CN113408136A - 一种低压台区智能终端装置建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低压台区智能终端装置建模方法及系统，基于分层构建数据集、逻辑节点、逻辑设备三层模型结构，覆盖了整体功能逻辑，进而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型，降低了装置间互操作和运维难度，提升低压台区全面管控效率，同时，借助IEC61850规约进行建模，可以形成低压台区智能终端装置的统一建模标准，便于满足低压台区多设备跨区进行互操作的要求，提高了设备信息交互和运维的效率。

Description

一种低压台区智能终端装置建模方法及系统

技术领域

本申请涉及低压台区数据建模技术领域，尤其涉及一种低压台区智能终端装置建模方法及系统。

背景技术

随着新能源设备的广泛接入，以及电力用户个性化服务要求的不断提高，低压台区作为用户和电网间电能传送和信息交互的重要组成部分，需要面对海量智能设备接入及用户个性化服务的挑战。

为了使低压台区有效适应新形势发展，当前主要解决方案是通过配置智能终端，实现云边协同电力网的数据传输、任务请求、控制输出、信息转换等功能。目前低压台区内智能终端设备的类型、功能多种多样，设备间的交互日益密切，但在进行智能终端设备互操作前的参数设定和适配性测试时，各厂家、地区对智能终端设备的建模标准不一，为后续运维管理埋下隐患。

为了更好地满足云边计算系统“即插即用”的要求，制定一套业界统一的设备通信标准可以实现智能终端设备之间和与其他电力、通信设备的互操作和无缝集成，提升业务处理效率和电网运行可靠性，同时方便设备运维管理。

IEC61850规约的全称是变电站通信网络和系统(Communication Networks andSystem in Substations)，是现在国际上唯一一个变电站和智能电网的智能通信系统。其主要目标是实现设备间的互操作，即分布式的设备间能实现即插即用、自动互联，通信双方能理解相互传达和接受到的信息命令，并进行相应的触发动作和协调工作。

IEC61850规约采用的最主要的方式是面向对象建模和自描述，可实现不同国家、不同厂家电子设备(IED)间的互操作和信息共享，可作为低压台区智能终端装置的通信规范和面向对象的建模方法。

现有的智能终端建模的场景都为智能变电站，通常的建模思路为将一个智能变电站中的智能终端设备看作IED(Intelligent Electronic Device，智能电子设备)，整个建模系统由IED对象组成，其所建立的分层信息模型自上而下含有4个层级：服务器、逻辑设备、逻辑节点和数据对象。同时，每个IED对象包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包括一个或多个逻辑设备；逻辑设备由逻辑节点构成，逻辑节点包括数据对象，数据对象由数据属性构成。任何一个客户都可以通过抽象通信服务接口和服务器通信访问数据。并且在特定的作用域内对象名是唯一的，对象引用则是将分层信息模型中的对象名串接起来所构成的整个路径名。但其缺乏一个统一的建模标准，各厂家和变电站分别采用各自的建模方法，难以满足低压台区多设备跨区进行互操作的要求，导致设备信息交互和运维的效率较低。

发明内容

本申请提供了一种低压台区智能终端装置建模方法及系统，用于解决难以满足低压台区多设备跨区进行互操作的要求，导致设备信息交互和运维的效率较低的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种低压台区智能终端装置建模方法，包括以下步骤：

S1、依据IEC61850规约所定义的数据类型将预先采集的低压台区智能终端装置参数分类为使能类数据集和数值类数据集；

S2、依据IEC61850规约将所述使能类数据集和所述数值类数据集构成相应的逻辑节点，不同的逻辑节点对应有不同的功能模块，以执行对应的功能；

S3、遍历所有逻辑节点并将具有公用特性或公共特征的逻辑节点构成一个逻辑设备，从而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型；

S4、基于MMS通信协议中的数据传递指令将所述低压台区智能终端装置的逻辑设备模型与智能电子设备进行数据交互。

优选地，步骤S1中的所述预先采集的低压台区智能终端装置参数包括遥控结果信号数据、故障信号数据、定值区号数据、遥信数据、遥测数据、遥测曲线数据、保护遥信数据、故障跳闸数据、故障定位数据、保护模拟量、保护定值数据、设备参数数据、保护故障录波及参数数据和软压板参数数据；

