CN103605780A - Iec61850数据的接口处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种IEC61850数据的接口处理系统。其包括数据处理机，在数据处理机中设有可使IEC61850数据与变电站实际装置间进行双向数据信息传递的兼容式模板单元，该模板单元包括模板信息和模板配套信息，模板信息包括相互对应的IEC61850侧数据索引和数据接口侧数据索引。本发明根据装置能力模型生成模板、根据模板形成数据索引、根据数据索引形成快速索引属性的数据接口实现方法，能够更加有效直接的完成IEC61850数据和基础数据（库）、多种高级应用数据池（库）之间的接口处理。其可节省CPU资源，由整改前的30%多大幅下降到整改后的不足10%，大幅降低了CPU的整体负荷，确保装置稳定可靠长期运行。

Description

IEC61850数据的接口处理系统

技术领域

本发明涉及一种IEC61850数据的接口处理系统，特别是涉及一种使IEC61850数据与变电站实际装置数据之间进行快速转换的数据接口处理系统。

背景技术

国内变电站系统自引入IEC61850数据通讯以来，在经历了协议站通讯方式之后，进入数字化变电站快速发展阶段，自2011年开始我国智能电网进入全面建设阶段；从智能保护装置到通讯处理系统，再到监控系统、主站系统，多个环节上均需要完成IEC61850数据的接口处理，需要完成IEC61850数据与基础数据之间的关联接口，也需要完成IEC61850数据与数据库直接的关联处理。

IEC61850本身为变电站信息模型系统，所有信息均按照模型对号入座，这样信息按照模型进行传递，在信息接收端按照模型就能够实现信息的解析，解决了变电站信息传输的建模定点问题，极大的减少了变电站信息相关的配置工作量。

但是，现有技术中的变电站采集量本身只是类型不同的数据，需要经过处理才能对应到IEC61850对应模型中的信息；IEC61850模型信息在客户端接收以后需要解析还原为基础数据（所述基础数据，区别于IEC61850数据；存储于实时数据库/池、关系数据库/池中，用于完成数据展示、数据挖掘及高级应用的数据）才能够实现数据基础不同模型层面上的高级应用功能；也就是说数据服务器端从数据到IEC61850模型信息、应用客户端从IEC61850模型信息到数据都需要实现IEC61850模型信息与数据间的接口处理。

IEC61850服务器、客户端装置都按照各自的方案实现了IEC61850模型信息与数据间的接口转换，IEC61850模型与数据的接口处理很多都是固定的或者写死的，在装置数据发生变化时调整复杂且容易出错，不同装置的程序无法做到完全一致，易出错、难维护。

部分旧有装置、系统在设计之初未考虑到IEC61850方式的应用，后期想实现IEC61850通讯方式很困难，特别是数据与IEC61850模型信息间的映射环节很容易成为系统中的短板和盲区，给装置、系统运行带来很大困难。

IEC61850模型信息为完整模型字符串方式，不仅存储空间上增大很多，而且基于字符串进行的查找/比对操作计算量上呈现几何级数的增加，会极大的增加CPU的工作负荷；在服务器系统上，受益于系统平台处理性能优异，不会出现资源很紧张的情况，在嵌入式装置上则不同，基于字符串进行的大量查找/比对操作会占用大量的CPU处理资源而导致出现资源紧张甚至影响到装置响应的实时性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有使IEC61850数据与变电站实际装置数据之间能够快速转换的索引模板单元的数据接口处理系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的IEC61850数据的接口处理系统，包括数据处理机，在数据处理机中设有可使IEC61850数据与变电站实际装置间进行双向数据信息传递的兼容式模板单元，该模板单元包括模板信息和模板配套信息，所述模板信息包括相互对应的IEC61850侧数据索引和数据接口侧数据索引，所述IEC61850侧数据索引为IEC61850数据集REF索引或其局部REF索引、IEC61850数据REF索引或其局部REF索引，数据接口侧数据索引为数据处理机数据库中数据对应的关键字、关键字段索引，所述模板配套信息为模板与实际数据之间的实例化对应信息，其包括IEC61850实例信息和数据接口实例信息。

所述IEC61850侧的数据索引以IEC61850的ICD/CID模型为基础，所包含的数据REF或者数据集路径+该数据集内部序号与ICD/CID模型中相应内容直接相关；所述数据接口侧的数据索引包含与IEC61850侧对应的基础数据索引或者数据库关键索引；所述模板配套信息中的IEC61850实例信息包括IED Name和模板对应关系；所述数据接口实例信息包括数据实例信息和模板对应关系。

