CN106230965A - 一种具有联动功能的智能变电站监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有联动功能的智能变电站监控系统，通过静态库libiec61850接口建立与IEC61850服务端的连接，实时交互数据，实现智能变电站集中监控。在本发明中，实现了告警订阅联动配置功能，智能变电站设备产生告警后，此监控系统可自发消除告警，实现了智能变电站自治，提高了智能变电站运行安全可靠性，减少了值班人员工作量。此外，本发明可对IEC61850服务端进行反向测试，即发送不完整指令或错误参数至IEC61850服务端，以测试IEC61850对恶劣环境的适应性。
Description
技术领域
本发明属于智能变电站监控技术领域，更为具体地讲，涉及一种具有联动功能的智能变电站监控系统。
背景技术
随着智能变电站的不断发展，在智能变电站中出现了各式各样的智能电子设备(IED)。我们将新兴计算机技术运用在智能变电站领域这使得现代智能变电站的发展也突飞猛进。智能变电站监控是近几年来比较热门的学科，集中监控技术就是使用计算机网络同时获取IED的状态信息，通过信息的综合分析改善智能变电站运行状态，IED信息的集中监控解决了上一代变电站信息孤岛的问题。目前，集中监控技术广泛应用于公共安全相关系统，智能交通等相关领域，并取得了一定的成绩。
另外，智能变电站内联动控制功能实施有限且没有标准对联动进行规范，导致厂家在实施时对告警联动实现的方式和规模存在差别，给运行维护带来诸多问题，如更换设备后联动失效。联动功能使智能变电站内设备告警状态自消除，提高电网的健壮性和自适应能力，保障了智能变电站甚至是无人值守智能变电站的可靠运行。
本发明即利用联动功能和集中监控的优势来提升智能变电站运行可靠性。目前，传统变电站采用分布式的保护配置方式，存在信息孤岛等问题，IEC61850标准的应用实现了智能变电站信息在通信网络上共享共享。集中监控系统能够同时获取通信网络上的智能变电站所有信息。联动控制是在集中监控的基础上的进阶功能，变电站所有信息经过逻辑处理得到联动信息，监控系统可自动发出命令消除告警，提高变电站运行的可靠性，解决人为参与引发的时滞问题，提升智能变电站的自动化程度，是建设坚强智能电网的有效措施。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有联动功能的智能变电站监控系统，通过网络对智能变电站环境与设备进行二十四小时监测，尽量减少事故的发生，能够最大程度上保证智能变电站的安全可靠运行。
为实现上述发明目的，本发明一种具有联动功能的智能变电站监控系统，其特征在于，包括：
一报文解析处理模块，包括静态库libiec61850接口和内部通信模块，主要用于IEC61850服务端互联互通过程的报文获取解析及发送；
所述的静态库libiec61850接口负责从局域网抓取IEC61850服务端发送的请求，并解析出该请求中的MMS报文信息，再发送到内部通信模块进行MMS报文信息解析；
所述的内部通信模块将静态库libiec61850接口传来的MMS报文信息进行解析，得到客户端的操作指令，再发送到模型处理模块；
一模型处理模块，包括数据树处理模块、数据集处理模块和报告控制块处理模块；模型处理模块根据客户端的不同操作指令，采用IED模型动态管理技术远程修改服务端模型；
当数据树处理模块接收到修改IEC61850服务端IED数据树的数据属性值指令时，将用户选择修改的数据属性定位到IEC61850服务端的数据树模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED数据树的数据属性值，再将修改结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
当数据集处理模块接收到修改IEC61850服务端IED数据集的FCDA值指令时，将用户选择修改的FCDA定位到IEC61850服务端的数据集模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED数据集的FCDA值，再将修改结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
当报告控制块处理模块接收到修改IEC61850服务端IED报告控制块的属性值指令时，将用户选择修改的属性定位到IEC61850服务端报告控制块模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED报告控制块的属性值，再将修改结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
