CN103326463A - 一种基于iec61850的变电站一体化防误控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统自动化领域，更准确的说涉及变电站五防领域。本发明设计了一种基于IEC61850的变电站一体化防误控制方法。采用IEC61850标准对象Reference描述变电站自动化系统五防闭锁逻辑的一次设备对象，定义了变电站一体化防误逻辑描述的相关名词术语的各个组成部分，关键字语义描述闭锁逻辑的使用范围、版本信息、闭锁逻辑对象IEC61850Reference定义和闭锁逻辑对应条件等，并以此设计了一套适用于变电站监控后台、远动机、测控装置一体化的五防闭锁逻辑描述规范。

Description

一种基于IEC61850的变电站一体化防误控制方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，尤其涉及到变电站防误闭锁控制系统。

背景技术

五防，是指变电站为确保生产，高压开关柜应具备的五种防误功能，包括：防止误分、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂（合）接地线（接地开关）；防止带地线送电；防止误入带电间隔。在目前的变电站应用中，广泛采用监控型防误闭锁系统,该系统包括三层的防误系统：站控层防误、间隔层防误以及电气单元闭锁，站控层五防主要由五防工作站、通信控制器或监控后台构成，间隔层五防主要由微机型测控装置来担当，单元电气闭锁通过各种锁具来实现。这种微机防误系统经过多年的建设和推广，虽然在防止误操作上取得了不小的成效，但它也存在如下问题：

在建设变电站防误系统的工程实施过程中，需要事先拟定变电站设备在不同运行方式下的防误规则，这一工作通常由专业技术人员（电气设计人员、五防厂家技术人员，变电站富有经验的运行人员或五防专职）来完成。当由于变电站的规模较大，操作设备较多，运行方式复杂时，编制变电站的防误规则库是一件费时、费力、且不易做好的工作，如果编制的规则库中存在疏忽或错误，不易检查出来，故五防规则需要变电站富有经验的运行人员或五防专职审核，保证五防规则编写正确。编制好的规则需要转换成防误设备可读的表达方式，由站控层防误设备和间隔层防误设备厂家技术人员分别录入变电站监控后台和微机型测控装置，这也会带来不小的工作量，在站控层防误设备和间隔层防误设备不是同一设备厂商时，对于同一条规则，需要转化成各设备自己的表达方式，工作量会更大，且有可能发生不一致的情况，故五防规则录入也是易出错环节之一。

作为监控系统防误主体的监控后台、远动机、测控装置等都有独立的一套防误闭锁逻辑配置体系，完成所有的闭锁逻辑配置占据了工作量巨大，且防误逻辑在原理上是一致的，因此，如何实现监控后台、远动机、测控装置都能识别，且能忽略不同厂家设备异构性的防误闭锁逻辑描述方法成为本发明专利重点解决的问题。IEC61850标准作为变电站自动化系统各厂家设备互联互通的通信标准，很好的解决了各厂家数据模型以及通讯的异构性，在当前变电站自动化系统中已经得到了广泛的推广应用。监控防误系统中如果引入IEC61850标准中数据模型描述方法来描述防误闭锁逻辑能很好的解决上述问题。

 

发明内容：

1、为变电站自动化五防系统提供一种新的防误闭锁控制方法，该方法对闭锁防误对象的描述采用IEC61850模型对象描述语言。

2、设计了该描述语言的各部分内容，包括使用范围部分定义、版本定义、控制对象描述定义和防误闭锁逻辑正文等。

3、设计了有站控层全站防误逻辑生成间隔层测控装置各间隔防误闭锁逻辑的生成过程。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

1、采用IEC61850 Reference描述变电站自动化系统五防闭锁逻辑的一次设备对象，设计整套变电站监控后台、远动机、测控装置一体化的五防闭锁逻辑；该逻辑的描述方式包括：

（1）使用专用语义定义闭锁逻辑的作用范围及版本信息；

（2）使用特殊运算符表述防误闭锁逻辑的逻辑运算表达式；

（3）设定防误闭锁逻辑中的操作类型常量；

2、配置服务器从监控系统获得全站信息数据库，获取全站的IEC61850数据模型、一次设备相关信息、全站一次接线方式、全站二次设备间隔配置信息；

    3、用户根据需求导出不同间隔层设备和站控层设备的防误逻辑。

4、采用IEC61850 Reference描述变电站防误闭锁逻辑中的一次设备对象，逻辑描述的基本组织结构为：IED(智能电子设备名称)+LD(逻辑设备名称)+LN(逻辑节点名称)+测点名称+后缀。

