專利名稱：兼容iec 61850標準和傳統保護模型的智能電子裝置建模方法
技術領域：
本發明涉及電力自動化系統中安全保護的技術領域，尤其涉及繼電保護及故障信息管理系統中繼電保護及安全自動裝置等二次設備的建模實現方法。
背景技術：
繼電保護及安全自動裝置(以下簡稱繼電保護)是保證電力系統安全穩定運行的重要屏障，是電力系統不可缺少的組成部分。繼電保護及故障信息系統作為一個信息收集、整理和分析的平臺，可以快速、簡便、全面地獲取故障信息。該系統的建設，有利于生產運行部門快速作出事故處理方案，優化生產調度與管理決策，防止信息不全誤判斷造成的事故擴大，減少電網的事故損失。
繼電保護及故障信息系統通常由廠站端繼保工作站系統(以下簡稱子站)和供電局調度端分站(以下簡稱分站)、省電力調度中心主站系統(以下簡稱主站)組成，子站安裝在變電站內，解決站內設備的接入、數據匯總、預處理和數據轉發問題；主站、分站主要實現對所管轄電網的二次設備的日常信息、故障信息等進行收集和處理。并提供給各專業工作人員進行必要的信息查詢和管理，為事故處理提供決策的依據。
在目前實際使用的絕大多數繼電保護中，其信息通過IEC 60870-5-103規約或廠家自定義通信規約傳輸給子站，子站與分站、子站與主站之間則通過各地用戶所規定的協議(一般是對IEC 60870-5-103規約的TCP/IP網絡方式擴展)通信。通信雙方所交換的信息是基于點映射的信息，點的具體語義通常取決于通信雙方的約定，即繼電保護設備沒有明確的通信信息模型。
隨著IEC 61850系列標準的發布及其被國內等同采用為行業標準，支持IEC 61850標準的繼電保護設備逐漸投入應用，繼電保護及故障信息系統必須對以IEC 61850標準規定的繼電保護設備的信息進行采集和處理，而這些信息在IEC 61850標準中定義了明確的語義，即繼電保護設備是具有明確的通信信息模型的。因此，在繼電保護及故障信息系統中必須同時支持這兩種信息。本發明所提出的建模方法，就是在繼電保護及故障信息系統中同時兼容這兩種信息的一種方法。
發明內容
本發明的目的是為了在繼電保護及故障信息系統中同時支持沒有通信信息模型的點信息和符合IEC 61850標準所規定的繼電保護設備模型的對象信息，其實現方法如下參照IEC 61850標準，建立IED、Server、LogicalDevice、LogicalNode等對象的模型，每種對象對應一張關系型數據庫的表。各對象的表應包括IEC 61850標準所規定的該對象的全部屬性，一般是每個屬性對應表中的一個字段，但對于由多個子屬性構成的復雜屬性則是每個子屬性對應表中的一個字段。IED、Server、LogicalDevice、LogicalNode對象的物理含義和屬性遵循IEC 61850標準的規定；按照IEC 61850標準，在每個LogicalNode對象下包含有多個Data(數據)對象，Data(數據)對象則由多個DataAttribute(數據屬性)對象構成，而每個Data對象和DataAttribute對象代表保護設備的一個狀態量、模擬量、定值或者控制量，也可能是代表多個狀態量、模擬量、定值或者控制量，例如一個表示3相電壓向量的Data數據對象就由3個電壓向量組成。至于每個Data對象和DataAttribute對象是代表狀態量、模擬量、定值還是控制量，則由該對象的功能約束類型(Function Constraint)確定。
這種面向對象的模型便于理解，但不便于簡單地按數據類型建表存放，因此對Data(數據)對象和DataAttribute(數據屬性)對象，由建模工具按照其功能約束類型(Function Constraint)分別映射到狀態量(StatusInput)、模擬量(AnalogInput)、定值(Setting)和控制量(DigitalOutput)等關系表中，各表的字段中包括但不限于IEC 61850標準所規定的這些對象的全部屬性；對于沒有明確模型而只有點定義的傳統繼電保護設備，由建模工具自動創建對應于該繼電保護設備的IED、Server、LogicalDevice、LogicalNode對象，各對象的必要屬性由建模工具按照規則自動設置；對于LogicalNode的類型則按照規則自動定義為擴展類型；建模工具所采用的規則包括預定義缺省規則，也可由工具的用戶創建規則；傳統繼電保護設備的信息點由建模工具按照其語義類型分別對應到狀態量、模擬量、定值、控制量等關系表中，即把點映射為相應表中的一條記錄；在狀態量、模擬量、定值、控制量等關系表中，有字段對應IEC61850標準中標識Data及DataAttribute對象的唯一索引，也有字段對應唯一標識傳統繼電保護設備信息點的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址。
以上步驟即實現了IED模型建模。
該模型在通信過程中的應用方式如下在通信過程中，通信進程對其接收到的符合IEC61850標準的繼電保護設備所傳送的信息對象，通過把信息對象的唯一索引與相應表中的唯一索引字段進行比對，獲得該對象在相應表中的記錄號；在通信過程中，通信進程對其接收到的傳統繼電保護設備所傳送的信息點，通過把信息點的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址與相應表中的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址進行比對，獲得該對象在相應表中的記錄號；獲得記錄號后即可用通信中獲取的實時值刷新該記錄的動態數值；所述的比對方法包括數值比較、字符串比較和HASH表等。
