CN104135068B - 一种基于iec61850标准的配电终端即插即用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，采用IEC61850面向对象、分层分布的思想，以开放式的IP通信网络为基础，以配电终端的自描述为前提，提出了配电自动化主站与配电终端之间的模型映射方法，构建了配电自动化配电终端即插即用的体系，实现了配电终端的即插即用。本发明提供的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，实现配电自动化主站系统对配电终端的自动发现、自动识别，减少配电自动化终端安装调试过程中的大量工作；同时为实现配电自动化终端之间的相互识别提供模型基础，推动智能分布式FA的快速发展。
Description
技术领域
本发明涉及配电网自动化系统中远动信息采集领域，是国际标准IEC61850在配电自动化领域的一种应用，具体涉及一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法。
背景技术
随着配电自动化覆盖率的逐年提高，配电自动化终端的数量日益增长。目前配电终端没有实现标准化，缺乏统一的模型，配电自动化系统大多采用IEC104或IEC101远动通信规约，这些通信规约只解决了数据传输的问题，缺乏对数据自身的描述和说明，配电自动化主站系统无法获得规约数据的实际意义；在配电终端接入时依靠人工制作和人工传递遥信、遥测、遥控点表，再由主站与终端双方进行逐点对试校核，大量配电终端的接人导致配电自动化系统施工、维护的工作量都非常大；配电终端之间缺乏互联互通，而集中式故障处理模式难以应对海量数据量接入，系统负担也越来越重，严重影响了故障处理的快速性和准确性；分布式电源也缺乏统一的采集标准和控制策略。
国际电工委员会第57工作组制定了IEC61850通信体系，为解决配电终端的即插即用创造了条件，与以往的通信标准不同，IEC61850并没有停留在通信协议的层次上，而是对数据传输和数据交换做出了全面的规范。IEC61850采用面向对象的数据建模新方法，将信息分为可以访问的逻辑信息组，逻辑信息组被进一步划分为不同的逻辑节点。逻辑节点是交换信息的最小实体，每一个逻辑节点由代表一些特定应用功能的数据组成。基于IEC61850标准，对配电终端进行自描述，最终实现配电终端即插即用。
基于IEC61850标准的配电终端“即插即用”方法，以FTU、DTU等配电终端设备能够进行自描述为基础，以IP通信网络为支撑，配电自动化主站系统实现对配电终端的自动发现、自动识别，完成配电终端上送的IEC61850模型到配电自动化主站系统IEC61968/IEC61970模型的自动映射功能，实现配电自动化终端的即插即用。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，减少配电自动化终端安装调试过程中的大量工作，本发明提供一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，该方法实现了配电自动化主站系统对配电终端的自动发现、自动识别，同时为配电自动化终端之间的相互识别提供模型支撑，推动智能分布式FA的快速发展。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，配电自动化主站能够主动发现工程现场新安装的配电终端，并根据配电终端上送的自描述配置信息，创建配电终端量测模型库，自动识别配电终端上送的遥测、遥信实时数据，并将配电网线路的拓扑模型发布给相应的配电终端设备，为灵活地实现分布式馈线自动化功能提供拓扑支撑；该方法包括以下步骤：
（1）配电终端在工程现场安装完成，接入配电自动化通信网络，打开网络监听服务；
（2）配电自动化主站的前置服务器主动发现上线的配电终端，创建底层的通信链接，为双方的通信提供点到点的通信服务；
（3）配电终端上送基于IEC61850标准的SCL自描述模型文件；
（4）配电自动化主站解析SCL自描述文件信息，并将配电终端的二次量测模型信息与配电自动化主站系统内的IEC61968/IEC61970模型做映射关联，自动识别现场的配电终端设备；
（5）配电自动化主站完成对新安装配电终端的识别后，发送激活信息给配电终端；
（6）配电终端回复激活确认报文给配电自动化主站；
（7）配电终端实时上送遥信、遥测数据，并能响应主站的遥控及远程配置命令信息。
所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述配电自动化主站包括：数据库服务器、应用服务器和前置服务器。
所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述配电自动化主站包括以下功能模块：IEC61850基础类库、ICD解析模块、系统配置模块、模型映射模块、CIM模型库、二次量测模型库。
所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述前置服务器是配电自动化主站系统与配电终端之间数据通信的桥梁，将各种不同类型终端上送的数据，统一转化为主站系统内部的数据，实现配电终端的即插即用功能；前置服务器配置有配电终端发现模块、配电终端资源分配模块、配电终端模型映射模块、配电终端配置及管理模块。