其中，所述使能类数据集包括所述遥控结果信号数据、所述遥信数据、所述保护遥信数据、所述故障跳闸数据、所述保护模拟量、所述保护定值数据和所述软压板参数数据；

所述数值类数据集包括所述故障信号数据、所述定值区号数据、所述遥测数据、所述遥测曲线数据、所述故障定位数据、所述设备参数数据和保护故障录波及参数数据。

优选地，步骤S2中的所述逻辑节点依据数据反映的测量对象属性分类为公共信息类逻辑节点、开关类逻辑节点、终端信息类逻辑节点、状态指示类逻辑节点和台区测量类逻辑节点；

所述公共信息类逻辑节点包括智能终端装置的物理信息，所述物理信息包括电流值、电压值、谐波含量；

所述开关类逻辑节点包括智能终端装置中含有并参与控制的开关位置数据；

所述终端信息类逻辑节点包括智能终端装置根据拓扑连接关系确定的下级设备相连的终端的属性信息；

所述状态指示类逻辑节点包括低压台区各区域和各智能终端装置的状态和状态告警数据；

所述台区测量类逻辑节点包括低压台区的电气属性值，所述电气属性值包括电压、电流和功率因数。

优选地，步骤S3中的所述逻辑设备依据功能分类为公用逻辑设备、测量逻辑设备、保护逻辑设备、控制逻辑设备、录波逻辑设备和计量逻辑设备。

第二方面，本发明还提供了一种低压台区智能终端装置建模系统，包括：

数据集模块，用于依据IEC61850规约所定义的数据类型将预先采集的低压台区智能终端装置参数分类为使能类数据集和数值类数据集；

逻辑节点模块，用于依据IEC61850规约将所述使能类数据集和所述数值类数据集构成相应的逻辑节点，不同的逻辑节点对应有不同的功能模块，以执行对应的功能；

逻辑设备模型模块，用于遍历所有逻辑节点并将具有公用特性或公共特征的逻辑节点构成一个逻辑设备，从而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型；

数据交互模块，用于基于MMS通信协议中的数据传递指令将所述低压台区智能终端装置的逻辑设备模型与智能电子设备进行数据交互。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本发明基于分层构建数据集、逻辑节点、逻辑设备三层模型结构，覆盖了整体功能逻辑，进而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型，降低了装置间互操作和运维难度，提升低压台区全面管控效率，同时，借助IEC61850规约进行建模，可以形成低压台区智能终端装置的统一建模标准，便于满足低压台区多设备跨区进行互操作的要求，提高了设备信息交互和运维的效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种低压台区智能终端装置建模方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种低压台区智能终端装置建模系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

由于现有的智能终端建模的场景都为智能变电站，通常的建模思路为将一个智能变电站中的智能终端设备看作IED(Intelligent Electronic Device，智能电子设备)，整个建模系统由IED对象组成，其所建立的分层信息模型自上而下含有4个层级：服务器、逻辑设备、逻辑节点和数据对象。同时，每个IED对象包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包括一个或多个逻辑设备；逻辑设备由逻辑节点构成，逻辑节点包括数据对象，数据对象由数据属性构成。任何一个客户都可以通过抽象通信服务接口和服务器通信访问数据。并且在特定的作用域内对象名是唯一的，对象引用则是将分层信息模型中的对象名串接起来所构成的整个路径名。但其缺乏一个统一的建模标准，各厂家和变电站分别采用各自的建模方法，难以满足低压台区多设备跨区进行互操作的要求，导致设备信息交互和运维的效率较低。

为此，本发明提供了一种低压台区智能终端装置建模方法，请参阅图1，包括以下步骤：

S1、依据IEC61850规约所定义的数据类型将预先采集的低压台区智能终端装置参数分类为使能类数据集和数值类数据集；

S2、依据IEC61850规约将使能类数据集和数值类数据集构成相应的逻辑节点，不同的逻辑节点对应有不同的功能模块，以执行对应的功能；

S3、遍历所有逻辑节点并将具有公用特性或公共特征的逻辑节点构成一个逻辑设备，从而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型；

S4、基于MMS通信协议中的数据传递指令将低压台区智能终端装置的逻辑设备模型与智能电子设备进行数据交互。

本实施例基于分层构建数据集、逻辑节点、逻辑设备三层模型结构，覆盖了整体功能逻辑，进而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型，降低了装置间互操作和运维难度，提升低压台区全面管控效率，同时，借助IEC61850规约进行建模，可以形成低压台区智能终端装置的统一建模标准，便于满足低压台区多设备跨区进行互操作的要求，提高了设备信息交互和运维的效率。

以下为本发明提供的一种低压台区智能终端装置建模方法的实施例的详细描述。

S101、采集低压台区智能终端装置在运行过程中的运行参数和运算所需的数据，其包括遥控结果信号数据、故障信号数据、定值区号数据、遥信数据、遥测数据、遥测曲线数据、保护遥信数据、故障跳闸数据、故障定位数据、保护模拟量、保护定值数据、设备参数数据、保护故障录波及参数数据和软压板参数数据。

