CN105515819B - 一种基于iec61850的通信组件与应用组件的数据接口方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法及系统,数据接口方法包括:初始化解析配置文件;数据按分类格式放到共享内存,并通过地址关联映射到实时数据库对应区域;接入外部应用设备,按照各自规约接入系统,并按照接口协议的格式赋值实时数据库接口,IEC61850服务器与客户端通信,按不同服务将数据映射关联到共享内存,实时数据库接口应用程序按照不同功能数据发送不同消息,转换成保护测控规约格式,并发送给外部应用设备,实现与变电站二次设备信息交互的功能。本发明能够直接地完成IEC61850数据和数据库、多种高级应用数据池之间的接口处理,可应对大电网、智能站的发展需求,对现有设备的接入有重要的现实意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统自动化设备/产品的通讯接口实现方法,具体涉及一种基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法及系统。
背景技术
智能变电站中统一采用IEC61850标准进行通信,是智能变电站相关标准的基础。该标准通过抽象应用服务接口(Abstract Communication Service Interface,简称ACSI)建立应用层上的抽象模型,描述各接口间的数据交换,采用面向对象的建模方法,基于IEC61850模型数据和传统设备实时数据接口多个环节必须重点处理不同模型之间的映射或转换处理。以往变电站自动化装置面向功能组织数据,设备中的通信软件处理部分,与应用功能实现部分有明显界限,二者之间可以通过公用的数据区进行交互,通信软件无需对这些数据进行转换。基于IEC61850的智能站对数据归类方法与此有本质区别,这也造成基于IEC61850通讯服务访问实时数据的困难,因此设计高效的基于IEC61850的二次设备功能软件模块接口、快速访问实时数据,实现高级应用显得尤为重要,也是实现二次设备互操作的关键。现在大部分厂家数据模型、数据接口、底层构架等标准不统一,从采集数据端到提供给站端的数据分开使用内存,消耗系统资源大,更新访问数据慢,数据不一致等给实际应用带来很多的不便。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足,本发明的目的是提供一种基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法及系统,能够更加有效直接地完成IEC61850数据和数据库、多种高级应用数据池之间的接口处理,不仅可应对大电网、智能站的发展需求,对现有设备的接入也有重要的现实意义。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
一种基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法,其改进之处在于,所述数据接口方法包括下述步骤:
(1)初始化解析配置文件;
(2)接入外部应用设备,数据按分类格式放到共享内存,并通过地址关联映射到实时数据库对应区域;
(3)按照接口协议的格式赋值实时数据库接口,通过实时数据库提供的函数和消息总线读写数据库;
(4)IEC61850服务器与客户端通信,按不同服务将数据映射关联到共享内存与数据库;
(5)实时数据库接口应用程序按照不同功能数据发送不同消息,转换成保护、测控规约格式,并发送给外部应用设备,实现与变电站二次设备信息交互的功能。
进一步地,所述步骤(1)中,IEC61850服务器按映射文件(映射文件建立IEC61850数据索引和其他接口应用数据的关联关系。程序解析该文件以后放到IEC61850共享内存中)建立IEC61850数据和共享内存数据的关联,映射文件中遥测、遥信信息序号按共享内存区遥测、遥信数据定义顺序配置。
进一步地,所述步骤(2)中,外部应用设备包括保护装置、测控装置和智能组件。
进一步地,所述步骤(3)中,IEC61850服务器接收控制命令转换成本地命令的站号、点号,并赋值实时数据库接口应用接口程序。
