智能變電站智能電子設(shè)備的動態(tài)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能變電站技術(shù)領(lǐng)域，涉及對站內(nèi)智能電子設(shè)備(IED)的模型配置技術(shù)，為一種建立在IED功能模塊及自我描述機制基礎(chǔ)上的智能變電站IED的動態(tài)模型構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站系統(tǒng)中系統(tǒng)需求的改變可能會造成設(shè)備的添加或移除，熱插拔式IED為變電站實施互操作提供了便利條件，但是也造成IED信息模型的變化，增加了智能變電站系統(tǒng)中IH)設(shè)備信息模型的建模難度。
[0003]作為智能變電站無縫通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的IEC61850具有分布、分層的體系，完全面向?qū)ο蠼?，抽象通信服?wù)接口和特殊通信服務(wù)映射(SCSM)，變電站配置語言的應(yīng)用，特殊報文規(guī)范技術(shù)，面向未來的、開放的體系結(jié)構(gòu)等特點，其目標(biāo)是最大限度地應(yīng)用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和被廣泛接受的通信原理，在不同制造商的IH)之間實現(xiàn)良好的互操作性。智能變電站內(nèi)的信息交換機制依賴于信息模型，信息模型設(shè)計和選擇是否合理決定著系統(tǒng)中IED能否高效可靠地兼容并進行互操作，信息模型和建模方法是IEC61850規(guī)約的核心。
[0004]智能變電站IED要實現(xiàn)互操作需要完成以下工作，定義完整地描述設(shè)備的各類數(shù)據(jù)對象和邏輯節(jié)點、邏輯設(shè)備類；定義用這些對象或類完整地描述設(shè)備的方法；定義一套面向?qū)ο蟮姆?wù)；配套通信協(xié)議的支持。通過通信映射到MMS (制造報文規(guī)范)，使來自不同制造商的設(shè)備之間具有互操作性，且能夠?qū)崿F(xiàn)自我描述，使系統(tǒng)集成變得簡單。
[0005]智能電子設(shè)備(IED)建模技術(shù)是保證智能變電站中不同廠家IED滿足互換性、互操作要求的基礎(chǔ)。本發(fā)明對智能變電站IH)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進行分解，利用面向?qū)ο蠼！⒊橄蠓?wù)接口及制造報文規(guī)范，提出智能變電站IH)動態(tài)建模技術(shù)，設(shè)計IED功能模塊及自我描述機，建立數(shù)據(jù)庫到過程對象的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，建立變電站層IH)動態(tài)模型，實現(xiàn)IED設(shè)備的即插即用，實現(xiàn)良好的互操作性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0007]本發(fā)明的目的是在于提供一種實現(xiàn)IED設(shè)備的即插即用，實現(xiàn)良好的互操作性，滿足了智能變電站的通信功能要求，可以適應(yīng)國內(nèi)智能變電站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求及變化，具有工程應(yīng)用價值的智能變電站智能電子設(shè)備的動態(tài)建模方法。
[0008]智能變電站自動化通信系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)建立了層次結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型，將設(shè)備按功能抽象為邏輯節(jié)點。邏輯節(jié)點為基本數(shù)據(jù)模型，包含一定屬性的數(shù)據(jù)對象，一個物理設(shè)備可由多個邏輯設(shè)備構(gòu)成，一個邏輯設(shè)備同樣可由多個邏輯節(jié)點構(gòu)成。面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)，建立分層信息模型，其IED的信息模型主要包括服務(wù)器、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點、數(shù)據(jù)四部分，其中位于底層的數(shù)據(jù)模型可包含若干的數(shù)據(jù)屬性。這四部分信息模型都被定義稱為類，類是由屬性和服務(wù)組成。
[0009]服務(wù)器類代表設(shè)備的外部可視行為，邏輯設(shè)備是由邏輯節(jié)點按照一定功能組成的集合，邏輯節(jié)點可以看作是實現(xiàn)IED功能的基本單元，數(shù)據(jù)類是提供服務(wù)的底層對象，數(shù)據(jù)代表位于智能變電站自動化服務(wù)器設(shè)備中應(yīng)用的有用信息；在實際應(yīng)用中，智能變電站系統(tǒng)中系統(tǒng)需求的改變可能會造成設(shè)備的添加或移除，熱插拔式IED為變電站實施互操作提供了便利條件，但是也造成IED信息模型的變化，增加了智能變電站系統(tǒng)中IH)設(shè)備信息模型的建模難度，實現(xiàn)變電站各智能設(shè)備(IED)之間的互換性是智能變電站領(lǐng)域關(guān)注的重點，IED建模技術(shù)是保證智能變電站中不同廠家IH)滿足互換性、互操作要求的核心技術(shù)。
[0010]在系統(tǒng)運行過程中，如果IED發(fā)生變動就會導(dǎo)致信息模型發(fā)生變化，需要生成新的IED信息模型；在IED信息模型中，服務(wù)器、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點以及數(shù)據(jù)模型都提供讀目錄\讀定義服務(wù)，這些服務(wù)可以提供每個模型的定義信息，然后通過調(diào)用這些抽象通信服務(wù)接口來獲得IED的模型信息，并更新信息模型。
