CN105162251B - 一种适用于保护信息系统应用分析功能的保护装置建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于保护信息系统(以下简称“保信”)应用分析功能的保护装置建模方法，包括以下步骤：对站内保护装置的IEC 61850模型进行规范，并生成站内SCD模型文件；参考站内保护模型定义，在主站CIM模型中扩展保护功能类，这些类和IEC 61850的保护逻辑节点类保持一致，能够简单而又无损失的进行映射从而可以实现站内SCD模型到主站CIM模型的无缝转换，并且具备良好的通用性，保护专业容易理解；通过软件工具导入站内规范的SCD模型，根据扩展规则，自动生成主站所需CIM模型，具备良好的易用性；保信主站和保信子站通过IEC 61850规约进行通信，采用文件服务获取站内生成的CIM模型，通过IEC 61850规约的动态数据集服务和报告服务实现数据的订阅发布。

Description

一种适用于保护信息系统应用分析功能的保护装置建模方法

技术领域

本发明属于保护信息系统(以下简称“保信”)中保护装置建模技术领域，特别涉及参照IEC 61850模型定义扩展CIM的建模方法，用于保护信息系统应用分析功能的建模。

背景技术

保护信息系统也称保信系统，该系统结构如图1所示，由主站端(或称“主站”)、变电站端(或称“子站”)和通信网络(电力数据网)组成：主站端包括多个高级应用和IEC61970 CIM模型；子站端包含所有保护和保护的完整模型信息，即IEC 61850 SCD模型；主站和子站之间采用通信网络连接，传递数据。该系统可以实现对保护装置的告警信息、运行参数和工况进行实时采集和监视；在电网故障时，能快速采集现场装置的动作报告和故障录波文件，实现故障信息显示和报警、故障分析、故障信息自动归档和发布、运行情况统计、图形界面显示等功能。

随着主站高级应用的不断发展，需要越来越详细的子站中的保护信息，但是，目前的主站IEC 61970标准采用CIM模型，对于保护模型的描述比较简单，不能满足对保护信息进行应用分析的需求。例如，主站CIM模型中对二次设备部分信息定义比较少，仅有一个ProtectionEquipment类，没有具体保护功能的模型，也无法将一次设备和测点相关联。因为没有完善的模型支撑，多数保信主站的应用仅停留在保护信息的查看和管理层面，不能进行深入的分析和应用。

因此，需要一种适用于保护信息系统应用分析功能的保护装置建模方法，使主站端获得完整的保护信息模型，达到支撑主站系统各种高级应用的目的，本案由此产生。

发明内容

为了解决主站CIM模型对保护信息描述能力不足的问题，本发明旨在提出一种适用于保护信息系统应用分析功能的保护装置建模方法,使主站端获得完整的保护信息模型，达到支撑主站系统各种高级应用的目的。

为了达成上述目的，本发明的解决方案如下：

该建模方法包括以下步骤：

(1)对站内保护装置的IEC 61850模型进行规范，并用规范后的IEC 61850模型，生成包含全站保护详细信息的SCD模型文件；

(2)参照站内IEC61850保护模型定义，在CIM模型基础上扩展保护功能类，这些类和IEC 61850的保护逻辑节点类保持一致；

(3)通过软件工具导入站内SCD模型，根据扩展规则，自动生成主站所需带扩展保护类的CIM模型；

(4)保信主站和保信子站通过IEC 61850规约进行通信，采用文件服务获取站内生成的带扩展保护类的CIM模型，主站导入带扩展保护类的CIM模型后，根据应用需求自动挑出所需采集的测点对象，通过IEC 61850规约的动态数据集服务订阅子站数据，子站通过报告服务实现数据发布，主子站可以实现包含保护的详细信息在内的数据通信。

进一步的，上述步骤(1)中，对站内保护装置的IEC 61850模型进行规范，是指在站内标准IEC 61850定义的模型基础上，根据保信应用需求，规定站内保护模型必须提供的内容和选项，规定SCD中一次设备和保护功能的关系规则，表达出保护装置保护范围、保护功能与跳闸出口的关系。

进一步的，上述步骤(2)中，在CIM模型基础上扩展保护功能类，扩展类包括LogicNodeContain类、LogicNode类、DataObject类、ProtectionTrip类、ProtectionAction类、ProtectionBI类、ProtectionAnalog类、ProtectionSetting类、SettingBit类、ProtectionStatus类、ProtectionWave类，这些扩展类和IEC 61850保护模型中的类直接映射，所有扩展类具有和IEC 61850保护模型中的类一致的固有属性、继承属性和类之间关联关系。

本发明的有益效果是：

(1)该建模方法继承了主站CIM模型中的已有定义，参照变电站端IEC61850模型定义进行建模，生成的模型中包含变电站端的详细保护信息，弥补了主站CIM模型中二次部分不足的缺陷，消除了主子站模型不一致性，实现了主子站模型上下贯通，支撑了保信主站各种高级应用功能，且具备良好的通用性，保护专业容易理解，同时标准的开放性也可以支撑以后主站应用功能的扩展；

(2)该建模方法基于IEC 61850标准，其生成过程为IEC61850模型到CIM模型的简单映射，因此可以通过转换工具直接从子站IEC61850模型直接导出主站模型，具备良好的易用性；

