CN105225164A - 智能变电站goose虚拟二次回路图形化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法，它以SCD文件为基础，将文件内数量众多且连接关系复杂的GOOSE信息，按传统继电保护二次回路的概念，以图形的方式展现出来，通过GOOSE的开入开出信息建立虚拟连接图，其具有足够多的光接口，可一次性接入变电站高、中、低三个电压等级的A、B网的GOOSE信息，且各电压等级的A、B网间GOOSE光接口物理隔离互不影响，本发明优点是：大大提高了调试及运行维护的工作效率，消除了安全隐患，保证了供电可靠性，提升了相关技术人员的水平和智能变电站运行管理水平。

Description

智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法

技术领域

本发明涉及变电站领域的技术领域，更具体地说是涉及智能变电站领域的技术领域。

背景技术

智能变电站建立在IEC61850体系架构上，以高速网络通信平台为基础，通过对数字信息模型及传输进行标准化，实现信息共享和设备间的互操作。智能变电站的数据采用网络传输，与传统变电站的二次系统相比，将模拟信号、电缆连接转变为成了数字信号、光纤连接，从而实现变电站的继电保护、监控和测量等功能。

面向通用对象的变电站事件GOOSE是IEC61850标准中用于满足变电站自动化系统报文快速传输需求的一种机制，GOOSE传输的量包括开入量、开出量及实时性要求不高的模拟量。传统变电站中，继电保护装置的开入、开出、出口等都有具体的端子与之一一相对应，通过从端子到端子的电缆连接实现装置之间配合，以及保护装置至一次设备的出口，因此，传统变电站中设计院设计的二次回路图，是调试和运行维护中必不可少的工具。智能变电站，按GOOSE方式实现各保护装置之间信息的交互，包括保护的跳合闸命令及间隔间的联闭锁信号等，从而使原有传统的端子及端子排消失了，保护的二次回路也不存在，取而代之的是基于网络及光纤传输的数字信号，这种差异性的存在，使得基于现有知识结构的智能变电站的调试及运行维护人员存在着较大的困难，这也造成了智能变电站建设中难堪的局面，二次系统的调试与维护相对于传统站更复杂，工作效率更低，对运行维护人员要求更高，随着智能变电站投入运行数量的增多，其新建变电站的调试及投运变电站的维护问题会日益突出。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述之不足而提供一种既与传统变电站相对应，又符合调试及运行维护人员的思维习惯和知识结构，可大大提高调试及运行维护的工作效率，消除安全隐患，保证供电可靠性，同时也使变电站安装、调试及维护更直观、简单，还能帮助电力人员直观、高效地进行二次系统设备和网络功能性能测试的智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法。

本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：

智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法，它以SCD文件为基础，将文件内数量众多且连接关系复杂的GOOSE信息，按传统继电保护二次回路的概念，以图形的方式展现出来，通过GOOSE的开入开出信息建立虚拟连接图，其具有足够多的光接口，可一次性接入变电站高、中、低三个电压等级的A、B网的GOOSE信息，且各电压等级的A、B网间GOOSE光接口物理隔离互不影响，所述SCD文件主要由Header、Substation、Communication、IED和DataTypeTemplates五大部分构成，其各节点以树形层次结构组织起来，其中，第一部分Header包含SCD文件标识信息、文件版本信息、配置工具信息和文件修改的历史记录信息；第二部分Substation描述变电站的功能结构，标识一次设备以及它们的电气连接关系；第三部分Communication描述各个IED的SV控制块和GOOSE控制块的地址信息，其SMV节点下Address节点配置了SV控制块的APPID、MAC、VLAN-ID和VLAN优先级，GOOSE控制块的相关参数是在GSE节点下的Address节点中配置，此外，GSE节点中还配置了GOOSE报文发送的心跳时间MaxTime和最小重发时间MinTime；第四部分IED描述各个智能电子设备的具体内容及SV、GOOSE的发布和订阅信息；第五部分DataTypeTemplates定义逻辑节点类型LNodeType、数据对象类型DOType和数据属性类型DAType。

