CN103713523A - 一种智能变电站全站模型的波及分析方法 - Google Patents

Abstract

一种在智能变电站全站二次系统61850模型的可视化波及分析方法。该发明的分析方法适用于基于IEC61850标准体系建设的智能(数字化)变电站中智能电子设备IED模型的集成。基于该方法的软件应用有助于使用者清晰、直观、明了地识别全站模型SCD的变化差异，并获知IED装置模型变化所影响的范围。据此可以缩小调试实验的范围，极大地减少调试工作量，缩短智能(数字化)变电站二次系统的工程调试建设周期。

Description

一种智能变电站全站模型的波及分析方法

技术领域

本发明涉及一种IEC61850智能变电站全站模型波及可视化方法。该方法适用于智能变电站二次系统集成时的改、扩建模型，分析改动对二次系统IED装置、一次系统间隔、电压等级的波及影响，用于指导缩减调试实验的范围。 

背景技术

随着IEC61850标准在国内智能变电站内的深入应用，能够承载海量数据的数字通讯网络替代了传统的电缆接线方式。大大地丰富了变电站数据扩展的空间。给智能变电站的发展提供了坚实的基础。但与此同时，也对传统的二次接线回路设计带来了新的挑战。传统的二次接线回路设计，通过电缆建立一次设备和二次设备，以及二次设备间的连接关系。其设计思路简单、易控，二次回路中的连接通过硬件上的电气隔离保证其相互之间的独立性。在智能变电站中，所有的数据传输与连接都是通过网线来实现，这些二次回路的逻辑连接关系是通过配置工具编辑设计并以IEC61850的全站模型描述文件SCD来保存的。SCD模型是遵循统一的变电站描述语言SCL描述规则,使得各厂家IED智能设备的基于SCL的ICD模型易于被集成，使用61850体系中IED互操作性得以良好的实现。然而在实际工程中SCD模型往往易受单个或多个IED装置ICD模型变化而变化。这种变化人工难以识别，带来一系列的问题使得工程的调试实验变得复杂、工程周期较长: 

1）基于描述语言SCL的SCD模型文件的规模很大。工程实践中110/220kV电压等级的变电站SCD模型约为50MB,而500kV变电站SCD模型在50～100MB,750kV变电站的模型文件大小多数已超过100MB。这种规模较大的模型文件无论给人工识别成模型变化或是基于工作站单机计算机自动识别变化带来挑站。 

2）工程项目中IED的供应商的ICD模型会种种原因(需求变化)会发生变化，在智能变站模型的集成过程会经过数轮或数十轮的更改迭代，由于没有较好手段识别这种变化的影响范围，导致每次迭更改的实验基本按照全站验证重新来过遍，带来的实验工作量巨大，使得调试工期较长，不利用智能站变电站的快速推广应用。 

为了更好利用SCD便于集成的特点，同时使得SCD的改动变化易于被识别，并指导工程调试实验，降低工作量,本发明提出了一种IECIEC61850全站模型的波及分析及可 视化方法。 

发明内容

本发明的目的使用智能变电站模型集成的改扩建变化易于被识别，其所述的方法将智能站电站改动前后的全站SCD模型差异进行波及比较分析，还能够进一步以图形进行差异可视化展示，使得使用者能够清晰了解改动后对虚端子连接关系、IED装置、IED装置所在的一次间隔、IED装置所在一次电压等级的波及影响范围，用于指导缩减调试实验的范围。 

本发明具体采用以下技术方案。 

一种智能变电站全站IEC61850全站模型的波及分析及可视化方法，其特征在于：所述的方法将智能站电站改动前后的全站SCD模型差异进行比较分析，并以图形进行差异可视化展示,使得使用者能够清晰了解改动后对虚端子连接关系、IED装置、IED装置所在的一次间隔、IED装置所在一次电压等级的波及影响范围。 

所述方法包括以下步骤： 

步骤1：扩展变电站描述语言SCL描述规则，建立全站模型描述文件SCD模型中的变电站间隔与IED装置的包含对应关系的基础数据，在向SCD模型中加入新的IED装置的ICD模型文件时，将新加入的IED装置所在的变电站间隔与电压等级，加入到变电站间隔描述信息中； 

步骤2：一个或多个IED装置的ICD模型变化时，在全站模型描述文件SCD模型中，需对变化的IED装置的ICD模型重载，处理新的ICD、SCD中旧的ICD模型的输出(或发布)、输入(或订阅)虚端子（输出即发布，输入即订阅，输出采用的是组播发布方式,输出虚端子是指本装置向外发送的信号，其他任何装置都可接收此信号，是否接收信号处决于其他装置是否订阅此信号），按智能变电站逻辑分层，重载处理的ICD模型的差异包括： 

a)间隔层、过程层GOOSE(通用的面向对象的变电站事件)类型的输出虚端子、输入虚端子的差异， 

b)过程层采样值类型的输出、输入虚端子的差异 

本步骤中所述虚端子是指IED装置一种虚拟的信号端子(虚拟是指相对于传统装置的实信号端子)，反映IED装置的外部输入或输出信号，其中输出虚端子又称发布虚端子，输入虚端子又称订阅虚端子； 