本发明还提供一种基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法的数据接口系统,其改进之处在于,所述系统位于间隔层,包括通信组件与应用组件,所述通信组件包括:1)抽象通信服务和映射模块,用于完成从核心服务映射ACSI到通信协议的转换,包括IEC61850信息和通信模型的建立,并映射到制造报文规范协议MMS、简单网络时间协议SNTP、面向通用对象的变电站事件GOOSE和采样值传输SV;2)XML配置文件解析模块,用于打开并解析XML格式文件、自定义的与接口和服务相关的配置文件;3)制造报文规范协议栈模块,基于TCP/IP协议栈,用于完成包括制造报文规范协议MMS、关联控制服务元素ACSE、面向连接的表示层协议编解码的处理;4)ASN.1编解码模块,用于完成依据编码规则,对于基本数据类型、标记的编解码处理;
所述应用组件包括:1)应用模型映射模块,用于完成IEC61850通信模型与应用功能模型的转换;IEC61850通信模型为树形结构信息,应用功能模型通常为表结构的点表信息;2)实时库接口模块,提供轻量级的实时数据库和进程间的访问接口,实时数据库位于IEC61850共享内存中。
进一步地,IEC61850共享内存的映射包括:应用接口程序按数据库函数读写格式将遥测、遥信、遥控和SOE数据填入实时数据库相应位置,IEC61850服务器从IEC61850共享内存取测量/开入及遥信/SOE信息,实时更新遥测、遥信、遥控和SOE数据;或按接入来源不同通过读写函数或地址与实时数据库交互数据。
进一步地,保护装置、测控装置通过保护、测控接口接入实时数据库;光纤测温装置和侵入波装置通过监测IED接口接入实时数据库;智能终端GOOSE任务通过消息队列并和IEC61850共享内存关联。
进一步地,所述数据接口系统通过消息总线传送控制命令短信息并接收来自变电站层控制命令。
本发明提供的技术方案具有的优异效果是:
本发明基于IEC61850的通信组件与其他应用组件采用接口模块与共享内存协同合作的方式进行信息交互,避免信息孤岛,也适合实现协议转换后接口处理等功能,具有较好的通用性。基于IEC61850标准的通用接口的设计与实现,使不同的应用,如保护、测控、智能组件等,能简单、方便的与之交换数据,并将现有智能设备的数据信息集成统一管理,保护系统的数据完整,降低系统集成的成本,对当前智能电网的升级改造具有重要意义。
本发明采用的实时库完全自主开发,简洁、高效,保证了数据双向交互的实时性,可实现常规或传统电力协议与IEC61850通讯协议的双向实时交互。
本发明解决基于IEC61850的模型数据和其他应用数据接口实现方法,提出整体解决方案,并提高数据访问速度。设计立足于已有的基础,既考虑与IEC61850模型和服务匹配,也考虑与传统数据接口兼容。
附图说明
图1是本发明提供的IEC61850与应用功能软件接口信息交互示意图;
图2是本发明提供的遥控功能实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案,以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求,否则单独的组件和功能是可选的,并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围,以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中,本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示,这仅仅是为了方便,并且如果事实上公开了超过一个的发明,不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
本发明设计采用组件式软件模块整合技术,对现有的数据处理平台进行整合,根据数据采集和传输的要求对数据分类,同类数据整合到一个数据平台,不同类数据在不同的数据平台,平台之间采用松散耦合的方式实现数据交互,各类数据与主站的交互接口相对独立。
与应用任务接口,提供轻量级的实时数据库和访问进程间的接口,所述实时数据库RTDB位于共享内存中,进行了具体的接口协议设计,采用各类接口函数格式实现具体的应用功能。系统提供了多种读写库的格式,可非常方便的更新数据库;在库内部,实现了写入对象的标度变换、参数的边界检查、品质状态变化,以及并发性协调,保证了数据库的安全性。
