的，电抗器监测仪和避雷针监测仪是基于非IEC 61850协议进行设计的，为了实现电抗器监测主IED 85和所述电抗器监测仪，避雷针监测主IED 86和所述避雷器监测仪之间的通信，必须通过网关5，在所述电抗器监测仪的服务端与电抗器监测主IED 85的客户端之间，在所述避雷针监测仪的服务端与避雷针监测主IED 86的客户端之间，完成非IEC 61850协议与IEC 61850之间的映射，包括报文通信服务与IEC 61850通信服务之间的映射、非IEC 61850数据类型与IEC 61850的公共数据类型(CDC) 的映射等，从而完成非IEC 61850协议的数据对象到IEC 61850的数据对象之间的转换，将基于非IEC 61850协议的电抗器监测仪和避雷针监测仪接入本发明的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台。同时该电抗器监测主IED 85和避雷针监测主IED 86还可根据IED 模板数据库1中的数据，在实时数据库31中建立起电抗器监测主IED 85和避雷针监测主IED 86的数据模型，完成该对应的所述电抗器监测仪和所述避雷针监测仪的自我描述、自动建模的过程。
第二IEC 61850-8-1/MMS映射器7的作用在于：将各个所述一次设备状态监测主IED的服务端、各个所述辅助设备状态监测主IED的服务端与外接的后台监测平台（图中未显示）之间，完成从ACS服务到MMS服务之间的映射。使得所述的后台监测平台与可根据IED 模板数据库11中的数据，来获取各个一次设备状态监测主IED和各个辅助设备状态监测主IED的IEC 61850的数据模型定义，从而在所述的后台监测平台中，建立起各个一次设备状态监测主IED和各个辅助设备状态监测主IED的IEC 61850数据模型，完成各个一次设备状态监测主IED和各个辅助设备状态监测主IED的自我描述、自动建模的过程。
各个所述的一次设备状态监测主IED和各个辅助设备状态监测主IED的作用在于：防止各个一次设备状态监测子IED和各个辅助设备状态监测子IED直接与所述后台监测平台直接进行通信。同时使基于非IEC 61850协议的一次设备状态监测仪，比如所述避雷针监测仪和所述电抗器监测仪与本发明的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台连接，同时各个所述的一次设备状态监测主IED通过过程网络汇总并分析一次设备状态监测主IED或一次设备状态监测仪的数据，各个所述辅助设备状态监测主IED汇总并分析各个辅助设备状态监测子IED采集的数据。
IED互操作处理平台6在IED模板数据库1支持下，使得各个所述一次设备状态监测主IED和所述辅助设备状态监测主IED可以通过IED互操作处理平台6，使用相同的信息表达实现互操作，同时将各个所述一次设备状态监测主IED和所述辅助设备状态监测主IED汇总数据给所述的后台监测平台。
由于第一IEC 61850-8-1/MMS映射器4、第二IEC 61850-8-1/MMS映射器7、网关5和IED互动操作平台6提供了丰富的端口，便于一次设备状态监测主IED和辅助设备状态监测主IED在本发明的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台中的即插即用。降低了新功能扩展的建设成本。同时也提升了智能变电站状态监测平台的对于智能变电站中辅助设备状态监测的能力。
IEC 61850 IED模板数据库1分为LN信息库和CDC信息库。其中LN信息库以XML语法规则存放IEC 61850-7协议中定义的标准逻辑节点类的基本信息，标准逻辑节点类的基本信息包括该标准逻辑节点类所包含的数据和数据类型、该标准逻辑节点类所包含的数据是可选的还是强制性的、以及该标准逻辑节点类所包含的数据是否有设置量。CDC信息库存放公共数据类的基本信息。公共数据类的基本信息包括公共信息类所包含的数据和数据类型、该公共信息类所包含的数据是可选的还是强制性的、以及该公共信息类所包含的数据是否有设置量，以及公共信息类数据的功能约束和触发条件。在用户通过解析配置模块2对逻辑节点元素进行编辑时，提供相应的约束信息。
当IEC 61850-7定义的逻辑节点，不能满足所述一次设备状态监测主IED或者所述辅助设备状态监测主IED的建模功能时，IEC 61850-7定义的逻辑节点通过继承GGIO（通用过程输入/输出）类而扩充而生成新的逻辑节点，该新的逻辑节点的基本信息也实时存放在所述的LN信息库中。
所述的LN信息库与所述的CDC信息库均同时与解析配置模块2、第二IEC 61850-8-1/MMS映射器7、IEC互动操作平台6连接，以方便对于所述LN信息库内标准逻辑节点类的基本信息以及CDC信息库内的公共信息类的查询和编辑。
