張曉悅,陳哲,袁方方,王廣民,李永照,張思遠(yuǎn)
(1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院,廣東 廣州 510080;2. 許繼集團(tuán)有限公司,河南 許昌 461000)
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基于IEC 61850的多視窗主站源端維護(hù)方法
張曉悅1,陳哲2,袁方方2,王廣民2,李永照2,張思遠(yuǎn)2
(1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院,廣東 廣州 510080;2. 許繼集團(tuán)有限公司,河南 許昌 461000)
當(dāng)前多視窗主站源端維護(hù)普遍采用IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模和IEC 60870-5-104擴(kuò)展規(guī)約進(jìn)行傳輸,針對(duì)這種實(shí)現(xiàn)方式在建模和傳輸過(guò)程中存在的問(wèn)題,提出基于IEC 61850的多視窗主站源端維護(hù)方法。該方法基于IEC 61850建立主子站模型,取消中間文件,使主子站模型文件保持一致;通過(guò)部署動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集,實(shí)現(xiàn)主站形成轉(zhuǎn)發(fā)表后直接向子站下發(fā);提出基于消息總線的傳輸模式,實(shí)現(xiàn)源端維護(hù)的功能。最后,提出基于IEC 61850的多視窗主站源端維護(hù)方法的實(shí)施方案,該方案能夠解決目前工程實(shí)施中存在的文件交互過(guò)多以及主子站模型轉(zhuǎn)換繁瑣的不足,提升主子站交互的效率和可靠性。
IEC 61850;IEC 61970;源端維護(hù);公共信息模型;動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集
近年來(lái),自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)在電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行中廣泛應(yīng)用,變電站智能化程度越來(lái)越高,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用也向著更加便捷和高效的方向發(fā)展。為了順應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展方向,中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司提出了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè)一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)的目標(biāo),制定了南方電網(wǎng)一體化電網(wǎng)運(yùn)行智能系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。規(guī)范中提出了源端維護(hù)技術(shù),要求在變電站端維護(hù)模型、數(shù)據(jù)等信息,并實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)共享[1-2]。國(guó)內(nèi)主流支持源端維護(hù)技術(shù)的設(shè)備廠商均采用IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)變電站與主站系統(tǒng)圖模交互。
智能變電站廣泛采用的IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)為全站數(shù)據(jù)提供了完整的建模規(guī)范,統(tǒng)一定義和描述了數(shù)據(jù)的命名、屬性及行為,實(shí)現(xiàn)了全站數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建模,使得數(shù)據(jù)源端維護(hù)的實(shí)現(xiàn)成為可能[3]。本文基于IEC 61850和多視窗源端維護(hù)的理念,提出一種新的源端維護(hù)實(shí)現(xiàn)方案,并對(duì)相關(guān)建模及傳輸方案進(jìn)行探討。
目前,源端維護(hù)通過(guò)廠站端采用IEC 61850進(jìn)行全站數(shù)據(jù)建模,生成變電站配置描述(substation configuration description,SCD)文件,依據(jù)IEC 61970生成公共信息模型(common information model,CIM)和矢量圖形(scalable vector graphics,SVG)文件,為主站提供所需的電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型[4]。多視窗主站是主子站傳輸裝置與多級(jí)主站互聯(lián)的一種應(yīng)用方式,傳輸采用獨(dú)立通道,通過(guò)IEC 60870-5-104協(xié)議或者文件傳輸協(xié)議(File Transfer Protocol,F(xiàn)TP)方式將CIM文件和SVG文件上傳。主站端將接收到的CIM文件和SVG文件導(dǎo)入本地?cái)?shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(supervisory control and data acquisition,SCADA)系統(tǒng)中,生成子站圖形和模型,實(shí)現(xiàn)主站的源端維護(hù)[5]。
1.1IEC 61970源端維護(hù)建模方法
子站端基本都已采用IEC 61850進(jìn)行全站數(shù)據(jù)建模,使用具有變電站配置語(yǔ)言(substation configuration language,SCL)格式的SCD文件來(lái)建立全站統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型,模型中包含全站所有智能電子設(shè)備(intelligent electronic device,IED)信息。子站監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)一體化配置工具將SCD文件中IED信息和變電站的一次設(shè)備、二次設(shè)備信息導(dǎo)入到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中形成子站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)[6-7],并根據(jù)主接線圖生成子站的圖形。
圖形和全站模型制作完成后,一體化配置工具將子站端的SCD模型文件、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)以及私有圖形文件,按照IEC 61970的要求生成調(diào)度主站能夠解析的CIM文件和SVG文件,完成建模過(guò)程[8]。
張曉悅,等:基于IEC61850的多視窗主站源端維護(hù)方法下面是110 kV許繼變電站(以下簡(jiǎn)稱“許繼變”)的SCD文件中SCL模型片段:
