專利名稱：一種電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)IEC 61850 技術(shù)體系之下不同廠商狀態(tài)監(jiān)測裝置間的互操作與信息共享，屬監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從國內(nèi)外電網(wǎng)相繼發(fā)生的災(zāi)難性大停電事故調(diào)查顯示，雖然有先進的控制系統(tǒng)、 高級的運行應(yīng)用軟件，但是老化的輸電網(wǎng)架、陳舊的輸變電設(shè)備導(dǎo)致電網(wǎng)工作在危險區(qū)。輸 變電設(shè)備自身故障一直是危及電網(wǎng)安全運行的主要原因之一，而且在電網(wǎng)故障起因中所占 的比例也相當(dāng)大。國內(nèi)外電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測與檢修技術(shù)在理論研究方面取得了較大的進展，并 研發(fā)了針對輸電線路、變壓器和斷路器等設(shè)備的在線監(jiān)測與故障診斷裝置，但在以下方面 仍面臨突出問題1)狀態(tài)監(jiān)測信息無法共享。狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)還處于分散監(jiān)測階段，與計算機監(jiān)控系 統(tǒng)相互獨立，電力控制中心與各個變電站之間，以及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)信 息模型和通信接口高度異構(gòu)，難以充分利用不同的信息進行設(shè)備的狀態(tài)評估、故障診斷和 狀態(tài)檢修。2)狀態(tài)監(jiān)測裝置之間互操作差。長期以來，國內(nèi)外電力自動化設(shè)備廠商推出了各 式各樣的狀態(tài)監(jiān)測裝置與系統(tǒng)，各個廠商根據(jù)自己的理解實現(xiàn)，通信協(xié)議不統(tǒng)一、功能和接 口各不相同，導(dǎo)致目前各種通信協(xié)議并存的局面，不同廠家的各種設(shè)備甚至同一廠家生產(chǎn) 的不同設(shè)備之間也不能直接通信，難以進行互操作，系統(tǒng)的升級和維護困難。電網(wǎng)的智能化體現(xiàn)為全面、及時地掌握電網(wǎng)運行的信息，綜合各自動化功能系統(tǒng) 對信息分析的結(jié)果，做出最優(yōu)的反應(yīng)。解決上述問題的關(guān)鍵是采用滿足智能電網(wǎng)所需要的、 開放的、統(tǒng)一的能夠保障不同廠商狀態(tài)監(jiān)測裝置之間互操作的技術(shù)體系，只有這樣才能減 少設(shè)備接入與協(xié)議轉(zhuǎn)換開銷，降低集成與數(shù)據(jù)交換成本。目前電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置仍然是采用MODBUS、IEC 60870-5以及大量私有的狀 態(tài)監(jiān)測通信技術(shù)與方法，還沒有哪個通信協(xié)議能以絕對優(yōu)勢在電力行業(yè)中普及，各種通信 協(xié)議并存、互不兼容，難以實現(xiàn)互操作，從技術(shù)上暴露出了大量的不足，主要表現(xiàn)在1)大多采用傳統(tǒng)的串行工作方式，為低速網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，并且采用點到點的電路交換 方式進行數(shù)據(jù)傳輸，獨占通信信道。2)采用面向字符標(biāo)志的傳輸協(xié)議，主要考慮具體設(shè)備的數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，其數(shù)據(jù) 傳送效率不高，可用性不強、信息發(fā)布量小。3)不僅需要考慮網(wǎng)絡(luò)連接的維護，對每一層數(shù)據(jù)包都進行詳細(xì)定義，還必須處理 具體的報文格式、高低字節(jié)等問題，其擴展性、可讀性差。4)采用面向點的數(shù)據(jù)描述方法，沒有對各種實際設(shè)備進行建模和描述，導(dǎo)致不同 系統(tǒng)之間互操作性差。在實際應(yīng)用中，造成狀態(tài)監(jiān)測裝置主要是孤立運行，或集成到現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng) 中，都難以滿足智能電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測通信集成的需要。
