CN110633392B - 基于iec 61850标准的风电场通信模型自动转换方法 - Google Patents

基于iec 61850标准的风电场通信模型自动转换方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，模型解析模块通过读取基于IEC 61400‑25标准编写的风电场通信模型配置文件，和IEC 61850标准的数据模板库进行对比，识别出需要转换的字符串；模型转换模块通过查找自定义的字符串转换库，对模型解析模块所识别的字符串进行替换；数据库存储模块中存储两个数据库，一个是基于IEC 61850标准的数据模板库；另一个是自定义的数据交换库。本发明可以实现风电场通信模型向智能变电站通信模型的自动转换，解决了风电场和变电站系统无法使用统一的通信标准的问题，可以有效提高模型的互操作性和电网的智能化水平。

Description

基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法
技术领域
本发明涉及风电场和智能变电站通信领域，具体是一种基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法。
背景技术
IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准，在中国被广泛应用于智能变电站的建设当中，实现了变电站的自动化、网络化以及智能化。而IEC 61400-25标准是风电场监控通信标准，是IEC 61850标准在风电领域的一个延伸，应用广泛。
为了实现电力系统更加全面的自动化和真正的智能电网，风电场作为电力系统的发电端，也需要和电网建立通信，实现调度中心的远程的实时的监测控制等功能。目前针对风电场和变电站制定了两个不同的标准，两个标准之间不兼容，建模过程复杂。统一采用IEC 61850标准对风电场和变电站进行建模是更加合理的和必要的，从而能够更好的实现整个智能电网的统一模型配置和通信。
但是若通过人工的重新编写一个基于IEC 61850标准的风电场通信模型，耗费时间和精力会很大，且对每一个风电场的改造都得重复工作，效率会很低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，能够使得风电场通信模型快速的、自动的转换成IEC 61850模型，显著提高风电场通信模型的转换效率。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，该方法基于转换系统实现，转换系统包括模型解析模块、模型转换模块、数据库存储模块和显示模块，转换方法步骤如下：
步骤1、模型解析模块通过读取基于IEC 61400-25标准编写的模型配置文件，和数据库存储模块中的基于IEC 61850标准的数据模板库进行对比，识别出需要转换的字符串；
步骤2、模型转换模块通过查找数据库存储模块中的自定义的字符串转换库，遍历模型解析模块所识别的字符串，对它们进行一一替换；
步骤3、判断是否完全转换，若完全转换，则进入步骤4；否则进行步骤2；
步骤4、将模型配置文件中实例化的逻辑节点、数据、数据属性以及数据集根据转换后的数据模板进行重新实例化；实例化完成后，输出转换完成的文件。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)与分别使用IEC 61400-25标准和IEC 61850标准对风电场和智能变电站进行建模相比，本发明使用统一的IEC 61850标准对风电场和智能变电站进行建模更加有利于调度中心的监控和配置，提高了电网的自动化、智能化等；(2)使用统一的通信标准，使用标准的公用数据类，减少对模型的语义空间的扩充，从而增强了模型之间的互操作性；(3)自动转换的方法减少了人工成本，实现了快速转换风电场通信模型的目的。
附图说明
图1为本发明的自动转换方法流程图。
图2为本发明的系统框图。
图3为本发明中的模型转换模块工作流程图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明的一种基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，基于转换系统实现，转换系统包括模型解析模块、模型转换模块、数据库存储模块以及显示模块，转换方法步骤如下：
步骤1、模型解析模块通过读取基于IEC 61400-25标准编写的模型配置文件，和数据库存储模块中的基于IEC 61850标准的数据模板库进行对比，识别出需要转换的字符串，例如数据名称、公用数据类CDC。显示模块显示已识别的字符串。
步骤2、模型转换模块通过查找数据库存储模块中的自定义的字符串转换库，遍历模型解析模块所识别的字符串，对它们进行一一替换；显示模块显示已转换的字符串和未转换的字符串。
步骤3、判断是否完全转换，若完全转换，则进入步骤4；否则进行步骤2。
步骤4、将模型配置文件中实例化的逻辑节点、数据、数据属性以及数据集根据转换后的数据模板进行重新实例化；实例化完成后，输出转换完成的文件。
进一步的，模型解析模块采用XML解析算法，从基于IEC 61400-25标准的模型配置文件中提取数据，与基于IEC 61850标准的数据模板库中的数据进行比对，筛选出和标准数据模板库不相符的字符串。
进一步的，模型转换模块通过遍历自定义的字符串转换库，对模型解析模块筛选出的字符串进行转换。其中字符串转换库包含公用数据类、数据名称和数据属性，数据属性包括属性类型、功能约束、“TrgOp”以及值/值域；转换完成后，将已转换的字符串和未能转换的字符串通过显示模块显示出来。模型转换模块工作流程为：
S1、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于公用数据类CDC的名称值；
S2、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入S5；若有CDC数据，则进入S3；
S3、通过遍历自定义的字符串转换库，对该CDC数据进行转换，转换完成后，重复S1；
S4、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警；
S5、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于数据属性类DA的名称值；
S6、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入S9；若有，则进入下一步；
S7、通过遍历自定义的字符串转换库，对该数据进行转换；转换完成后，重复S5；
