CN112702384B - 一种基于iec 61850/iec cim标准模型的装置即插即用实现方法 - Google Patents

一种基于iec 61850/iec cim标准模型的装置即插即用实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，包括以下步骤：（1）建立基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的终端模型；（2）通过面向对象的设备模型与工业物联网通信协议映射；（3）物联网前置机将主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合；（4）上述终端被主站和在同一馈线组的终端自动识别并被配置；（5）终端自动同步主站变化后模型，并识别变化，更新配置；（6）前置机向主站和所有的终端通知配置结果；（7）终端被主站和同馈线组的终端互相识别，实现实时数据交互。该方式通过建立终端标准模型，建立支持边‑云、边‑边的通信协议，实现终端自描述以及终端的即插即用、实现边‑边通信网络下的实时数据交互，为就地FA提供有效的数据支持。

Description

一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现 方法
技术领域
本发明属于中低压配电技术领域，涉及用于中低压配电网装置实现即插即用的方法，尤其是一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的配电终端实现即插即用的方法。
背景技术
IEC CIM含IEC 61970/61968/62325三个组成部分，CIM不仅是一系列的标准，更是一个解决方案。IEC CIM提供了电力模型满足电力系统应用集成需要。IEC 61850是迄今为止最完善的关于变电站自动化的国际通信标准。随着二次侧配电自动化设备及系统的发展，设备一体化、信息一体化已成为必然趋势，迫切的需要一个统一的信息平台实现整个自动化系统。统一变电站通信协议，数据模型，接口标准，实现数据交换的无缝连接。
随着配电自动化覆盖率的逐年提高，配电自动化终端的数量日益增长。目前中压配电网的配电终端缺乏统一的模型，配电自动化系统大多采用101/104的方式，虽然解决数据的实时传输，但是缺乏对数据自身的描述和说明，无法实现即插即用等智能应用。而低压侧配电网物联网采用MQTT方式，面向对象。但仅对少量对象建模，采用的模型不符合国际标准规范，不能解决边-边实时通讯问题。
我国配电自动化大部分依赖中心化主站，未能真正实现就地分布式智能应用；目前无法实现边-边实时可靠通讯；终端设备无法支持自描述、即插即用等高级功能；无法支撑多类、多态数据；终端设备之间互操作性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供的一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，通过建立终端标准模型，面向对象的设备模型与工业物联网通信协议映射，建立支持边-云、边-边的通信协议，实现终端自描述以及终端的即插即用。同时，同馈线组的终端互相识别，实现边-边通信网络下的实时交互数据，为就地FA（馈线自动化）等分布式智能应用提供有效的模型支撑。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，方法包括以下步骤：
（1）建立基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的终端/主站模型，该模型定义了一个从主站到终端设备的完备独立的模型体系结构，支撑终端自描述，自识别，主站也采用装置的量测模型，避免了多次维护；
（2）部署物联网前置机，通过面向对象的设备模型与工业物联网通信协议映射，支撑终端设备与主站的边-云通信，支撑终端设备与终端设备的边-边通信，实现三遥数据收发；
（3）在物联网前置机将终端与主要设备联系，将主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合；对终端进行生产配置，生成自描述模型。终端接入馈线组时，自动识别，向物联网前置机自动发送注册消息进行注册；
（4）终端自动识别，与主站模型进行信息比对。前置机生成配置文件，对终端进行配置、重新配置或者无操作；
（5）主站模型发生异动时，终端自动同步主站变化后模型，识别变化，向物联网前置机请求更新。前置机将主站模型与终端模型匹配融合后，终端向物联网前置机自动发送注册文件进行注册，重复（4）步骤，实现配置更新；
（6）完成配置后，前置机向主站和所有的终端通知配置结果。终端与主站之间运行即插即用的进程，实现终端设备与主站的三遥数据收发；
（7）终端成功接入馈线组后，同馈线组的终端互相识别，实现边-边通信网络下的实时消息交互。
所述的终端模型是基于IEC 61850/IEC CIM标准模型，运用IEC 61850面向对象的语义模型对终端建模，该模型定义了一个从主站到终端设备的完备独立的模型体系结构，能够支撑终端自描述和自识别。
所述终端模型自描述的模型包括：（1）馈线组拓扑m，馈线图形模型；（2）馈线组所有一次设备和二次设备关联模型；（3）单个IED二次设备配置模型。
所述的物联网前置机是基于IEC62361国际标准中关于61850与CIM融合和映射规则搭建的平台。采用工业物联网通信协议将主站模型与终端模型映射，完成主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合，支撑终端设备与主站的边-云通信，支撑终端设备与终端设备的边-边通信，实现三遥数据收发功能。