國際最新的變電站網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)體系IEC 61850采用分層分布式體系、面向?qū)ο?建模、特殊通信服務(wù)映射SCSM、抽象通信服務(wù)接口 ACSI、制造報文規(guī)范MMS和基于XML的系 統(tǒng)配置描述語言SCL等新思想與新技術(shù)，在國內(nèi)外數(shù)字化變電站中正在受到推崇，國內(nèi)外 基于IEC 61850的數(shù)字化變電站陸續(xù)投入運行或正在建設(shè)。在此背景下，狀態(tài)監(jiān)測集成平 臺顯然也必須支持IEC 61850技術(shù)體系，否則無法與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA與變 電站自動化等其它IEC 61850系統(tǒng)進行互操作。但是，實現(xiàn)基于IEC 61850的狀態(tài)監(jiān)測裝 置的通信集成，還需要解決如下問題1) IEC 61850是一個龐大的技術(shù)體系，并沒有停留在通信協(xié)議的層次上，也未定義 具體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。另外，IEC 61850作為變電站內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系，主要偏重于變電 站自動化系統(tǒng)中繼電保護、測量、控制等模型的定義，而狀態(tài)監(jiān)測集成平臺所需要的是高壓 設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，雖然IEC 61850中定義了包括液體介質(zhì)絕緣、氣體介質(zhì)絕緣、電弧監(jiān)視與診 斷和局部放電等專門的邏輯節(jié)點，但無法全面滿足電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測通信集成的需要，因 此必須結(jié)合電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的特點與實際需要，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測裝置的無縫通信。2)現(xiàn)有的狀態(tài)監(jiān)測裝置還不支持IEC 61850，必須實現(xiàn)傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之 間的映射。變電站自動化系統(tǒng)所使用的傳統(tǒng)集成方法是采用特定協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置和非轉(zhuǎn)換器 的方法。特定協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置的方法只能支持某種特定裝置，協(xié)議轉(zhuǎn)換成本高、可擴展性差， 非轉(zhuǎn)換器的方法是在新系統(tǒng)中設(shè)計出公用數(shù)據(jù)庫，以及與各種協(xié)議數(shù)據(jù)庫之間的映射，使 得系統(tǒng)既能支持IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)，又能支持非IEC 61850的傳統(tǒng)協(xié)議，主要工作都在研發(fā)階 段完成，現(xiàn)場不需要進行IEC 61850的建模工作，工程量和難度較小，但IEC 61850系統(tǒng)或 設(shè)備本身需要支持與非IEC 61850協(xié)議之間的映射，設(shè)計復(fù)雜，難以充分發(fā)揮IEC 61850的 技術(shù)優(yōu)勢。因此，如何從根本上解決目前電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測裝置局部、孤立運行，通信協(xié)議不統(tǒng) 一、功能和通信接口各不相同，實現(xiàn)IEC 61850技術(shù)體系之下不同廠商狀態(tài)監(jiān)測裝置間的 互操作與信息共享是一個亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，以實現(xiàn)IEC 61850技術(shù)體系之下不同廠商狀態(tài)監(jiān)測裝置間的互操作與信息共享。