S8、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警；
S9、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于数据类型DO的名称值；
S10、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入S13；若有，则进入下一步；
S11、通过遍历自定义的字符串转换库，对该数据进行转换，转换完成后，重复S9；
S12、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警；
S13、通过读取上述已转换的数据模块DataTypeTemplates部分，对模型的实例化部分以及数据集的引用进行相应的转换，转换完成后，结束转换过程。
进一步的，数据库存储模块由两个数据库组成，一个是基于IEC 61850标准的数据模板库，一个是字符串转换库。
进一步的，显示模块分成两部分，一部分是显示模型解析模块识别出来的字符串，另一部分用于显示模型转换模块输出的信息，如已转换的字符串和未能转换的字符串等。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
如图1所示，模型解析模块通过读取基于IEC 61400-25标准编写的模型配置文件(SCD文件)，和IEC 61850标准的数据模板库进行对比，识别出需要转换的字符串，例如数据名称、公用数据类CDC等。显示模块显示已识别的字符串。然后模型转换模块通过查找自定义的字符串转换库，对模型解析模块所识别的字符串进行一一替换。显示模块显示已转换的字符串和未转换的字符串。判断转换是否完成，若未完成，则重复上述操作；若已完成，则将将模型中实例化的逻辑节点、数据、数据属性以及数据集根据转换后的数据模板进行重新实例化。实例化完成后，输出转换完成的文件。
具体地，在只考虑配置必选数据属性的情况下，IEC 61400-25和IEC 61850标准的公用数据类转换映射关系如表1所示。
表1 IEC 61400-25标准的公用数据类CDC替换方案
Figure BDA0002170439080000041
Figure BDA0002170439080000051
第一种情况是将IEC 61400-25标准的一个公用数据类转换成IEC 61850标准的一个公用数据类。可以将IEC 61400-25标准中的公用数据类SPV转换成IEC61850标准中的公用数据类APC，在公用数据类APC中添加相应的必选数据属性“ctVal”，得到新版本的公用数据类APC以满足IEC 61400-25标准的要求。IEC61400-25标准的公用数据类ASS转换方法类似。修改后的公用数据类APC在配置文件中描述如下：
Figure BDA0002170439080000052
第二种情况是根据IEC 61400-25标准中的公用数据类的数据属性的实际数据类型的不同，用不同的IEC 61850标准的公用数据类进行替换。当公用数据类STV的数据属性“stVal”的数据属性是整型时，可以用IEC 61850标准的INS替换；当公用数据类STV的数据属性“stVal”的数据属性是枚举型时，可以用IEC 61850标准的ENS替换。
第三种情况是将IEC 61400-25标准的一个公用数据类拆分成IEC 61850标准的两个或者多个公用数据类进行表示。可以将IEC 61400-25标准中的公用数据类CTE转换成IEC61850标准中的公用数据类SPC和INS，将CTE的数据属性分成公用数据类SPC和INS的数据属性。所有IEC 61400-25标准中原有的使用公用数据类CTE的数据都要拆分成两个新的数据，分别使用公用数据类SPC和INS。例如将逻辑节点类WTUR中的“TotWh”数据拆分成“TotWhSpc”和“TotWhIns”两个新数据，其中“TotWhSpc”数据采用公用数据类SPC，“TotWhIns”数据采用公用数据类INS，公用数据类SPC和INS直接采用IEC 61850标准中所定义的，不需要做任何的修改。修改后的逻辑节点类WTUR在配置文件中描述如下：
Figure BDA0002170439080000061
具体地，如图3所示，模型转换模块的工作流程如下：
步骤1、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于公用数据类CDC的名称值。
步骤2、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入步骤5；若有CDC数据，则进入步骤3。
步骤3、通过遍历自定义的字符串转换库，对该CDC数据进行转换。根据表1可知，其中部分CDC转换时需要添加数据属性，部分CDC转换时需要多个IEC 61850标准的CDC。转换完成后，重复步骤1。
步骤4、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警。
步骤5、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于数据属性类DA的名称值。
步骤6、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入步骤9；若有，则进入下一步。
步骤7、通过遍历自定义的字符串转换库，对该数据进行转换。部分数据属性的名称相同，但是在IEC 61400-25标准和IEC 61850标准中的所定义的属性值不同，也需要对该数据的属性值做出相应的修改，如类型、功能约束、TrgOp以及值/值域等。转换完成后，重复步骤5。
步骤8、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警。
步骤9、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于数据类型DO的名称值。
步骤10、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入步骤13；若有，则进入下一步。
步骤11、通过遍历自定义的字符串转换库，对该数据进行转换。例如，部分数据需要转换成两个数据，并且这两个数据的类型不同。另外，部分数据的名称值过长，不符合IEC61850标准的规定(限定在12的字符以内)，需要缩短。转换完成后，重复步骤9。
步骤12、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警。
步骤13、通过读取上述已转换的数据模块DataTypeTemplates部分，对模型的实例化部分以及数据集的引用进行相应的转换。转换完成后，结束转换过程。