依据IEC61850规约所定义的数据类型将低压台区智能终端装置的数据分类为使能类数据集和数值类数据集。其中，使能类数据集包括遥控结果信号数据、遥信数据、保护遥信数据、故障跳闸数据、保护模拟量、保护定值数据和软压板参数数据；数值类数据集包括故障信号数据、定值区号数据、遥测数据、遥测曲线数据、故障定位数据、设备参数数据和保护故障录波及参数数据。具体见表1。

表1低压台区智能终端装置数据集分类表

利用数据集对数据进行分组，可以将需要实时传送的数据(如电流值、电压值、频率值等)和无实时性要求的数据(电力业务信息、功率等)分开传送，提升数据传输和处理效率。

S201、依据IEC61850规约将使能类数据集和数值类数据集构成相应的逻辑节点，不同的逻辑节点对应有不同的功能模块，以执行对应的功能；

需要说明的是，逻辑节点(LogicalNode,LN)是将低压台区中智能终端设备所具有的功能进行模块化分解的一种建模思路。

参考IEC61850规约，逻辑节点依据数据反映的测量对象属性分类为公共信息类逻辑节点、开关类逻辑节点、终端信息类逻辑节点、状态指示类逻辑节点和台区测量类逻辑节点；公共信息类逻辑节点包括智能终端装置的物理信息，物理信息包括电流值、电压值、谐波含量；开关类逻辑节点包括智能终端装置中含有并参与控制的开关位置数据；终端信息类逻辑节点包括智能终端装置根据拓扑连接关系确定的下级设备相连的终端的属性信息；状态指示类逻辑节点包括低压台区各区域和各智能终端装置的状态和状态告警数据；台区测量类逻辑节点包括低压台区的电气属性值，电气属性值包括电压、电流和功率因数。

逻辑节点的实例化建模原则包括：

A)低压台区外和低压台区内存在功能相关性的逻辑节点，应在两个访问点中重复出现，且两者的逻辑节点和状态应关联一致；

B)一个逻辑节点中的文件的扩展名do若需要重复使用是，应按阿拉伯数字后缀的方式扩充；

C)软压板应在公共信息类逻辑节点中统一加Ena后缀扩充；

D)标准已定义的报警使用模型中的信号，其他的统一在状态指示类逻辑节点中扩充；告警信号用状态指示类逻辑节点的Alm上送，普通遥信信号用状态指示类逻辑节点的Ind上送；

E)比例制动差动保护和差动速断保护应分别建不同的实例；

F)非电量信号应使用状态指示类逻辑节点建模。

S301、遍历所有逻辑节点并将具有公用特性或公共特征的逻辑节点构成一个逻辑设备，从而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型；

需要说明的是，智能终端装置中的一个容器看作一个逻辑设备(LogicalDevice,LD)，它由若干逻辑节点和相关通信服务组成。

一般情况下，根据IEC61850规约，将具有公用特性或公共特征的逻辑节点划分到一个逻辑设备中，且每个逻辑设备都必须包含公共信息类逻辑节点和终端信息类逻辑节点两个逻辑节点。

逻辑设备依据功能分类为公用逻辑设备、测量逻辑设备、保护逻辑设备、控制逻辑设备、录波逻辑设备和计量逻辑设备。具体见表2，表2表示了部分逻辑设备划分及其包含的逻辑节点。

其中，公用逻辑设备的inst名为“LD0”，测量逻辑设备的inst名为“MEAS”，保护逻辑设备的inst名为“PROT”，控制逻辑设备的inst名为“CTRL”，录波逻辑设备的inst名为“RCD”，计量逻辑设备的inst名为“METR”。

表2逻辑设备划分及其包含的逻辑节点

在本实施例中，建立的低压台区智能终端装置的逻辑设备模型包括基础信息类逻辑节点、状态指示类逻辑节点、台区测量类逻辑节点、谐波测量类逻辑节点等，其中，公共信息类逻辑节点中包含多个含有设备物理信息的数据集，如APP数据和参数数据等，其作用是对状态指示类逻辑节点和开关类逻辑节点中的数据对象进行映射。

S401、基于MMS通信协议中的数据传递指令将低压台区智能终端装置的逻辑设备模型与智能电子设备进行数据交互。

其中，MMS英文全称为Manufacturing Message Specification，也即制造报文规范，本实施例通过定义MMS通信协议为公共信息类逻辑节点的对外通讯协议，智能电子设备通过MMS通信协议中的数据传递指令对低压台区智能终端装置的逻辑设备模型中的参数进行读取和撰写操作。