本發(fā)明所稱問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，它由依次連接的通信接口、協(xié)議轉(zhuǎn)換器 以及以IEC 61850模型為基礎(chǔ)的ACSI服務(wù)器構(gòu)成無縫通信服務(wù)器，IEC 61850客戶機直接 與ACSI服務(wù)器相連，不同類型的輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置通過提供的通信接口接入；采用 映射規(guī)則編輯器建立傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的映射規(guī)則，協(xié)議轉(zhuǎn)換器利用該映射規(guī)則 完成傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同類型的輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置與 ACSI服務(wù)器的通信，進而實現(xiàn)不同類型的輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置以及IEC 61850客戶機 之間的通信。上述電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，所述傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的映射 規(guī)則包括IEC 60870-5通信報文與ACSI服務(wù)之間的映射、公共數(shù)據(jù)類⑶C與應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù) 單元ASDU之間的映射。
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上述電方設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，所述ACSI服務(wù)器的信息與服務(wù)模型參 照IEC 61850技術(shù)體系并結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測的功能與實際需要而建立，具體步驟如下a.對于IEC 61850中定義的信息，從IEC 61850模型中抽取出與狀態(tài)監(jiān)測相關(guān)的 邏輯節(jié)點，邏輯節(jié)點包括液體介質(zhì)絕緣SIML、氣體介質(zhì)絕緣SIMG、電弧監(jiān)視與診斷SARC、局 放監(jiān)視與診斷SPDC、電力變壓器YPTR、電壓互感器TVTR、電流互感器TCTR、斷路器XCBR、開 關(guān)CSWI、測量單元MMXU和計量單元MMTR ；b.對于IEC 61850中未定義的信息，借用其它邏輯節(jié)點或按IEC 61850的擴展原 則定義新的邏輯節(jié)點，包括油色譜監(jiān)視與診斷SDGA、斷路器監(jiān)視與診斷SCBR、變壓器監(jiān)視 與診斷SPTR、開關(guān)監(jiān)視與診斷SSWI以及溫度監(jiān)視與診斷STMP等邏輯節(jié)點；c.利用上述邏輯節(jié)點及其所包含的數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)屬性，采用客戶機/服務(wù)器通 信模式，提供關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)集、報告等抽象通信服務(wù)，建立ACSI服務(wù)器的信息與服務(wù)模型。上述電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，它利用基于XML的SCL文檔來描述ACSI 服務(wù)器模型實例，采用SCL配置工具實現(xiàn)模型實例的導(dǎo)入、編輯與生成，具體步驟如下a. SCL文檔在導(dǎo)入過程中，首先采用SCL Schema文檔對SCL文檔驗證其有效性，以 檢查是否符合其要求，隨后對SCL文檔進行XML解析，采用文檔對象模型DOM將導(dǎo)入的SCL 文檔轉(zhuǎn)換為一棵駐留在內(nèi)存中的對象節(jié)點樹，即SCL節(jié)點樹；b. SCL配置工具通過與SCL節(jié)點樹的交互，來實現(xiàn)對SCL文檔中的數(shù)據(jù)進行操作， 采用樹形控件的方式來組織SCL節(jié)點樹，用戶通過對樹形控件的操作來實現(xiàn)對SCL元素的 訪問、插入、修改和刪除，用表格的方式來組織節(jié)點屬性，用戶通過填表的方式對SCL元素 的屬性進行編輯；c.將已經(jīng)配置好的SCL文檔存盤導(dǎo)出，下裝到ACSI服務(wù)器。