CN105095600B - 一种智能变电站和调控中心协调建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站和调控中心协调建模方法，包括对变电站自动化系统的系统配置工具功能加以规范；对SCD文件中设备和信号描述加以规范和扩充；对CIM/E文件中量测模型加以扩充；制定IEC 61850和IEC 61970模型的映射规则；参照继电保护信息规范和监控系统信息规范要求，对信息进行分类管理；使用系统配置工具，在智能变电站侧自动导出调控中心所需的CIM/E文件，并进行校验；通过离线或在线方式，将CIM/E模型文件提供调控中心使用，执行模型拼接、入库处理。本发明完成了61850模型到61970模型的映射和转换，实现了模型和信息共享，减少了调控中心模型维护的工作量，提高了工作效率。
Description
一种智能变电站和调控中心协调建模方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统自动化技术领域，尤其涉及一种智能变电站和调控中心协调 建模方法。
背景技术
[0002] 国际电工委员会先后制定了 IEC61970标准和IEC61850标准，分别用于调控中心内 部系统互联、系统集成以及作为变电站内的通信体系架构和实现标准。变电站遵循 IEC61850标准，对变电站的一次设备、二次设备以及一、二次设备关联关系进行建模，以全 站的配置描述(SubstationConf igurationDescription，SCD)文件作为变电站模型的维护 和管理基础；调控中心采用IEC61970标准，以公共信息模型（CommonInformationModel， CIM)文件为电网模型维护、管理和共享的基础。2009年我国提出了通用电网模型描述规范 (CHM/E Language，CM/E)，(HM/E是在IEC61970-301电力系统公用数据模型的基础上，为解 决CIM以XML (eXtensibleMarkupLanguage)方式进行描述时的效率问题而开发的一种新型 高效的电力系统数据描述与交换规范。CIM/E将电力系统传统的面向关系的数据描述方式 与面向对象的CIM相结合，既保留了面向关系方法的高效率，又吸收了面向对象方法的特 点。目前，基于C頂/E的模型交换已经在全国范围内广泛使用。
[0003] 近年来，随着智能电网概念的兴起，推动了电力系统基础设施的升级，广域电力数 据网得到快速发展和建设，对高级应用功能需求也进一步增加，导致变电站和调控中心之 间交换数据的数量和共享信息的种类都成倍增长。两个异构系统间建模标准的差异致使电 网模型在变电站及调控中心间共享存在困难，变电站自动化系统与电网调控系统需要各自 维护、重复建模，模型维护工作量较大。同时，调度控制系统与变电站自动化系统的设备命 名和信号描述未统一，这制约了相互间的信息交换水平，限制了调控中心和变电站应用的 协同互动。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种智能变电站和调控中心协调建模方法，旨在解决目前 智能电网存在的两个异构系统间建模标准的差异致使电网模型在变电站及调控中心间共 享困难，模型维护工作量较大，调度控制系统与变电站自动化系统的设备命名和信号描述 未统一，制约了相互间的信息交换水平，限制了调控中心和变电站应用协同互动的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种智能变电站和调控中心协调建模方法，所述智能变电 站和调控中心协调建模方法包括以下步骤：
[0006] 步骤一，使用系统配置工具进行模型导入、映射和转换；
[0007] 步骤二，导入二次模型，导入ICD文件，校验语法和语义，通过校验后，合并生成SCD 文件，检查数据通信网关机KD模型，汇总全站间隔层IED信息，重新建模并提取与调控中心 应用相关的LD，组织相互交换的数据，建立数据集；
[0008] 步骤三，建立一次设备拓扑模型，根据信息来源和形式不同，选择导入不同的文件 并校验语法和语义：导入来自设计单位的SSD文件;或导入来自变电站监控系统的SVG文件 或CIM/G图形文件，并基于SVG或C頂/G构建电网拓扑模型;或使用系统配置工具的图形编辑 器，绘制变电站主接线图，并构建电网拓扑模型；
[0009]步骤四，规范各级模型命名，在SCD的desc部分填写相应描述，为含路径的全名，作 为源端维护的信息源头，描述内容不超过64字节，IED部分重点规范数据通信网关机即可， 设备描述与调控中心保持一致，按《DL/T1171电网设备通用模型命名规范》，对各类设备进 行命名;二次设备自LD以下的各级功能模型采用自然名称，继电保护和安全自动装置按被 保护的设备进行描述，自动化设备按所监控的范围进行描述；