将所述模板信息与配套实例信息进行对应关联构成实用的数据索引关系表，所述数据索引关系表包括以IEC61850侧数据和数据接口侧数据中的一侧为主导的单向数据索引或者以IEC61850侧数据和数据接口侧数据两侧转换的双向数据索引。

在所述数据索引关系表下构建快速索引属性，所述快速索引属性包括IEC61850侧数据快速索引属性和数据接口侧数据快速索引属性。

所述数据库可以是实时数据库、关系数据库或内存数据库。

所述中央处理机为嵌有单片机的变电站独立装置或者中控计算机。

与现有技术相比，本发明根据装置能力模型生成模板、根据模板形成数据索引、根据数据索引形成快速索引属性的数据接口实现方法，能够更加有效直接的完成IEC61850数据和基础数据（库）、多种高级应用数据池（库）之间的接口处理。本发明生成的数据索引具有IEC61850数据接口处理通用性，可以灵活应用于各种IEC61850数据处理应用场景；在一定应用场景下根据通用索引形成的快速处理索引可以高效率的完成IEC61850数据接口功能，有效缓解IEC61850数据中由于模型数据独立自描述能力同步带来的数据处理占用资源多的问题，可以作为嵌入式等系统资源比较紧张的IEC61850数据应用情况的一种解决方案。

应用本发明IEC61850数据处理接口对一种基于SCD模型文件的嵌入式规约网关机装置进行整改，将IEC61850服务器数据读取部分由REF到实时数据的字串索引方式整改为快速索引方式，使得数据查询获取的效率大幅提升；在SCD模型中包含60个IED、各个IED数据联系发生变化的情况下，IEC61850服务器数据获取上送服务占用的CPU负荷由整改前的30%多大幅下降到整改后的不足10%，大幅降低了CPU的整体负荷，确保了装置能稳定可靠的长期运行。

本发明为IEC61850数据处理接口给出了一种可行的接口实现方案，为数据接口提供了完整、快速、可靠的实施解决方案。

附图说明

图1是本发明模板信息示意图。

图2是本发明模板配套实例信息示意图。

图3是本发明索引关系示意图。

图4是本发明数据接口快速索引属性示意图。

图5是本发明数据接口封装示意图一。

图6是本发明数据接口封装示意图二。

图7是本发明各环节结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明所述的IEC61850数据接口处理系统，具体包括模板说明、模板配套信息、模板索引信息处理与数据索引关系表生成、快速数据接口索引属性建立、数据接口设计几个部分。

如图1所示，作为实现本发明的关键基础-模板，必须根据实际应用场合进行对应的设计，以满足实际使用需求为基础，尽量做到以实际应用为最终出发点，进行模板设计工作。IEC61850数据对象体系主要包括服务器（server）、逻辑设备（LD）、逻辑节点（LN）、数据（DO）、数据属性（DA）等几个层次，IEC61850数据服务在现阶段SCSM实现为MMS通讯服务，数据在实际传输中主要为数据传递和数据集传递两种方式，数据传递方式的不同对应所设计的模板也需要根据需要发生变化，以便据此实现的数据接口实现方式能够更加快捷有效；比如定值操作中采用数据传递方式，模板中对应信息宜采用数据reference作为IEC61850数据侧的数据索引；量测信息传递采用数据集传递方式，模板中对应信息宜采用数据集路径结合数据集内部序号作为IEC61850数据侧的数据索引。模板中除了包括IEC61850数据侧的数据索引外，还须包括与之关联数据接口侧的数据索引。关联数据接口侧的数据索引需要充分考虑实际接口情况，在保证数据接口索引的充分性、必要性条件的前提下，充分考虑到接口实现的便利性和可靠性。

所述数据接口，是指IEC61850数据与对应数据间的数据转换接口，主要完成数据值的获取和索引的转换。

所述数据接口侧，是指数据接口两侧中相对于IEC61850侧的另一侧，便于区分和说明。

如图2所示，模板配套实例信息，是模板信息的必要补充，主要包含IEC61850数据实例和数据库索引实例相关信息。在进行模板设计时，为减少模板数量，模板按照装置通讯能力描述进行设计，同类型的装置使用一个模板，模板中不包含实例相关信息；在IEC61850数据中不仅包含模板中的信息，还包含实例信息，为实现实际信息的接口处理，还必须完成模板之外的实例相关信息的组织。在IEC61850数据侧的配套实例信息主要是IEDName，同类型的不同设备具有不同的IEDName，在此之下的信息具有共性，可放入模板中；模板中数据接口侧的索引信息也需要与相关实例信息配合才能最终产生可用的索引信息。

