CN108832723A - 一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，它包括：二次设备通信模块：通过MMS或者FTP的方式在线召唤二次设备私有配置文件；配置文件解析模块：根据配置文件所在目录的名称分解出所属厂家和文件类型，再根据所属厂家和文件类型调用相应厂家提供的解析接口；SCD解析模块：使用标准的SCL解析库配置文件进行解析，解析的内容包括两部分：通信配置信息和虚回路连接信息；差异化比对模块：接收配置文件解析模块和SCD解析模块解析出的二次设备配置的文件并进行比对；差异化显示模块：将比对结果以缩放矢量图形SVG的方式可视化展示；极大减轻运维、管理人员的工作难度，有效提升智能变电站的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于智能变电站二次设备配置一致性检验技术，尤其涉及一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法。
背景技术：
随着我国新能源战略的推进与智能电网建设的深入，基于IEC61850的智能变电站技术也在我国得到了前所未有的发展，智能电网进入全面建设阶段，基建变电站按智能变电站标准建设，部分传统变电站的升级亦需按照智能变电站标准进行改造，新技术的推广，使得二次设备的功能和变电站的运维管理方法发生了巨大的改变，主要体现在：
（1）二次设备网络化。建立在IEC61850通信规范基础上的智能变电站，采用三层两网的架构体系，以过程层网络替代大量的二次回路电缆。在过程层采用合并单元和智能终端实现信息数字化，为基于网络平台的信息共享奠定基础。二次回路的硬端子转变为基于采样值(SV)和通用面向对象变电站事件(GOOSE)通信协议的虚端子，设备间通过订阅、发布的方式来反映二次回路的连接关系。
（2）图纸信息数字化。传统变电站以CAD图图纸对变电站的结构和保护逻辑进行描述，这种方式有利于施工，但是CAD图纸信息难于解析，不利于系统的自动化和智能化。智能变电站使用全站系统配置文件SCD(Substation Configuration Description）作为智能变电站的配置描述文件，是二次系统运行配置的重要依据。SCD文件替代CAD图纸，描述了智能变电站的一二次设备配置、设备通信配置、以及二次设备间的虚回路连接等，是智能变电站自动化系统和站内二次设备运行配置的唯一数据来源。
二次设备网络化和图纸信息数字化使得智能变电站通信系统传输的信息更完整、更可靠，通信的实时性大幅度提高。变电站可实现更多、更复杂的自动化功能，对于变电站的自动化运行和管理水平提升具有重要意义。
但是这种技术的革新同时带来了一定管理上的隐患，智能变电站的稳定运行严重依赖于站内二次设备正确稳定的运行。二次设备从SCD文件中提取装置通信信息和保护逻辑信息组成设备私有配置文件并下装，二次设备运行完全依赖于其下装的私有配置文件。不同厂家二次设备的私有配置文件格式各不相同，存在二进制格式、XML（一种用于标记电子文件使其具有结构性的计算机所能理解的信息符号）格式、TXT文本等不同数据格式等，且配置文件内数据组织方式亦各不相同。对运维、管理人员来说，二次设备的配置信息“看不见、摸不着”，对于二次设备内部私有配置文件是否被更换、与现有管理的SCD文件配置信息是否一致，无从判断。当智能变电站保护逻辑出现问题，理论上从分析SCD配置文件便能快速定位原因，但是由于存在这种二次设备配置与SCD文件配置一致性无法确定的问题，导致问题定位后仍需进行全站或局部的停电检修，造成严重的经济损失和社会影响。
随着电网技术的不断发展和智能变电站技术的规范完善，对于新建智能变电站，站内二次设备通过循环冗余校验码CRC（Cyclic Redundancy Check）的方式保证二次设备私有配置文件信息与SCD文件内配置信息的一致性，但是对于早期建设的存量站，二次设备私有配置文件信息与SCD文件内布置信息的一致性却无法校验。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，以实现智能变电站早期存量站内二次设备配置与SCD文件一致性的自动化校核，有效提升智能变电站存量的管理水平。
本发明技术方案：
一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，它包括：
二次设备通信模块：接入站控层交换机或者与二次设备直连，通过MMS或者FTP的方式在线召唤二次设备私有配置文件；二次设备通信模块召唤到二次设备配置文件后传输至配置文件解析模块；
配置文件解析模块：接收到传输过来的二次设备私有配置文件后，根据配置文件所在目录的名称分解出所属厂家和文件类型，再根据所属厂家和文件类型调用相应厂家提供的解析接口；
SCD解析模块：使用标准的SCL解析库配置文件进行解析，解析的内容包括两部分：通信配置信息和虚回路连接信息；
差异化比对模块：接收配置文件解析模块和SCD解析模块解析出的二次设备配置的文件，并进行比对；
差异化显示模块：接收到差异化比对模块的数据后，将比对结果以缩放矢量图形SVG的方式可视化展示。
所述二次设备通信模块内存储有配置站内所有二次设备的通信参数，包括设备名称（IEDName）、所属厂家、通信方式、通信地址、用户名和密码信息；二次设备通信模块采集到二次设备配置文件后传输至配置文件解析模块，并且以“厂家名称” + “_” + “IEDName”的格式进行存储。