[0010] 步骤五，以《CIM/E电网物理模型描述与交换规范》中描述的22类对象为依据，加上 扩充的保护信号类，对IEC61850匹配不上的模型，扩充相应的设备类；
[0011]步骤六，关联一、二次设备和信号模型。扩充一次设备关联到二次信号的<LN〇de> 属性，增加doName和f c部分，关联到LN的DO层次；
[0012]步骤七，对信息进行分类管理，信息内容来自继电保护信息规范和监控系统信息 规范，按遥测类、遥信类、遥控类、遥调类、保护信息类划分，以此作为基本量测的导出依据； [0013] 步骤八，按所建立的IEC61850和IEC61970模型的映射规则，转换模型，导出模型到 CIM/E文件，并进行校验；
[0014] 步骤九，通过离线或在线方式，将CIM/E模型文件提供调控中心使用，进一步执行 模型拼接、入库处理。
[0015] 进一步，所述系统配置工具具有:对变电站二次设备功能模型进行维护;对变电站 一次设备拓扑模型进行维护;对一、二次设备和信号模型进行关联;文件校验;CIM/E文件导 出。
[0016] 本发明的另一目的在于提供一种智能变电站和调控中心协调建模系统，所述智能 变电站和调控中心协调建模系统设置有：
[0017] 模型预处理模块，使用系统配置工具进行模型导入、映射和转换；
[0018] 数据集模块，导入二次模型，导入ICD文件，校验语法和语义，通过校验后，合并生 成SCD文件，检查数据通信网关机IED模型，汇总全站间隔层IED信息，重新建模并提取与调 控中心应用相关的LD，组织相互交换的数据，建立数据集；
[0019]电网拓扑模块，建立一次设备拓扑模型，根据信息来源和形式不同，选择导入不同 的文件并校验语法和语义：导入来自设计单位的SSD文件;或导入来自变电站监控系统的 SVG文件或CIM/G图形文件，并基于SVG或CIM/G构建电网拓扑模型；或使用系统配置工具的 图形编辑器，绘制变电站主接线图，并构建电网拓扑模型；
[0020]设备描述模块，规范各级模型命名，在SCD的desc部分填写相应描述，为含路径的 全名，作为源端维护的信息源头，描述内容不超过64字节，IED部分重点规范数据通信网关 机即可，设备描述与调控中心保持一致，按《DL/T1171电网设备通用模型命名规范》，对各类 设备进行命名；二次设备自LD以下的各级功能模型采用自然名称，继电保护和安全自动装 置按被保护的设备进行描述，自动化设备按所监控的范围进行描述；
[0021] 设备扩充模块，以《CIM/E电网物理模型描述与交换规范》中描述的22类对象为依 据，加上扩充的保护信号类，对IEC61850匹配不上的模型，扩充相应的设备类；
[0022]关联模块，关联一、二次设备和信号模型，扩充一次设备关联到二次信号的<LNode >属性，增加doName和f c部分，关联到LN的DO层次；
[0023] 信息管理模块，对信息进行分类管理，信息内容来自继电保护信息规范和监控系 统信息规范，按遥测类、遥信类、遥控类、遥调类、保护信息类划分，以此作为基本量测的导 出依据；
[0024] 校验模块，按所建立的IEC61850和IEC61970模型的映射规则，转换模型，导出模型 到CIM/E文件，并进行校验；
[0025] 模型处理模块，通过离线或在线方式，将CM/E模型文件提供调控中心使用，进一 步执行模型拼接、入库处理。
[0026] 本发明提供的智能变电站和调控中心协调建模方法，在对变电站侧和调控中心侧 各自系统未做较大改变的前提下，简洁高效地完成了61850模型到6197〇模型的映射和转 换，实现了模型和信息共享，奠定了应用功能的协同互动基础，保护了原有投资，显著减少 了调控中心模型维护的工作量，避免了重复劳动，提高了工作效率。
[0027] 本发明提供的方法具有如下特点：1)面向智能变电站和调控中心协调建模实际工 程应用，对IEC61850和IEC61970标准分别进行简单扩展，不改变模型基础和主体结构，仅增 加所需的双方共有属性，从标准的层面出发提出一种模型融合的可行方法，最大限度保护 原有投资；2)变电站侧和调度主站侧遵循各自标准、维护自身系统所需配置文件，而不是由 变电站侧提供主站所需文件，降低了文件不能满足主站需求的可能性，减少了配置文件和 校验结果文件在主站和变电站间的频繁传递;3) S⑶文件转CIM/E文件这一功能，还可通过 独立的、不依赖与主站和变电站自动化系统的转换工具软件来实现，根据所制定的工程化 规范，即可建立模型间的映射关系，依此实施转换;4)主站所需的全部二次模型，仅由一个 IED来描述，即通过变电站层的数据通信网关机，对主站所需二次设备重新建模，主要包括 测量、控制、保护设备，建模为IED下的LD。转换工具只需提取该IED及以下层次信号模型以 获得二次信息，缩小了文档处理规模，减少了模型维护工作量;5)信号分类、模型命名、一二 次模型关联方法都遵循统一的规范，体现在配置文件中，由此可将大量的人工处理转变为 计算机软件处理，提高了模型协调的标准化程度，提升了操作准确性，提高了工作效率。
