專利名稱：電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)中電力調(diào)度IEC 61970 一次模型、數(shù)據(jù)與在線監(jiān)測IEC 61850 二次設(shè)備之間模型與數(shù)據(jù)的整合和集成。
背景技術(shù)：
設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)需要接入不同系統(tǒng)的模型和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行模型和數(shù)據(jù)的整合和統(tǒng)一，從而為電力設(shè)備的在線監(jiān)測、狀態(tài)評估、檢修、缺陷管理等提供以下技術(shù)手段1.設(shè)備狀態(tài)信息的實時和歷史數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、監(jiān)視、展示，告警、綜合查詢等功能2.為設(shè)備狀態(tài)評估等高級應(yīng)用功能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心需要采集的實時模型與量測數(shù)據(jù)包括1).從地區(qū)局EMS系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，包括該地區(qū)所有IlOkV以上電壓等級變電站的模型，廠站一次接線圖以及遙測、遙信數(shù)據(jù)(包括電壓，電流，有功功率，無功功率，斷路器位置，刀間位置等等)，但不包括設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。地調(diào)模型采用IEC 61970模型，主要用于描述電網(wǎng)一次設(shè)備模型。地調(diào)實時量測值采用e格式量測文件方式進(jìn)行傳輸，每3分鐘上傳一次。e格式量測文件是在IEC 61970-301電力系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)模型CIM (Common Information Model)的面向?qū)ο蟪橄蠡A(chǔ)上，針對CIM在以XML方式進(jìn)行描述時的效率缺陷所發(fā)展起來的一種新型高效的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)記語言。屬于國網(wǎng)電力規(guī)范。2).設(shè)備在線監(jiān)測實時量測數(shù)據(jù)設(shè)備在線監(jiān)測實時量測數(shù)據(jù)建模和通訊采用IEC 61850，IEC 61850的子站對象模型主要分三個基本對象層次，用基于XML的變電站配置描述語言SCL來描述。眷變電站模型描述一次設(shè)備的相互關(guān)聯(lián)以及他們的連接關(guān)系；· IED裝置模型描述了變電站二次智能電子裝置的模型和功能等； 通信系統(tǒng)模型描述了與通信相關(guān)的對象模型。在以前的電力設(shè)備監(jiān)測遠(yuǎn)程中心中，IEC 61850只是作為二次設(shè)備模型和通訊模型，用于各個變電站更新在線監(jiān)測量測值。現(xiàn)在需要在地調(diào)IEC 61970全模型和在線監(jiān)測 IEC 61850局部測點模型之間建立映射關(guān)系，從而可以將各應(yīng)用相關(guān)的信息、數(shù)據(jù)統(tǒng)一到全模型。從而進(jìn)行信息的統(tǒng)一展示、處理和查詢。由于IEC的不同工作組定義不同的應(yīng)用集之間的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，定義了不同類型電力應(yīng)用之間的不同的接口標(biāo)準(zhǔn)，如IEC 61970系列標(biāo)準(zhǔn)適用于主站端EMS系統(tǒng)，IEC 61968適用于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的應(yīng)用程序，而IEC 61850提出了一種公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過對設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個規(guī)范的輸出，實現(xiàn)變電站內(nèi)系統(tǒng)的無縫連接。這些 IEC標(biāo)準(zhǔn)的每一個都單獨定義自己的信息模型，如IEC 61970/61968 CIM模型和IEC 61850 SCL模型。因此，即使在IEC TC57自己的范圍內(nèi)，在設(shè)想一個應(yīng)用透明架構(gòu)時也需要一個復(fù)雜和廣泛的映射。
