CN103227735A - 一种基于iec61850的故障信息子站建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法，子站包括一种基于IEC61850的故障信息子站，包括报文客户端系统以及实际装置，还包括依次相连的系统引擎、订阅中心以及对象空间，以及与对象空间相连的61850装置和与所述的系统引擎相连的61850客户端系统。用于变电站中，包括与变电站中的运行人员、巡检人员、工程人员、保护装置、录波器、其他二次设备、网络存储文件服务器、数据库系统、主站之间的通讯建模方法，该故障信息子站支持61850标准。本发明的一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法，它是基于IEC61850标准的面向对象的一种故障信息子站建模方法。

Description

一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法

本发明是分案申请，母案的申请日为：2008年12月30日，申请号为：200810204845.7，发明创造名称为：一种基于IEC61850的故障信息子站及其建模方法。

技术领域

本发明涉及变电站通信领域，尤其涉及一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法。

技术背景

目前，变电站之间、变电站和控制中心之间的通信，大部分采用IEC103。

IEC60870-5系列通信协议体系是国际电工委员会第57技术委员会第3工作组(IEC TC57 WG03)用了多年时间制定的一套用于变电站远动通信的协议体系。与传统的远动通信协议不同，IEC60870-5系列协议体系借鉴了网络通信协议的分层技术，将协议分为链路层和应用层两层：链路层由IEC60870-5-1 IEC60870-5-2描述；应用层的基础部分由IEC60870-5-3，IEC60870-5-4和IEC60870-5描述。网络层、传输层、会话层、表示层都为空层，应用层直接映射到链路层。传统的微机保护装置大多采用103协议对自身信息进行建模并进行信息的传输。信息以信息点的方式(103中的Group，Item)通过一系列报文和远方后台设备进行信息的交互。传统的变电站间、变电站和控制中心之间的通信，采用的是面向数据点的，而非面向对象的。如何实现面向对象的变电站通信结构，是本发明亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法，它是基于IEC61850标准的面向对象的一种故障信息子站建模方法。

实现上述目的的技术方案是：

本发明之一的一种基于IEC61850的故障信息子站，包括报文客户端系统以及实际装置，其中，还包括依次相连的系统引擎、订阅中心以及对象空间，以及与对象空间相连的61850装置和与所述的系统引擎相连的61850客户端系统，其中：

所述的系统引擎包括若干个客户端控制对象，所述的客户端控制对象中包括有服务映射到消息模块以及消息映射到服务模块；

所述的对象空间包括有若干个装置控制对象；

所述的订阅中心与所述的对象空间之间进行调用服务及结果推送，该订阅中心接受来自客户端控制对象的报告订阅包以及接受来自消息映射到服务模块的服务订阅包，输出服务推送包至所述的服务映射到消息模块；

所述的61850装置传递cosmos通讯包即61850通讯包至所述的对象空间中的装置控制对象中；

所述的报文客户端系统通过客户端通信接口传递消息给所述的系统引擎中的客户端控制对象；

所述的61850客户端系统传递cosmos通讯包即61850通讯包至所述的系统引擎中的客户端控制对象，然后将该客户端控制对象中的消息通过网关服务映射到所述的订阅中心。

上述的基于IEC61850的故障信息子站，其中，所述的实际装置传递sttp映射服务包以及SSttp服务映射包至所述的对象空间中的装置控制对象。

上述的基于IEC61850的故障信息子站，其中，所述的实际装置为基于IEC103的微机装置。

本发明之二的一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法，用于变电站中，包括与变电站中的运行人员、巡检人员、工程人员、保护装置、录波器、其他二次设备、网络存储文件服务器、数据库系统、主站之间的通讯建模方法，其中，该故障信息子站支持61850标准，其中：

与工程人员进行通讯时，构建对象空间以及与对象空间相连的配置工具、终端显示、以及下行通信，通过目录服务或者解析本地配置文件获得系统所需装置配置信息并自动分类入库；

与主站进行通讯时，通过依次相连的上行通信、对象空间以及下行通信实现，它实现获取子站一二次设备配置、子站二次设备运行信息，修改子站二次设备运行信息、定制子站上送信息、子站主动上送装置故障信息、子站上送信息智能过滤、获取子站二次设备录波文件；

与运行人员进行通讯时，通过终端显示、对象空间以及下行通信实现，它实现对主站进行功能验证、增减站内装置、修改一二次设备名称及关联关系、强制中断或重启、与主站通信报文监视；

通信服务器与巡检人员进行通讯时，通过装置面板和通信服务器实现，它通过装置面板了解子站基本硬件运行状况；

与保护装置、录波器以及其他二次设备通讯时，均采用MMS协议。

上述的基于IEC61850的故障信息子站建模方法，其中，在建模时，还需要通过STTP规约实现新老协议的转换。

本发明的有益效果是：本发明实现了变电站间、变电站和控制中心之间的通信及信息共享，均是以IEC61850标准进行建模。IEC61850是一套非常庞杂的标准体系，共分为10个部分，对变电站自动化通信网络和系统做出了全面、详细的描述和规范，它对今后的电力系统具有重大影响。

IEC61850的具有如下特点：按功能划分节点，用逻辑设备抽象物理设备；定义抽象通信服务接口，使功能独立于具体通信技术；利用变电站配置文件，实现设备自我描述。

附图说明

图1是本发明之一的基于IEC61850故障信息子站的结构框图；

图2是本发明之一的基于IEC61850故障信息子站的ROSE图；

图3是本发明之二的基于IEC61850故障信息子站建模示意图；

图4是本发明之二的基于IEC61850故障信息子站建模的工程人员的通讯示意图；

图5是本发明之二的基于IEC61850故障信息子站建模的主站的通讯示意图；

图6是本发明之二的基于IEC61850故障信息子站建模的运行人员的通讯示意图；

图7是本发明之二的基于IEC61850故障信息子站建模的巡检人员的通讯示意图；

图8是本发明之二的基于IEC61850故障信息子站建模的各装置通讯示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，图中示出了本发明之一的一种基于IEC61850的故障信息子站，包括报文客户端系统18以及实际装置19，还包括依次相连的系统引擎22、订阅中心23以及对象空间24，以及与对象空间24相连的61850装置20和与系统引擎22相连的61850客户端系统21，其中：

系统引擎22包括若干个客户端控制对象221，客户端控制对象221中包括有服务映射到消息模块2211以及消息映射到服务模块2212；

对象空间24包括有若干个装置控制对象241；

订阅中心23与对象空间24之间进行调用服务及结果推送，该订阅中心23接受来自客户端控制对象221的报告订阅包以及接受来自消息映射到服务模块2212的服务订阅包，输出服务推送包至服务映射到消息模块2211；

61850装置20传递cosmos通讯包即61850通讯包至对象空间24中的装置控制对象241中；

报文客户端系统18通过客户端通信接口传递消息给系统引擎22中的客户端控制对象221；

61850客户端系统21传递cosmos通讯包即61850通讯包至系统引擎22中的客户端控制对象221，然后将该客户端控制对象221中的消息通过网关服务映射到订阅中心23。

实际装置19传递sttp映射服务包以及SSttp服务映射包至对象空间24中的装置控制对象241，该实际装置19可以为基于IEC103的传统的微机装置。

请参阅图2，是本发明的之一的基于IEC61850的故障信息子站的一实施例，包括用户界面层(UI)、应用层(Application)、领域层(Domain)、技术服务层(TechService)、支持层(Support)，其中：

应用层包括工作流程包(WorkFlow)、从服务到报文的映射包(Service2Msg)、从报文到服务的映射包(Msg2Service)；

领域层包括订阅中心(SubscribeCenter)、对象空间(ObjectDomain)；

技术服务层包括客户端通讯包(ClientCommunication)、61850通讯包(CosMos)；

支持层包括数据库控制包(DataBaseCtrl)、日志控制包(LogCtrl)。

请参阅图3至图8，图中示出了本发明之二的一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法，用于变电站中，包括与变电站中的运行人员2、巡检人员3、工程人员4、保护装置5、录波器6、其他二次设备7、网络存储文件服务器8、数据库系统9、主站10之间的通讯建模方法，该故障信息子站1支持61850标准，其中：

与工程人员4进行通讯时，构建对象空间11以及与对象空间11相连的配置工具12、终端显示13、以及下行通信14，通过目录服务或者解析本地配置文件获得系统所需装置配置信息并自动分类入库；

与主站10进行通讯时，通过依次相连的上行通信15、对象空间11以及下行通信14实现，它实现获取子站一二次设备配置、子站二次设备运行信息，修改子站二次设备运行信息、定制子站上送信息、子站主动上送装置故障信息、子站上送信息智能过滤、获取子站二次设备录波文件；