配置文件解析模块为可扩展模块，引入不同厂家的私有配置文件解析接口；解析接口获取到私有配置文件后，解析私有配置文件内的通信配置和二次设备虚回路连接，并转化成标准格式的XML文件存储。
通信配置信息解析方法为：SCD中二次设备通信配置保存于<Communication>节点下面，按照网络类型进行划分，首先从Communication节点进入，循环进入 SubNetwork节点下，对于ConnectedAP节点中属性name的值包含“S”的为站控层网络配置，丢弃；再按照过程层控制块的结构解析配置，并按准配置文件格式中通信参数的格式进行转化。
虚回路连接信息解析方法包括：
装置信息提取：装置信息是指智能变电站中已经使用且保存在SCD文件中的装置，从SCD文件根结点进入IED元素，获取IEDName属性值；
虚回路信息提取：从IED元素进入子元素AccessPoint，如果标准AccessPoint的属性值name为S开头，表示访问点属于站控层访问点，不解析；为G或者M开头，表示访问点为过程层访问点，需要解析；解析过程为：由AccessPoint元素转入子元素LDevice，获取LDevice的inst属性值；再进入LDevice的子元素LLN0，LLN0子元素Inputs，再解析Inputs子元素ExtRef；ExtRef元素有intAddr、iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName和daName属性；格式转换：将SCD中的虚回路连接转换成标准的配置文件格式。
差异化比对模块中接收配置文件解析模块和SCD解析模块解析出的二次设备配置的文件并进行比对的结果包括：无变化、修改、增加和删除；无变化表示二次设备运行配置文件中的通信配置与SCD文件中的通信配置完全一致，修改表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置发生变化或者虚回路发生变动，增加表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置增加或者虚回路增加，删除表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置减少或者虚回路删除。
本发明的有益效果：
本发明通过所述各模块的应用构建了智能变电站存量站二次设备配置在线校核系统，将智能变电站存量站内二次设备的运行与自动校核有机结合起来，实现智能变电站二次设备运行配置文件与SCD文件配置信息的自动化考核功能，解决智能变电站运维管理人员对二次设备运行配置无法控制的问题。本发明的系统结合南方电网公司相关标准规范，在有效提升智能变电站稳定运行的同时，极大地减轻运维管理人员的劳动强度，具有非常实用的工程应用价值；
本发明与现有技术相比，设有二次设备通信模块、配置文件解析模块、SCD解析模块、差异化比对模块、差异化显示模块；通过召唤智能二次设备的配置文件与SCD文件配置信息的比对，进行智能变电站二次设备配置信息的一致性自动化校验，极大减轻运维、管理人员的工作难度，有效提升智能变电站的安全稳定运行。
附图说明：
图1是本发明的结构图。
图2是本发明所述SCD文件结构图。
图3是SCD二次设备通信配置解析流程图。
图4是SCD二次设备虚回路解析流程图。
图5是二次设备虚回路差异信息展示图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施对本发明作进一步详细说明；智能变电站全站系统配置文件SCD采用可扩展标记语言XML，对智能变电站的结构和配置进行描述，包括智能变电站的一、二次设备能力描述信息及其通信配置和信号关联，是智能变电站运行的重要数据来源。二次设备从SCD文件中提取装置通信信息和保护逻辑信息组成设备私有格式的配置文件并下装，二次设备依赖于私有格式的配置文件达到设备的正常运行和不同设备之间的互联互通。
运维管理人员通过本发明屏蔽不同厂家二次设备配置文件之间的格式差异，通过在线召唤的方式获取二次设备运行的私有配置文件并解析成标准格式的XML文件，与SCD文件配置信息进行比对，从而达到二次设备配置文件信息与SCD文件配置信息一致性校验的目的。
本发明利用制造报文规范MMS（(MMS, Manufacturing message specification)）或者文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）的方式在线获取装置私有配置文件。
本发明根据电力行业变电站配置语言SCL的标准结构访问方法实现SCD文件的解析功能。
本发明配置差异化详细信息以可扩展标记语言SVG格式进行展示，实现配置差异化信息的可视化展示。
本发明利用C++作为开发语言进行交互式系统的开发语言。
如图1所示，本发明设有设有二次设备通信模块、配置文件解析模块、SCD解析模块、差异化比对模块、差异化显示模块。
二次设备通信模块接入站控层交换机或者与二次设备直连，通过MMS或者FTP的方式在线召唤二次设备私有配置文件。二次设备通信模块配置站内所有二次设备的通信参数，包括设备名称（IEDName）、所属厂家、通信方式（通过MMS或者FTP）、通信地址、用户名、密码等信息。二次设备通信模块召唤到二次设备配置文件后将其传输至配置文件解析模块，并且以“厂家名称” + “_” + “IEDName”进行存储。