所述SCD文件内第四部分IED中SV的发布通过SV控制块SampledValueControl实现，SV控制块内name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，smvID为控制块的全局ID，nofASDU定义了报文中的ASDU数目，SmvOpts的各个属性都是布尔型，分别指定相应的项是否应该出现在报文中。

所述SCD文件内第四部分IED中GOOSE的发布通过GOOSE控制块GSEControl实现，GSEControl节点包含的属性有name、datSet、confRef、type和appID，其中name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，appID为控制块的全局ID。

所述SCD文件内第四部分IED中SV和GOOSE的订阅是在Inputs节点下定义的，Inputs节点由多个外部引用条目ExtRef组成，每个外部引用条目指定了内部输入虚端子的地址intAddr和外部输出虚端子地址，根据这些信息可以找到内外虚端子对应的数据对象DO甚至具体的数据属性DA。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：GOOSE虚拟二次回路采用图形化方式再现出来，比目前的虚端子表的方式更加直接，调试及运行维护人员更宜接受，它既与传统变电站相对应，又符合调试及运行维护人员的思维习惯和知识结构，大大提高了调试及运行维护的工作效率，消除了安全隐患，保证了供电可靠性，同时也使变电站安装、调试及维护更直观、简单，还能帮助电力人员直观、高效地进行二次系统设备和网络功能性能测试，提升了相关技术人员的水平和智能变电站运行管理水平。

附图说明

图1为本发明SCD文件的树形层次结构图；

图2为本发明SCD文件中第三部分Communication的内容结构图；

图3为本发明SCD文件中第四部分IED的内容结构图；

图4为本发明SCD文件中第四部分IED内SV控制块的内容结构图；

图5为本发明SCD文件中第四部分IED内inputs节点下SV和GOOSE订阅的内容结构图；

图6为本发明SCD文件中第四部分IED内数据集DataSet的内容结构图；

图7为本发明SCD文件中第五部分DataTypeTemplates内逻辑节点类型的内容结构图；

图8为为本发明SCD文件中第五部分DataTypeTemplates内数据对象类型和数据属性类型的内容结构图；

图9为本发明中SV/GOOSE配置的三个部分关联内容结构图；

图10为本发明中图形化GOOSE虚拟二次回路图。

具体实施方式

智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法，它以SCD文件为基础，将文件内数量众多且连接关系复杂的GOOSE信息，按传统继电保护二次回路的概念，以图形的方式展现出来，通过GOOSE的开入开出信息建立虚拟连接图，其具有足够多的光接口，可一次性接入变电站高、中、低三个电压等级的A、B网的GOOSE信息，且各电压等级的A、B网间GOOSE光接口物理隔离互不影响，所述SCD文件主要由Header、Substation、Communication、IED和DataTypeTemplates五大部分构成，其各节点以树形层次结构组织起来，如图1所示，其中，第一部分Header包含SCD文件标识信息、文件版本信息、配置工具信息和文件修改的历史记录信息；第二部分Substation描述变电站的功能结构，标识一次设备以及它们的电气连接关系；第三部分Communication描述各个IED的SV控制块和GOOSE控制块的地址信息，其SMV节点下Address节点配置了SV控制块的APPID、MAC、VLAN-ID和VLAN优先级，GOOSE控制块的相关参数是在GSE节点下的Address节点中配置，此外，GSE节点中还配置了GOOSE报文发送的心跳时间MaxTime和最小重发时间MinTime，如图2所示；第四部分IED描述各个智能电子设备的具体内容及SV、GOOSE的发布和订阅信息，如图3所示；第四部分IED中SV的发布通过SV控制块SampledValueControl实现，SV控制块内name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，smvID为控制块的全局ID，nofASDU定义了报文中的ASDU数目，SmvOpts的各个属性都是布尔型，分别指定相应的项是否应该出现在报文中，如图4所示；第四部分IED中GOOSE的发布通过GOOSE控制块GSEControl实现，GSEControl节点包含的属性有name、datSet、confRef、type和appID，其中name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，appID为控制块的全局ID；第四部分IED中SV和GOOSE的订阅是在Inputs节点下定义的，Inputs节点由多个外部引用条目ExtRef组成，每个外部引用条目指定了内部输入虚端子的地址intAddr和外部输出虚端子地址，根据这些信息可以找到内外虚端子对应的数据对象DO甚至具体的数据属性DA，如图5所示；图6为第四部分IED内数据集DataSet的内容结构图，基中name属性是其标识，上述提到的SV/GOOSE控制块的属性datSet指定的就是DataSet的name，通过比对这两个字符串，可以找到SV/GOOSE控制块所关联的数据集，desc属性给出了数据集的描述信息，DataSet节点由多个子节点FCDA组成，比较FCDA和上面的ExtRef我们可以看到他们有一些相似的属性（ldInst、prefix、lnClass等），不同的是ExtRef中的这些属性指定的是外部某IED的数据路径，而FCDA的这些属性指定的是本IED的数据路径；第五部分DataTypeTemplates内定义逻辑节点类型LNodeType，其每个IED中的LN0/LN节点都是某个LNodeType的实例，通过比对前者的lnType属性和LNodeType的id属性，可以确定每个LN0/LN都是由那个LNodeType实例化的，LN0/LN节点下的DOI是相应LNodeType下具有相同name的DO的实例化对象，如图7所示；数据对象类型DOType和数据属性类型DAType，其LNodeType下的每个DO都是由某个DOType的派生，DOI节点下的DAI是相应的DOType下某个DA的实例化对象，每个DA都有一个bType属性，它指定了该DA的基本数据类型，bType为Struct的DA是结构化的DA，它的具体结构由相应的DAType定义；bType为Enum的DA是枚举类型，具体内容有相应的EnumType定义，如图8所示。