以上为本发明提供的一种低压台区智能终端装置建模方法的实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种低压台区智能终端装置建模系统的实施例的详细描述。

为了方便理解，请参阅图2，本实施例提供的一种低压台区智能终端装置建模系统，包括：

数据集模块100，用于依据IEC61850规约所定义的数据类型将预先采集的低压台区智能终端装置参数分类为使能类数据集和数值类数据集；

逻辑节点模块200，用于依据IEC61850规约将使能类数据集和数值类数据集构成相应的逻辑节点，不同的逻辑节点对应有不同的功能模块，以执行对应的功能；

逻辑设备模型模块300，用于遍历所有逻辑节点并将具有公用特性或公共特征的逻辑节点构成一个逻辑设备，从而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型；

数据交互模块400，用于基于MMS通信协议中的数据传递指令将低压台区智能终端装置的逻辑设备模型与智能电子设备进行数据交互。

本实施例基于分层构建数据集、逻辑节点、逻辑设备三层模型结构，覆盖了整体功能逻辑，进而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型，降低了装置间互操作和运维难度，提升低压台区全面管控效率，同时，借助IEC61850规约进行建模，可以形成低压台区智能终端装置的统一建模标准，便于满足低压台区多设备跨区进行互操作的要求，提高了设备信息交互和运维的效率。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种低压台区智能终端装置建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、依据IEC 61850规约所定义的数据类型将预先采集的低压台区智能终端装置参数分类为使能类数据集和数值类数据集；

S2、依据IEC 61850规约将所述使能类数据集和所述数值类数据集构成相应的逻辑节点，不同的逻辑节点对应有不同的功能模块，以执行对应的功能；

S3、遍历所有逻辑节点并将具有公用特性或公共特征的逻辑节点构成一个逻辑设备，从而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型；

S4、基于MMS通信协议中的数据传递指令将所述低压台区智能终端装置的逻辑设备模型与智能电子设备进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的低压台区智能终端装置建模方法，其特征在于，步骤S1中的所述预先采集的低压台区智能终端装置参数包括遥控结果信号数据、故障信号数据、定值区号数据、遥信数据、遥测数据、遥测曲线数据、保护遥信数据、故障跳闸数据、故障定位数据、保护模拟量、保护定值数据、设备参数数据、保护故障录波及参数数据和软压板参数数据；

其中，所述使能类数据集包括所述遥控结果信号数据、所述遥信数据、所述保护遥信数据、所述故障跳闸数据、所述保护模拟量、所述保护定值数据和所述软压板参数数据；

所述数值类数据集包括所述故障信号数据、所述定值区号数据、所述遥测数据、所述遥测曲线数据、所述故障定位数据、所述设备参数数据和保护故障录波及参数数据。

3.根据权利要求1所述的低压台区智能终端装置建模方法，其特征在于，步骤S2中的所述逻辑节点依据数据反映的测量对象属性分类为公共信息类逻辑节点、开关类逻辑节点、终端信息类逻辑节点、状态指示类逻辑节点和台区测量类逻辑节点；

所述公共信息类逻辑节点包括智能终端装置的物理信息，所述物理信息包括电流值、电压值、谐波含量；

所述开关类逻辑节点包括智能终端装置中含有并参与控制的开关位置数据；

所述终端信息类逻辑节点包括智能终端装置根据拓扑连接关系确定的下级设备相连的终端的属性信息；

所述状态指示类逻辑节点包括低压台区各区域和各智能终端装置的状态和状态告警数据；

所述台区测量类逻辑节点包括低压台区的电气属性值，所述电气属性值包括电压、电流和功率因数。

4.根据权利要求1所述的低压台区智能终端装置建模方法，其特征在于，步骤S3中的所述逻辑设备依据功能分类为公用逻辑设备、测量逻辑设备、保护逻辑设备、控制逻辑设备、录波逻辑设备和计量逻辑设备。

5.一种低压台区智能终端装置建模系统，其特征在于，包括：

数据集模块，用于依据IEC 61850规约所定义的数据类型将预先采集的低压台区智能终端装置参数分类为使能类数据集和数值类数据集；

逻辑节点模块，用于依据IEC 61850规约将所述使能类数据集和所述数值类数据集构成相应的逻辑节点，不同的逻辑节点对应有不同的功能模块，以执行对应的功能；

逻辑设备模型模块，用于遍历所有逻辑节点并将具有公用特性或公共特征的逻辑节点构成一个逻辑设备，从而建立低压台区智能终端装置的逻辑设备模型；

数据交互模块，用于基于MMS通信协议中的数据传递指令将所述低压台区智能终端装置的逻辑设备模型与智能电子设备进行数据交互。

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