一控制模块，负责对IEC61850服务端发送远程控制指令，从告警联动模块或人机交互模块接收到控制请求后，将用户选择的控制实例定位到服务端模型中并获取控制类型，将用户选择的操作值处理为标准的MMS通信值，在传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户选择的控制实例和控制值远程控制IEC61850服务端，再将控制结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
一视频调用模块，负责与视频子系统的通信，通过IP地址与视频管理主机建立连接，待接收到远程调用视频指令时，解析得到待调用摄像头的标识码(CID)、操作状态(on/off)，发送控制指令到视频管理主机并等待视频管理主机响应，待接收到响应后，按照远程调用视频指令打开或关闭摄像头，再将视频调用结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
一告警联动模块，包括告警订阅模块、联动配置模块；采用动态加载联动配置表技术完成配置；
所述的告警订阅模块，将用户通过人机交互模块选择要订阅的告警事件进行存储，当有IEC61850服务端发送的已订阅告警事件发生时，提取告警信息发送给联动配置模块并等待联动配置模块响应，待接收到响应后，根据告警信息和联动匹配结果发送相应指令到IEC61850服务端或视频管理主机，再将告警处理结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统状态；
所述的联动配置模块，用户通过人机交互模块动态加载联动配置表，再将联动配置表解析为联动策略进行存储，待接收到告警订阅模块传来的告警信息时，通过联动匹配算法与联动策略进行匹配，若匹配成功发送相应联动指令到视频调用模块或控制模块并等待视频管理主机或IEC61850服务端响应，待接收到响应后，将联动指令操作结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统状态，若匹配不成功则将告警信息传递到人机交互模块，进行告警显示并更新系统状态；
一反向测试模块，将用户通过人机交互模块选择的反向测试用例解析为IEC61850功能操作项，发送操作指令到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，将反向测试执行结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统状态；
一人机交互模块，用户通过界面可建立与IEC61850服务端的连接、远程修改服务端模型、告警订阅及联动配置、远程控制和进行反向测试，人机交互模块将用户操作信息传递到相应的模块处理，最后通过报文解析模块发送指令到IEC61850服务端并等待IEC61850服务端相应，待接收到响应后，显示IEC61850服务端执行结果并更新系统状态。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明一种具有联动功能的智能变电站监控系统，通过静态库libiec61850接口建立与IEC61850服务端的连接，实时交互数据，实现智能变电站集中监控。在本发明中，实现了告警订阅联动配置功能，智能变电站设备产生告警后，此监控系统可自发消除告警，实现了智能变电站自治，提高了智能变电站运行安全可靠性，减少了值班人员工作量。此外，本发明可对IEC61850服务端进行反向测试，即发送不完整指令或错误参数至IEC61850服务端，以测试IEC61850对恶劣环境的适应性。
附图说明
图1是本发明具有联动功能的智能变电站监控系统的原理框图；
图2是图1所示数据树处理模块一种具体实施方式的效果图；
图3是图1所示数据集处理模块一种具体实施方式的效果图；
图4是图1所示报告控制块处理模块一种具体实施方式的效果图；
图5是图1所示告警联动模块一种具体实施方式的效果图；
图6是联动策略存储模型示意图；
图7是图1所示反向测试模块一种具体实施方式的效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明具有联动功能的智能变电站监控系统的原理框图。
在本实施例中，如图1所示，一种具有联动功能的智能变电站监控系统，包括：报文解析处理模块1、模型处理模块2、控制模块3、视频调用模块4、告警联动模块5、反向测试模块6和人机交互模块7；
下面结合各个子模块对本发明进行详细说明：
1、报文解析处理模块
在本实施例中，如图1所示，报文解析处理模块1包括静态库libiec61850接口和内部通信模块。在具体实施过程中，用户通过人机交互模块7调用相应的模块，最后发给报文解析处理模块1中的静态库libiec61850接口以发送MMS报文到IEC61850服务端，静态库libiec61850接口监听网络报文抓取MMS报文解析后发送至内部通信模块处理；
在具体运行时，静态库libiec61850接口负责从局域网抓取IEC61850服务端发来的请求，并解析出MMS报文信息，再发送到内部通信模块进行MMS报文信息解析；
内部通信模块将静态库libiec61850接口传来的MMS报文信息进行解析，得到客户端的操作指令，发送到模型处理模块2；
其中，内部通信模块符合IEC61850标准；MMS报文符合MMS报文制造规范。
2、模型处理模块
在本实施例中，如图1所示，模型处理模块2包括数据树处理模块、数据集处理模块和报告控制块处理模块，三个模块根据接收到的客户端操作指令进行分工协作，利用IED模型动态管理技术远程修改服务端模型；
当数据树处理模块接收到修改IEC61850服务端IED数据树的数据属性值指令时，将用户选择修改的数据属性定位到IEC61850服务端的数据树模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED数据树的数据属性值，再将修改结果传递到人机交互模块7，如图2所示，进行显示并更新系统运行状态；
当数据集处理模块接收到修改IEC61850服务端IED数据集的FCDA值指令时，将用户选择修改的FCDA定位到IEC61850服务端的数据集模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED数据集的FCDA值，再将修改结果传递到人机交互模块7，如图3所示，进行显示并更新系统运行状态；
当报告控制块处理模块接收到修改IEC61850服务端IED报告控制块的属性值指令时，将用户选择修改的属性定位到IEC61850服务端报告控制块模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED报告控制块的属性值，再将修改结果传递到人机交互模块7，如图4所示，进行显示并更新系统运行状态。
3、控制模块
在本实施例中，如图1所示，控制模块3负责对IEC61850服务端发送远程控制指令，从告警联动模块6或人机交互模块7接收到控制请求后，将用户选择的控制示例定位到服务端模型中并获取控制类型，将用户选择的操作值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户选择的控制实例和控制值远程控制IEC61850服务端，再将控制结果传递到人机交互模块7，进行显示并更新系统运行状态；
其中，获取的控制类型包括普通直接控制型、带安全机制的直接控制型、普通操作前选择型、带安全机制的操作前选择型。
4、视频调用模块
在本实施例中，如图1所示，视频调用模块4负责与视频子系统的通信，通过IP地址与视频管理主机建立连接，待接收到远程调用视频指令时，解析得到待调用摄像头的标识码(CID)、操作状态(on/off)，发送控制指令到视频管理主机并等待视频管理主机响应，待接收到响应后，按照远程调用视频指令打开或关闭摄像头，再将视频调用结果传递到人机交互模块7，进行显示并更新系统运行状态；
5、告警联动模块
在本实施例中，如图1所示，告警联动模块5包括告警订阅模块、联动配置模块，采用动态加载联动配置表技术完成配置；
其中，告警订阅模块，将用户通过人机交互模块7选择要订阅的告警事件进行处理和存储，当有IEC61850服务端发送的已订阅告警事件发生时，提取告警信息发送给联动配置模块并等待联动配置模块响应，待接收到响应后，根据告警信息和联动匹配结果发送相应指令到IEC61850服务端或视频管理主机，再将告警处理结果传递到人机交互模块7，进行显示并更新系统状态；
联动配置模块，将用户通过人机交互模块7导入的联动配置表，再将联动配置表解析为联动策略进行存储，待接收到告警订阅模块传来的告警信息时，通过联动匹配算法与联动策略进行匹配，若匹配成功发送相应联动指令到视频调用模块或控制模块并等待视频管理主机或IEC61850服务端响应，待接收到响应后，将联动指令操作结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统状态，若匹配不成功则将告警信息传递到人机交互模块7，进行告警显示并更新系统状态。
联动策略存储匹配算法为：
(1)、在用户导入联动配置表后，识别出所有的告警设备标识、告警阈值、联动类型、联动设备标识、联动动作值，按照告警设备标识识别告警类型，存储在对应告警类型的联动策略中，如图6所示，父节点为告警类型Warning_id(i)，第一级子节点为告警设备标识Device_id(i,j)，第二级子节点为联动信息Linkage_inf(i,j,k)；
(2)、待接收到订阅的第a类告警，即i＝a，Warning_id(a)，在存储的联动策略中第二级子节点Device_id匹配告警中的设备标识为Device_id(a,b)，j＝b和Device_id(a,c)，j＝c，匹配成功则提取所有Linkage_inf(a,b,k)和Linkage_inf(a,c,k)，执行相应操作，否则不做任何操作返回。
其中，联动类型包含：视频联动和设备操作联动；
视频联动为，智能变电站设备告警时，IEC61850服务端发送告警报文到智能变电站监控系统，该系统查询告警订阅情况，若已订阅该类告警则根据配置的联动策略，发送控制命令到视频管理主机，调取摄像头打开视频开始录像以确认设备处于告警状态；
设备操作联动为，智能变电站设备告警时，IEC61850服务端发送告警报文到智能变电站监控系统，该系统查询告警订阅情况，若已订阅该类告警则根据配置的联动策略，发送控制命令到IEC61850服务端，操作相应设备以解除告警。
6、反向测试模块
在本实施例中，如图1所示，反向测试模块6将用户通过人机交互模块7选择的反向测试用例解析为IEC61850功能操作项，发送指令到报文解析处理模块1的静态库libiec61850接口并等待响应，待接收到响应后，将反向测试结果传递到人机交互模块7，进行显示并更新系统状态，效果如图7所示。
7、人机交互模块
在本实施例中，如图1所示，用户通过人机交互模块7可建立与IEC61850服务端的连接、远程修改服务端模型、告警订阅及联动配置、远程控制和反向测试，人机交互模块7将信息传递到相应的模块最后通过报文解析模块1发送指令到IEC61850服务端。
通过上述方法，实现了智能变电站监控系统的五大功能。
(1)、建立与IEC61850服务端的连接，远程获取IED模型功能，智能变电站监控系统通过局域网内IP地址与IEC61850服务端进行连接，连接成功则动态加载服务端模型并显示，否则显示连接失败，用户可选择重新连接；
(2)、远程修改IEC61850服务端模型功能，智能变电站监控系统可单体或批量修改IEC61850服务端模型值，完成对IEC61850服务端的模型维护；
(3)、告警订阅及联动配置功能，用户可定制智能变电站监控系统接收的告警订阅，可自定义联动配置表灵活更改联动策略，当有已订阅的告警事件发生后，触发匹配联动策略，若匹配成功则执行相应控制动作否则输出告警事件并通知工作人员确认；
(4)、远程控制功能，IEC61850标准规定控制与修改服务器模型方式不同，包含4种类型：普通直接控制型、带安全机制的直接控制型、普通操作前选择型、带安全机制的操作前选择型，根据IEC61850服务端的模型创建控制实例，用户选择控制实例后，智能变电站监控系统根据标准规定的控制过程发送指令到IEC61850服务端，并接受IEC61850服务端的回复；
(5)、反向测试功能，智能变电站监控系统可选择反向测试用例，对IEC61850服务端发送错误的MMS报文并等待响应，测试IEC61850服务端对错误报文的处理与响应能力。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (5)
1.一种具有联动功能的智能变电站监控系统，其特征在于，包括：
一报文解析处理模块，包括静态库libiec61850接口和内部通信模块，主要用于IEC61850服务端互联互通过程的报文获取解析及发送；
所述的静态库libiec61850接口负责从局域网抓取IEC61850服务端发送的请求，并解析出该请求中的MMS报文信息，再发送到内部通信模块进行MMS报文信息解析；
所述的内部通信模块将静态库libiec61850接口传来的MMS报文信息进行解析，得到客户端的操作指令，再发送到模型处理模块；
一模型处理模块，包括数据树处理模块、数据集处理模块和报告控制块处理模块；模型处理模块根据客户端的不同操作指令，采用IED模型动态管理技术远程修改服务端模型；
当数据树处理模块接收到修改IEC61850服务端IED数据树的数据属性值指令时，将用户选择修改的数据属性定位到IEC61850服务端的数据树模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED数据树的数据属性值，再将修改结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
当数据集处理模块接收到修改IEC61850服务端IED数据集的FCDA值指令时，将用户选择修改的FCDA定位到IEC61850服务端的数据集模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED数据集的FCDA值，再将修改结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
当报告控制块处理模块接收到修改IEC61850服务端IED报告控制块的属性值指令时，将用户选择修改的属性定位到IEC61850服务端服务端报告控制块模型中，将用户输入的修改值处理为标准的MMS通信值，再传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户输入的修改值修改IED报告控制块的属性值，再将修改结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
