CN105449668B - 智能变电站电能质量监测智能电子设备的动态建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站电能质量监测智能电子设备的动态建模方法，包括以下步骤：第1步，电能质量监测IED的功能模型设计、第2步，电能质量监测IED的信息处理模型逻辑节点设计、第3步，设计电能质量监测IED的逻辑设备、第4步，电能质量监测IED的信息处理模型自动映射关系设计。本发明为解决IED制造商之间的仪器兼容性问题，满足互换性、互操作功能要求，对电能质量监测IED进行功能设计，建立电能质量监测的测量功能模型，建立统一的信息服务模型和通信服务模型，实现开放式的电能质量监测系统，具有工程应用价值的优点。
Description
技术领域
本发明属于智能变电站电能质量监测技术领域，涉及对站内电能质量监测智能电子设备（IED）的动态模型构建技术，为一种建立在电能质量监测的测量功能模型、信息服务模型和通信服务模型基础上的IED的动态模型构建方法。
背景技术
电力系统中非线性负荷导致电压畸变、三相不平衡、波动和闪变等电能质量问题，影响电网供电质量，损坏电网和用户的电气设备，干扰继电保护类装置通讯系统，造成误动或不动，电能质量的优劣对电力系统的安全、稳定、持续运行有很重要的影响。
如何通过电能质量监测IED设备实现对电能质量进行有效的监测，进而向电力用户提供优质的电能，是智能电网领域的研究热点。不同的电能质量监测设备IED在相同的系统构架下互连存在困难，电能质量监测涉及电压骤降、骤升、中断，事件检测功能、波形记录扰动记录功能等，特征量信息很多，开发商使用各自的通信协议和数据格式，开发的监测仪器和软件不尽相同，IEC61850标准作为基于通用网络平台的变电站自动化系统的国际标准，提出了数据模型的通信服务体系及数据模型的构建方法，具有分布、分层的体系，完全面向对象建模，抽象通信服务接口和特殊通信服务映射( SCSM) ，变电站配置语言的应用，特殊报文规范技术，面向未来的、开放的体系结构等特点，其目标是最大限度地应用现有的标准和被广泛接受的通信原理，在不同制造商的IED之间实现良好的互操作性。在实际应用中，不同厂商生产的IED在硬件实现上和软件实现上的差异，具有不同的特性，实现变电站各智能设备（IED）之间的互换性是智能变电站领域关注的重点。智能变电站内的信息交换机制依赖于信息模型，信息模型设计和选择是否合理决定着系统中IED 能否高效可靠地兼容并进行互操作，信息模型和建模方法是解决电能质量监测设备互操作问题的核心。
电能质量监测产品用于在智能变电站中进行不同程度的电能质量监测，随着发、供、用电三方对电能质量关注程度的提高以及电能按质论价的实施，急需建立覆盖整个电网的电能质量动态监测与管理系统，电能质量监测设备成为智能变电站的必要设备。
不同的电能质量监测设备在相同的系统构架下互连存在困难，电能质量监测涉及电压骤降、骤升、中断，事件检测功能、波形记录扰动记录功能等，特征量信息很多，开发商使用各自的通信协议和数据格式，开发的监测仪器和软件不尽相同，IEC61850标准作为基于通用网络平台的变电站自动化系统的国际标准，提出了数据模型的通信服务体系及数据模型的构建方法，具有分布、分层的体系，完全面向对象建模，抽象通信服务接口和特殊通信服务映射( SCSM) ，变电站配置语言的应用，特殊报文规范技术，面向未来的、开放的体系结构等特点，其目标是最大限度地应用现有的标准和被广泛接受的通信原理，在不同制造商的IED之间实现良好的互操作性。在实际应用中，不同厂商生产的IED在硬件实现上和软件实现上的差异，具有不同的特性，实现变电站各智能设备（IED）之间的互换性是智能变电站领域关注的重点。智能变电站内的信息交换机制依赖于信息模型，信息模型设计和选择是否合理决定着系统中IED 能否高效可靠地兼容并进行互操作，信息模型和建模方法是解决电能质量监测设备互操作问题的核心。
本发明为一种建立在电能质量监测的测量功能模型、信息服务模型和通信服务模型基础上的IED的动态模型构建方法，对电能质量监测IED进行功能设计，建立电能质量监测的测量功能模型，建立统一的信息服务模型和通信服务模型，实现开放式的电能质量监测系统。
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对电能质量监测IED进行功能设计，建立电能质量监测的测量功能模型，建立统一的信息服务模型和通信服务模型，实现开放式的智能变电站电能质量监测智能电子设备的动态建模方法。