步骤3:对智能站电站改动前后的两个全站SCD模型进行波及分析，提取间隔变化、SCD模型中的IED装置的ICD模型变化、虚端子关系变化等信息，识别SCD模型中输入订阅虚 端子信息、输出发布虚端子信息、虚端子连接关系的增加、删除、改变、不变四种变化模式，同时提取各IED装置的ICD模型的采样值输入、采样值输出、GOOSE输入端子、定值、四遥的差异对比分析结果，其中四遥是指遥测、遥信、遥调、遥控； 

步骤4:对波及分析结果的可视化分层展示，将全站模型中IED装置虚端子连接关系的增加、删除、改变、不变四种变化模式以波及分析图展示出来，在波及分析图形中以特定的着色配置及标志符号来表示这四种模式。 

本发明具有以下技术效果： 

(1)自动识别单个或多个IED的ICD模型的变化 

(2)降低模型少量变化IED装置输入输出虚端子配线配置的工作量 

(3)识别单个IED装置模型虚端子变化对全站其他IED装置、一次间隔、电压等级的影响范围, 

(4)指导实验范围，明显降低二次信号连接回路的调试实验工作量 

附图说明

图1是本发明方法流程图； 

图2是本发明方法所使用ICD模型重载流程示意图； 

图3是本发明方法在SCD模型中进行IED装置波及分析的处理流图； 

图4是本发明方法使用可视化差异展示图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细介绍。 

如附图1所示为本发明一种智能变电站全站模型波及分析方法流程图。该方法主要流程是通过重载技术自动完成对单个或多个IED的ICD模型变化得新版本的全站SCD模型文件，将其与旧版本的SCD模型比较，得出模型中IED装置的变化、虚端子的变化，分析出这此变化对其他IED装置、变电站间隔、电压等级的波及影响。提取增、删、改、不变四种波及影响结果模式，按照电压等级、变电站间隔、IED装置、装置虚端子细节四个层次及特定的标记与着色方式进行波及影响可视化展示。本发明公开的智能变电站全站模型波及分析方法包括以下步骤： 

步骤1：建立扩展SCL描述规则，加入变电站间隔与IED装置的包含对应关系基础数据描述在SCD加入新的IED的ICD模型时，将新的IED装置加入其所服务的变电站间隔中。 

SCL中间隔与IED装置的包含对应关系的基础数据扩展规则是在SCL的<Substation>节点的<Bay>子节点中扩展加入<sf::IED>子节点，其中sf代表公司名代码前缀,在不同的 实现中可以有不同的代码。Bay子节点可以包含多个平行的<sf::IED>兄弟子节点。每个<sf::IED>子节点包含IED名称及描述属性。<sf::IED>的名称属性与SCL根节点下的<IED>子节点的名称属性一致。 

步骤2：一个或多个IED装置模型变化时，在SCD文件模型中对变化的IED的ICD模型变化进行重载，处理新、旧模型的发布、订阅虚端子包括：间隔层、过程层GOOSE发布、订阅，过程层SV发布、订阅虚端子的差异。重载流程参见附图2。该流程的主要处理过程如下：首先选择需要SCD中需要重载的IED装置，然后导入其对应的新的ICD模型，再对ICD模型进行基本的检测，包括名称、版本以及基本语法合法性检查，检查通过后再对新旧模型内的虚端子进行提取，取得并存储到内存实时数据库中，在内存实时数据进行对比分析，分情况处理:对虚端子连接关系未发生变化的保留原有的连接关系,对删除、新增、改变的虚端子记录到差异表中备查。处理完成后对SCD模型进行保存得到新版本的SCD。 

步骤3:对两个全站模型进行波及分析。提取间隔变化、模型的IED变化、虚端子关系变化，识别模型中订阅虚端子信息，发布虚端子信息，虚端子连接关系的增加、删除、改变、不变四种变化模式，同时提取各IED装置模型的采样值SV订阅、采样值发布、GOOSE订阅端子、定值、四遥（遥测、遥信、遥调、遥控）的差异对比分析结果。如附图3所示，其流程过程如下:首先选择旧版本SCD模型，以其作为比较基础，与前述步骤2得到新版本的SCD进行IED装置变化模式的比较，再根据每种变化模式对IED装置内部的虚端子进行比较分析,将增、删、改、不变四种情况记录到不同的全站虚端子连接关系表中，得到全站IED变化及虚端连接关系表。 