解析配置模块2对智能变电站系统进行配置的过程中，分为IED配置子模块22和系统配置子模块21，要用到四种类型的SCL文件，分别为：侧重于整个智能变电站系统功能级的系统规格进行描述的SSD文件，侧重于智能变电站配置进行描述的SCD文件、以及侧重于对所述的一次设备状态监测主IED和所述的辅助设备状态监测主IED的IED功能进行描述的ICD文件、侧重于对配置所述的一次设备状态监测主IED和所述的辅助设备状态监测主IED的IED功能进行描述的CID文件。解析配置模块2的主要功能就是在IED出厂信息库32的支持下，通过IED配置子模块22和系统配置子模块21，完成CID文件SCD文件的生成和以及从所述的后台监测平台的下载工作。从而实现对所述的一次设备状态监测主IED和所述的辅助设备状态监测主IED的配置。因此解析配置模块2有力支撑了所述的一次设备状态监测主IED和所述的辅助设备状态监测主IED面向服务的自我描述、自动建模的实现。同时解析配置模块2中的IED配置子模块22和系统配置子模块21还各自提供了可视化的配置界面，这样可以根据智能变电站系统运行的实际情况对SCL文件的内容进行可视化地编辑、修改、校验操作。
本实施例中，所有的所述一次设备状态监测主IED和所有的辅助设备状态监测主IED均选用上海景松智能科技有限公司的VB-M-P3型智能IED。网关5选用力通netEasy-1220型IEC-61850智能网关。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，包括IED模板数据库、解析配置模块、出厂数据库、实时数据库，以及N个一次设备状态监测主IED、M个辅助设备状态监测主IED、IED互操作处理平台、第一IEC61850-8-1/MMS映射器、第二IEC 61850-8-1/MMS映射器和一个网关；
所述的N个一次设备状态监测主IED的服务端和所述的M个辅助设备状态监测主IED的服务端均与所述IED互操作处理平台连接，所述的IED互操作处理平台连接所述第二IEC 61850-8-1/MMS映射器；
所述的N个一次设备状态监测主IED中，有X个一次设备状态监测主IED的客户端连接所述的第一IEC 61850-8-1/MMS映射器，其余的一次设备状态监测主IED的客户端连接所述的网关；
所述的M个辅助设备状态监测主IED的客户端均连接所述的第一IEC61850-8-1/MMS映射器；
所述的IED模板数据库同时连接所述的第二IEC 61850-8-1/MMS映射器、所述的解析配置模块和所述的IED互动操作平台；
所述的出厂数据库和所述的实时数据库同时连接所述的解析配置模块。
2.根据权利要求1所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，所述的IED模板数据库包括LN信息库和CDC信息库，所述的LN信息库中以XML语法规范存放IEC 61850-7中定义的标准逻辑节点类的基本信息；
所述的CDC信息库内以XML规范存放公共数据类的基本信息；
所述的LN信息库和所述的CDC信息库分别同时连接所述的第二IEC61850-8-1/MMS映射器、所述的解析配置模块和所述的IED互动操作平台。
3.根据权利要求2所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其特征在于：当所述LN信息库中所存放的由IEC 61850-7定义的标准逻辑节点，不能满足所述一次设备状态监测主IED或者所述辅助设备状态监测主IED的建模功能时，由IEC 61850-7定义的标准逻辑节点继承GGIO类，生成新的逻辑节点，该新的逻辑节点的基本信息实时存放在所述的LN信息库中。
4.根据权利要求2或3所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其特征在于：所述解析配置模块内置IED配置子模块和系统配置子模块，在所述IED出厂信息库的支持下，所述系统配置子模块完成SCD文件的生成和下载，所述IED配置子模块CID文件的生成和下载。
5.根据权利要求4所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其特征在于：所述解析配置模块提供可视化的操作界面，对所述CID文件和所述SCD文件进行编辑、修改和校验。
6.根据权利要求1或2或3所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其特征在于:所述第一IEC 61850-8-1/MMS映射器将ACS服务映射为所述一次设备状态监测主IED所能接受的MMS服务；所述第一IEC61850-8-1/MMS映射器将ACS服务映射为对应所述辅助设备状态监测主IED所能接受的MMS服务。
7.根据权利要求1或2或3所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其特征在于:所述网关提供非IEC 61850协议与IEC 61850协议之间的转换。
8.根据权利要求1或2或3所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其特征在于：所述第二IEC 61850-8-1/MMS映射器将各个所述一次设备状态监测主IED的服务端和所述辅助设备状态监测主IED的服务端提供的ACS服务映射为MMS服务。
9.根据权利要求1或2或3所述的基于IEC 61850的智能变电站状态监测平台，其特征在于: 各个所述一次设备状态监测主IED和所述辅助设备状态监测主IED通过所述IED互操作处理平台，使用相同的信息表达实现互操作。
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