CN105426615A - 智能变电站电源监测管理体系智能电子设备的建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站电源监测管理体系智能电子设备的建模方法，其特征在于：包括以下步骤：智能电子设备的功能分解、逐级组合构成IED信息模型、建立逻辑节点数据模型、建立逻辑设备、建立服务器。本发明将电源监测管理体系作为智能变电站间隔层的一个智能电子设备，构建了电源监测管理体系信息模型，具有了智能变电站的通信功能要求，可以适应国内智能变电站系统通信网络的发展要求及变化，工程应用价值的优点。
Description
技术领域
本发明属于智能变电站技术领域，涉及对站内多种电源的测量控制与管理，适用于电源监测管理体系智能电子设备（IED）的设计，为一种电源监测管理体系IED的建模方法。
背景技术
电源监测管理IED是电源监测管理体系的控制核心，该设备承担电源设备的测量、控制和监测等基本功能，实现状态信息的数字化采集、网络化的传输、实时监测与故障分析。建立智能电子设备的统一信息模型是实现智能变电站电源一体化测控的关键技术之一。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明的目的是在于提供一种构造完整的信息模型，结合对电源IED的特点，自定义逻辑节点，利用IED配置工具实现电源IED的配置描述，实现通过变电站层控制电源IED的配置信息，最终，实现电源IED的统一设计配置，统一监控管理的智能变电站电源监测管理体系智能电子设备的建模方法
电源智能电子设备的建模过程中，把功能可以对外交互的信息组织在模型中，建立合适的通信服务以确定信息的传输方式和过程，对实际电源IED设备功能进行抽象，依据面向对象思想分析设备的逻辑构成，对过程化流程实现的功能进行分析，抽象出设备所含有的逻辑节点以及每个逻辑节点所含的参数、属性，找出逻辑节点之间的数据流向，再利用统一建模语言工具对其进一步分析。
IED的分层信息模型自上而下分为4个层级：Server（服务器）、LogicalDevice（逻辑设备,LN）、LogicalNode（逻辑点,LD）、DataObject（数据对象，DO）。
每个IED包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备，逻辑设备包括逻辑节点，逻辑节点包含数据对象，数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。
在对一个IED装置进行建模时，首先要确定该IED具有哪些功能，哪些功能是用来交换数据的，然后，根据IEC61850标准，将每个需要进行数据交换的功能逐一分解为若干个逻辑节点。
建立好逻辑节点后，以这些逻辑节点的公共特征为依据，划分逻辑设备，一个逻辑设备至少包含3个逻辑节点1个LLN0（逻辑节点零）、1个LPHD（物理设备信息）和1~n个LN（待定逻辑节点），最后将IED建模为一个或多个Server类的实例，通信模式采用为客户/服务器模式或订阅者/发布者模式。
一种智能变电站电源监测管理体系智能电子设备的建模方法，包括以下步骤：
第一步，智能电子设备的功能分析与分解：
智能电子设备功能的分析和分解就是要根据具体设备的功能需要，同时结合IEC61850定义的代表一系列功能的逻辑节点类，将智能设备的功能进行抽象、分解成为IEC61850中最小的功能单位—逻辑节点。61850定义的代表一系列功能的逻辑节点类，将智能设备的功能进行抽象、分解成为IEC61850中最小的功能单位—逻辑节点；
将智能电子设备的内部功能分解为代表这些功能的逻辑节点，可以实现功能的自由分布与分配，将传统的设备之间的通信变成逻辑节点之间的通信，更好地满足了通信的需求；
智能变电站电源监测管理体系所包含的各类参数监控较多，对智能变电站电源监测管理体系进行功能分解，电源部分的主要作用是将电能进行合理分配，包含两路进线，通过自动切换装置（ATSE）来实现电源进线的选择及电能分配；
图1为智能变电站电源监测管理体系功能分解，电源部分功能可分解为：
（1）进线状态检测该功能主要是根据交流输入电压和进线开关状态判定交流进线的可用性，该功能主要与交流输入电压、电流、开关状态、报警信号(如防雷器故障)等信号有关；
（2）自动切换该功能主要是根据交流进线状态检测来控制切换交流输入，并且可以发出交流进线切换装置(ATSE)的位置信号；
（3）母线状态检测交流母线是交流自动切换装置的输出侧，该部分功能主要与交流母线的三相电压、三相电流以及报警信号(如过压、欠压)等信号有关；
（4）馈线开关状态检测该功能主要是检测各个馈线开关的状态，可以控制馈线开关的分合，检测开关位置以及故障报警等。
第二步，逐级组合构成IED信息模型：
由数据属性构成数据对象，数据对象组成逻辑节点，根据物理和功能联系将逻辑节点和相应的通信服务组成逻辑设备，逻辑设备组合构成IED信息模型；
对智能电子设备内部功能的分析与分解的过程就是确定、产生逻辑节点以及满足相应功能需要的数据对象的过程，而逐级组合数据属性、数据对象、逻辑节点、逻辑设备以及通信服务的过程就是构建产生IED信息模型的过程；
结合变电站电源监测管理体系的功能需求，建立变电站电源监测管理体系IED的功能与设备模型。站用电源监测管理体系处于IEC61850标准功能分层结构中的间隔层，通信网络拓扑如图2所示。
第三步，建立逻辑节点数据模型：
设置电源监测管理体系的测量逻辑节点类型，设置的依据是IEC61850标准中测量功能相关的逻辑节点类MMXU的属性，MMXU类包含必选数据模式及与测量相关的可选数据模式，根据电源监测管理体系中测量功能的需要，选择了频率、相电压、相电流、总有功功率和总功率因数等关键参数，可选的数据包括谐波特性、峰值电压等参数。
第四步，建立逻辑设备：
将具有某些公共特性的逻辑节点放在同一个逻辑设备中，将具有某些特定特性的逻辑节点放在特殊逻辑设备。每个逻辑节点都具有自己数据库，用于汇总数据，方便用户对成组的数据进行整体访问和操作，同时也提供访问逻辑设备公共信息的通信服务。
第五步，建立服务器：
服务器中含有在通信网络中的所有可见以及可访问的资源，在智能电子设备的信息模型中，每个IED中允许含有一个或若干Server，而每个Server中则应当含有至少一个逻辑设备及相关的通信服务功能。其中包含了两种通信模式，一种为适用于后台监控的和对IED访问的客户服务器模式，另一为方便GOOSE通信和传输采样值服务的发布者/阅读者模式。抽象通信服务接口采用面向对象的方法且与具体的通信网络无关，包含若干与通信相关的服务，包括读写数据与数据集、生成报告和记录、数据值的测量以及状态值召唤和应用关联模型等等。
电源监测管理体系主要的通信功能是为了后台监控和站控层对其的访问及数据上传等，可以采用客户端M服务器通信模式，并且根据相关通信功能的需要，提供相关通信服务功能，包括获取数据对象列表、动态建立数据集、获取数据和数据集、以及对遥控量的读写等通信服务功能。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明以智能变电站电源监测管理体系作为应用对象，设计了对电源监测管理体系进行信息建模的方法，本发明将电源监测管理体系作为智能变电站间隔层的一个智能电子设备，构建了电源监测管理体系信息模型，满足了智能变电站的通信功能要求，可以适应国内智能变电站系统通信网络的发展要求及变化，具有工程应用价值。
附图说明
图1为电源模块功能分解图；
图2为本发明电源监测管理体系IED信息建模过程的结构图；
图3电源监测管理体系IED信息建模步骤流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
本发明涉及一种智能变电站电源监测管理体系智能电子设备的建模方法的具体实施方式，包括以下步骤：
如图1-3所示，智能变电站电源监测管理体系功能分解，电源部分功能可分解为：
（1）进线状态检测该功能主要是根据交流输入电压和进线开关状态判定交流进线的可用性，该功能主要与交流输入电压、电流、开关状态、报警信号(如防雷器故障)等信号有关；
（2）自动切换该功能主要是根据交流进线状态检测来控制切换交流输入，并且可以发出交流进线切换装置(ATSE)的位置信号；
（3）母线状态检测交流母线是交流自动切换装置的输出侧，该部分功能主要与交流母线的三相电压、三相电流以及报警信号(如过压、欠压)等信号有关；
（4）馈线开关状态检测该功能主要是检测各个馈线开关的状态，可以控制馈线开关的分合，检测开关位置以及故障报警等。
如图2所示，逐级组合构成IED信息模型，由数据属性构成数据对象，数据对象组成逻辑节点，根据物理和功能联系将逻辑节点和相应的通信服务组成逻辑设备，逻辑设备组合构成IED信息模型。
对智能电子设备内部功能的分析与分解的过程就是确定、产生逻辑节点以及满足相应功能需要的数据对象的过程，而逐级组合数据属性、数据对象、逻辑节点、逻辑设备以及通信服务的过程就是构建产生IED信息模型的过程。结合变电站电源监测管理体系系统的功能需求，建立变电站电源监测管理体系IED的功能与设备模型。
本专利以智能变电站电源监测管理体系作为应用对象，设计了对电源监测管理体系进行信息建模的方法。本专利将电源监测管理体系作为智能变电站间隔层的一个智能电子设备，构建了电源监测管理体系信息模型，满足了智能变电站的通信功能要求，可以适应国内智能变电站系统通信网络的发展要求及变化，具有工程应用价值。
最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。
而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。
本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。
因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
Claims (1)
1.一种智能变电站电源监测管理体系智能电子设备的建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，智能电子设备的功能分解：
将智能电子设备的内部功能分解为代表这些功能的逻辑节点，实现功能的自由分布与分配；
第二步，逐级组合构成IED信息模型：
由数据属性构成数据对象，数据对象组成逻辑节点，根据物理和功能联系将逻辑节点和相应的通信服务组成逻辑设备，逻辑设备组合构成IED信息模型；
对智能电子设备内部功能的分析与分解的过程就是确定、产生逻辑节点以及满足相应功能需要的数据对象的过程，而逐级组合数据属性、数据对象、逻辑节点、逻辑设备以及通信服务的过程就是构建产生IED信息模型的过程；
第三步，建立逻辑节点数据模型：
设置电源监测管理体系的测量逻辑节点类型，设置的依据是IEC61850标准中测量功能相关的逻辑节点类MMXU的属性，MMXU类包含必选数据模式及与测量相关的可选数据模式，根据电源监测管理体系中测量功能的需要，选择了频率、相电压、相电流、总有功功率和总功率因数关键参数，可选的数据包括谐波特性、峰值电压参数；
第四步，建立逻辑设备：
将具有公共特性的逻辑节点放在同一个逻辑设备中，将逻辑节点放在逻辑设备，每个逻辑节点都具有自己数据库，用于汇总数据；
第五步，建立服务器：
服务器中含有在通信网络中的所有可见以及可访问的资源，在智能电子设备的信息模型中，每个IED中允许含有一个或若干Server，而每个Server中则应当含有至少一个逻辑设备及相关的通信服务功能。
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