步骤4:对波及分析结果的可视化分层展示 

将全站模型中IED装置虚端子连接关系统的增、删、改、不变四种模式以波及分析图展示出来。在波及分析图形中以特定的着色配置方案及标志符号来表示这四种模式。如附图4所示,对站内IED装置的变化的四种模式颜色与标志如下:以黄色“+”号代表增加的IED装置或IED装置之间虚端子连接关系，以蓝色“－”代表删除的IED装置或删除的虚端子连接关系，以绿色代表不变的IED装置,以红色虚线框代表删除的IED装置。 

对站内IED所在一次间隔及电压等级的影响四种模式的颜色与标志如下:对站内IED装置所在一次间隔框图的背景着色处理，红色代表改动影响本间隔或电压等级，绿色代表不影响。 

波及可视化图形以分为变电站电压等级层、间隔层、IED装置层、虚端子细节层四个层级方式切换展现。层级之间以一键点击方式切换展现。电压等级层表征全站61850模型 改动后对站内一次设备所在电压等级的影响，间隔层表征模型改动后对一次设备所在间隔的影响，IED装置层表征模型改动后对基于数据集的连接关系的增、减、删的影响，虚端子细节层表征具体虚端子的增、减、删的影响。 

本发明的范围不应局限于这些描述。任何在本发明原理范围内的修改、改进都属于本发明的保护范围。 

Claims (4)

1.一种智能变电站全站IEC61850全站模型的波及分析及可视化方法，其特征在于：所述的方法将智能站电站改动前后的全站模型描述文件SCD模型差异进行比较分析，并以图形进行差异可视化展示,使得使用者能够清晰了解改动后对虚端子连接关系、IED装置、IED装置所在的一次间隔、IED装置所在一次电压等级的波及影响范围。

2.根据权利要求1所述的波及分析及可视化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：扩展变电站描述语言SCL描述规则，建立全站模型描述文件SCD模型中的变电站间隔与IED装置的包含对应关系的基础数据，在向SCD模型中加入新的IED装置的ICD模型文件时，将新加入的IED装置所在的变电站间隔与电压等级，加入到变电站间隔描述信息中；

步骤2：一个或多个IED装置的ICD模型变化时，在全站模型描述文件SCD模型中，需对变化的IED装置的ICD模型重载，处理新的ICD、旧的ICD模型的输出、输入虚端子，按智能变电站逻辑分层，重载处理的ICD模型的差异包括：

a)间隔层、过程层GOOSE(通用的面向对象的变电站事件)类型的输出虚端子、输入虚端子的差异，

b)过程层采样值类型的输出、输入虚端子的差异

其中，所述虚端子是指IED装置一种虚拟的信号端子，反映IED装置的外部输入或输出信号，其中输出虚端子又称发布虚端子，输入虚端子又称订阅虚端子；

步骤3:对智能站电站改动前后的两个全站SCD模型进行波及分析，提取间隔变化、SCD模型中的IED装置的ICD模型变化、虚端子关系变化等信息，识别SCD模型中输入虚端子信息、输出虚端子信息，所述输入、输出虚端子信息包括虚端子连接关系的增加、删除、改变、不变四种变化模式，同时提取各IED装置的ICD模型的采样值类型输入虚端子、采样值类型输出虚端子、GOOSE类型输入虚端子、定值、四遥的差异对比分析结果，其中四遥是指遥测、遥信、遥调、遥控；

步骤4:对波及分析结果的可视化分层展示，将全站模型中IED装置虚端子连接关系的增加、删除、改变、不变四种变化模式以波及分析图展示出来，在波及分析图形中以特定的着色配置及标志符号来表示这四种模式。

3.根据权利要求2所述的波及分析及可视化方法，其可特征在于：

在步骤4中，智能变电站内IED装置虚端子连接关系的四种变化模式着色配置及标志符号如下:以黄色“+”号代表增加的IED装置或IED装置之间虚端子连接关系，以蓝色“－”代表删除的IED装置或删除的虚端子连接关系，以绿色代表不变的IED装置，以红色虚线框代表删除的IED装置；

对站内IED所在间隔及电压等级的着色配置及标志符号如下:对站内IED装置所在一次间隔框图的背景着色处理，红色代表改动影响本间隔或电压等级，绿色代表不影响。

4.根据权利3所述的波及分析及可视化方法,其特征在于：

波及可视化图形以分为变电站电压等级层、间隔层、IED装置层、虚端子细节层四个层级方式切换展现；电压等级层表征全站61850模型改动后对站内一次设备所在电压等级的影响，间隔层表征模型改动后对一次设备所在间隔的影响，IED装置层表征智能站电站全站SCD模型改动后对基于数据集的输出发布、输入订阅连接关系的增、减、删的影响，虚端子细节层表征IED装置虚端子连接关系的增加、删除、改变、不变的影响。

Images