5、使用“[Scope define]”、“[Version define]”、“[Token define]”、“[Operation rules]”等关键字语义描述闭锁逻辑的使用范围、版本信息、闭锁逻辑对象、IEC61850 Reference定义和闭锁逻辑对应条件。

6、该模式的防误闭锁逻辑描述方式适用于变电站“站控层”防误和“间隔层”防误，实现监控系统后台、远动机和测控装置的闭锁逻辑一体化配置，监控后台完成逻辑配置后，一次性生成上述设备的防误逻辑，无需再次编辑防误逻辑。   

附图说明

现在结合附图详细说明本发明各种实施方式，附图中：

图1是基于IEC61850的变电站一体化防误逻辑描述范本。

图2是基于IEC61850的变电站一体化防误逻辑生成过程。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案进一步详细阐述。

1. 基于基于IEC61850的变电站防误闭锁逻辑定义

如图1所示为基于基于IEC61850的变电站一体化防误逻辑描述范本。该范本主体分为作用域范围、版本信息、符号字典和操作规则4个部分。在描述范本的开始部分定义该闭锁逻辑的作用范围和版本信息。符号字典定义了闭锁逻辑中涉及的防误操作设备对象和闭锁条件对象以及对应的IEC61850 Reference。操作规则定义了闭锁逻辑中防误操作设备对象的闭锁条件。以及各个闭锁条件的关联关系等。

其中，作用域范围关键字语义常量定义为“[Scope define]”；版本信息关键字语义常量定义为“[Version define]”；符号字典关键字语义常量定义为“[Token define]”；关键字语义常量定义为“[Operation rules]”。

(1)作用域范围

作用域部分表示如下：

[Scope define] 

Scope=NS3561

    在作用域范围中标示该防误逻辑是作用于全站还是具体哪个间隔。监控系统后台和远动机的防误规则作用域一般是全站（Scope=All）。间隔层测控装置的作用域范围为IEC61850间隔IED名称。间隔层装置的SCD模型中含有该IED的名称，当该规则文本下装到测控装置时，检查IED名称是否匹配，可以防止闭锁逻辑下装至错误的间隔。

(2)版本信息

版本信息表示如下：

[Version define] 

Version=1.0

    在版本信息标示该防误逻辑的当前版本。每次对防误闭锁逻辑进行编辑和修改后，版本自动加1。往间隔层测控装置下装闭锁逻辑时，比较下装版本和已有闭锁逻辑版本号，如下装版本号小于当前版本号，则说明下装版本号错误，可以防止将老版本的闭锁逻辑替换当前较新的闭锁逻辑。也可检查测控装置闭锁逻辑版本号是否和监控系统后台的版本一致，确保将最新的闭锁逻辑下装置间隔层测控装置。

(3)符号字典

符号字典部分表示如下：

[token dictionary]

desc1=data1’s name

……

descN=dataN’s name

符号字典以关键字[token dictionary]开始，关键字独占一行；下面排列多个符号定义，每条符号定义占据一行，符号定义中应避免空格或制表符。

desc，数据的描述字符串，由数字和字母组成，通常由数据所属的一次设备的防误编号加数据属性构成；对于状态数据信息，直接用防误编号表示；对于测量数据信息，用防误编号加通道名称表示，如5011Ib；对于控制数据对象，用防误编号加CTL表示，如5011CTL。对于不存在防误编号的数据，可以自由组织desc，但必须简洁明了。

data’s name，数据名称，通常与监控后台防误数据库中数据名称保持一致。

在采用IEC61850通讯规约的变电站内，采用数据的reference来表示数据名称，其数据结构的组织方法为：IED(智能电子设备名称) +LD(逻辑设备名称)+LN(逻辑节点名称)+测点名称+后缀。例如，对于控制对象信息，数据名称可表示为：CB5011CTRL/QG1CSWI1.Pos[CO]；对于位置信息，数据名称可表示为：CB5011CTRL/QG1CSWI1.Pos.stVal[ST]；对于测量信息，数据名称可表示为：CB5011MEAS/Q0MMXU1.PhV.phsA.cVal.mag.f[MX]。