Claims (6)

1.一种基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，其特征在于，该方法基于转换系统实现，转换系统包括模型解析模块、模型转换模块、数据库存储模块和显示模块，转换方法步骤如下：
步骤1、模型解析模块通过读取基于IEC 61400-25标准编写的模型配置文件，和数据库存储模块中的基于IEC 61850标准的数据模板库进行对比，识别出需要转换的字符串；
步骤2、模型转换模块通过查找数据库存储模块中的自定义的字符串转换库，遍历模型解析模块所识别的字符串，对它们进行一一替换；
所述模型转换模块通过遍历自定义的字符串转换库，对模型解析模块筛选出的字符串进行转换；字符串转换库包含公用数据类、数据名称和数据属性，数据属性包括属性类型、功能约束、“TrgOp”、值、值域；
步骤3、判断是否完全转换，若完全转换，则进入步骤4；否则进行步骤2；
步骤4、将模型配置文件中实例化的逻辑节点、数据、数据属性以及数据集根据转换后的数据模板进行重新实例化；实例化完成后，输出转换完成的文件。
2.根据权利要求1所述的基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，其特征在于，所述模型解析模块采用XML解析算法，从基于IEC 61400-25标准的模型配置文件中提取数据，与基于IEC 61850标准的数据模板库中的数据进行比对，筛选出和标准数据模板库不相符的字符串。
3.根据权利要求1或2所述的基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，其特征在于，显示模块显示已识别的字符串。
4.根据权利要求1所述的基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，其特征在于，转换完成后，将已转换的字符串和未能转换的字符串通过显示模块显示出来。
5.根据权利要求1所述的基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，其特征在于，模型转换模块的转换方法为：
S1、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于公用数据类CDC的名称值；
S2、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入S5；若有CDC数据，则进入S3；
S3、通过遍历自定义的字符串转换库，对该CDC数据进行转换，转换完成后，重复S1；
S4、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警；
S5、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于数据属性类DA的名称值；
S6、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入S9；若有，则进入下一步；
S7、通过遍历自定义的字符串转换库，对该数据进行转换；转换完成后，重复S5；
S8、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警；
S9、通过遍历模型解析模块所识别的字符串，查找出属于数据类型DO的名称值；
S10、判断是否有该类型的数据，若没有该类型的数据，则进入S13；若有，则进入下一步；
S11、通过遍历自定义的字符串转换库，对该数据进行转换，转换完成后，重复S9；
S12、判断是否转换成功，若完成，则通过显示模块显示成功，若无法转换，则通过显示模块进行告警；
S13、通过读取已转换的数据模块DataTypeTemplates部分，对模型的实例化部分以及数据集的引用进行相应的转换，转换完成后，结束转换过程。
6.根据权利要求1所述的基于IEC 61850标准的风电场通信模型自动转换方法，其特征在于：所述数据库存储模块由两个数据库组成，一个是基于IEC 61850标准的数据模板库，一个是字符串转换库。
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