所述的注册流程包括：（1）终端向主站发送自描述模型，请求链接；（2）终端获取馈线组拓扑，主设备信息，并与自身的自描述模型比对；（3）若文件一致，则注册成功；若文件不一致，终端向主站请求注册；（4）前置机对终端进行配置，并向主站与同馈线组的终端发送配置结果。（5）启动在线检测流程。
所述终端在馈线组变更后，终端仍可以即插即用。
所述的终端自动注册上线以后，立即与主站通信，不需要配置点表，现场对点等操作，能够通过主站对配电线路保护定值进行远程管理和定值校核。
所述终端上线后，与在同一馈线组下的终端可以进行边—边的通信，为就地FA提供有效的模型支撑。
所述即插即用方法适用中低压配电物联网中的需要即插即用的装置。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
（1）是基于IEC 61850/IEC CIM标准，面向对象建立的标准模型。终端模型能够自描述。该模型支撑即插即用、分布式能源管理、设备状态监控等应用。
（2）面向对象的设备模型与工业物联网通信协议映射，建立支持边-云、边-边的通信协议，实现终端自描述以及终端的即插即用。
（3）同馈线组的终端互相识别，实现边-边通信网络下的实时交互数据，为就地FA（馈线自动化）提供有效的数据支持。
（4）终端注册上线后，即可与主站通信，不需要在主站侧配置点表，现场对点等操作。
（5）终端在馈线组变更后，终端仍可以即插即用。
（6）该方法适用于中低压配电物联网。
附图说明
图1为终端上线流程示意图；
图2为模型异动终端配置更新流程示意图；
图3为模型融合方法示意图；
图4为配置工具发布结果示意图；
图5为馈线组示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图5及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
本发明的一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，方法包括以下步骤：
（1）建立基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的终端模型，该模型定义了一个从主站到终端设备的完备独立的模型体系结构，能够支撑终端自描述，自识别。终端模型自描述的模型包括：（1）馈线组拓扑m，馈线图形模型；（2）馈线组所有一次设备和二次设备关联模型；（3）单个IED二次设备配置模型。终端功能描述，包括遥信、遥控、量测、录波、各保护功能。上述模型可以支撑即插即用、分布式能源管理、设备状态监控等应用。
（2）部署物联网前置机，通过面向对象的设备模型与工业物联网通信协议映射，支撑终端设备与主站的三遥数据收发及其他高级功能。前述的物联网前置机是基于IEC62361国际标准中关于61850与CIM融合和映射规则搭建的平台。采用工业物联网通信协议将主站模型与终端模型映射，完成主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合，支撑主站与终端的三遥数据收发。
（3）在物联网前置机将终端与主要设备联系，将主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合；对终端进行生产配置，生成自描述模型。终端接入馈线组时，自动识别，向物联网前置机自动发送注册消息进行注册；
前述的模型融合方法包括以下步骤：（1）主站部分完全采用CIM建模；（2）终端设备通过裁剪应用部分IEC61850模型；（3）基于IEC 62361融合规则，采用工业物联网通信协议，开发配电物联网边-边，边-云通信面向对象的通信协议，开发分布式数据交换总线，实现主站模型与设备模型的映射。
前述的自描述的模型包括：1）馈线组拓扑m，馈线图形模型；2）馈线组所有一次设备和二次设备关联模型；3）单个IED二次设备配置模型。终端功能描述，包括遥信、遥控、量测、录波、各保护功能。上述模型可以支撑即插即用、分布式能源管理、设备状态监控等应用。
（4）终端自动识别，与主站模型进行信息比对。前置机生成配置文件，对终端进行配置、重新配置或者无操作；
（5）主站模型发生异动时，终端自动同步主站变化后模型，识别变化，向物联网前置机请求更新。前置机将主站模型与终端模型匹配融合后，终端向物联网前置机自动发送注册文件进行注册，重复（4）步骤，实现配置更新；
（6）完成配置后，前置机向主站和所有的终端通知配置结果。终端与主站之间运行即插即用的进程，实现终端设备与主站的三遥数据收发；
（7）终端成功接入馈线组后，同馈线组的终端互相识别，实现边-边通信网络下的实时数据交互。
前述的一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，注册流程包括：（1）主站在domain（0）中, 提供 Topology Service Profile的服务，topic 为Feeder Group Topology, 其中Topology Data的属性service area为key，partition的名字也是按照service area区分,不同的馈线组按照不同的partition划分；（2）IED发现配置文件不匹配后，发布注册消息IED Registration Profile, Topic (Notify Update IEDProfile)；（3）Tool完成对IED 馈线组的分配 ，发布更新消息Update IED ConfigurationProfile， topic (IED Registration Topic) （人为控制，不是安装的设备，不配置）；（4）IED订阅domain（0）中的Topic 为Feeder Group Topology, 数据结构为Topology ServiceProfile 的服务，其中service area为partition (名字采用馈线组名字) 的名字。（5）检查在线流程。设备上线时，Tool得到，domain（0）, participant（IED 唯一命名，例如SB1）,user data （例如SB1），如果已经接入的话，名称是（馈线组名$设备名$SB1）。