SCD文件中几种信息的关联：

1、SV/GOOSE配置的三个部分：在SCD文件中一个SV/GOOSE报文的完整配置包括三个部分：控制块参数(SampledValueControl/GSEControl)、通信参数(SMV/GSE)、数据集配置(DataSet)。如图9所示该三个部分之间的关联：通过比对IED的name、访问点的name、LD的实例名inst和控制块的name找到与控制块匹配的SMV/GSE；通过比对控制块的datSet属性和数据集DataSet的name找到与控制块匹配的DataSet。

2、虚端子连线的建立：SCD文件中的Inputs节点描述了各个IED对外部信号(SV和GOOSE)的引用(订阅)情况，下面以GOOSE的引用为例描述建立虚端子连线的过程，

<DataSetdesc=＂GOOSE出品数据集0＂　name=＂dsGOOSE0＂>

<FCDAldInst=＂GOLD2＂prefix=＂＂　lnClass=＂PTRC＂inInst=＂1＂doName=＂Tr＂daName=＂general＂fc=＂ST＂/>

以某inputs节点下的一条外部引用为例：

<inputs>

<ExtRefldInst=＂GOLD＂prefix=＂＂　lnClass=＂TCTR＂lnInst=＂1＂doName=＂＂　iedName=＂ＭＴ1101A＂>

根据该引用指定的iedName、ldInst可找到外部信号所在的IED和逻辑设备LDevice，遍历该LDevice下所有DataSet条目，通过比对ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName和daName可找到匹配的数据集条目，数据集与控制块的关联在上面已经讲述。至此，找到了该外部引用条目订阅的是哪个IED的哪个GOOSE控制块的第几个数据集条目，虚端子连线由此建立。

下面简要描述如何从解析SCD开始到最终画出虚端子连线图的方法步骤：

第一步：解析SCD文件，基于MMS-lite软件包，解析SCD文件。MMS-lite基本按照SCD文件的原始结构生成一个大的树形结构，方便程序快速查找遍历SCD文件。

第二步：遍历树形结构，构建IED链表，遍历第一步中生成的树形结构，构建IED链表，为每个IED构建SV发送列表、GOOSE发送列表、数据输入外部引用列表；SV/GOOSE发送列表包括三个部分：每个SV/GOOSE控制块的参数、地址信息、数据集列表，对建立虚端子连线来说，最重要的是数据集列表，这里需要每个数据集条目的引用地址；数据输入的每个外部引用条目包括两个部分：内部接收端子的引用地址和外部发送端子的引用地址。

第三步：遍历各IED的数据输入外部引用列表，建立虚端子连线关系，遍历每个IED数据输入的外部引用列表，根据每个外部引用条目中外部发送端子的地址，我们可以找到具体的发送方IED，进一步将该地址和发送方IED的各SV/GOOSE控制块的数据集条目引用地址相比较，可以找到本外部引用条目要引用的是哪个SV/GOOSE控制块的第几个数据集条目，也就找到了外部发送端子。把该外部发送端子的信息记录到该外部引用条目下，同时也把此外部引用条目记录到相应的SV/GOOSE数据集条目下，方便后面画虚端子连线图。对所有IED的每个外部引用条目都进行如上操作，就可将全站的虚端子连线关系建立起来。

第四步：再次遍历IED链表，为每个IED创建绘图辅助变量，根据上一步建立的虚端子连接关系，为每个IED建立一个外部关联IED链表，该链表包含了所有与本IED有数据输入输出关系的IED，外部关联IED链表的每一项包含四个部分：SV发送信息列表：外部IED发送到本IED的SV控制块序号以及数据集条目序号；SV接收信息列表：本IED发送到外部IED的SV控制块序号以及数据集条目序号；GOOSE发送信息列表：外部IED发送到本IED的GOOSE控制块序号以及数据集条目序号；GOOSE接收信息列表：本IED发送到外部IED的GOOSE控制块序号以及数据集条目序号。

第五步：画IED虚端子连线图，根据第四步建立的辅助变量，画出IED虚端子连线图：当前IED的框图画在视图中央，两边画各个外部IED框图；在每个IED框图中画出各IED发出的对方的SV和GOOSE控制块框图，并画出连接线，这样就画出当前IED与外部IED的虚连线示意图。

Claims (4)

1.智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法，其特征在于：它以SCD文件为基础，将文件内数量众多且连接关系复杂的GOOSE信息，按传统继电保护二次回路的概念，以图形的方式展现出来，通过GOOSE的开入开出信息建立虚拟连接图，其具有足够多的光接口，可一次性接入变电站高、中、低三个电压等级的A、B网的GOOSE信息，且各电压等级的A、B网间GOOSE光接口物理隔离互不影响，所述SCD文件主要由Header、Substation、Communication、IED和DataTypeTemplates五大部分构成，其各节点以树形层次结构组织起来，其中，第一部分Header包含SCD文件标识信息、文件版本信息、配置工具信息和文件修改的历史记录信息；第二部分Substation描述变电站的功能结构，标识一次设备以及它们的电气连接关系；第三部分Communication描述各个IED的SV控制块和GOOSE控制块的地址信息，其SMV节点下Address节点配置了SV控制块的APPID、MAC、VLAN-ID和VLAN优先级，GOOSE控制块的相关参数是在GSE节点下的Address节点中配置，此外，GSE节点中还配置了GOOSE报文发送的心跳时间MaxTime和最小重发时间MinTime；第四部分IED描述各个智能电子设备的具体内容及SV、GOOSE的发布和订阅信息；第五部分DataTypeTemplates定义逻辑节点类型LNodeType、数据对象类型DOType和数据属性类型DAType。

2.根据权利要求1所述的智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法，其特征在于：所述SCD文件内第四部分IED中SV的发布通过SV控制块SampledValueControl实现，SV控制块内name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，smvID为控制块的全局ID，nofASDU定义了报文中的ASDU数目，SmvOpts的各个属性都是布尔型，分别指定相应的项是否应该出现在报文中。

3.根据权利要求1所述的智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法，其特征在于：所述SCD文件内第四部分IED中GOOSE的发布通过GOOSE控制块GSEControl实现，GSEControl节点包含的属性有name、datSet、confRef、type和appID，其中name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，appID为控制块的全局ID。

4.根据权利要求1所述的智能变电站GOOSE虚拟二次回路图形化方法，其特征在于：所述SCD文件内第四部分IED中SV和GOOSE的订阅是在Inputs节点下定义的，Inputs节点由多个外部引用条目ExtRef组成，每个外部引用条目指定了内部输入虚端子的地址intAddr和外部输出虚端子地址，根据这些信息可以找到内外虚端子对应的数据对象DO甚至具体的数据属性DA。