本發(fā)明以IEC 61850模型為基礎(chǔ)，結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測的功能與實際需要，設(shè)計了無縫 通信服務(wù)器，利用無縫通信服務(wù)器將不同廠商、不同通信接口、不同通信協(xié)議的電力設(shè)備狀 態(tài)監(jiān)測裝置集成在一起，從根本上解決目前電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測裝置局部、孤立運行，通信協(xié)議不 統(tǒng)一、功能和通信接口各不相同所造成的難以互操作與信息共享問題，能夠更好地滿足智 能電網(wǎng)對全景狀態(tài)信息監(jiān)測的需要。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。圖1是無縫通信服務(wù)器的結(jié)構(gòu)；圖2是協(xié)議轉(zhuǎn)換器的工作原理；圖3是ACSI服務(wù)器的信息與服務(wù)模型；圖4是IEC 61850報文的流量；圖5是IEC 61850報文的響應(yīng)時間。文中各標(biāo)號為SCSM、特殊通信服務(wù)映射；ACSI、抽象通信服務(wù)接口 ；匪S、制造報 文規(guī)范；SCL、系統(tǒng)配置描述語言；SCADA、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)；TYP、類型標(biāo)識符；SQ、 可變結(jié)構(gòu)限定詞中第8位；COT、傳輸原因序號；SPS、單點狀態(tài)；DPS、雙點狀態(tài)；MV、測量值； CMV、復(fù)數(shù)測量值；TrgOp、參數(shù)觸發(fā)選項；dchg、數(shù)據(jù)屬性值變化；qchg、品質(zhì)屬性值變化； dupd、屬性值刷新；CDC、公共數(shù)據(jù)類；ASDU、應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元；APDU、應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元；SIML、液體介質(zhì)絕緣；SIMG、氣體介質(zhì)絕緣；SARC、電弧監(jiān)視與診斷；SPDC、局放監(jiān)視與診斷； YPTR、電力變壓器；TVTR、電壓互感器；TCTR、電流互感器；XCBR、斷路器；CSWI、開關(guān)；MMXU、 測量單元；MMTR、計量單元；SDGA、油色譜監(jiān)視與診斷；SCBR、斷路器監(jiān)視與診斷；SPTR、變壓 器監(jiān)視與診斷；SSWI、開關(guān)監(jiān)視與診斷；STMP、溫度監(jiān)視與診斷。
具體實施例方式參看圖1，無縫通信服務(wù)器是本發(fā)明的核心，主要包括通信接口、映射規(guī)則編輯器、 協(xié)議轉(zhuǎn)換器、SCL配置工具與ACSI服務(wù)器等模塊，各部分的功能如下1)通信接口提供RS232、RS485、CAN總線或TCP/IP接口，接入不同廠商、不同通信接口、非IEC 61850通信協(xié)議的狀態(tài)監(jiān)測裝置或系統(tǒng)，例如變電站內(nèi)的容性設(shè)備、避雷器、變壓器油色譜 與局放、斷路器等在線監(jiān)測裝置，GSM短信方式的污穢、覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)、GPRS/CDMA方式 的視頻和圖像在線監(jiān)測系統(tǒng)，以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方式的絕緣子在線監(jiān)測系統(tǒng)等，并將采 集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)裝入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換器。2)映射規(guī)則編輯器映射規(guī)則編輯器提供表格式的編輯方法，建立傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的映射 規(guī)則，下面重點給出IEC 60870-5與IEC 61850的映射規(guī)則與過程a. IEC 60870-5通信報文與ACSI服務(wù)的映射考慮到狀態(tài)監(jiān)測的實際應(yīng)用，將IEC 60870-5的啟動連接報文映射為ACSI的關(guān) 聯(lián)服務(wù)，召喚、遙信變位、遙測以及循環(huán)遙測報文映射為ACSI的報告服務(wù)，表1提供了 IEC 60870-5通信報文與ACSI服務(wù)的詳細(xì)映射規(guī)則。