配置文件解析模块接收到传输过来的二次设备私有配置文件后，根据配置文件所在目录的名称分解出其所属厂家和文件类型，再根据所属厂家和文件类型调用相应厂家提供的解析接口。配置文件解析模块设计成可扩展模块，能够引入不同厂家的私有配置文件解析接口。解析接口获取到私有配置文件后，解析私有配置文件内的通信配置和二次设备虚回路连接，并转化成标准格式的XML文件存储，存储格式如下：
文件格式说明：
<IED>节点表示单个二次设备，其中name属性表示二次设备的名称。
<Communication>节点表示二次设备过程层通信配置，子节点cb表示控制块，属性name表示控制块名称；ldinst表示所属逻辑节点，apname表示所属访问点。子节点<Mac>表示控制块的介质访问控制地址Mac（Media Access Control）地址配置；子节点<AppID>表示应用身份证号APPID（Application Identification）；子节点<VlanID>表示VLAN编码；子节点<VlanPriority>表示VLAN优先级；子节点<MinTime>表示最小时间；子节点<MaxTime>表示最大时间。对于有多个控制块配置设备，<cb>控制块节点可以有多个。
<Inputs>节点表示所有虚回路的集合。其子节点<ExtRef>表示虚回路的详细信息，属性intAddr表示订阅虚端子，属性iedFrom表示发布方设备，属性outAddr表示发布端子。
SCD解析模块使用标准的SCL解析库对其配置进行解析，解析的内容包括两部分：通信配置信息和虚回路连接信息。通信配置描述二次设备接入网络的控制块配置信息，虚回路信息描述二次设备之间虚端子关联关系，SCD结构如图2。
通信配置解析：SCD中二次设备通信配置保存于<Communication>节点下面，按照网络类型进行划分。解析如图3所示，首先从Communication节点进入，循环进入SubNetwork节点下，对于ConnectedAP节点中属性name的值包含“S”的为站控层网络配置，丢弃。否则按照过程层控制块的结构解析其配置，并按照标准配置文件格式中通信参数的格式进行转化。
虚回路解析：虚回路连接即设备虚端子关联信息，是指设备与设备间的虚端子开入开出对应关系，如合并单元发送采样值给保护装置，合并单元就会有到保护装置的虚端子开出信息，用于发送采样值，保护装置有接收采样值的虚端子开入信息。
装置之间所有虚回路连接信息都放在开入侧Inputs节点下。解析流程如图4所示：
（1）装置信息提取：装置信息是指智能变电站中已经使用且保存在SCD文件中的装置。从SCD文件根结点进入IED元素，获取IEDName属性值。其中IEDName为装置名称。
（2）虚回路信息提取：从IED元素，进入子元素AccessPoint，根据标准AccessPoint的属性值name若为S开头，表示访问点属于站控层访问点，不解析；若为G或者M开头，表示访问点为过程层访问点，需要解析。由AccessPoint元素转入子元素LDevice，获取LDevice的inst属性值。再进入LDevice的子元素LLN0，LLN0子元素Inputs，再解析Inputs子元素ExtRef，一般情况下ExtRef有intAddr、iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName、daName等属性。intAddr描述的是和外装置关联的本装置内部虚端子变量名路径，ExtRef中除intAddr外的iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName、daName（当为GOOSE时存在）均为开出侧装置及其端子属性。如此，可定义一条从开出装置连接到开入装置的完整虚回路信息。
（3）格式转换。从SCD中获取的虚回路信息与标准格式的虚回路信息并非完全一致，因此需将SCD中的虚回路连接转换成标准的配置文件格式。对于SCD中Inputs节点下的<ExtRef>，intAddr与标准配置文件格式一致，iedName为标准配置文件格式的iedfrom，其他的属性组成outAddr，若属性中包含daName，则组成规则为“ldInst/prefixlnClasslnInst.doName.daName”，若属性中不包含daName，则组成规则为“ldInst/prefixlnClasslnInst.doName”。
本设备发布到其他设备虚回路连接可按照同样的方法到其他设备的虚回路连接信息中获取。
解析出的设备通信配置信息和虚回路信息共同组成标准格式的私有配置文件。
差异化比对模块接收配置文件解析模块和SCD解析模块解析出的二次设备配置的标准格式文件，并对其进行比对，比对结果分为四类：无变化、修改、增加和删除，无变化表示二次设备运行配置文件中的通信配置与SCD文件中的通信配置完全一致，修改表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置发生变化或者虚回路发生变动，增加表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置增加或者虚回路增加，减少表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置减少或者虚回路删除。并以设备为中心生成其通信配置差异化信息和虚回路差异化信息，并将差异化信息传输至差异化显示模块。