為此必須逐步開展二次一體化的研究和建設(shè)工作，建設(shè)全網(wǎng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)平臺，在廠站端實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)一模型、統(tǒng)一規(guī)范、與調(diào)度統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換接口，并與調(diào)度端統(tǒng)一維護(hù)，實現(xiàn)廠站源端維護(hù)，全網(wǎng)共享，主站端可以自動生成調(diào)度端模型，實現(xiàn)主站的免維護(hù)。在調(diào)度端實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)和功能的有機整合，實現(xiàn)資源共享，提高整體應(yīng)用水平，以滿足現(xiàn)代大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的需求，為一二次系統(tǒng)實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控提供理論及技術(shù) ■石出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，從而整合調(diào)度IEC 61970 —次電網(wǎng)設(shè)備模型、量測數(shù)據(jù)和變電站IEC 61850 二次設(shè)備監(jiān)測裝置模型和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示、查詢，以及為電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)預(yù)警等應(yīng)用分析功能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本發(fā)明的解決方案電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，其特征是 電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心首先使用IEC61850邏輯節(jié)點(LN)對在線監(jiān)測的二次設(shè)備進(jìn)行物理建模；然后自動導(dǎo)入一次設(shè)備二次設(shè)備的模型和文件，導(dǎo)入生成二次設(shè)備在線監(jiān)測實時量測數(shù)據(jù)；再將在線監(jiān)測的二次設(shè)備模型與調(diào)度模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)統(tǒng)一。1.使用IEC 61850邏輯節(jié)點對在線監(jiān)測裝置(二次設(shè)備)進(jìn)行物理建模使用傳感器進(jìn)行測量的裝置，每個傳感器采集的數(shù)據(jù)須對應(yīng)一個LN實例；同一 IED中不同被測量對象的數(shù)據(jù)應(yīng)新建LN實例，包括開關(guān)不同相監(jiān)測。對每一個LN增加一個統(tǒng)一資源標(biāo)識符URI屬性和一個DEVID屬性，通過對在線監(jiān)測二次設(shè)備使用IEC68150 LN建模，使用LN擴展屬性URI (統(tǒng)一資源描述)實現(xiàn)了與一次設(shè)備(斷路器Breaker、變壓器PowerTransformer、母線Busbai^ection)的關(guān)聯(lián)與統(tǒng)一建模，使用LN擴展屬性DEVID (設(shè)備標(biāo)識)實現(xiàn)了一次設(shè)備下的二次設(shè)備測點分組。2.自動導(dǎo)入一次設(shè)備和二次設(shè)備的模型和文件(1)自動導(dǎo)入IEC 61970 CIM地調(diào)模型電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心計算機服務(wù)器與各個地區(qū)級調(diào)度中心計算機服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)相連接。地區(qū)級調(diào)度中心按照本方案提供的文件格式，在本地區(qū)電網(wǎng)模型發(fā)生變化時，生成一個基于IEC61970的XML文件，(下稱CIM模型文件)，文件名為“地區(qū)名_cim. xml”，并以ftp (File Transfer Protocol，文件傳輸協(xié)議)形式上傳至電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心計算機服務(wù)器。如圖1所示遠(yuǎn)程中心模型文件導(dǎo)入daemon程序周期監(jiān)測CIM模型文件是否變化，如果模型文件發(fā)生變化啟動模型導(dǎo)入程序進(jìn)行模型導(dǎo)入，驗證和發(fā)布。實現(xiàn)CIM模型文件自動導(dǎo)入，免維護(hù)流程。調(diào)度e格式量測文件自動導(dǎo)入與CIM模型文件自動導(dǎo)入采用的方式是一樣的，不再進(jìn)行詳述。