type="FCK-851B"> SCD文件通過(guò)層級(jí)嵌套關(guān)系清晰描述了110 kV許繼變中的設(shè)備掛接關(guān)系。在110 kV電壓等級(jí)部分110 kV線路1間隔的110 kV線路1測(cè)控裝置CL1101中含有1101斷路器信息。 一體化配置工具將SCD文件和數(shù)據(jù)庫(kù)信息整合成CIM文件,1101斷路器信息如下述程序片段所示。 設(shè)備定義: 設(shè)備信息: 經(jīng)過(guò)一體化配置工具導(dǎo)出的CIM已經(jīng)包含了整個(gè)變電站的設(shè)備信息,在量測(cè)模型(cim:Measurement)部分中rdf:ID表述了110 kV許繼變110 kV線路間隔的1101斷路器的標(biāo)識(shí)識(shí)別號(hào)(identification,ID)為10000B130000030EAF03BA C015A0081002。此標(biāo)識(shí)ID具有唯一性。 而在主子站傳輸裝置中,110 kV許繼變110 kV線路間隔的1101斷路器在數(shù)據(jù)庫(kù)中的索引名稱是CL1101CTRL/CBSynCSWI1$ST$Pos,這就需要一個(gè)中間文件gid_ref.xml來(lái)描述數(shù)據(jù)庫(kù)與量測(cè)模型ID的關(guān)聯(lián)關(guān)系,文件片段如下: < LDEVICE name=" CL1101" iedid="15"> 通過(guò)LDEVICE name和iedid來(lái)確定數(shù)據(jù)庫(kù)中所屬裝置的索引號(hào),id和ref用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和模型ID的對(duì)應(yīng)關(guān)系,建立子站端的SCD文件和CIM文件的整個(gè)映射關(guān)系。 SVG文件中關(guān)于1101斷路器設(shè)備模型的描述如下: ObjectID的信息對(duì)應(yīng)CIM設(shè)備定義中的斷路器rdf:ID,再經(jīng)過(guò)設(shè)備模型的索引,最終與主子站傳輸裝置實(shí)時(shí)庫(kù)中該設(shè)備的參引形成映射關(guān)系,完成整個(gè)圖形文件的建模過(guò)程。 1.2IEC 61970源端維護(hù)多視窗主站的實(shí)現(xiàn) 多視窗主站對(duì)建模的準(zhǔn)確性、高效性和易維護(hù)性要求比較高。主站接收到子站的CIM文件后,進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)表數(shù)據(jù)的挑選,生成MAP映射文件,文件包含IEC 60870-5-104中所必須的信息點(diǎn)號(hào)以及CIM文件中的設(shè)備ID,使信息點(diǎn)號(hào)和設(shè)備ID產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。變電站端的主子站傳輸裝置接收MAP文件后,將MAP文件載入,通過(guò)映射關(guān)系重新生成子站轉(zhuǎn)發(fā)模型,裝置再將子站模型文件中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給各級(jí)調(diào)度主站。MAP文件片段如下: 其中,URI是設(shè)備ID,no是IEC 60870-5-104信息點(diǎn)。 對(duì)于多視窗主站,主子站傳輸裝置對(duì)于每一路通道都要進(jìn)行CIM文件、SVG文件的上傳和下載MAP文件,通過(guò)映射關(guān)系形成子站轉(zhuǎn)發(fā)模型的流程??梢钥闯龃朔桨复嬖谖募换ミ^(guò)多以及主子站模型轉(zhuǎn)換繁瑣的不足,如果主子站模型一致,采用以下方法將大大簡(jiǎn)化交互流程,操作更為便捷。 2.1IEC 61850源端維護(hù)站內(nèi)建模方法 基于IEC 61850源端維護(hù)的子站模型如圖1所示。子站采用IEC 61850統(tǒng)一建模,無(wú)需進(jìn)行模型文件的映射。站內(nèi)IED裝置的邏輯設(shè)備(logical device,LD)信息將完整映射到主子站傳輸裝置中,其邏輯節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)集的功能控制塊沒(méi)有改變,并把全站的數(shù)據(jù)共享給主站的多種應(yīng)用,添加站級(jí)IED后可作為子站模型上傳給主站。遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)的IED能夠繼承IED1和IED2中的所有LD設(shè)備的全部信息,如圖1中的3個(gè)箭頭所示。同時(shí)為了能夠?qū)h(yuǎn)動(dòng)機(jī)自身進(jìn)行規(guī)范性描述,需要新增一個(gè)邏輯設(shè)備LD0,如圖1中遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)IED中的虛線框所示,該邏輯設(shè)備包含LPHD、LLN0和LN邏輯節(jié)點(diǎn),LPHD是對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)物理設(shè)備信息的描述,包括設(shè)備銘牌信息、數(shù)據(jù)空間等;LLN0則包含邏輯設(shè)備的各種數(shù)據(jù)集和各種關(guān)聯(lián)服務(wù)的控制塊等;LN為站級(jí)邏輯節(jié)點(diǎn)模型[9]。 圖1 基于IEC 61850源端維護(hù)的子站模型 子站模型中添加子站IED模型,一是將主站傳輸裝置的軟硬件信息構(gòu)建入子站IED模型中,二是子站IED模型中包含全站IED的通信狀態(tài),通過(guò)創(chuàng)建LN為lnClass="GGIO",DOI的name定義為每個(gè)IED的iedname來(lái)完成每個(gè)裝置的通信狀態(tài),因此可定義片段如下: inst="1" lnClass="GGIO" lnType="GGIO2_02"> 三是可以將主站的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集放到此IED模型中,動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集中的信息為子站上送主站的信息,就如同之前的轉(zhuǎn)發(fā)表或IEC 61970建模中的MAP文件。關(guān)于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集的實(shí)現(xiàn)方法在第3節(jié)中進(jìn)行深入探討。 2.2IEC 61850源端維護(hù)圖形建模方法 采用IEC 61850統(tǒng)一建模后,無(wú)需使用CIM文件和gid_ref.xml作為過(guò)渡文件。站內(nèi)模型SCD文件和圖形制作完成,可在圖形文件中直接找到全站設(shè)備的參引信息(參引信息與SCD模型文件中一致),并把參引信息直接存到SVG文件中,形成SCD模型文件和SVG文件的映射,SVG文件其他關(guān)于圖元的靜態(tài)信息不變,程序片段如下:2 基于IEC 61850源端維護(hù)的建模方法