差异化显示模块接收到差异化比对模块的数据后，将比对结果以可缩放矢量图形SVG的方式可视化展示。差异化信息按照变化类型使用不同的线型表示，如图5所示：无变化的信息以黑色实线显示、修改的信息以虚线显示、增加的信息以“短线、点”的线型显示、删除的信息以中部带圆圈的实线显示。
本发明通过所述各模块的应用构建了智能变电站存量站二次设备配置在线校核系统，将智能变电站存量站内二次设备的运行与自动校核有机结合起来，实现智能变电站二次设备运行配置文件与SCD文件配置信息的自动化考核功能，解决智能变电站运维管理人员对二次设备运行配置无法控制的问题。本发明的系统结合南方电网公司相关标准规范，在有效提升智能变电站稳定运行的同时，极大地减轻运维管理人员的劳动强度，具有非常实用的工程应用价值。
Claims (6)
1.一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，它包括：
二次设备通信模块：接入站控层交换机或者与二次设备直连，通过MMS或者FTP的方式在线召唤二次设备私有配置文件；二次设备通信模块召唤到二次设备配置文件后传输至配置文件解析模块；
配置文件解析模块：接收到传输过来的二次设备私有配置文件后，根据配置文件所在目录的名称分解出所属厂家和文件类型，再根据所属厂家和文件类型调用相应厂家提供的解析接口；
SCD解析模块：使用标准的SCL解析库配置文件进行解析，解析的内容包括两部分：通信配置信息和虚回路连接信息；
差异化比对模块：接收配置文件解析模块和SCD解析模块解析出的二次设备配置的文件，并进行比对；
差异化显示模块：接收到差异化比对模块的数据后，将比对结果以缩放矢量图形SVG的方式可视化展示。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，其特征在于：所述二次设备通信模块内存储有配置站内所有二次设备的通信参数，包括设备名称（IEDName）、所属厂家、通信方式、通信地址、用户名和密码信息；二次设备通信模块采集到二次设备配置文件后传输至配置文件解析模块，并且以“厂家名称” + “_” +“IEDName”的格式进行存储。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，其特征在于：配置文件解析模块为可扩展模块，引入不同厂家的私有配置文件解析接口；解析接口获取到私有配置文件后，解析私有配置文件内的通信配置和二次设备虚回路连接，并转化成标准格式的XML文件存储。
4.根据权利要求1所述的一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，其特征在于：通信配置信息解析方法为：SCD中二次设备通信配置保存于<Communication>节点下面，按照网络类型进行划分，首先从Communication节点进入，循环进入 SubNetwork节点下，对于ConnectedAP节点中属性name的值包含“S”的为站控层网络配置，丢弃；再按照过程层控制块的结构解析配置，并按准配置文件格式中通信参数的格式进行转化。
5.根据权利要求1所述的一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，其特征在于：虚回路连接信息解析方法包括：
装置信息提取：装置信息是指智能变电站中已经使用且保存在SCD文件中的装置，从SCD文件根结点进入IED元素，获取IEDName属性值；
虚回路信息提取：从IED元素进入子元素AccessPoint，如果标准AccessPoint的属性值name为S开头，表示访问点属于站控层访问点，不解析；为G或者M开头，表示访问点为过程层访问点，需要解析；解析过程为：由AccessPoint元素转入子元素LDevice，获取LDevice的inst属性值；再进入LDevice的子元素LLN0，LLN0子元素Inputs，再解析Inputs子元素ExtRef；ExtRef元素有intAddr、iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName和daName属性；格式转换：将SCD中的虚回路连接转换成标准的配置文件格式。
6.根据权利要求1所述的一种智能变电站存量站的二次设备配置一致性校验方法，其特征在于：差异化比对模块中接收配置文件解析模块和SCD解析模块解析出的二次设备配置的文件并进行比对的结果包括：无变化、修改、增加和删除；无变化表示二次设备运行配置文件中的通信配置与SCD文件中的通信配置完全一致，修改表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置发生变化或者虚回路发生变动，增加表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置增加或者虚回路增加，删除表示相对于SCD文件中的配置，二次设备的运行配置文件中的通信配置减少或者虚回路删除。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181116 |
|
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