(2)自動導(dǎo)入用于描述電網(wǎng)一次設(shè)備模型的IEC 61850 S⑶文件如圖2所示電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心計算機服務(wù)器與全省各變電站通過綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)相連接，各變電站安裝設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)集中裝置綜合數(shù)據(jù)處理單元，負(fù)責(zé)集中該變電站內(nèi)所有一次設(shè)備監(jiān)測采集裝置數(shù)據(jù)，并通過IEC61850 mms通信標(biāo)準(zhǔn)直接發(fā)送至遠(yuǎn)程中心前置服務(wù)器。主站與各變電站綜合數(shù)據(jù)處理單元通信時，其61850通信模型可采用離線S⑶文件建立或直接通過通信召喚在線生成，在通信鏈路剛通時，首先召喚綜合數(shù)據(jù)處理單元生成的SCD文件，查看其版本信息，若版本信息與主站數(shù)據(jù)庫中版本發(fā)生變化，則認(rèn)為子站綜合數(shù)據(jù)處理單元通信模型發(fā)生變化，需要重新召喚通信模型，再進(jìn)行通信交互數(shù)據(jù)庫，否則認(rèn)為通信模型未變，直接采用主站已有的通信模型直接通信。通過該流程確保了主站與子站綜合數(shù)據(jù)處理單元IEC61850通信時通信模型的一致性和主站通信模型的免維護(hù)流程。本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果本發(fā)明對IEC 61970 CIM調(diào)度模型、e格式調(diào)度量測模型和IEC 61850 二次模型(在線監(jiān)測設(shè)備模型)進(jìn)行了自動增量導(dǎo)入與整合，從而形成了完整的一、二次調(diào)度模型數(shù)據(jù)、在線監(jiān)測模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建模，為各類應(yīng)用、綜合展示等提供了基礎(chǔ)。本發(fā)明對IEC61850在線監(jiān)測設(shè)備二次建模以及與IEC 61970CIM模型的整合提供了完整的解決方案，為設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供了有益的實踐和經(jīng)驗。


圖1是CIM模型文件上傳至電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心計算機服務(wù)器框圖；圖2是本發(fā)明的設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)的框圖；圖3是在線監(jiān)測IEC 61850測點模型與CIM 61970調(diào)度一次模型的關(guān)聯(lián)，形成統(tǒng)一的一次模型和量測模型示意圖；圖4是IEC 61850數(shù)據(jù)模型；圖5是IEC 61970地調(diào)模型的一次設(shè)備對象唯一標(biāo)識符ob j ID相匹配；圖6是4位設(shè)備監(jiān)測設(shè)備類型編碼；圖7是使用LN擴展屬性devid實現(xiàn)了一次設(shè)備下的二次設(shè)備測點分組示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。1. IEC61970 CIM調(diào)度模型、E格式量測文件以及在線監(jiān)測IEC 61850 SCD文件自動導(dǎo)入E格式量測文件3三分鐘更新一次，CIM調(diào)度模型和61850S⑶文件有更新就上傳給遠(yuǎn)程中心，屬于不定時更新。遠(yuǎn)程中心需要不停的監(jiān)測這些文件是否有變化，如果監(jiān)測到有變化后臺程序自動進(jìn)行導(dǎo)入，增量更新。2. CIM調(diào)度模型、E格式量測文件以及IEC 61850S⑶文件統(tǒng)一建模，自動拼接完成在線監(jiān)測IEC 61850測點模型與CIM 61970調(diào)度一次模型的關(guān)聯(lián)，形成統(tǒng)一的一次模型和量測模型。示意圖如圖3:3.綜合顯示、查詢在一次接線廠站圖上進(jìn)行廠站圖、e量測文件和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示1)每個廠站圖上在顯示實時地調(diào)模型量測值，在線監(jiān)測裝置通訊狀態(tài)，在線監(jiān)測裝置的量測值。2)可以進(jìn)行各種查詢、曲線展示等，屏上可以顯示二次在線測試的各參數(shù)結(jié)果。
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2、使用IEC 61850 LN邏輯節(jié)點對在線監(jiān)測裝置(二次設(shè)備)進(jìn)行物理建模使用傳感器進(jìn)行測量的裝置，每個傳感器采集的數(shù)據(jù)須對應(yīng)一個LN實例；同一 IED中不同被測量對象的數(shù)據(jù)應(yīng)新建LN實例，包括開關(guān)不同相監(jiān)測。在廣東省設(shè)備監(jiān)測遠(yuǎn)程中心項目中對八類在線監(jiān)測二次設(shè)備進(jìn)行了 IEC 61850 建模.變壓器監(jiān)測SPTR.絕緣監(jiān)測SINS.局放監(jiān)測與診斷SPDC.斷路器SCBR.避雷器SLAR.環(huán)境監(jiān)測SENV.