如图3所示，模板索引信息处理是将模板信息和配套实例信息获取后进行处理，最终形成可用的数据索引关系表。关键在于将模板信息与配套实例信息进行有效的关联，结合实际的使用情况以IEC61850数据侧或者数据接口侧为主导形成对于另一侧的数据索引关系表，以便进一步处理调整为快速索引属性进行快速数据接口处理。如果在应用时需要完成IEC61850数据和数据接口的双向转换接口，则不易形成以其中一侧为主导的数据索引，宜保持索引信息双向完整性，通过封装的双向接口完成数据接口的双向索引转换。

如图4所示，数据接口快速索引属性，是在数据接口完成的条件下进行的接口处理优化措施，不仅适用于一侧为主导的单向数据索引应用环境，也适用于双向数据索引接口的应用环境，不同的是在双向数据索引接口应用环境下需要分别形成一侧对于另一侧的数据接口快速索引属性。数据接口快速索引属性指的是一侧数据在另一侧的快速索引定位属性，其本身为另一侧数据的相关属性；在IEC61850数据侧形成的快速索引属性是指IEC61850数据在数据接口侧的索引定位属性，而在数据接口侧形成的快速索引属性是指数据接口在IEC61850数据侧的索引定位属性。数据接口快速索引属性本身是实例后相关索引信息的优化处理，需要完整的信号实例作为信息载体。如果在应用环境中没有完整信息的已有载体，要实现数据接口快速索引属性就必须自行添加相应的信息载体，在信息使用中对于载体信息进行读写必须进行完善的冗错处理。

如图5、6所示，数据接口设计工作其实从模板设计环节就已经开始了，在此进行重申是因为数据接口封装本身的相对独立和实现重要性。一个好的接口封装设计，能够大幅减弱接口实现的复杂性，提高接口实现逻辑性，有效减少在接口实现中可能出现的逻辑漏洞。数据接口设计实现可以基于前述环节所形成的数据接口快速索引属性，也可以直接基于前面形成的数据索引直接完成数据接口。在数据接口快速索引属性基础上实现的数据接口与基于数据索引直接进行的数据接口相比，需要完成数据接口快速索引属性的生成并在数据对象基础上占用一定的存储资源，以此为代价，能够不经索引查找就直接完成对应数据的定位索引而快速完成数据接口，大大减少数据接口的处理时间。

将上述的各个环节，按照数据接口快速索引属性方式进行的整体基于目标实现的IEC61850数据接口处理系统如图7所示。

本发明在嵌入式环境及计算机环境下都进行了设计实现，下面就嵌入式环境下的实现做简明阐述。

应用要求：IEC61850数据到实时数据的接口转换，IEC61850数据组织格式为IEDname开始的完整reference，实时数据按照unitID和channelNo进行组织，IEDname示例与实时数据unitID实例对应。设计模板示意如下。

[ChannelInfo]

配套实例信息对应如下。

[IEDNameInfo]

#UnitID     模板ID         IEDName

1           1              IT2202A

2           1              IT1102A

如此可以形成完整的数据索引关系表，按照上述的配置共有18个数据。如第一个数据的完整索引信息如下。

#UnitID   channel      IEDName       varName变量名

1         1            IT2202A       LD0/GGIO1$ST$Alm01$stVal

具备完整索引信息后，并不是一定需要在存储空间中形成全部条目的完整数据索引信息来完成后续的处理，可以直接按照快速索隐属性方式形成对应的处理属性而不存储完整索引信息。比如第一个数据有如下的实时数据库索引，表明其实时数据库位置序号为523，可以作为附加属性附加到IEC61850数据IT2202ALD0/GGIO1$ST$Alm01$stVal对应的数据对象上，在数据接口处理到IT2202ALD0/GGIO1$ST$Alm01$stVal对象时直接通过接口查询附加属性定位到实时数据库#523数据，完成数据的快速定位处理。

#实时库序号  UnitID   channel

523          1        1

本发明的系统适用于嵌入式装置或者计算机上；所述嵌入式装置或者计算机与其他装置或者计算机使用IEC61850方式或者其兼容方式进行信息传递。

本发明的系统通过模板及模板配套信息在IEC61850数据和数据库数据之间的建立数据索引关系表；所述数据库适用于实时数据库、关系数据库、内存数据库等多种数据库方式。