一控制模块，负责对IEC61850服务端发送远程控制指令，从告警联动模块或人机交互模块接收到控制请求后，将用户选择的控制实例定位到服务端模型中并获取控制类型，将用户选择的操作值处理为标准的MMS通信值，在传递到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，按照用户选择的控制实例和控制值远程控制IEC61850服务端，再将控制结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
一视频调用模块，负责与视频子系统的通信，通过IP地址与视频管理主机建立连接，待接收到远程调用视频指令时，解析得到待调用摄像头的标识码(CID)、操作状态(on/off)，发送控制指令到视频管理主机并等待视频管理主机响应，待接收到响应后，按照远程调用视频指令打开或关闭摄像头，再将视频调用结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统运行状态；
一告警联动模块，包括告警订阅模块、联动配置模块；采用动态加载联动配置表技术完成配置；
所述的告警订阅模块，将用户通过人机交互模块选择要订阅的告警事件进行存储，当有IEC61850服务端发送的已订阅告警事件发生时，提取告警信息发送给联动配置模块并等待联动配置模块响应，待接收到响应后，根据告警信息和联动匹配结果发送相应指令到IEC61850服务端或视频管理主机，再将告警处理结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统状态；
所述的联动配置模块，用户通过人机交互模块动态加载联动配置表，再将联动配置表解析为联动策略进行存储，待接收到告警订阅模块传来的告警信息时，通过联动匹配算法与联动策略进行匹配，若匹配成功发送相应联动指令到视频调用模块或控制模块并等待视频管理主机或IEC61850服务端响应，待接收到响应后，将联动指令操作结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统状态，若匹配不成功则将告警信息传递到人机交互模块，进行告警显示并更新系统状态；
一反向测试模块，将用户户通过人机交互模块选择的反向测试用例解析为IEC61850功能操作项，发送操作指令到静态库libiec61850接口并等待IEC61850服务端响应，待接收到响应后，将反向测试执行结果传递到人机交互模块，进行显示并更新系统状态；
一人机交互模块，用户通过界面可建立与IEC61850服务端的连接、远程修改服务端模型、告警订阅及联动配置、远程控制和进行反向测试，人机交互模块将用户操作信息传递到相应的模块处理，最后通过报文解析模块发送指令到IEC61850服务端并等待IEC61850服务端相应，待接收到响应后，显示IEC61850服务端执行结果并更新系统状态。
2.根据权利1所述的具有联动功能的智能变电站监控系统，其特征在于，所述的内部通信模块符合IEC61850标准。
3.根据权利要求1所述的具有联动功能的智能变电站监控系统，其特征在于，所述的控制模块获取的控制类型包括：普通直接控制型、带安全机制的直接控制型、普通操作前选择型、带安全机制的操作前选择型。
4.根据权利1所述的具有联动功能的智能变电站监控系统，其特征在于，所述的联动策略存储匹配算法为：
(1)、在用户导入联动配置表后，识别出所有的告警设备标识、告警阈值、联动类型、联动设备标识、联动动作值，按照告警设备标识识别告警类型，存储在对应告警类型的联动策略中，第一级节点为告警类型，记第i类告警为Warning_id(i)，第级子节点为告警设备，记第i类告警需要联动的第j个设备记为Device_id(i,j)，第三级子节点为告警设备的联动信息，记第i类告警需要联动的第j个设备记的第k个联动信息为Linkage_inf(i,j,k)；
(2)、待接收到订阅的第a类告警，即i＝a，Warning_id(a)，在存储的联动策略中第二级子节点Device_id匹配告警中的设备标识为Device_id(a,b)，j＝b和Device_id(a,c)，j＝c，匹配成功则提取所有Linkage_inf(a,b,k)和Linkage_inf(a,c,k)，执行相应操作，否则不做任何操作返回。
5.根据权利4所述的具有联动功能的智能变电站监控系统，其特征在于，所述的联动类型包含：视频联动和设备操作联动；
视频联动为，智能变电站设备告警时，IEC61850服务端发送告警报文到智能变电站监控系统，该系统查询告警订阅情况，若已订阅该类告警则根据配置的联动策略，发送控制命令到视频管理主机，调取摄像头打开视频开始录像以确认设备处于告警状态；
设备操作联动为，智能变电站设备告警时，IEC61850服务端发送告警报文到智能变电站监控系统，该系统查询告警订阅情况，若已订阅该类告警则根据配置的联动策略，发送控制命令到IEC61850服务端，操作相应设备以解除告警。
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