本發明提出的建模方法能夠同時支持沒有通信信息模型的點信息和符合IEC 61850標準所規定的繼電保護設備模型的信息對象，而無需預先對傳統繼電保護設備按照IEC61850建模，能夠高效、方便地實現對繼電保護設備的信息采集和處理，是一種比較簡單而又實用的解決方案。
圖1是表StatusInput的結構示意圖，AnalogInput、DigitalOutput和Setting表與此類似。
圖2是建模過程的流程示意圖。
圖3是模型在通信中的應用方式示意圖。
具體實施例方式
下面參考圖2～3，具體說明本發明的實現方法。
圖2是建模過程的流程示意圖。在圖2中包括以下步驟①參照IEC 61850標準，建立關系型數據庫表IED、Server、LDevice和LNode，分別對應IED、Server、LogicalDevice和LogicalNode對象。各表中應包括IEC 61850標準所規定的該對象的全部屬性，一般是每個屬性對應表中的一個字段，但對于由多個子屬性構成的復雜屬性則是每個子屬性對應表中的一個字段。IED、Server、LogicalDevice、LogicalNode對象的物理含義和屬性遵循IEC61850標準的規定；②創建關系型數據庫表StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting表，分別對應狀態量、模擬量、控制量和定值對象，各表的字段組成應能體現IEC61850標準中該類型Data及DataAttribute對象的全部屬性；在表StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting中，必須有字段對應IEC61850標準中標識Data及DataAttribute對象的唯一索引(即0bjectReference)，并且必須有子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址字段，例如，在圖1所示的StatusInput數據庫表中，就包括子站號字段substationID、保護地址字段iedAddress、信息組地址字段groupAddress和信息點地址字段pointAddress；③對于符合IEC 61850標準的繼電保護設備，其模型一般在SCD文件中描述。建模工具從該設備的模型描述文件(SCD文件)獲得其所有屬性值；④根據③所獲得的屬性值，分別在數據庫表IED、Server、LDevice、LNode、StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting中創建相應的記錄(包括對象的唯一索引Object Reference)⑤對于沒有明確模型而只有點定義的傳統繼電保護設備，由建模工具在IED、Server、LDevice、LNode表中自動創建對應于該繼電保護設備的記錄，各記錄的必要屬性由建模工具按照規則自動設置；對于LNode表的邏輯節點類型則按照規則自動定義為擴展類型；建模工具所采用的規則包括預定義缺省規則，也可由工具的用戶創建規則；⑥傳統繼電保護設備的信息點由建模工具按照其語義類型分別對應到StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting等關系表中，即把點映射為相應表中的一條記錄；⑦重復③～⑥，完成所有保護設備的建模。
圖3是模型在通信中的應用方式示意圖。參照圖3，按照上述方法所建立的模型在通信過程中的應用步驟如下①在通信過程中，通信進程接收到信息對象后；②判斷該信息對象所屬于的IED的模型是否是符合IEC61850標準的模型；③如是符合IEC61850標準的模型，則把信息對象的對象索引與相應表中的所有記錄的索引字段值依次比較；如果某條記錄中的索引字段值與該信息對象的對象索引一致，則獲取該記錄的記錄號(即ID)；④如不是符合IEC61850標準的模型，則把信息對象的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址與相應表中的所有記錄的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址進行比較；如果某條記錄的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址與該信息對象的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址一致，則獲取該記錄的記錄號(即ID)；⑤按照記錄號用通信中獲取的實時值刷新該記錄的動態數值；在③、④中所述的比較方法包括數值比較、字符串比較和HASH表等。
綜上所述，本發明的方法是在現有技術基礎上，為實現在繼電保護及故障信息系統中同時支持沒有通信信息模型的點信息和符合IEC 61850標準所規定的繼電保護設備模型的對象信息而提出的一種建模方法，其方法的具體技術方案由本發明的權利要求所限定。
權利要求
1.一種在繼電保護及故障信息系統中同時支持沒有通信信息模型的點信息和符合IEC 61850標準所規定的繼電保護設備模型的對象信息的建模方法，其特征在于，包括以下步驟創建關系型數據庫表IED、Server、LDevice和LNode，各表的字段中包括但不限于IEC 61850標準所規定的IED、Server、LogicalDevice和LogicalNode對象的全部屬性；創建關系型數據庫表StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting表，分別對應狀態量、模擬量、控制量和定值對象，各表的字段中包含但不限于IEC 61850標準所規定的這些對象的全部屬性；在表StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting中，必須有字段對應IEC61850標準中標識Data及DataAttribute對象的唯一索引，并且必須有子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址字段；對于符合IEC 61850標準的繼電保護設備，通過建模工具將其所有屬性對象分別映射到所述各表中的具體記錄；對于沒有明確模型而只有點定義的傳統繼電保護設備，則按規則為其自動創建相應的IED、Server、Ldevice、LNode表記錄，并把其信息點按其語義類型分別映射到StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting表的記錄。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括在通信過程中，通信進程對其接收到的符合IEC61850標準的繼電保護設備所傳送的信息對象，通過把信息對象的唯一索引與相應表中的唯一索引字段進行比對，獲得該對象在相應表中的記錄號。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括在通信過程中，通信進程對其接收到的傳統繼電保護設備所傳送的信息點，通過把信息點的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址與相應表中的子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址進行比對，獲得該對象在相應表中的記錄號。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的關系型數據庫表包括IED、Server、Ldevice、LNode、StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting，分別對應IEC 61850標準所規定的IED、Server、LogicalDevice、LogicalNode對象及狀態量、模擬量、控制量和定值對象。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的關系型數據庫表StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting中，必須有字段對應IEC61850標準中標識Data及DataAttribute對象的唯一索引，并且必須有子站號、保護地址、信息組地址和信息點地址字段。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，建模工具所采用的規則包括預定義缺省規則，也可由工具的用戶創建規則。
7.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的通信過程中采用的比對方法包括數值比較、字符串比較和HASH表等。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，獲得記錄號后用通信中獲取的實時值刷新該記錄的動態數值。
全文摘要
一種在繼電保護及故障信息系統中同時支持沒有通信信息模型的點信息和符合IEC61850標準所規定的繼電保護設備模型的對象信息的建模方法，包括創建關系型數據庫表IED、Server、LDevice和LNode；創建關系型數據庫表StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting表；通過建模工具把符合IEC 61850標準的繼電保護設備的所有屬性對象分別映射到所述各表中的具體記錄，為沒有明確模型而只有點定義的傳統繼電保護設備自動創建相應的IED、Server、Ldevice、LNode表記錄，并把其信息點按其語義類型分別映射到StatusInput、AnalogInput、DigitalOutput和Setting表的記錄。在通信過程中通過信息對象的唯一索引或信息點的地址比對，可以很方便地把信息對象或信息點對應到相應表的具體記錄上。該方法能簡便地實現對繼電保護設備的信息采集和處理，不要求預先對傳統繼電保護設備按照IEC 61850建模，是一種比較簡單實用的解決方案。
文檔編號H04L29/00GK1960107SQ20061016077
公開日2007年5月9日 申請日期2006年12月1日 優先權日2006年12月1日
發明者楊常府, 葛亮, 王立鼎 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司