附图说明
[0028] 图1是本发明实施例提供的智能变电站和调控中心协调建模方法流程图。
具体实施方式
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0030] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的说明。
[0031] 如图1所示，本发明实施例的智能变电站和调控中心协调建模方法包括以下步骤：
[0032] S101:使用系统配置工具进行模型导入、映射和转换；
[0033] S102:导入二次模型，导入ICD文件，校验语法和语义，通过校验后，合并生成SCD文 件，检查数据通信网关机IED模型，汇总全站间隔层IED信息，重新建模并提取与调控中心应 用相关的LD，组织相互交换的数据，建立数据集；
[0034] Sl〇3:建立一次设备拓扑模型，根据信息来源和形式不同，选择导入不同的文件并 校验语法和语义：导入来自设计单位的SSD文件;或导入来自变电站监控系统的SVG文件或 CIM/G图形文件，并基于SVG或CIM/G构建电网拓扑模型；或使用系统配置工具的图形编辑 器，绘制变电站主接线图，并构建电网拓扑模型；
[0035] S104:规范各级模型命名，在SCD的desc部分填写相应描述，为含路径的全名，作为 源端维护的信息源头，描述内容不超过64字节，IED部分重点规范数据通信网关机即可，设 备描述与调控中心保持一致，按《DL/T1171电网设备通用模型命名规范》，对各类设备进行 命名；二次设备自LD以下的各级功能模型采用自然名称，继电保护和安全自动装置按被保 护的设备进行描述，自动化设备按所监控的范围进行描述；
[0036] S105:以《CIM/E电网物理模型描述与交换规范》中描述的22类对象为依据，加上扩 充的保护信号类，对IEC61850匹配不上的模型，扩充相应的设备类；
[0037] S106:关联一、二次设备和信号模型。扩充一次设备关联到二次信号的<LN〇de>属 性，增加doName和f c部分，关联到LN的DO层次；
[0038] S107:对信息进行分类管理，信息内容来自继电保护信息规范和监控系统信息规 范。按遥测类、遥信类、遥控类、遥调类、保护信息类划分，以此作为基本量测的导出依据； [0039] S108:按所建立的IEC61850和IEC61970模型的映射规则，转换模型，导出模型到 CIM/E文件，并进行校验；
[0040] S109:通过离线或在线方式，将CIM/E模型文件提供调控中心使用，进一步执行模 型拼接、入库处理。
[0041] 下面具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0042] 本发明将变电站自动化系统IEC61850模型映射到电网调控系统IEC61970模型，并 给出转换方法。其特征在于，对变电站自动化系统的系统配置工具功能加以规范;对SCD文 件中设备和信号描述加以规范和扩充;对CIM/E文件中量测模型加以扩充;制定IEC61850和 IEC61970模型的映射规则;参照继电保护信息规范和监控系统信息规范要求，对信息进行 分类管理;使用系统配置工具，在智能变电站侧自动导出调控中心所需的CIM/E文件，并进 行校验;通过离线或在线方式，将CIM/E模型文件提供调控中心使用，进一步执行模型拼接、 入库处理。
[0043]变电站自动化系统的系统配置工具应具备如下功能：1)对变电站二次设备功能模 型进行维护。应具备IEC61850-6要求的必选功能，包括IED能力描述 (IEDCapabilityDescription，ICD)文件导入和使用、SCD文件的导入/导出和维护;2)对变 电站一次设备拓扑模型进行维护。根据信息来源和信息形式的不同，提供相应的手段，以最 大限度的利用原有资源。第一种情况是，已有来自设计单位的系统规格描述 (SystemSpecif icationDescription，SSD)文件可供使用，则米用导入SSD文件的方式;第一 种情况是，已有来自变电站监控系统的可缩放矢量图形(ScalableVectorGraphics，SVG)文 件或电力系统图形描述规范((HM/GLangUage，(nM/G)图形文件，则采用导入SVG或CIM/G的 方式，并提供基于SVG或QM/G的电网拓扑模型构建功能;第三种情况是，以系统配置工具作 为信息的初始来源，则提供图形编辑功能，绘制变电站主接线图，同时构建电网拓扑模型。 3)对一、二次设备和信号模型进行关联。4)文件校验。文件类型包括由变电站配置语言 (8此3七&1;;1_〇11(]〇11；^81^31;1〇111^即11&86,50^)描述的文件、5\^、(^1]\1/6、(^11^/£文件，功|^包括 语法和语义校验。5) QM/E文件导出。按照所建立的IEC6185〇模型到IEC6197〇模型的映射规 则实施模型转换，并导出文件。