[0011]本發(fā)明對智能變電站IED系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進行分解，利用面向?qū)ο蠼！⒊橄蠓?wù)接口及制造報文規(guī)范，提出智能變電站IH)動態(tài)建模技術(shù)，設(shè)計IH)功能模塊及自我描述機，建立數(shù)據(jù)庫到過程對象的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，建立變電站層IH)動態(tài)模型，實現(xiàn)IED設(shè)備的即插即用，實現(xiàn)良好的互操作性。
[0012]—種智能變電站智能電子設(shè)備的動態(tài)建模方法，包括以下步驟:
第1步，IH)的功能模塊管理設(shè)計:
利用IED自描述特性，建立IED設(shè)備的數(shù)學(xué)模型、功能組件，實現(xiàn)設(shè)備管理，IED接入現(xiàn)場并上電后，作為一個制造報文規(guī)范服務(wù)器，通過主站端的功能模塊來管理這些設(shè)備，建立通信連接，通知相應(yīng)的通信模塊與設(shè)備進行通信，等待連接并提供相應(yīng)的服務(wù)；
第2步，制造報文規(guī)范服務(wù)器客戶端管理設(shè)計:
設(shè)計制造報文規(guī)范服務(wù)器客戶端，接受設(shè)備管理模塊的管理并通過制造報文規(guī)范服務(wù)器與設(shè)備通信，多次交互信息，獲取IE D的模型定義；
第3步，數(shù)據(jù)模型的空間轉(zhuǎn)換管理設(shè)計:
通過數(shù)據(jù)模型的空間轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)模型從制造報文規(guī)范服務(wù)器域到通信標(biāo)準(zhǔn)命名空間的互相轉(zhuǎn)換；
第4步，數(shù)據(jù)模型的接口設(shè)計:
在通信標(biāo)準(zhǔn)命名空間，結(jié)合IH)模板數(shù)據(jù)庫中對象實例的名稱、對象實例的類型、對象實例所處的位置等必要信息，在實時數(shù)據(jù)庫中建立其數(shù)據(jù)模型，完成模型的自動設(shè)計；
第5步，信息模型映射設(shè)計:
通過抽象通信服務(wù)接口將信息模型讀目錄和讀定義服務(wù)映射到制造報文規(guī)范服務(wù)器的指定服務(wù)中，服務(wù)請求方對讀目錄和讀定義服務(wù)發(fā)出調(diào)用請求并等待響應(yīng)；通過讀服務(wù)器目錄服務(wù)獲取服務(wù)器的目錄信息，可由尋址服務(wù)器將全部邏輯設(shè)備名稱表或文件名稱表變成對服務(wù)請求方可視、可訪問的，當(dāng)服務(wù)執(zhí)行成功時，返回肯定響應(yīng)并得出邏輯設(shè)備對象引用表或文件名稱；
第6步，邏輯設(shè)備信息設(shè)計: 通過讀邏輯設(shè)備目錄服務(wù)獲取邏輯設(shè)備目錄信息，使用讀邏輯設(shè)備目錄服務(wù)可使全部邏輯節(jié)點的對象引用表對服務(wù)請求方變成可視、可訪問的；通過讀邏輯節(jié)點目錄服務(wù)獲取邏輯節(jié)點目錄信息，使用讀邏輯節(jié)點目錄服務(wù)可使構(gòu)成該邏輯節(jié)點任何類的對象引用表對服務(wù)請求方可視、可訪問，可以返回肯定響應(yīng)并可得到所請求類的對象引用表；
第7步，數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)信息設(shè)計:
通過讀數(shù)據(jù)定義和讀數(shù)據(jù)目錄服務(wù)獲取數(shù)據(jù)類型定義和結(jié)構(gòu)信息，通過利用讀數(shù)據(jù)定義服務(wù)，服務(wù)請求方能夠可見且可訪問數(shù)據(jù)的全部數(shù)據(jù)屬性定義，得到肯定響應(yīng)同時得到數(shù)據(jù)對象完整層次，包括數(shù)據(jù)屬性名、屬性類型以及功能約束；使用讀數(shù)據(jù)目錄服務(wù)可使數(shù)據(jù)的全部數(shù)據(jù)屬性名列表對服務(wù)請求方可視、可訪問，可得到肯定響應(yīng)并返回數(shù)據(jù)屬性名列表；
第8步，信息綜合及模型生成:
模型生成接口收到對象定義的相關(guān)信息后，向IH)模板數(shù)據(jù)庫提出數(shù)據(jù)請求，獲取對象的完整定義信息；模型生成接口模塊，根據(jù)對象的完整定義信息生成數(shù)據(jù)模型設(shè)備管理模塊，依據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)啟動相應(yīng)的服務(wù)，并根據(jù)各個服務(wù)得到的模型信息，動態(tài)構(gòu)造出整體信息模型結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明對智能變電站IH)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進行分解，利用面向?qū)ο蠼?、抽象服?wù)接口及制造報文規(guī)范，提出智能變電站IH)動態(tài)建模技術(shù)，設(shè)計IED功能模塊及自我描述機，建立數(shù)據(jù)庫到過程對象的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，建立變電站層IH)動態(tài)模型，實現(xiàn)IED設(shè)備的即插即用，實現(xiàn)良好的互操作性，滿足了智能變電站的通信功能要求，可以適應(yīng)國內(nèi)智能變電站系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求及變化，具有工程應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0014]圖1為智能變電站IED動態(tài)建模過程分解圖。
【具體實施方式】
[0015]