CN104503977B - 一种用于电力scada系统的一二次信息模型共享系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享系统，包括CIM模型、SCD模型和模型映射器，还包括映射字典。该映射字典定义CIM模型与SCD模型的映射对应关系；模型映射器设置在CIM模型与SCD模型之间，当请求方向应答方发出请求时，模型映射器读取映射字典的配置信息，并将信息送至应答方；将应答方的返回信息传送至请求方。利用本发明，可以解决使用IEC 61850标准或IEC61970标准的系统之间信息交互的问题，将站端的信息模型及实例维护结果直接共享至调度端，可以避免调度人员的重复工作，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享系统，同时还涉及相应的一二次信息模型共享方法，属于电力系统调度技术领域。
背景技术
国家电网公司已经开展“三集五大”体系的建设，作为公司核心业务之一的“大运行”体系提出了“调度集控专业融合、调度结构优化调整”的改革方向，需要整合多级电网调度和变电运行资源，推进变电设备集中监控业务与电网调度运行业务的融合，实现各级调控一体化，以提高驾驭大电网的调控能力和保障大电网的安全、经济、优质、高效运行。鉴于目前一二次系统采用不同的模型，导致信息共享困难和综合应用实现方法复杂化，不利于在调度系统中充分利用各类信息，实践中急切需要实现一二次信息模型的融合方法，利用此方法为调控中心各专业运行人员提供丰富的调控手段和决策依据。
目前，IEC 61850标准主要应用在智能变电站系统中，而IEC 61970标准主要应用于省、地调的EMS系统中。其中，智能变电站系统中已按照IEC 61850标准对站内的一二次设备进行了建模和日常管理，而省地调的EMS系统则使用IEC 61970标准对监控范围内的一次设备进行建模及日常维护。按照“大运行”体系的指导思想，目前省、地调系统中缺少详细的二次信息模型及对于二次设备的管理及监控功能。通过研究发现，IEC 61850采用的变电站配置描述文件(Substation Configuration Document，简称SCD)形式与IEC 61970CIM模型(Common Information Module，简称CIM)形式均为描述变电站及其包含的各类对象，并详细描述各类对象中的关系。不同的是，SCD中以逻辑节点为单位，严格描绘了变电站中变电站、电压等级、间隔的层级关系，而CIM中以包的概念，将变电站、电压等级、间隔的对象进行了封装，并用唯一标识ID加以引用，形成了双向的关联关系，所以，两种标准从构架上可以找出对应关系，但不是一对一的简单逻辑，而是一对多或多对一的复杂逻辑。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享系统。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享方法。
为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享系统，包括CIM模型、SCD模型和模型映射器，还包括映射字典，所述映射字典定义CIM模型与SCD模型的映射对应关系；
所述模型映射器设置在所述CIM模型与所述SCD模型之间，当请求方向应答方发出请求时，所述模型映射器读取所述映射字典的配置信息，并将信息送至所述应答方；将所述应答方的返回信息传送至所述请求方。
其中较优地，CIM模型与SCD模型的映射对应关系包括：SCD模型包的逻辑节点和所在层与CIM模型包的逻辑节点和所在层相对应，SCD模型属性与CIM模型属性相对应。
一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享方法，包括以下步骤：
1)模型映射器收到并解析数据请求；
2)所述模型映射器开启一个线程读取CIM模型的字典配置，根据所述字典配置从数据库中读取CIM模型的数据；
3)所述模型映射器开启另外一个线程读取CIM/SCD映射字典的配置，根据所述配置从SCD模型的数据库中读取数据；
4)将步骤2)和步骤3)中读取的CIM模型数据与SCD模型数据融合在一起，一次性返还给请求方。
与现有技术相比较，本发明可以根据工作需要进行及时配置，并且将站端的信息模型进行共享，更加灵活方便。利用本发明，能够减少调度人员的工作量，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明中，一二次信息模型的映射结构图；
图2是本发明中，CIM/SCD映射字典的结构示意图；
图3是本发明中，一二次信息模型共享方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容作进一步的详细说明。
本发明提供了一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享方法，用于解决智能变电站系统与省、地调调度系统之间的信息模型不相兼容的问题。
在分析一二次信息模型存在的差异和相似点基础上，本发明利用信息模型映射实现两套标准模型之间信息共享的目的。为此，本发明提供了用于对两种模型进行映射所需要的对应关系字典。
如图1所示，本发明提供了一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型系统，包括CIM模型(Common Information Model，公共信息模型)、SCD(Substation ConfigurationDescription，变电站配置描述)模型、CIM转义字典、模型映射器和CIM/SCD映射字典。其中，CIM模型向模型映射器请求SCD数据，模型映射器从SCD模型读取SCD数据，模型映射器还从CIM/SCD映射字典读取字典数据，以及从CIM转义字典中读取字典数据。
如图2所示，在CIM/SCD映射字典中体现CIM模型与SCD模型映射时的对应关系，即SCD中包的逻辑节点及其所在层与CIM中包的对应关系，以及SCD中属性与CIM中属性的对应关系。CIM部分展示了IEC 61970 CIM模型定义结构图，其中逻辑节点隶属于子设备、传输设备和变电设备，子设备隶属于主设备，主设备隶属于间隔，传输设备和间隔隶属于电压等级，电压等级和变电设备隶属于厂站，厂站隶属于包。SCD部分展示了IEC 61850 CIM模型定义结构图，其中逻辑节点隶属于功能并且和IDE是多对一的关系，功能和IDE是多对多的关系，功能隶属于逻辑容器，IDE隶属于设备，设备隶属于物理系统，逻辑容器和物理系统隶属于包。CIM/SCD映射字典定义了：在查找映射词典基础上，模型映射器将SCD模型属性读取出来并传送到CIM模型进行显示的过程。