所述的模板及配套信息为实现IEC61850数据接入的关键桥梁，其组织形式上并不拘泥于格式，关键在于其内容能够为IEC61850数据与数据库数据之间提供数据索引；所述模板的内容可包含但不限于序号、IEC61850数据数据集REF索引或局部索引、IEC61850数据REF索引或局部索引、数据库数据对应索引信息；配套信息为模板与实际数据之间的实例化对应信息。

所述模板和配套信息作为进行IEC61850数据接口实现的关键，不仅可以采用手动生成的方式，更应该采用相关配套配置工具自动生成方式；采用配套配置工具进行自动生成，可基于IEC61850数据通讯必备的ICD模型进行相应的转换处理生成对应的模板和配套信息，也可使用集成处理后的CID模型或者全站SCD模型进行相关处理后生成模板和配套信息。

IEC61850数据通讯系统模型中由于具备相关实例信息而导致所有通讯装置的实例模型均不相同，如果完全按照实例模型进行相关模板生成会造成模板过多、信息冗余；所述模板不仅支持按照实例模型进行生成，更宜按照装置通讯能力相关描述分类建模，将实例相关信息另行提取处理生成相关配套信息，在保证相关信息得到正确处理的前提下有效减少模板的数量，提高相关信息处理的效率。

本发明系统对于模板及实例相关配套信息进行处理，形成完整有效的数据索引关系表，在数据接口中可以通过检索所形成的数据索引关系表完成数据接口功能；在需要进行多套相关接口处理的情况下，可根据需要由每套数据接口根据其应用需要在形成的数据索引关系表的基础上按照各自应用要求设计各自的数据索引接口，完成对应的数据接口功能。

所述模板处理生成的数据索引关系表不仅支持通过接口进行检索使用，更宜将关键索引数据作为附加属性附加到数据对象上，以实现数据接口功能的高效便捷；IEC61850数据接口由于所处理的数据的完备自描述特性而产生的数据处理相对高负荷，通过数据接口快速索引属性的优化提升能够有效节省资源、提高效率。

本发明的系统为对于IEC61850数据进行接口处理的一种通用系统，其不仅限于该具体的实现方式方法。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种IEC61850数据的接口处理系统，包括数据处理机，其特征在于：在数据处理机中设有可使IEC61850数据与变电站实际装置间进行双向数据信息传递的兼容式模板单元，该模板单元包括模板信息和模板配套信息，所述模板信息包括相互对应的IEC61850侧数据索引和数据接口侧数据索引，所述IEC61850侧数据索引为IEC61850数据集REF索引或其局部REF索引、IEC61850数据REF索引或其局部REF索引，数据接口侧数据索引为数据处理机数据库中数据对应的关键字、关键字段索引，所述模板配套信息为模板与实际数据之间的实例化对应信息，其包括IEC61850实例信息和数据接口实例信息。

2.根据权利要求1所述的IEC61850数据的接口处理系统，其特征在于：所述IEC61850侧的数据索引以IEC61850的ICD/CID模型为基础，所包含的数据REF或者数据集路径+该数据集内部序号与ICD/CID模型中相应内容直接相关；所述数据接口侧的数据索引包含与IEC61850侧对应的基础数据索引或者数据库关键索引；所述模板配套信息中的IEC61850实例信息包括IED Name和模板对应关系；所述数据接口实例信息包括数据实例信息和模板对应关系。

3.根据权利要求2所述的IEC61850数据的接口处理系统，其特征在于：将所述模板信息与配套实例信息进行对应关联构成实用的数据索引关系表，所述数据索引关系表包括以IEC61850侧数据和数据接口侧数据中的一侧为主导的单向数据索引或者以IEC61850侧数据和数据接口侧数据两侧转换的双向数据索引。

4.根据权利要求3所述的IEC61850数据的接口处理系统，其特征在于：在所述数据索引关系表下构建快速索引属性，所述快速索引属性包括IEC61850侧数据快速索引属性和数据接口侧数据快速索引属性。

5.根据权利要求1所述的IEC61850数据的接口处理系统，其特征在于：所述数据库可以是实时数据库、关系数据库或内存数据库。

6.根据权利要求1所述的IEC61850数据的接口处理系统，其特征在于：所述中央处理机为嵌有单片机的变电站独立装置或者中控计算机。

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