(3)主站模型和子站模型只有一个源，即子站端的IEC61850模型，在子站端维护，简化了工程配置，提供了调试效率。

附图说明

图1是保护信息系统组成示意图；

图2是本发明中的保护装置建模方法实施过程示意图；

图3是本发明中模型扩展规则示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和特点更加明确，以下将对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明的具体实施方式包括以下步骤，如图2所示：

(1)对站内保护装置的IEC 61850模型进行规范，并用规范后的IEC 61850模型，生成包含全站保护详细信息的SCD模型文件；

(2)将站内SCD文件导入模型维护工具，模型维护工具按照预先制定的模型扩展规则导出主站用的扩展CIM模型文件；

(3)将生成的扩展CIM模型文件传入保护信息子站；

(4)保信主站和保信子站通过IEC 61850规约进行通信，采用文件传输服务获取站内生成的带扩展保护类的CIM模型，主站导入带扩展保护类的CIM模型后，根据应用需求自动挑出所需采集的测点对象，通过IEC 61850规约的动态数据集服务订阅子站数据，子站通过报告服务实现数据发布，主子站可以实现包含保护的详细信息在内的数据通信。

进一步的，对以上步骤详细解释如下：

上述步骤(1)中，对站内保护装置的IEC 61850模型进行规范，是指在站内标准IEC61850定义的模型基础上，根据保信应用需求，规定站内保护模型必须提供的内容和选项，规定SCD中一次设备和保护功能的关系规则，表达出保护装置保护范围、保护功能与跳闸出口的关系。例如，规范前缀和后缀组合表示方法、规定保护功能不能使用GGIO、规定逻辑节点下的私有DO定义、规定保护功能和一次设备的关联关系表示方法等。

上述步骤(2)中，模型维护工具内预先制定模型扩展规则，在CIM模型基础上扩展保护功能类。首先在CIM模型保护包基础上引入IEC 61850逻辑节点的概念，建立逻辑节点类与设备类的多对多关系，体现保护装置与被保护设备之间的关系，建立逻辑节点类与开关类的关系，体现保护装置跳闸出口的关系。

在标准CIM模型中已经有一个和保护装置相关的保护包(Protection)，这些保护包模型适用于保护及故障信息处理、培训仿真和配电网故障定位等应用，本发明所有的扩展类都在标准CIM模型保护包的基础上扩展。具体扩展规则如图3所示,图中实现框内为标准CIM保护包中的类，虚线框内为扩展类；黑色箭头表示类的“从属”和“继承”关系，箭头所指向的类为“父类”，箭头尾部所指向的类为“子类”；空心菱形表示“组合”关系，菱形块所在处有多个同属性的类的对象组成，为求简洁，每个组合处只画出一个，其余省略；扩展类共包括LogicNodeContain类(图中101)、LogicNode类(图中102)、DataObject类(图中103)、ProtectionTrip类(图中104)、ProtectionAction类(图中105)、ProtectionBI类(图中106)、ProtectionAnalog类(图中107)、ProtectionSetting类(图中108)、SettingBit类(图中111)、ProtectionStatus类(图中109)、ProtectionWave类(图中110)。

上述步骤(3)中，将生成的扩展CIM模型传入保信主站的方式可以有多种，如FTP等。

上述步骤(4)中，主站先通过文件服务召唤子站的扩展CIM文件，然后再主站端导入CIM文件，至此，主子站端有了一致的模型，并且该模型中包含详细的保护信息，主站可子站之间可以通过订阅发布方式完成所有通信，主站可以获取各种高级应用所需的数据。

需要说明的是，以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种适用于保护信息系统应用分析功能的保护装置建模方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)对站内保护装置的IEC 61850保护模型进行规范，并用规范后的IEC61850保护模型，生成包含全站保护详细信息的SCD模型文件；

(2)参照站内IEC61850保护模型定义，在CIM模型基础上扩展保护功能类，上述保护功能类和IEC 61850的保护逻辑节点类保持一致；

(3)通过软件工具导入站内SCD模型文件，根据扩展规则，自动生成主站所需带扩展保护类的CIM模型；

(4)保信主站和保信子站通过IEC 61850规约进行通信，采用文件服务获取站内生成的带扩展保护类的CIM模型，保信主站导入带扩展保护功能类的CIM模型后，根据应用需求自动挑出所需采集的测点对象，通过IEC 61850规约的“动态数据集服务”订阅子站数据，保信子站通过报告服务实现数据发布，保信主、子站可以实现包含保护的详细信息在内的数据通信。

2.如权利要求1所述的一种适用于保护信息系统应用分析功能的保护装置建模方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对站内保护装置的IEC 61850模型进行规范，是指在站内标准IEC 61850定义的模型基础上，根据保信应用需求，规定站内保护模型必须提供的内容和选项，规定SCD模型文件中一次设备和保护功能的关系规则，表达出保护装置保护范围、保护功能与跳闸出口的关系。

3.如权利要求1所述的一种适用于保护信息系统应用分析功能的保护装置建模方法，其特征在于：所述步骤(2)中，在CIM模型基础上扩展保护功能类，扩展保护功能类包括LogicNodeContain类、LogicNode类、DataObject类、ProtectionTrip类、ProtectionAction类、ProtectionBI类、ProtectionAnalog类、ProtectionSetting类、SettingBit类、ProtectionStatus类、ProtectionWave类，上述扩展保护功能类和IEC 61850保护模型中的类直接映射，所有扩展保护功能类具有和IEC 61850保护模型中的类一致的固有属性、继承属性和类之间关联关系。