所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述配电终端负责完成测量与控制功能，即遥测、遥信、遥控功能，以及短路故障检测。
所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述配电终端采用IP网络通信方式，配电终端的信息量采用面向对象的自描述方式。
有益效果：本发明提供的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，减少了配电自动化终端安装调试过程中的大量工作，实现配电自动化主站系统对配电终端的自动发现、自动识别，实现配电自动化终端之间的相互识别，并能够更加快速准确的定位和处理配电网故障。
附图说明
图1为本发明方法的体系结构图；
图2为本发明方法的通信模式图；
图3为本发明方法的模型映射图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
为实现配电自动化终端的即插即用，将配电自动化系统分成配电自动化主站层、配电终端层和过程层，如图1所示：
（1）配电自动化主站层
配电自动化主站是整个配电自动化系统的核心，前置服务器是配电自动化主站系统与配电终端之间数据通信的桥梁，将各种不同类型终端上送的数据，统一转化为主站系统内部的数据，实现配电终端的即插即用功能，前置服务器主要配置有配电终端发现模块，配电终端资源分配模块，配电终端模型映射模块，配电终端配置及管理模块等。
（2）配电终端层
配电终端层位于配网馈线上的智能设备，包括柱上开关的FTU、环网柜DTU、配变监测终端TTU（distributionTransformersupervisoryTerminalUnit）、开闭所监控终端DTU（DistributionTerminalUnit）等，配电终端主要完成测量与控制功能，即遥测、遥信、遥控功能，以及短路故障检测等功能。智能终端采用IP网络通信方式，信息量采用面向对象的自描述方式。对于不同的应用环境，终端层包含的IED设备数量也不同，柱上开关FTU、配变TTU可能包括一个IED，而环网柜DTU、开闭所DTU可能包括多个IED。
（3）过程层
过程层的定义与IEC61850相同，包括TA、TV、控制传动机构等。
配电自动化配电终端即插即用通信模式
配电自动化配电终端即插即用体系，可以实现配电终端的自动识别，减少工程现场及配电自动化人员的大量工作；实现即插即用功能，不仅要求配电自动化终端有基于IEC61850标准的自描述功能，同时要求配电自动化主站具备“即插即用”的能力，能够实现配电终端的主动发现及自动识别。
1、配电终端现场安装完成，接入配电自动化通信网络后，配电自动化主站能主动检测到配电终端网络IP的存在，双方建立底层的通信连接；配电终端将自描述信息发送给主站前置服务器，前置服务器根据自描述信息识别终端，进而确定配电终端是首次接入还是通道退出后的再次接入，经过配电终端与配电自动化主站协同处理，实现配电终端的自动接入。即插即用的具体实现过程如图2所示，一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，包括如下步骤：
（1）配电终端在工程现场安装完成，接入配电自动化通信网络，打开网络监听服务。配电终端主要完成测量与控制功能，即遥测、遥信、遥控功能，以及短路故障检测等功能；
（2）配电自动化主站前置服务器主动发现上线的配电终端，创建底层的通信链接，为双方的通信提供点到点的通信服务；配电自动化主站主动检测到配电终端网络IP的存在，双方建立底层的通信连接。其中，配电自动化主站是整个配电自动化系统的核心，前置服务器是配电自动化主站系统与配电终端之间数据通信的桥梁，将各种不同类型终端上送的数据，统一转化为主站系统内部的数据，实现配电终端的即插即用功能，前置服务器主要配置有配电终端发现模块，配电终端资源分配模块，配电终端模型映射模块，配电终端配置及管理模块等；
（3）配电终端向配电自动化主站上送基于IEC61850标准的SCL自描述模型文件；
（4）配电自动化主站解析SCL自描述文件信息，并将配电终端的二次量测模型信息与配电自动化主站系统内的IEC61968/IEC61970模型做映射关联，自动识别现场的配电终端设备；配电自动化主站根据收到的SCL配置文件，解析配电终端的相关模型信息，与系统内已有的CIM模型相关联，并自动生成二次量测模型信息，比如在保护节点表、测点遥测信息表中添加相应记录，实现配电终端的自动识别；
（5）配电自动化主站完成对新安装配电终端的识别后，发送激活信息给配电终端。
（6）配电终端回复激活确认报文给配电自动化主站；
（7）配电终端实时上送遥信、遥测等数据，并能响应主站的遥控及远程配置命令信息。
2、配电自动化模型映射
配电自动化模型映射功能是配电自动化实现配电终端即插即用的核心，配电自动化主站系统的模型一般是基于IEC61968/IEC61970标准从外部系统导入；配电终端的自描述信息是基于IEC61850标准，双方来自不同的标准体系，虽然两者都用XML语言进行描述，但只能是在语法和结构方面起到规范作用，而在表达模型语义提供逻辑推理方面差别较大，在配电领域还没有直接的映射关系。
（1）配置语言