[0044] SCD文件中设备和信号描述规范和扩充内容如下：1)在SCD中各级模型的desc部分 填写描述，该描述作为源端维护的信息源头，全网统一，desc的名称长度不超过64字节;2) 对变电站内设备的描述，与调控中心保持一致，按《DL/H171电网设备通用模型命名规范》， 对各类设备进行命名，在相应模型的desc中加以描述，为含路径的全名，该设备全路径名为 系统内唯一标识;3)各类信号的描述，主要是二次设备自逻辑设备(LogicalDevice，LD)以 下的各级功能模型在desc中的描述，采用自然名称，继电保护和安全自动装置按被保护的 设备进行描述，自动化设备按所监控的范围进行描述;4)数据通信网关机(远动主机），汇总 了全部间隔层智能电子设备（IntelligentElectronicDevice，IED)的信息，应作为独立的 IED进行建模，提取与调控中心相关的LD，重新组织相互交换的数据，建立数据集 (DataSet) ; 5)对一、二次设备和信号的关联部分进行扩充，将仅关联到逻辑节点 (LogicalNode，LN)扩充为关联到数据对象（Data 0bject，D0)，即在<LNode>中增加doName 和f c 部分，如 doName = 〃A. phsA〃，:fc = 〃MX"。
[0045] 在《CIM/E电网物理模型描述与交换规范》基础上，对(HM/E文件中量测模型进行如 下扩充:1)在遥测类(Analog)和遥信类(Discrete)中增加属性项“引用名”，属性内容为SCD 文件中的数据对象，格式为LDName/LNName • FC• D0，其中LDName = IEDName+LNInst; 2)增加 保护信号类(Propnt)，与遥信类格式定义相同。
[0046] 确定IEC61850和IEC61970模型的映射规则如下：1)以《CIM/E电网物理模型描述与 交换规范》中描述的22类对象为依据，加上扩充的保护信号类，建立与IEC61850-6中定义的 模型的对应关系，对于匹配不上的模型，参照已有类型进行扩充；2)自变电站类 (Substation)起，以下各层次模型实例在IEC 61850SCD中的desc对应到IEC61970CIM/E中 的标准带路径全名(pathName)，为中文调度命名。
[0047]对信息进行分类管理，信息内容来自继电保护信息规范和监控系统信息规范。包 括遥测类、遥信类、遥控类、遥调类、保护信息类，以此作为基本量测的导出依据。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1. 一种智能变电站和调控中心协调建模方法，其特征在于，所述智能变电站和调控中 心协调建模方法包括以下步骤： 步骤一，使用系统配置工具进行模型导入、映射和转换； 步骤二，导入二次模型，导入ICD文件，校验语法和语义，通过校验后，合并生成SCD文 件，检查数据通信网关机IED模型，汇总全站间隔层IED信息，重新建模并提取与调控中心应 用相关的LD，组织相互交换的数据，建立数据集； 步骤三，建立一次设备拓扑模型，根据信息来源和形式不同，选择导入不同的文件并校 验语法和语义：导入来自设计单位的SSD文件；或导入来自变电站监控系统的SVG文件或 CIM/G图形文件，并基于SVG或CIM/G构建电网拓扑模型；或使用系统配置工具的图形编辑 器，绘制变电站主接线图，并构建电网拓扑模型； 步骤四，规范各级模型命名，在SCD的desc部分填写相应描述，为含路径的全名，作为源 端维护的信息源头，描述内容不超过64字节，IED部分重点规范数据通信网关机即可，设备 描述与调控中心保持一致，按《DL/T1171电网设备通用模型命名规范》，对各类设备进行命 名；二次设备自LD以下的各级功能模型采用自然名称，继电保护和安全自动装置按被保护 的设备进行描述，自动化设备按所监控的范围进行描述； 步骤五，在《CIM/E电网物理模型描述与交换规范》基础上，对CIM/E文件中量测模型进 行如下扩充：1)在遥测类和遥信类中增加属性项“引用名”，属性内容为SCD文件中的数据对 象，格式为LDName/LNName • FC. DO，其中LDName = IEDName+LNInst; 2)增加保护信号类，与遥 信类格式定义相同； 以《CIM/E电网物理模型描述与交换规范》中描述的22类对象为依据，加上扩充的保护 信号类，对IEC61850匹配不上的模型，扩充相应的设备类； 步骤六，关联一、二次设备和信号模型，扩充一次设备关联到二次信号的<LNode>属性， 增加doName和f c部分，关联到LN的DO层次； 步骤七，对信息进行分类管理，信息内容来自继电保护信息规范和监控系统信息规范， 按遥测类、遥信类、遥控类、遥调类、保护信息类划分，以此作为基本量测的导出依据； 步骤八，按所建立的IEC61850和IEC61970模型的映射规则，转换模型，导出模型到CIM/ E文件，并进行校验;确定IEC61850和IEC61970模型的映射规则如下：1)以《CIM/E电网物理 模型描述与交换规范》中描述的22类对象为依据，加上扩充的保护信号类，建立与 IEC61850-6中定义的模型的对应关系，对于匹配不上的模型，参照己有类型进行扩充;2)自 变电站类起，以下各层次模型实例在IEC 61850SCD中的desc对应到IEC61970CIM/E中的标 准带路径全名，为中文调度命名； 步骤九，通过离线或在线方式，将CIM/E模型文件提供调控中心使用，进一步执行模型 拼接、入库处理。
2. 如权利要求1所述的智能变电站和调控中心协调建模方法，其特征在于，所述系统配 置工具具有如下功能:对变电站二次设备功能模型进行维护;对变电站一次设备拓扑模型 进行维护;对一、二次设备和信号模型进行关联;文件校验;CIM/E文件导出。
3. —种如权利要求1所述的智能变电站和调控中心协调建模方法的系统，其特征在于， 所述系统设置有： 模型预处理模块，使用系统配置工具进行模型导入、映射和转换； 数据集模块，导入二次模型，导入ICD文件，校验语法和语义，通过校验后，合并生成SCD 文件，检查数据通信网关机IED模型，汇总全站间隔层IED信息，重新建模并提取与调控中心 应用相关的LD，组织相互交换的数据，建立数据集； 电网拓扑模块，建立一次设备拓扑模型，根据信息来源和形式不同，选择导入不同的文 件并校验语法和语义：导入来自设计单位的SSD文件;或导入来自变电站监控系统的SVG文 件或(HM/G图形文件，并基于SVG或CIM/G构建电网拓扑模型;或使用系统配置工具的图形编 辑器，绘制变电站主接线图，并构建电网拓扑模型； 设备描述模块，规范各级模型命名，在SCD的desc部分填写相应描述，为含路径的全名， 作为源端维护的信息源头，描述内容不超过64字节，IED部分重点规范数据通信网关机即 可，设备描述与调控中心保持一致，按《DL/T11了1电网设备通用模型命名规范》，对各类设备 进行命名；二次设备自LD以下的各级功能模型采用自然名称，继电保护和安全自动装置按 被保护的设备进行描述，自动化设备按所监控的范围进行描述； 设备扩充模块，在《CIM/E电网物理模型描述与交换规范》基础上，对CIM/E文件中量测 模型进行如下扩充：1)在遥测类和遥信类中增加属性项“引用名”，属性内容为SCD文件中的 数据对象，格式为LDName/LNName. FC. DO，其中LDName = IEDName+LNInst; 2)增加保护信号 类，与遥信类格式定义相同； 以《CM/E电网物理模型描述与交换规范》中描述的22类对象为依据，加上扩充的保护 信号类，对IEC61850匹配不上的模型，扩充相的设备类； 关联模块，关联一、二次设备和信号模型，扩充一次设备关联到二次信号的<LN〇de>属 性，增加doName和f c部分，关联到LN的DO层次； 信息管理模块，对信息进行分类管理，信息内容来自继电保护信息规范和监控系统信 息规范，按遥测类、遥信类、遥控类、遥调类、保护信息类划分，以此作为基本量测的导出依 据； 校验模块，按所建立的IEC61850和IEC61970模型的映射规则，转换模型，导出模型到 CIM/E文件，并进行校验;确定IEC61850和IEC61970模型的映射规则如下：1)以《CIM/E电网 物理模型描述与交换规范》中描述的22类对象为依据，加上扩充的保护信号类，建立与 IEC61850-6中定义的模型的对应关系，对于匹配不上的模型，参照已有类型进行扩充;2)自 变电站类起，以下各层次模型实例在IEC 61850SCD中的desc对应到IEC61970QM/E中的标 准带路径全名，为中文调度命名； 模型处理模块，通过离线或在线方式，将CIM/E模型文件提供调控中心使用，进一步执 行模型拼接、入库处理。
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