提供通信和应用接口函数库,建立本地应用模型,通过接口函数/结构变量,实现应用与通信功能的信息交换。
通过消息总线传送控制命令等短信息、接收来自变电站层控制命令等。
设计IEC61850标准模型与实时数据库存储的映射方法,建立了IEC61850引用与实时数据库的地址关联关系,简化数据访问过程,减少数据更新时间。
IEC61850与变电站各部分功能软件之间的接口信息交互如附图1所示。
其中:初始化解析配置文件,IEC61850Server(IEC61850服务器)按映射文件建立IEC61850数据和共享内存数据的关联,映射文件中AI(遥测)、DI(遥信)等信息序号按共享内存区AI(遥测)、DI(遥信)等数据定义顺序配置。
接入保护、测控、智能组件等外部应用设备,数据按分类格式放到共享内存,并关联映射到数据库对应区域。
接口程序按数据库函数读写格式将AI(遥信)、DI(遥信)、DO(遥控)、SOE(事件顺序记录)等数据填入RTDB数据库相应位置,IEC61850Server直接从共享内存取测量/开入及遥信/SOE/等信息,实时更新AI(遥信)、DI(遥信)、DO(遥控)、SOE(事件顺序记录)等值;或者按接入来源不同通过读写函数或者地址与数据库交互数据。
IEC61850Server(IEC61850服务器)将来自Client(客户端)的遥控命令写入server(服务器)接口CO(控制)队列中;。“保护、测控”任务从server(服务器)接口CO(控制)队列中读取遥控命令,命令写入消息结构,发送消息触发相应GOOSE(面向通用对象的变电站事件)发送任务。
本发明还提供一种基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法的数据接口系统,所述系统位于间隔层,包括通信组件与应用组件,所述通信组件包括:1)抽象通信服务和映射模块,用于完成从核心服务映射ACSI到通信协议的转换,包括IEC61850信息和通信模型的建立,并映射到制造报文规范协议MMS、简单网络时间协议SNTP、面向通用对象的变电站事件GOOSE和采样值传输SV;2)XML配置文件解析模块,用于打开并解析XML格式文件、自定义的与接口和服务相关的配置文件;3)制造报文规范协议栈模块,基于TCP/IP协议栈,用于完成包括制造报文规范协议MMS、关联控制服务元素ACSE、面向连接的表示层协议编解码的处理;4)ASN.1编解码模块,用于完成依据编码规则,对于基本数据类型、标记的编解码处理;
所述应用组件包括:1)应用模型映射模块,用于完成IEC61850通信模型与应用功能模型的转换;IEC61850通信模型为树形结构信息,应用功能模型通常为表结构的点表信息;2)实时库接口模块,提供轻量级的实时数据库和进程间的访问接口,实时数据库位于IEC61850共享内存中。
IEC61850共享内存的映射包括:应用接口程序按数据库函数读写格式将遥测、遥信、遥控和SOE数据填入实时数据库相应位置,IEC61850服务器从IEC61850共享内存取测量/开入及遥信/SOE信息,实时更新遥测、遥信、遥控和SOE数据;或按接入来源不同通过读写函数或地址与实时数据库交互数据。
保护装置、测控装置通过保护、测控接口接入实时数据库;光纤测温装置和侵入波装置通过监测IED接口接入实时数据库;智能终端GOOSE任务通过消息队列并和IEC61850共享内存关联。
数据接口系统通过消息总线传送控制命令短信息并接收来自变电站层控制命令。
实施例
为实现本发明的技术方案,以基于IEC61850的网络处理器系统接入继电保护装置为例,验证本发明中所阐述的实现方法。具体以实施遥控功能说明,流程如图2所示:
IEC61850Server解析符合XML语法的配置文件,并建模,按接口配置文件local2SvrMap.xml初始化数据地址,按地址映射关联到共享空间,以便和其他功能共享数据信息;收到client(客户端)的控制命令时,先放入控制队列,然后按照接口协议的格式赋值数据库接口,通过实时数据库提供的函数和消息总线读写数据库,数据库接口应用程序按照控制消息的格式发送消息,转换成保护、测控规约格式,发送给保护、测控装置,实现与二次设备信息交互的功能。