 (4)操作规则

操作规则部分表示如下：

[operation rules]

operateObject1’s desc{operateType}：logic expression1

……

operateObjectN’s desc{operateType}：logic expressionN

操作规则以关键字[operation rules]开始，关键字独占一行；下面排列多个操作对象的操作规则，每条规则从行的第一列开始，可以占用多行。防误闭锁逻辑的规则既包含遥信位置信号，也应该可以包含遥测、电度、档位等模拟量信号。

operateObject’s desc，操作对象描述，在符号字典中定义。

operateType，操作类型，主要有：合操作、分操作、有压合、无压合、自动同期等几种类型。

logic expression，逻辑表达式，由在符号字典中定义的数据描述和运算符组成，运算符定义如下：

“=”，等于，可用于变量数据与常数、变量数据与变量数据间的比较

“>”，大于，可用于变量数据与常数、变量数据与变量数据间的比较

“<”，小于，可用于变量数据与常数、变量数据与变量数据间的比较

“,”，逻辑与，用于BOOL量之间的逻辑与运算

“;”，逻辑或，用于BOOL量之间的逻辑或运算

“~”，逻辑非，用于BOOL量的取非运算

“！”，结束符，用于表示一条规则的结束

“()”，括弧，用于表达式中的优先级运算

以上操作符皆为半角。

2. 基于IEC61850的变电站一体化防误逻辑生成过程

监控系统一体化防误的防误规则由统一的配置软件进行配置，配置软件安装于配置服务器中，配置服务器可以是一台独立的机器，也可以与监控主机合一。配置示意图如图2所示。

配置服务器从监控系统获得全站信息数据库。获取全站的IEC61850数据模型、一次设备相关信息、全站一次接线方式、全站二次设备间隔配置信息等，根据五防闭锁逻辑的配置经验配置防误闭锁逻辑，保存在五防闭锁逻辑数据库中。用户可以根据需求导出不同间隔层设备和站控层设备的防误逻辑。

对于监控后台和远动机，其涉及的防误操作对象为全站设备对象，其防误作用域范围和防误版本一致。因此，导出的基于IEC61850的防误闭锁描述文件可以一致。

对于间隔层测控装置，其涉及防误操作对象为其所属间隔设备，需要按照间隔IED生成每个间隔的防误闭锁文件，防误作用域范围IED名称为其所属的IED名称。由五防配置服务器一键式生成所有间隔的基于IEC61850防误闭锁逻辑，命名为“wf.dat”。由各自所属的IED名称的文件夹加以区分。

Claims (4)

1.一种基于IEC61850的变电站一体化防误控制方法，其特征在于：采用IEC61850 Reference描述变电站自动化系统五防闭锁逻辑的一次设备对象，设计整套变电站监控后台、远动机、测控装置一体化的五防闭锁逻辑；该逻辑的描述方式包括：

使用专用语义定义闭锁逻辑的作用范围及版本信息；

使用特殊运算符表述防误闭锁逻辑的逻辑运算表达式；

设定防误闭锁逻辑中的操作类型常量；

配置服务器从监控系统获得全站信息数据库，获取全站的IEC61850数据模型、一次设备相关信息、全站一次接线方式、全站二次设备间隔配置信息；

用户根据需求导出不同间隔层设备和站控层设备的防误逻辑。

2.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850的变电站一体化防误控制方法，采用IEC61850 Reference描述变电站防误闭锁逻辑中的一次设备对象，其特征在于：防误闭锁逻辑描述对象的基本组织结构为：IED(智能电子设备名称)+LD(逻辑设备名称)+LN(逻辑节点名称)+测点名称+后缀。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：使用“[Scope define]”、“[Version define]”、“[Token define]”、“[Operation rules]”等关键字语义描述闭锁逻辑的使用范围、版本信息、闭锁逻辑对象、IEC61850 Reference定义和闭锁逻辑对应条件。

4.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850的变电站一体化防误控制方法，其特征在于：该模式的防误闭锁逻辑描述方式适用于变电站“站控层”防误和“间隔层”防误，实现监控系统后台、远动机和测控装置的闭锁逻辑一体化配置，监控后台完成逻辑配置后，一次性生成上述设备的防误逻辑，无需再次编辑防误逻辑。

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