实施例二
在IED1接入这个馈线组之前，完成生产配置，生成自描述模型。自描述模型包括：
（1）馈线组拓扑文件，图形文件；
（2）馈线组所有一次设备和二次设备关联文件：
例：
<IEDGroup name="PDZ810" FeederGroup="Line Protection">
<IED name="PDZ810" desc="Line Protection" type="PDZ810" manufacturer="NARI TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO.,LTD" configVersion="1.00">
<LN desc="Line 0 Overvoltage Protection" lnType="PDZ8XX_PTOV"lnClass="PTOV" inst="1">
<ConductingEquipment desc="三大线出口开关" name="三大线出口开关" type="Breaker" mRID="jdx98302391"
</LN>
<LN desc="Line 0 Recloser" lnType="PDZ8XX_RREC_C" lnClass="RREC"inst="1">
<ConductingEquipment desc="三大线出口开关" name="三大线出口开关" type="Breaker" mRID="jdx98302391"
</LN>
<IED>
（3）单个IED二次设备配置信息。
在物联网前置机，人工将终端与主要设备联系。当IED1第一次与通信网络连接时，IED1被主站和这个馈线组的其它IED自动识别，它们发现IED1不是满配置的。与此同时，在IED1开启一个后台进程，后台进程模型获得了最新的馈线组拓扑，并与自身的配置文件检查是否一致。如果一致，这个进程就立即停止工作。如果存在不符合项，IED1通知IED配置工具去完成配置工作，并且在完成配置后，IED配置工具向主站和所有的IED设备通知配置结果。同样的，如果馈线组的拓扑发生异动，在这个馈线组的所有IED都需要检查拓扑文件的某些部分与IED的配置文件是否一致，如果有必要，对IED进行重新配置。
配置成功后，IED1与主站之间运行即插即用的进程，实现IED1与主站的实时数据收发；同时IED1与同馈线组IED建立边-边通信网络，同馈线组的IED实时数据交互，为就地FA提供有效的数据支持；及其他高级功能。
IED边-边通信网络建立，馈线组可实现就地FA。例如FLISR（故障定位，故障隔离和供电恢复）。包含FLISR中使用的自动重合器和自动分段器，这种FLISR是基于在IED领域通过边对边的通信网络交换故障和控制信息的分布式控制方案。
断路器（CB）和分段器在预置的序列的馈线自愈中，不需要从任何其他处于保护进程的设备获取信息。但是，可以在主站和包含网络拓扑的分段器上的IED之间交换数据，像过流和电压设置的一些配置值。运行方式也能够监视，例如分段器的闭锁模式。
（1）建立基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的终端模型，该模型定义了一个从主站到终端设备的完备独立的模型体系结构，支撑终端自描述，自识别；
（2）部署物联网前置机，通过面向对象的设备模型与工业物联网通信协议映射，支撑终端设备与主站的边-云通信，支撑终端设备与终端设备的边-边通信，实现三遥数据收发；
（3）在物联网前置机将终端与主要设备联系，将主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合；对终端进行生产配置，生成自描述模型。终端接入馈线组时，自动识别，向物联网前置机自动发送注册文件进行注册；
（4）终端自动识别，与主站模型进行信息比对。前置机生成配置文件，对终端进行配置、重新配置或者无操作；
（5）主站模型发生异动时，终端自动同步主站变化后模型，识别变化，向物联网前置机请求更新。前置机将主站模型与终端模型匹配融合后，终端向物联网前置机自动发送注册文件进行注册，重复（4）步骤，实现配置更新；
（6）完成配置后，前置机向主站和所有的终端通知配置结果。终端与主站之间运行即插即用的进程，实现终端设备与主站的三遥数据收发；
（7）终端成功接入馈线组后，同馈线组的终端互相识别，实现边-边通信网络下的实时数据交互。
终端模型是基于IEC 61850/IEC CIM标准模型，运用IEC 61850面向对象的语义模型对终端建模，该模型定义了一个从主站到终端设备的完备独立的模型体系结构，能够支撑终端自描述和自识别。
终端模型自描述的模型包括：1）馈线组拓扑m，馈线图形模型；2）馈线组所有一次设备和二次设备关联模型；3）单个IED二次设备配置模型。终端功能描述，包括遥信、遥控、量测、录波、各保护功能。上述模型可以支撑即插即用、分布式能源管理、设备状态监控等应用。
物联网前置机是基于IEC62361国际标准中关于61850与CIM融合和映射规则搭建的平台。采用工业物联网通信协议将主站模型与终端模型映射，完成主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合，支撑终端设备与主站的边-云通信，支撑终端设备与终端设备的边-边通信，实现三遥数据收发功能。