要实现配电自动化配电终端的即插即用，配电终端设备能具备自描述功能，生成ICD文件，供配电自动化主站识别；配电自动化主站系统除了识别配电终端，还要将配电线路拓扑及相关信息发给配电终端，生成SCD文件。
IEC61850-6定义了变电站配置描述语言SCL（SubstationConfigurationLanguage），用来描述IED的配置、参数、变电站的系统结构以及它们之间的关系。IEC61850定义了四种不同类型的SCL文件，分别是：
1）ICD(IEDCapabilityDescription)文件：通过描述带有固定数目逻辑节点的预配置的IED来描述IED功能，包含IED段落，数据类型模板，以及逻辑节点类型规定等。
2）SSD(SystemSpecificationDescription)文件：着重于描述变电站系统功能和拓扑结构，如变电站的单线图和需要的逻辑节点等。这种文件包含有变电站模型和可实例化的逻辑节点类定义模型。
3）SCD(SubstationConfigurationDescription)文件：将IED配置到变电站自动化系统的各自特定过程和一次设备中，是完整的过程配置。该文件包含全部IED、通信配置和变电站描述以及数据类型模板等所有模型的内容。
4）CID(ConfiguredIEDFiles)：用于对IED进行工程配置，描述项目中实例化的IED。通信模型中包含了IED的当前地址，可能包含有与该IED有关的变电站模型，并且分配有工程特定的名称。
（2）配电自动化模型映射方法
在配电自动化系统中，FTU、DTU等配电终端类似于数字化变电中的IED设备，配电终端与配电自动化主站之间的模型映射如图3所示：
为实现配电自动化配电终端即插即用模型映射，配电自动化主站的功能模块主要有IEC61850基础类库、ICD解析模块、系统配置模块、模型映射模块、CIM模型库、二次量测模型库等。各模块的具体功能如下：
1）IEC61850基础类库：IEC61850基础类库是处理IEC61850模型及数据信息的基础，为ICD解析模块、系统配置模块及模型映射模块等的功能实现提供基础支撑服务。
2）ICD解析模块：ICD解析模块功能是将收到的ICD文件解析成具体的配电模型数据，为模型映射模块提供数据源。
3）模型映射模块：模型映射模块是配电自动化实现配电终端即插即用的核心；模型映射模块主要是在一定的人工干预下将主站CIM模型与配电终端的自描述模型做映射，并生成主站系统的二次量测模型库。
4）二次量测模型库：主要用来存储配电终端的二次量测模型信息，如电压、电流、有功、无功等。还包括配电终端自身的一些模型数据。
5）系统配置模块：系统配置模块主要实现对配电终端的配置功能，如配电终端的参数配置及为配电终端提供配电线路拓扑信息等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，配电自动化主站能够主动发现工程现场新安装的配电终端，并根据配电终端上送的自描述配置信息，创建配电终端量测模型库，自动识别配电终端上送的遥测、遥信实时数据，并将配电网线路的拓扑模型发布给相应的配电终端设备，为灵活地实现分布式馈线自动化功能提供拓扑支撑；该方法包括以下步骤：
（1）配电终端在工程现场安装完成，接入配电自动化通信网络，打开网络监听服务；
（2）配电自动化主站的前置服务器主动发现上线的配电终端，创建底层的通信链接，为双方的通信提供点到点的通信服务；
（3）配电终端上送基于IEC61850标准的SCL自描述模型文件；
（4）配电自动化主站解析SCL自描述文件信息，并将配电终端的二次量测模型信息与配电自动化主站系统内的IEC61968/IEC61970模型做映射关联，自动识别现场的配电终端设备；
（5）配电自动化主站完成对新安装配电终端的识别后，发送激活信息给配电终端；
（6）配电终端回复激活确认报文给配电自动化主站；
（7）配电终端实时上送遥信、遥测数据，并能响应主站的遥控及远程配置命令信息；
所述配电自动化主站包括：数据库服务器、应用服务器和前置服务器；
所述配电自动化主站包括以下功能模块：IEC61850基础类库、ICD解析模块、系统配置模块、模型映射模块、CIM模型库、二次量测模型库。
2.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述前置服务器是配电自动化主站系统与配电终端之间数据通信的桥梁，将各种不同类型终端上送的数据，统一转化为主站系统内部的数据，实现配电终端的即插即用功能；前置服务器配置有配电终端发现模块、配电终端资源分配模块、配电终端模型映射模块、配电终端配置及管理模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述配电终端负责完成测量与控制功能，即遥测、遥信、遥控功能，以及短路故障检测。
4.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850标准的配电终端即插即用方法，其特征在于：所述配电终端采用IP网络通信方式，配电终端的信息量采用面向对象的自描述方式。
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| CN104135068A (zh) | 2014-11-05 |
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