本发明提出了构建智能电子设备模型的一般步骤，然后根据电能质量监测IED所要实现的功能，建立了符合该标准的电能质量监测装置的信息模型，明确对象和服务的映射关系，完成信息模型中服务的映射,以及实现映射后的服务。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：智能变电站电能质量监测智能电子设备的动态建模方法，具体步骤为：
第1步，电能质量监测IED的功能模型设计：
电能质量监测IED的功能模型设计部分，依据电能质量监测内容，将系统功能分解为基本电参量监测、异常电参量监测、异常数据录波功能;
基本电参量监测功能包括：测量正常条件下三相系统中电流、电压、功率；计算三相系统中电能量；计算正序、负序和零序电压、电流；计算三相系统中波间谐波；计算非正弦和不平衡条件下的电流、电压和功率；计算由电压波动引起的闪变；
异常电参量监测功能包括：电压暂降、电压暂升、电压中断事件、频率偏差、波形偏差等；
异常数据录波功能：电能质量异常事件发生时，对电压、电流进行波形记录；
第2步，电能质量监测IED的信息处理模型逻辑节点设计：
根据电能质量监测功能的设计要求，建立电能质量监测中基本电参量监测、异常电参量监测、异常数据录波等子系统对应的逻辑节点，并自动依次编号编序，每个逻辑节点均为最小功能实体，是IED电能质量监测功能的镜像；
依据电能质量监测功能需求，定义各类逻辑节点（LN）的数据对象及数据属性，为实现信息交互做准备，每个逻辑节点由其功能意义的数据组成，逻辑节点的名称及其包含数据都具有标准化的含义，通过服务实现LN间的相互作用，LN中包含了信息服务交换中的数据和数据属性所代表的信息；
第3步，设计电能质量监测IED的逻辑设备：
依据电能质量监测功能需求、逻辑节点及信息交互模式，构建多组逻辑设备，统一编号，逻辑设备组成电能质量监测IED，由逻辑设备对外提供IED的状态信息，并且由逻辑设备向外部设备发布控制信号；
第4步，电能质量监测IED的信息处理模型自动映射关系设计：
依据电能质量监测功能中各类逻辑节点（LN）的数据对象及数据属性，通过标准的通信服务规约进行传递，建立信息处理模型。通过抽象通信服务接口将信息模型读目录和读定义服务映射到制造报文规范服务器的指定服务中，服务请求方对读目录和读定义服务发出调用请求并等待响应；通过读服务器目录服务获取服务器的目录信息，可由寻址服务器将全部逻辑设备名称表或文件名称表变成对服务请求方可视、可访问的，当服务执行成功时，返回肯定响应并得出逻辑设备对象引用表或文件名称；
将功能需求以函数的形式加入逻辑节点之中，使用读数据目录服务可使数据的全部数据属性名列表对服务请求方可视、可访问，可得到肯定响应并返回数据属性名列表，自动建立数据类型与功能需求的映射关系，采用信息模型属性组织报文的快速响应功能，自动建立映射矩阵，实现动态建模。
智能变电站中电能质量监测功能是一项重要的技术要求，监测电能质量的智能电子设备（IED）是变电站的必要设备，为解决IED制造商之间的仪器兼容性问题，满足互换性、互操作功能要求。
本发明提出一种电能质量监测IED的动态建模方法，对电能质量监测IED进行功能设计，建立电能质量监测的测量功能模型，建立统一的信息服务模型和通信服务模型，实现开放式的电能质量监测系统，具有工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的动态建模过程分解图。
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。
图1为智能变电站电能质量监测智能电子设备(IED)的动态建模过程分解，详细步骤如下：
第1步，电能质量监测IED的功能模型设计。
电能质量监测IED的功能模型设计部分，依据电能质量监测内容，将系统功能分解为基本电参量监测、异常电参量监测、异常数据录波功能。
基本电参量监测功能包括：测量正常条件下三相系统中电流、电压、功率；计算三相系统中电能量；计算正序、负序和零序电压、电流；计算三相系统中波间谐波；计算非正弦和不平衡条件下的电流、电压和功率；计算由电压波动引起的闪变。
异常电参量监测功能包括：电压暂降、电压暂升、电压中断事件、频率偏差、波形偏差等。
异常数据录波功能：电能质量异常事件发生时，对电压、电流进行波形记录。
第2步，电能质量监测IED的信息处理模型逻辑节点设计