注册流程包括：（1）终端向主站发送自描述模型，请求链接；（2）终端获取馈线组拓扑，主设备信息，并与自身的自描述模型比对；（3）若文件一致，则注册成功；若文件不一致，终端向主站请求注册；（4）前置机对终端进行配置，并向主站与同馈线组的终端发送配置结果。（5）启动在线检测流程。
终端在馈线组变更后，终端仍可以即插即用。
终端自动注册上线以后，立即与主站通信，不需要配置点表，现场对点等操作，能够通过主站对配电线路保护定值进行远程管理和定值校核。
终端上线后，与在同一馈线组下的终端可以进行边—边的通信，为就地FA提供有效的数据交互支撑。
即插即用方法适用中低压配电物联网中的需要即插即用的装置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）建立基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的终端模型，该终端模型运用IEC 61850面向对象的语义模型对终端建模，定义了一个从主站到终端的完备独立的模型体系结构，支撑终端自描述，自识别；
（2）部署物联网前置机，通过面向对象的设备模型与工业物联网通信协议映射，支撑终端与主站的边-云通信，支撑终端与终端的边-边通信，实现三遥数据收发；
（3）在物联网前置机将终端与主设备联系，将主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合；对终端进行生产配置，生成自描述模型，终端接入馈线组时，自动识别，向物联网前置机自动发送注册文件进行注册；
所述模型融合包括以下步骤：1）主站完全采用CIM建模；2）终端通过裁剪应用部分IEC61850模型；3）基于IEC 62361融合规则，采用工业物联网通信协议，开发配电物联网边-边，边-云通信面向对象的通信协议，开发分布式数据交换总线，实现主站模型与设备模型的映射；
所述自描述模型包括：1）馈线组拓扑m，馈线图形模型；2）馈线组所有一次设备和二次设备关联模型；3）单个IED二次设备配置模型；
（4）终端自动识别，与主站模型进行信息比对: 物联网前置机生成配置文件，对终端进行配置、重新配置或者无操作；
（5）主站模型发生异动时，终端自动同步主站变化后模型，识别变化，向物联网前置机请求更新；物联网前置机将主站模型与终端模型匹配融合后，终端向物联网前置机自动发送注册文件进行注册，重复步骤（4），实现配置更新；
（6）完成配置后，物联网前置机向主站和所有的终端通知配置结果；终端与主站之间运行即插即用的进程，实现终端与主站的三遥数据收发；
（7）终端成功接入馈线组后，同馈线组的终端互相识别，实现边-边通信网络下的实时数据交互。
2.根据权利要求1所述的基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，其特征在于：所述的物联网前置机是基于IEC 62361国际标准中关于61850与CIM融合和映射规则搭建的平台；采用工业物联网通信协议将主站模型与终端模型映射，完成主站侧CIM模型与终端侧61850模型融合，支撑终端与主站的边-云通信，支撑终端之间的边-边通信，实现三遥数据收发功能。
3.根据权利要求1所述的基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，其特征在于，所述注册的流程包括：1）终端向主站发送自描述模型，请求链接；2）终端获取馈线组拓扑，主设备信息，并与自身的自描述模型比对；3）若文件一致，则注册成功；若文件不一致，终端向主站请求注册；4）物联网前置机对终端进行配置，并向主站与同馈线组的终端发送配置结果；5）启动在线检测流程。
4.根据权利要求1所述的基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，其特征在于：上述终端在馈线组变更后，终端仍能够即插即用。
5.根据权利要求1所述的基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，其特征在于：所述终端自动注册上线以后，立即与主站通信，不需要配置点表和现场对点的操作，能够通过主站对配电线路保护定值进行远程管理和定值校核。
6.根据权利要求1所述的基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，其特征在于：上述终端上线后，与在同一馈线组下的终端能够进行边-边的通信，为就地馈线自动化FA提供数据交互支撑。
7.根据权利要求1所述的基于IEC 61850/IEC CIM标准模型的装置即插即用实现方法，其特征在于：所述即插即用实现方法适用中低压配电物联网中的需要即插即用的装置。
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Denomination of invention: A plug and play implementation method for devices based on the IEC 61850/IEC CIM standard model

Granted publication date: 20220722

Pledgee: Nanjing Zidong sub branch of Bank of Nanjing Co.,Ltd.

Pledgor: Yiyuan Shichuang information technology (Nanjing) Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980009266

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