下面对各部分进行详细说明。
本发明所提供的映射字典包括：CIM模型字典、CIM/SCD映射字典两部分，具体说明如下：(1)CIM模型字典，包括：省地调调度系统的现有数据与CIM信息模型间的映射关系，包括：时态(context)、应用(app)、库(database)、表(table)、域(column)、包(package)、属性(attribute)等基本属性。
以现有省地调的调度系统中的D5000系统为例，此CIM模型字典的定义工作较为简单，并且可以一个标准配置应用到多处系统中。
表1 D5000系统中CIM模型字典定义表
(2)CIM/SCD映射字典，包括：省地调的调度系统的CIM包、属性与目标智能变电站系统的SCD逻辑节点、属性间的映射关系。CIM/SCD映射字典，进一步包括：包(Package)、属性(Attribute)、设备(IED)、逻辑节点(Logical Node)、节点属性(Node Attribute)等基本属性。该字典需在工程化时由工程人员结合工程所在调度系统需求与下游厂家交流后进行配置。
| CIM | SCD |
| 包 | 包 |
| 表 | 设备 |
| 域 | 逻辑节点+节点属性 |
| 属性 | 属性 |
表2 D5000系统中CIM/SCD映射字典定义表
根据省、地调的需求，通过将本发明所提供的方法嵌入到调度系统中，并对下游的变电站系统厂商提供交互接口。下游厂商可使用该交互接口将符合IEC 61850标准的信息模型送入省地调的调度系统。
如图3所示，本发明还提供了一次信息模型与二次信息模型之间进行信息转换方法，包括以下步骤：
1.模型映射器收到并解析数据请求。
2.模型映射器开启一个线程读取CIM模型字典配置，根据配置去数据库中读取CIM模型数据。
3.模型映射器开启另外一个线程读取CIM/SCD映射字典，根据字典配置读取SCD模型数据库数据。
4.将读取的CIM模型和SCD模型数据融合在一起，一次性返还给请求方。
以故障设备开关(隔离刀闸)为例，未使用本发明所提供的方法之前，在省地调调度系统中查看上述故障设备开关(隔离刀闸)的设备状态信息，如表3所示：
| 描述 | 数据名 |
| 标识 | id |
| 描述 | descr |
| 首端连接点号 | ind |
| 末端连接点号 | jnd |
| 电压等级ID | vl_id |
| 拓扑着色 | tpcolor |
| 开关状态 | pnt_pre |
表3 故障设备开关的设备状态信息表
在智能变电站系统中查看故障设备开关(隔离刀闸)的设备状态信息，如下表4所示：
表4智能变电站系统中故障设备开关的设备状态信息表
使用本发明所提供的方法之后，在省地调查看开关(隔离刀闸)的设备状态信息如表5所示：
表5 省地调调度系统中故障设备开关的设备状态信息表
利用本发明所提供的方法，按照映射字典的描述，可以解决使用IEC 61850标准或IEC 61970标准的系统之间信息交互的问题，将站端的信息模型及实例维护结果直接共享至调度端，即将一次设备的状态监控信息以及二次设备信息由站端与省地调调度中心共享，甚至调度中心的现有事故推断等应用可利用共享后的信息建立更加详细及灵活的策略。
本发明无需对现有系统内的信息模型做任何改动，只在需要接入变电站信息的省地调的调度系统中加入CIM/SCD映射字典，确定调度应用需要接入或管理的数据对象，将调度系统内的对象包及属性与变电站系统内的逻辑节点及属性的映射逻辑配置到字典内即可，可以避免调度人员的重复工作，提高工作效率。
以上对本发明所提供的用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享系统及方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (4)
1.一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享系统，包括CIM模型、SCD模型和模型映射器，其特征在于还包括CIM模型字典和CIM/SCD映射字典，所述CIM模型字典包括省地调调度系统与CIM模型之间的映射关系，所述CIM/SCD映射字典包括CIM模型与SCD模型的映射对应关系，所述映射对应关系包括：SCD模型包的逻辑节点和所在层与CIM模型包的逻辑节点和所在层相对应，SCD模型属性与CIM模型属性相对应；
所述模型映射器设置在所述CIM模型与所述SCD模型之间，当请求方向应答方发出请求时，所述模型映射器读取所述CIM/SCD映射字典的配置信息，并将信息送至所述应答方；将所述应答方的返回信息传送至所述请求方。
2.如权利要求1所述的一二次信息模型共享系统，其特征在于：所述CIM模型字典以一个标准配置应用到多处系统中。
3.如权利要求1所述的一二次信息模型共享系统，其特征在于：所述CIM/SCD映射字典在工程化时由工程人员结合所在调度系统需求与下游厂家交流后进行配置。
4.一种用于电力SCADA系统的一二次信息模型共享方法，在需要接入变电站信息的省地调的调度系统中加入CIM/SCD映射字典，确定调度应用需要接入或管理的数据对象，将调度系统内的对象包及属性与变电站系统内的逻辑节点及属性的映射逻辑配置到所述CIM/SCD映射字典内，其特征在于包括以下步骤：
1)模型映射器收到并解析数据请求；
2)所述模型映射器开启一个线程读取CIM模型字典的配置，根据所述配置从数据库中读取CIM模型数据；
3)所述模型映射器开启另外一个线程读取CIM/SCD映射字典的配置，根据所述配置从数据库中读取SCD模型数据；所述CIM/SCD映射字典包括CIM模型与SCD模型的映射对应关系，所述映射对应关系包括：SCD模型包的逻辑节点和所在层与CIM模型包的逻辑节点和所在层相对应，SCD模型属性与CIM模型属性相对应；
4)将步骤2)和步骤3)中读取的CIM模型数据与SCD模型数据融合在一起，一次性返还给请求方。
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