本发明提供的一种基于IEC61850的通信组件与其他功能应用组件的数据接口方法,将通信与其他功能组件的接口数据存放于设备的实时数据库,同时建立了IEC61850标准模型与实时数据库存储的关联关系的映射方法,利用该方法实现了IEC61850通信模型的各组成部分与实时数据库的地址关联,通过所定义的通用的数据库各类数据读写函数,实现不同功能对同一数据库的各类数据的读写以及管理维护。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法,其特征在于,所述数据接口方法包括下述步骤:
(1)初始化解析配置文件;
(2)接入外部应用设备,数据按分类格式放到共享内存,并通过地址关联映射到实时数据库对应区域;
(3)按照接口协议的格式赋值实时数据库接口,通过实时数据库提供的函数和消息总线读写数据库;
(4)IEC61850服务器与客户端通信,按不同服务将数据映射关联到共享内存与数据库;
(5)实时数据库接口应用程序按照不同功能数据发送不同消息,转换成保护、测控规约格式,并发送给外部应用设备,实现与变电站二次设备信息交互的功能;
所述步骤(1)中,IEC61850服务器按映射文件建立IEC61850数据和共享内存数据的关联,映射文件中遥测、遥信信息序号按共享内存区遥测、遥信数据定义顺序配置。
2.如权利要求1所述的通信组件与应用组件的数据接口方法,其特征在于,所述步骤(2)中,外部应用设备包括保护装置、测控装置和智能组件;与应用组件接口,提供轻量级的实时数据库和访问进程间的接口,所述实时数据库位于共享内存中,设计接口协议,采用接口函数格式实现应用功能。
3.如权利要求1所述的通信组件与应用组件的数据接口方法,其特征在于,所述步骤(3)中,IEC61850服务器接收控制命令转换成本地命令的站号、点号,并赋值实时数据库接口应用接口程序。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的基于IEC61850的通信组件与应用组件的数据接口方法的数据接口系统,其特征在于,所述系统位于间隔层,包括通信组件与应用组件,所述通信组件包括:1)抽象通信服务和映射模块,用于完成从核心服务映射ACSI到通信协议的转换,包括IEC61850信息和通信模型的建立,并映射到制造报文规范协议MMS、简单网络时间协议SNTP、面向通用对象的变电站事件GOOSE和采样值传输SV;2)XML配置文件解析模块,用于打开并解析XML格式文件、自定义的与接口和服务相关的配置文件;3)制造报文规范协议栈模块,基于TCP/IP协议栈,用于完成包括制造报文规范协议MMS、关联控制服务元素ACSE、面向连接的表示层协议编解码的处理;4)ASN.1编解码模块,用于完成依据编码规则,对于基本数据类型、标记的编解码处理;
所述应用组件包括:1)应用模型映射模块,用于完成IEC61850通信模型与应用功能模型的转换;IEC61850通信模型为树形结构信息,应用功能模型通常为表结构的点表信息;2)实时库接口模块,提供轻量级的实时数据库和进程间的访问接口,实时数据库位于IEC61850共享内存中;
IEC61850共享内存的映射包括:应用接口程序按数据库函数读写格式将遥测、遥信、遥控和SOE数据填入实时数据库相应位置,IEC61850服务器从IEC61850共享内存取测量/开入及遥信/SOE信息,实时更新遥测、遥信、遥控和SOE数据;或按接入来源不同通过读写函数或地址与实时数据库交互数据。
5.如权利要求4所述的数据接口系统,其特征在于,保护装置、测控装置通过保护、测控接口接入实时数据库;光纤测温装置和侵入波装置通过监测IED接口接入实时数据库;智能终端GOOSE任务通过消息队列并和IEC61850共享内存关联。
6.如权利要求4所述的数据接口系统,其特征在于,所述数据接口系统通过消息总线传送控制命令短信息并接收来自变电站层控制命令;所述数据接口系统提供通信组件和应用组件接口函数库,建立本地应用模型,通过接口函数和结构变量,实现应用组件与通信组件的信息交换。
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