根据电能质量监测功能的设计要求，建立电能质量监测中基本电参量监测、异常电参量监测、异常数据录波等子系统对应的逻辑节点，并自动依次编号编序。每个逻辑节点均为最小功能实体，是IED电能质量监测功能的镜像。
依据电能质量监测功能需求，定义各类逻辑节点（LN）的数据对象及数据属性，为实现信息交互做准备。每个逻辑节点由其功能意义的数据组成，逻辑节点的名称及其包含数据都具有标准化的含义，通过服务实现LN间的相互作用，LN中包含了信息服务交换中的数据和数据属性所代表的信息。
第3步，设计电能质量监测IED的逻辑设备。
依据电能质量监测功能需求、逻辑节点及信息交互模式，构建多组逻辑设备，统一编号，逻辑设备组成电能质量监测IED，由逻辑设备对外提供IED的状态信息，并且由逻辑设备向外部设备发布控制信号。
第4步，电能质量监测IED的信息处理模型自动映射关系设计
依据电能质量监测功能中各类逻辑节点（LN）的数据对象及数据属性，通过标准的通信服务规约进行传递，建立信息处理模型。通过抽象通信服务接口将信息模型读目录和读定义服务映射到制造报文规范服务器的指定服务中，服务请求方对读目录和读定义服务发出调用请求并等待响应；通过读服务器目录服务获取服务器的目录信息，可由寻址服务器将全部逻辑设备名称表或文件名称表变成对服务请求方可视、可访问的，当服务执行成功时，返回肯定响应并得出逻辑设备对象引用表或文件名称。
将功能需求以函数的形式加入逻辑节点之中，使用读数据目录服务可使数据的全部数据属性名列表对服务请求方可视、可访问，可得到肯定响应并返回数据属性名列表，自动建立数据类型与功能需求的映射关系，采用信息模型属性组织报文的快速响应功能，自动建立映射矩阵，实现动态建模。
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能质量监测智能电子设备的动态建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
第1步，电能质量监测智能电子设备的功能模型设计：
电能质量监测智能电子设备的功能模型设计部分，依据电能质量监测内容，将系统功能分解为基本电参量监测、异常电参量监测、异常数据录波功能；
基本电参量监测功能包括：测量正常条件下三相系统中电流、电压、功率；计算三相系统中电能量；计算正序、负序和零序电压、电流；计算三相系统中波间谐波；计算非正弦和不平衡条件下的电流、电压和功率；计算由电压波动引起的闪变；
异常电参量监测功能包括：电压暂降、电压暂升、电压中断事件、频率偏差、波形偏差；
异常数据录波功能：电能质量异常事件发生时，对电压、电流进行波形记录；
第2步，电能质量监测智能电子设备的信息处理模型逻辑节点设计
根据电能质量监测功能的设计要求，建立电能质量监测中基本电参量监测、异常电参量监测、异常数据录波子系统对应的逻辑节点，并自动依次编号编序，每个逻辑节点均为最小功能实体，是IED电能质量监测功能的镜像；
依据电能质量监测功能需求，定义各类逻辑节点的数据对象及数据属性，为实现信息交互做准备，每个逻辑节点由其功能意义的数据组成，逻辑节点的名称及其包含数据都具有标准化的含义，通过服务实现逻辑节点LN间的相互作用，逻辑节点LN中包含了信息服务交换中的数据和数据属性所代表的信息；
第3步，设计电能质量监测智能电子设备的逻辑设备：
依据电能质量监测功能需求、逻辑节点及信息交互模式，构建多组逻辑设备，统一编号，逻辑设备组成电能质量监测智能电子设备，由逻辑设备对外提供IED的状态信息，并且由逻辑设备向外部设备发布控制信号；
第4步，电能质量监测智能电子设备的信息处理模型自动映射关系设计：
依据电能质量监测功能中各类逻辑节点的数据对象及数据属性，通过标准的通信服务规约进行传递，建立信息处理模型，通过抽象通信服务接口将信息模型读目录和读定义服务映射到制造报文规范服务器的指定服务中，服务请求方对读目录和读定义服务发出调用请求并等待响应；通过读服务器目录服务获取服务器的目录信息，可由寻址服务器将全部逻辑设备名称表或文件名称表变成对服务请求方可视、可访问的，当服务执行成功时，返回肯定响应并得出逻辑设备对象引用表或文件名称，将功能需求以函数的形式加入逻辑节点之中，使用读数据目录服务可使数据的全部数据属性名列表对服务请求方可视、可访问，可得到肯定响应并返回数据属性名列表，自动建立数据类型与功能需求的映射关系，采用信息模型属性组织报文的快速响应功能，自动建立映射矩阵，实现动态建模。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |