CN103326465A - 一种基于iec61850标准的配电网终端接入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及一种基于IEC61850标准的配电网终端接入方法，包括下述步骤：（1）配电终端接入程序监听UDP网络协议端口，并定期广播发现注册数据包；（2）判断配电终端关联功能是否通过审核；（3）访问配电终端web service端口，获取配电终端的配置信息；（4）从所述配置信息中生成量测点的点表；（5）将生成量测点的点表应用于配电自动化系统。本发明对配电网终端接入实现全过程自动化，无须人工干预，即所谓的即插即用，可以极大的减少配电自动化的工作量及发生错误的可能性，降低配电自动化的实施难度及实施成本，推进配电自动化的建设，提高配电自动化工作效率和正确性，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。

Description

一种基于IEC61850标准的配电网终端接入方法

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及一种基于IEC61850标准的配电网终端接入方法。

背景技术

配电终端即指配电自动化终端（Remote terminal unit of distribution automation），是安装于中压配电网现场的各种远方监测、控制单元的总称，主要包括馈线终端、站所终端、配变终端等。其功能包括但不限于以下几点：

（1）数据采集：终端采集线路电压、电流、有功功率和无功功率等模拟量数据，通常称为遥测功能；应能采集开关的当前位置，储能完成情况，终端状态等状态量，通常称为遥信功能。

（2）控制功能：终端应能接受远方的命令，控制开关合闸和跳闸，以及启动储能过程等，通称为遥控功能。

（3）数据传输功能：终端能通过通信口将测量的数据上传至远方的配网主站或子站，接受配网主站的各种命令，并能通过RS-232或RS-485接口和周边各种通信设备进行通信，完成数据转发功能。

（4）维护功能：终端具备当地、远程参数配置，程序远程下载，设备自诊断、自恢复等功能。

（5）其他功能：终端还应具备对时，事件顺序记录（SOE），馈线故障诊断，单相接地检测，一次重合闸等功能。

配电终端是配电自动化建设的必要设备，它同配电自动化主站系统的通信网络也是配电自动化建设的必备条件。为了实现配电线路和分布式电源的监控，需要在配电线路沿线和分布式电源处安装大量的配电终端，并将配电终端采集的信息通过通信系统汇集到位于控制中心的配电网自动化主站系统，配电主站通过下发遥控命令到配电终端完成对配电网一次设备和分布式电源的控制。配电网的一个重要特点就是现场自动化终端设备点多面广，这就导致了配电网自动化建设和维护的成本都很高。

目前配电终端采用的通信规约只解决了数据传输问题，数据按模拟量、状态量、控制量等类型打包传输数据含义（来源）不明，数据之间缺少必要的关联关系。终端设备没有自描述功能，终端与主站之间需要人工通过书面文件的交流说明数据的具体来源、含义。不同厂商的设备难以实现互插互联，终端设备不能即插即用。这就导致安装调试、管理维护工作量大。如何实现大量配电网自动化设备的有效接入和减少维护的工作量，一直是困扰配电网自动化发展的一大难题。

在现有情况下，在配电网终端现场安装完毕后，配电网终端要正常工作还需要完成以下工作：

1）通信链路的建立：必须与远方的配电自动化主站系统建立通信链路（如建设专业光缆网络或租用电信公司的无线网络），并且配电自动化主站系统必须获取终端的网络地址，网络端口等信息才能与其正常通信；

2）终端的量测点、控制点的元数据录入：完成上述第一步后，配电自动化主站已经能够获取配电终端的测量点数据，但是终端所上传的测量数据不包含量测点的元数据（即这个量测点的数据代表的是什么电气参量，其测量范围是多少，测量单位是什么，这些信息是使用量测数据所必须的），所以配电自动化主站要使用这些数据之前，就必须建立这些量测点与主站系统中的电气参数之间的关联关系，这一步骤在配电自动化工作中通常被称为核对“点表”，而这一过程必须是人工完成的，一个终端可能具备数十个量测点，而一个配电自动化系统可能包含几百个，上千个终端，因此核对点表的工作量是巨大的，而且在这个过程中极容易出错，且不容易找到，这些错误会对配电自动化工作造成重大影响。

IEC61850标准和智能型终端：

IEC61850标准是美国电科院（EPRI）、电气与电子工程师协会（IEEE）和国际电工技术委员会（IEC）合作的成果，其目的是建立一个真正的全球性的标准，解决电力企业自动化的通信网络和系统（Communication Networks and Systems for Power Utility Automation）”互联互通的问题。遵循IEC61850分层、分布式体系结构及集中控制的设计思想，将配电网自动化通信系统划分为3层，主站层、馈线层、终端层，如图2所示。主站层位于控制中心，是配电网自动化的核心和大脑。馈线层对1条中压馈线进行监控，包括位于变电站的网络设备、对整条馈线进行控制的智能设备等。终端层是位于具体线路上的智能设备，包括站所终端（DTU）、馈线终端（FTU）、配电变压器终端（TTU）等。

在现有的情况下，获取终端量测点的元数据及和电气参量建立关联的过程是手工完成的，工作量大，容易出错，是配电自动化工作中亟待改进的环节。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于IEC61850标准的配电网终端接入方法，对配电网终端的自动发现、注册，及对终端配置信息的获取，并使用终端的配置信息获得终端量测点的元数据，并与配电自动化系统中的电气参量匹配，获得量测点与配电自动化系统中电气参量的对应关系。这样，终端的接入实现全过程自动化，无须人工干预，即所谓的即插即用，可以极大的减少配电自动化的工作量及发生错误的可能性，降低配电自动化的实施难度及实施成本，推进配电自动化的建设，提高配电自动化工作效率和正确性，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于IEC61850标准的配电网终端接入方法，所述方法采用IEC61850的配网终端模型，所述配电终端是指配电自动化终端，是安装于中压配电网现场的远方监测、控制单元的总称，包括馈线终端、站所终端和配变终端，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

（1）配电终端接入程序监听UDP网络协议端口，并定期广播发现注册数据包；

（2）判断配电终端关联功能是否通过审核；

（3）访问配电终端web service端口，获取配电终端的配置信息；

（4）从所述配置信息中生成量测点的点表；

（5）将生成量测点的点表应用于配电自动化系统。

其中，所述步骤（1）中，配电终端接入到网络后，自动发送注册数据包，或在接收到发现数据包后，发送注册数据包作为响应；

注册数据包的内容包括配电终端的名称、网络地址和网络服务端口；配电终端接入程序接收到终端的注册数据后，即获知终端的网络地址和端口。

其中，所述步骤（2）中，配电终端接入程序利用终端的网络地址，使用口令和加密方式访问终端的双边的关联功能，请求终端的关联，终端审核关联成功后获得访问配电终端配置的权限。

其中，所述步骤（3）中，配电终端接入程序利用配电终端的自描述服务web service端口，访问配电终端的自描述功能；访问终端的IED配置信息服务获得终端设备的配置信息；配电终端的IED配置信息包含多项内容，包括服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据对象、通用数据类和通用属性。

其中，所述步骤（4）中，从配置信息中提取逻辑节点数据，其中包含量测点的数据属性和数据定义信息；根据逻辑节点数据，生成量测点的点表。

其中，所述步骤（5）中，生成的量测点的点表发送给配电自动化系统使用，配电自动化利用101/104通信规约访问配电终端，获得实时量测数据，并通过点表的映射关系，获得电气参量的量测值。

其中，所述配电终端的功能包括：

<1>具有101/104或DNP3.0规约功能，用于传输实时数据；

<2>监听指定的UDP端口，接收发现注册数据包并发送注册数据包，实现自动注册；

<3>具有web service服务端口，通过web service服务端口提供自描述服务，获取其配置信息；

<4>配电终端设备具备安全验证管理能力，验证连接配电终端的设备的权限，并授权合法设备与配电终端的关联。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

本发明提供的基于IEC61850标准的配电网终端接入方法，对配电网终端的自动发现、注册，及对终端配置信息的获取，并使用终端的配置信息获得终端量测点的元数据，并与配电自动化系统中的电气参量匹配，获得量测点与配电自动化系统中电气参量的对应关系。基于IEC61850标准所规范的配电网设备模型，具有广泛的适用性和先进性。终端的接入实现全过程自动化，无须人工干预，即所谓的即插即用，可以极大的减少配电自动化的工作量及发生错误的可能性，降低配电自动化的实施难度及实施成本，推进配电自动化的建设，提高配电自动化工作效率和正确性，从而提高配电网自动化运行水平，减少停电损失。对于保证配电网的安全运行具有很大的社会和经济价值。本方法易于实现，执行效率高，可快速处理大量的配网终端设备的数据，提高配电企业的工作效率。本方法的创新点包括以下三点：

a、配电网终端设备的自动发现、注册；

b、终端注册完成后，终端设备的配置信息的自动获取；

c、从终端配置信息中获取量测点的元数据，自动形成量测点的点表。

附图说明

图1是终端的信息模型结构图；

图2是配电网自动化通信系统结构示意图；

图3是本发明提供的终端设备的即插即用实现方法原理图；

图4是本发明提供的基于IEC61850标准的配电网终端接入方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为实现终端的即插即用，终端除需具备传统的101/104或DNP3.0规约功能，用于传输实时数据外，还要具备3个功能：

<1>终端可以监听指定的UDP端口，接收发现数据包，发送注册数据包，实现自动注册功能。

<2>终端具备web service服务接口，通过web service提供自描述服务，使其他设备可以获取其详细的配置信息。

<3>终端设备具备安全验证管理能力，可以验证连接终端的设备的权限，并授权合法设备与终端的关联。

本发明提供的基于IEC61850标准的配电网终端接入方法流程如图4所示，包括下述步骤：

（1）配电终端接入程序监听UDP网络协议端口，并定期广播发现注册数据包；

配电终端接入程序监听一个约定好的UDP网络协议端口，并定期广播发现数据包；一个终端接入到网络后，会自动发送注册数据包，或在接收到发现数据包后，发送注册数据包做为响应。注册数据包的内容包括终端的名称，网络地址，网络服务端口等基本信息，配电终端接入程序接收到终端的注册数据后，即可获知终端的网络地址和端口。

（2）判断配电终端关联功能是否通过审核；

配电终端接入程序利用终端的网络地址，使用事先约定好的口令和加密方式访问终端的双边的关联（Associate）功能，请求终端的关联，终端审核关联成功后获得访问终端配置的权限。

（3）访问配电终端web service端口，获取配电终端的配置信息；

配电终端接入程序利用终端的自描述服务web service端口，访问终端的自描述功能；一般情况下，访问终端的IED配置信息（Configured IED Description）服务即可获得终端设备的配置信息。终端的IED配置信息包含多项内容，包括Server（服务器）、Logical Device（逻辑设备）、Logical Node（逻辑节点）、Data Object（数据对象）、Common Data Class（通用数据类）、Common Attribute（通用属性）等，终端的部分信息结构如图1所示，可以获取量测点所处的逻辑设备及下属的逻辑节点；并得出它的量测单位等信息。

（4）从所述配置信息中生成量测点的点表；

从配置信息中提取逻辑节点（Logical Node）的数据，其中包含量测点的数据属性和数据定义等信息。根据这些数据，生成量测点的点表。

（5）将生成量测点的点表应用于配电自动化系统。

生成的量测点的点表发送给配电自动化系统使用，此时配电自动化可以利用101/104通信规约访问终端，获得实时量测数据，并通过点表的映射关系，获得所需电气参量的量测值。

本发明提供的终端设备的即插即用实现方法原理图如图3所示。

本方法基于IEC61850的设备自描述技术及面向对象的数据模型技术，提出配电自动化系统自动发现、注册配电网终端，并自动建立终端的量测点与配电自动化系统电气参量的映射关系的方法。使用本方法，简化了配电网终端接入配电自动化系统的过程，将需要人工完成的核对点表的过程改为由计算机自动完成。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种基于IEC61850标准的配电网终端接入方法，所述方法采用IEC61850的配网终端模型，所述配电终端是指配电自动化终端，是安装于中压配电网现场的远方监测、控制单元的总称，包括馈线终端、站所终端和配变终端，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）配电终端接入程序监听UDP网络协议端口，并定期广播发现注册数据包；

（2）判断配电终端关联功能是否通过审核；

（3）访问配电终端web service端口，获取配电终端的配置信息；

（4）从所述配置信息中生成量测点的点表；

（5）将生成量测点的点表应用于配电自动化系统。

2.如权利要求1所述的配电网终端接入方法，其特征在于，所述步骤（1）中，配电终端接入到网络后，自动发送注册数据包，或在接收到发现数据包后，发送注册数据包作为响应；

注册数据包的内容包括配电终端的名称、网络地址和网络服务端口；配电终端接入程序接收到终端的注册数据后，即获知终端的网络地址和端口。

3.如权利要求1所述的配电网终端接入方法，其特征在于，所述步骤（2）中，配电终端接入程序利用终端的网络地址，使用口令和加密方式访问终端的双边的关联功能，请求终端的关联，终端审核关联成功后获得访问配电终端配置的权限。

4.如权利要求1所述的配电网终端接入方法，其特征在于，所述步骤（3）中，配电终端接入程序利用配电终端的自描述服务web service端口，访问配电终端的自描述功能；访问终端的IED配置信息服务获得终端设备的配置信息；配电终端的IED配置信息包含多项内容，包括服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据对象、通用数据类和通用属性。

5.如权利要求1所述的配电网终端接入方法，其特征在于，所述步骤（4）中，从配置信息中提取逻辑节点数据，其中包含量测点的数据属性和数据定义信息；根据逻辑节点数据，生成量测点的点表。

6.如权利要求1所述的配电网终端接入方法，其特征在于，所述步骤（5）中，生成的量测点的点表发送给配电自动化系统使用，配电自动化利用101/104通信规约访问配电终端，获得实时量测数据，并通过点表的映射关系，获得电气参量的量测值。

7.如权利要求1-6中任一项所述的配电网终端接入方法，其特征在于，所述配电终端的功能包括：

<1>具有101/104或DNP3.0规约功能，用于传输实时数据；

<2>监听指定的UDP端口，接收发现注册数据包并发送注册数据包，实现自动注册；

<3>具有web service服务端口，通过web service服务端口提供自描述服务，获取其配置信息；

<4>配电终端设备具备安全验证管理能力，验证连接配电终端的设备的权限，并授权合法设备与配电终端的关联。

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