与运行人员2进行通讯时，通过终端显示13、对象空间11以及下行通信14实现，它实现对主站进行功能验证、增减站内装置、修改一二次设备名称及关联关系、强制中断或重启、与主站通信报文监视；

与巡检人员3进行通讯时，通过装置面板16和通信服务器17实现，它通过装置面板了解子站基本硬件运行状况；

通信服务器17与保护装置、录波器以及其他二次设备5、6、7通讯时，均采用MMS协议，还需要通过STTP规约实现新老协议的转换。

下面将对本发明作进一步说明。

工程人员通过装置小液晶屏或配置工具对装置配置进行管理设置，通过用户界面或其他简易测试工具对验收涉及各项功能进行验证、演示，并获取子站日志以反馈开发人员协助解决软硬件错误。

主站包括自动化后台、变电站主站及分站，通过指定规约或协议，将站内信息按照定制需求发送给自动化后台、变电站主站及分站通信服务器。

最终用户：包括站内运行人员和巡检人员。其中，巡检人员通过装置小液晶屏了解子站基本工作状况及各装置通信、运行状况等简单信息；运行人员通过工程师站或者其他终端系统，了解站内装置具体信息(包括运行信息、故障信息等)

保护装置、录波器及其他二次设备：系统定制及获取站内所需接入系统之装置的相关信息(61850装置)。

网络存储：对于长期录波文件及海量历史事件支持转存至网络存储设备，即网络存储文件服务器。

请参阅图4，针对工程人员，基本参数配置：如系统IP地址、端口，与主站、分站、自动化后台通信协议，日志输出级别，用户权限设定，功能插拔等基本设置。要求所需配置选项尽可能的少，如果配置不符合子站软件系统的要求能给出提示，告知可自由配置的范围，或者直接提供可正常运行的默认缺省配置。

装置接入及配置获取：装置的接入设置应该简单易用(仅需配置装置通信地址、IED Name等基本信息，应提供专门的界面进行统一配置，避免直接修改xml等配置文件的原始方式)。装置接入后应通过目录服务或者解析本地配置文件获得系统所需装置配置信息并自动分类入库。

针对装置和子站的信息定制：通过子站实现，应提供专门界面，根据最终用户的需求实现针对装置和子站的信息定制(功能定制)，且操作简单易用，配置错误时易于恢复并给出响应提示。默认情况下应该是所有信息上送并开放全部功能。

一次设备配置、接线图等用户界面配置：通过子站配置实现，主要是为运行人员显示终端配置一此设备接线图等站内信息。

主站功能验证，通过终端显示实现，主要为了通过验收及简单测试现场程序运行情况。

错误日志反馈：系统应在统一处提供软件系统错误日志输出，便于工程人员现场处理异常情况或反馈开发和测试人员协助处理。

强制中断或重启：系统应提供简单方式，在有需要时强制中断系统运行，或恢复系统运行。

数据导入导出功能：系统应提供简单方式，以对数据库记录以及配置文件等提供导入导出服务(数据备份还原)。

系统还原功能：系统应提供简单方式，能对子站软件系统和操作系统，运行环境进行整体备份和还原。

装置接入和主站接入简单：通过简单配置即可实现装置的接入和主站系统的接入，配置错误时能给出明确提示(如配置范围或建议缺省值等)。

容错性：与主站通信时对于信息传输中的错误能有一定容错性，保证通信不中断，同时能够给出明确的错误所在(己方或对方)。

自恢复功能：当主子站通信出现中断时，具备自动恢复通信功能。子站软件出现异常时，具备软件系统自动恢复功能。

响应性能：能在设定时间内，实现子站召唤操作结果送达终端显示、子站主动上送信息送达终端显示、子站在故障发生设定时间内将装置产生之录波文件采集至本地。

请参阅图5，获取子站一二次设备配置(UC1)，子站应具备响应主站召唤子站配置的功能，支持将站内一次设备基本配置、二次设备详细配置配置以及其它相关配置上送主站。

获取子站二次设备运行信息(UC2)，子站应具备响应主站召唤子站所辖装置运行信息的功能，包括装置定值、模拟量、开关量、软压板等数据以及装置通信状态、运行状态等。

修改子站二次设备运行信息(UC3)，子站应具备响应主站修改子站所辖装置运行信息的功能，包括修改装置定值、软压板等数据以及装置运行状态等。

定制子站上送信息(UC4)，主站可以在子站上送的二次设备配置中，根据自己的需求定制所需信息点，子站根据主站的定制要求在装置端或者在子站端进行信过滤设置。(此处定制的是大类信息，如某台装置告警送不送，动作送不送；或者具体的某个点，启动送不送，某某出口送不送等。)