絕緣氣體監(jiān)測SIMG.絕緣液體監(jiān)測SIML以典型的局放監(jiān)測為例，其IEC 61850數(shù)據(jù)模型為圖4所示說明1)通過LN(邏輯節(jié)點)對二次在線監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)化建模2)通過DO (設(shè)備對象)對二次在線監(jiān)測設(shè)備測點進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模3)在線監(jiān)測IEC 61580 二次設(shè)備模型與IEC 61970 CIM調(diào)度模型統(tǒng)一建模技術(shù)對每一個LN增加一個統(tǒng)一資源標(biāo)識符URI屬性和一個DEVID屬性，URI和DEVID 擴展規(guī)則如下a、SCL文件中擴展名稱空間統(tǒng)一為ext ；b、SCL文件中擴展的元素為uri和devid ；c、uri屬性描述在線監(jiān)測設(shè)備所監(jiān)測的電網(wǎng)一次設(shè)備，以25位功能位置編碼描述；d、devid描述在線監(jiān)測設(shè)備功能位置，以21位在線監(jiān)測編碼描述。示例<LN desc = “ IlOkV 母聯(lián) 100 開關(guān)氣體監(jiān)視〃 inst = 〃 1 〃 InClass ="SIMG“ InType = “ SIMG“ ext :uri = “ 0306B120001250EAG10BAC002“ ext :devid =，，0312B12000042A3840001" >說明l)uri 是一次設(shè)備的25位功能位置，與IEC 61970地調(diào)模型的一次設(shè)備對象唯一標(biāo)識符obj ID相匹配，見圖5 在本技術(shù)方案中，我們與三類一次設(shè)備CIM對象進(jìn)行關(guān)聯(lián). cim =Breaker (斷路器). cim :PowerTransformer (變壓器). cim :BusbarSection ( )2) devid :21位在線監(jiān)測二次設(shè)備的編碼，是在線監(jiān)測設(shè)備的唯一標(biāo)識，在線監(jiān)測設(shè)備組成如下13位廠站功能位置編碼4位監(jiān)測設(shè)備類型編碼4位設(shè)備序列號①②③
①13位廠站功能位置編碼使用地調(diào)模型13位功能位置編碼(到廠站)②4位設(shè)備監(jiān)測設(shè)備類型編碼，規(guī)定如圖6 ③4位設(shè)備序列號代表在線監(jiān)測裝置設(shè)備序列碼4位監(jiān)測設(shè)備類型編碼加4位設(shè)備序列號唯一標(biāo)識了站內(nèi)的在線監(jiān)測設(shè)備。通過對在線監(jiān)測二次設(shè)備使用IEC68150 LN建模，使用LN擴展屬性uri實現(xiàn)了與一次設(shè)備(Breaker、PowerTransformer、BusbarSection)的關(guān)聯(lián)與統(tǒng)一建模,使用 LN 擴展屬性devid實現(xiàn)了一次設(shè)備下的二次設(shè)備測點分組。如圖7所示。說明深圳500kV鵬城站#3主變有四個在線監(jiān)測裝置，其中A2982001的是河南中分廠家的，另外三個A2982206、A^82207、A2982208是深圳奧特迅廠家的。A2982001有14個遙信量，A2982206, A2982207, A2982208 分別有 3 個遙信量。通過以上一二次模型和測點的統(tǒng)一構(gòu)建，在鵬城廠站圖畫面上顯示各設(shè)備的監(jiān)測
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權(quán)利要求
1.電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，其特征是電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心首先使用IEC61850邏輯節(jié)點LN對在線監(jiān)測的二次設(shè)備進(jìn)行物理建模使用傳感器進(jìn)行測量的裝置，每個傳感器采集的數(shù)據(jù)須對應(yīng)一個LN實例，同一裝置中不同被測量對象的數(shù)據(jù)應(yīng)新建LN實例；然后對每一個LN增加一個統(tǒng)一資源標(biāo)識符uri屬性和一個devid 屬性，其中uri屬性描述在線監(jiān)測設(shè)備所監(jiān)測的電網(wǎng)一次設(shè)備，devid描述在線監(jiān)測設(shè)備功能位置；再通過對在線監(jiān)測二次設(shè)備使用IEC68150 LN建模，使用LN擴展屬性uri實現(xiàn)了與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)與統(tǒng)一建模，使用LN擴展屬性devid實現(xiàn)了一次設(shè)備下的二次設(shè)備測點分組。