子站主动上送装置故障信息(UC5)，子站应具备主动上送装置故障信息的功能，包括动作、故障量信息、告警、压板变位、定值变化通知以及装置通信、运行状态变化等信息。

子站上送信息智能过滤(UC6)，子站应具备符合某些特定规则的信息智能过滤功能，如自动过滤无故障的录波文件和故障简报上送，或过滤主站要求过滤之信息。该智能过滤功能应提供简单设置方式以设置打开智能过滤或关闭智能过滤。(此处并不是针对某大类信息或者某个点进行过滤和定制，而是通过一定的逻辑或业务规则，实现垃圾消息的自动过滤)

获取子站二次设备录波文件(UC7)，子站应主动采集装置中的故障录波文件，存储在本地或网络存储器中，并且具备自动上送录波简报及录波文件的功能。

通信协议：主子站之间通过指定的通信协议(规约)进行通信，如上海101、南网103、61850远传(代理模式)等。

自恢复功能：当主子站通信出现中断时，具备自动恢复通信功能。子站软件出现异常时，具备软件系统自动恢复功能。

响应性能：能在设定时间内实现子站召唤操作送达主站、子站主动上送信息送达主站、子站在故障发生设定时间内将装置产生之录波文件采集至本地或上送达主站。

请参阅图6，主站功能验证：主要为了通过验收及了解站内装置运行情况。

增减站内装置：需要增减站内装置时，可以通过向导或其他简单操作完成配置工作，无需工程人员再到现场进行维护工作。

修改一二次设备名称及关联关系：需要修改一二次设备名称及关联关系时，可以通过向导或其他简单操作完成配置工作，无需工程人员再到现场进行维护工作。

强制中断或重启：系统应提供简单方式，在有需要时强制中断系统运行，或恢复系统运行。

提供与主站通信报文监视功能：系统应提供易于观察的通信报文监视画面。

还需要设置自恢复功能以及响应性能。

请参阅图7，从装置面板了解子站基本运行状况，通过装置面板的指示灯和液晶屏，应能了解到子站基本硬件运行状况，主子站通信状况，站内各装置运行状况以及与子站的通信状况，如有必要，可增加事故总、告警总等指示灯或声音报警提示。

还需要设置响应性能。

请参阅图8，装置要求子站软件系统通信能支持61850(底层采用MMS协议，基于思科提供的MMS平台实现)。子站系统应同时支持多种“定制版本”的61850装置的接入。

留出支持传统103、104等规约的接口，考虑到在过渡时间站内可能同时需要接入新老协议(规约)的装置，所以在后续工作中将该接口通过对sttp规约的转换实现。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于IEC61850的故障信息子站建模方法，用于变电站中，包括与变电站中的运行人员、巡检人员、工程人员、保护装置、录波器、其他二次设备、网络存储文件服务器、数据库系统、主站之间的通讯建模方法，其特征在于，该故障信息子站支持61850标准，其中：

与工程人员进行通讯时，构建对象空间以及与对象空间相连的配置工具、终端显示、以及下行通信，通过目录服务或者解析本地配置文件获得系统所需装置配置信息并自动分类入库；

与主站进行通讯时，通过依次相连的上行通信、对象空间以及下行通信实现，它实现获取子站一二次设备配置、子站二次设备运行信息，修改子站二次设备运行信息、定制子站上送信息、子站主动上送装置故障信息、子站上送信息智能过滤、获取子站二次设备录波文件；

与运行人员进行通讯时，通过终端显示、对象空间以及下行通信实现，它实现对主站进行功能验证、增减站内装置、修改一二次设备名称及关联关系、强制中断或重启、与主站通信报文监视；

通信服务器与巡检人员进行通讯时，通过装置面板和通信服务器实现，它通过装置面板了解子站基本硬件运行状况；

与保护装置、录波器以及其他二次设备通讯时，均采用MMS协议。

2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的故障信息子站建模方法，其特征在于，在建模时，还需要通过STTP规约实现新老协议的转换。

Images