2.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，其特征是 完成IEC61850邏輯節(jié)點對在線監(jiān)測的二次設(shè)備進(jìn)行物理建模和每一個LN增加一個統(tǒng)一資源標(biāo)識符uri屬性和一個devid屬性后，自動導(dǎo)入一次設(shè)備和二次設(shè)備的模型和文件；導(dǎo)入生成二次設(shè)備在線監(jiān)測實時量測數(shù)據(jù)；再將在線監(jiān)測的二次設(shè)備模型與調(diào)度模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)統(tǒng)一。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，其特征是電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心計算機服務(wù)器與各個地區(qū)級調(diào)度中心計算機服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)相連接，地區(qū)級調(diào)度中心在本地區(qū)電網(wǎng)模型發(fā)生變化時，生成一個基于IEC61970的XML 文件，并以ftp形式上傳至電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心計算機服務(wù)器。
4.如權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，其特征是 導(dǎo)入的量測數(shù)據(jù)是E格式量測文件，定時更新，CIM調(diào)度模型和IEC 61850的SCD文件有更新就上傳給遠(yuǎn)程中心，屬于不定時更新；遠(yuǎn)程中心需要不停的監(jiān)測這些文件是否有變化，如果監(jiān)測到有變化后臺程序自動進(jìn)行導(dǎo)入，增量更新。
5.如權(quán)利要求1或2或4所述的電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，其特征是電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷中心計算機服務(wù)器與各變電站通過綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)相連接，各變電站安裝設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)集中裝置綜合數(shù)據(jù)處理單元，負(fù)責(zé)集中該變電站內(nèi)所有一次設(shè)備監(jiān)測采集裝置數(shù)據(jù)，并通過IEC61850 mms通信標(biāo)準(zhǔn)直接發(fā)送至遠(yuǎn)程中心前置服務(wù)器；主站與各變電站綜合數(shù)據(jù)處理單元通信時，其61850通信模型可采用離線scd文件建立或直接通過通信召喚在線生成，在通信鏈路剛通時，首先召喚綜合數(shù)據(jù)處理單元生成的scd文件， 查看其版本信息，若版本信息與主站數(shù)據(jù)庫中版本發(fā)生變化，則認(rèn)為子站綜合數(shù)據(jù)處理單元通信模型發(fā)生變化，需要重新召喚通信模型，再進(jìn)行通信交互數(shù)據(jù)庫，否則認(rèn)為通信模型未變，直接采用主站已有的通信模型直接通信。
6.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，其特征是 完成一次和二次設(shè)備模型統(tǒng)一后，在一次接線廠站圖上進(jìn)行廠站圖、e量測文件和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示。
全文摘要
電網(wǎng)在線監(jiān)測的一次和二次設(shè)備統(tǒng)一模型的方法，先使用IEC61850邏輯節(jié)點LN對在線監(jiān)測的二次設(shè)備進(jìn)行物理建模使用傳感器進(jìn)行測量的裝置，同一裝置中不同被測量對象的數(shù)據(jù)應(yīng)新建LN實例；然后對每一個LN增加一個統(tǒng)一資源標(biāo)識符uri屬性和一個devid屬性，再通過對在線監(jiān)測二次設(shè)備使用IEC68150LN建模，使用LN擴展屬性uri實現(xiàn)了與一次設(shè)備的關(guān)聯(lián)與統(tǒng)一建模，使用LN擴展屬性devid實現(xiàn)了一次設(shè)備下的二次設(shè)備測點分組本發(fā)明對IEC61970CIM調(diào)度模型、e格式量測模型以及二次設(shè)備(在線監(jiān)測裝置)進(jìn)行了自動導(dǎo)入與拼接，從而生成了完整的一次模型和量測模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行信息的綜合展示、查詢、歷史曲線展示。
文檔編號H02J13/00GK102510127SQ20111032508
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者吉祥華, 周南菁, 張代新, 施志良, 范穎, 謝善益, 陸鑫 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院