表1 IEC 60870-5通信報文與ACSI服務(wù)之間的映射 類型標(biāo)識符TYP標(biāo)識了 IEC 60870-5的應(yīng)用通信報文的類型，包括單點遙信、標(biāo)度 化測量值等監(jiān)視方向上的過程信息。ACSI服務(wù)類型通過MMS傳輸時被BER編碼為標(biāo)簽，例 如讀請求服務(wù)的標(biāo)簽被編碼為“A4”，寫請求服務(wù)的標(biāo)簽被編碼為“A5”。可變結(jié)構(gòu)限定詞中第8位SQ用于標(biāo)識的信息排列方式，當(dāng)SQ = 1時表明對象連 續(xù)排列，用于站召喚或組召喚，當(dāng)SQ = 0時表明對象離散排列，用于遙信變位或變化遙測， 低7位表示信息對象的數(shù)量。ACSI中信息對象排列方式與數(shù)目是被隱含定義的。傳輸原因第2個字節(jié)的低6位為傳輸原因序號C0T，當(dāng)COT = 1時表示周期循環(huán)， 當(dāng)COT = 2時表示背景掃描，當(dāng)COT = 3時表示突發(fā)傳輸，當(dāng)COT = 20時表示響應(yīng)站召喚， 當(dāng)COT = 21-36時表示響應(yīng)第1組到第16組召喚。ACSI的傳輸原因包含在類模型或服務(wù) 參數(shù)中，例如報告模型中的參數(shù)觸發(fā)選項TrgOp規(guī)定了引發(fā)報告事件的觸發(fā)條件，包括數(shù) 據(jù)屬性值變化dchg、品質(zhì)屬性值變化qchg、屬性值刷新dupd、完整性以及總召喚。b.公共數(shù)據(jù)類⑶C與應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元ASDU之間的映射IEC 60870-5的需要傳輸?shù)男畔ο笥蓴?shù)據(jù)值、時標(biāo)、品質(zhì)描述詞構(gòu)成，其中 CP56Time2a時標(biāo)映射為⑶C的數(shù)據(jù)屬性t (屬性名稱t，屬性類型TimeStamp)，品質(zhì)描述詞 映射為CDC的數(shù)據(jù)屬性q (屬性名稱q，屬性類型Quality)，對于數(shù)據(jù)值根據(jù)ASDU類型選擇 映射到不同的CDC，表2提供了映射規(guī)則。表2數(shù)據(jù)值映射為⑶C的屬性 C.數(shù)據(jù)之間的映射IEC 60870-5采用ASDU公共地址與信息體地址來唯一標(biāo)識一個測量點，其數(shù)據(jù) 模型是面向信號的，對信息描述都是以點表的形式，從邏輯上來看是線性和平面的，而IEC 61850的信息模型是面向?qū)ο蟮?、分層和立體的。另外，由于IEC 60870-5的數(shù)據(jù)需要被工 程化處理，因此從線性點表到面向?qū)ο蟮男畔⒛Ｐ偷挠成溥^程中不存在嚴(yán)格的映射規(guī)則， 通過所提供的映射規(guī)則編輯器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)點之間的映射。3)協(xié)議轉(zhuǎn)換器參看圖2，協(xié)議轉(zhuǎn)換器利用上述建立的映射規(guī)則，完成傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間 的協(xié)議轉(zhuǎn)換a.連接的建立IEC 60870-5狀態(tài)監(jiān)測裝置在建立TCP連接前，一直處于偵聽狀態(tài)并等待無縫通 信服務(wù)器的連接請求。當(dāng)TCP連接已經(jīng)建立，IEC 61850客戶機發(fā)出應(yīng)用關(guān)聯(lián)服務(wù)請求與 無縫通信服務(wù)器建立雙邊應(yīng)用關(guān)聯(lián)，并獲取無縫通信服務(wù)器的制造商名稱、模型名稱、版本 號、邏輯狀態(tài)、物理狀態(tài)、本地細(xì)節(jié)以及能力列表等信息。b.總召喚過程無縫通信服務(wù)器向狀態(tài)監(jiān)測裝置發(fā)送總召喚命令幀(類型標(biāo)識為100，傳輸原因 為6)，狀態(tài)監(jiān)測裝置向無縫通信服務(wù)器發(fā)送總召喚命令確認(rèn)幀(類型標(biāo)識為100，傳輸原因 為7)，然后發(fā)送單點遙信幀(類型標(biāo)識為1，傳輸原因為20)與歸一化測量值(類型標(biāo)識為 9，傳輸原因為20)等召喚數(shù)據(jù)，無縫通信服務(wù)器使用ACSI的報告服務(wù)(觸發(fā)選項為總召 喚)將接收到的召喚數(shù)據(jù)發(fā)送給IEC 61850客戶機。c.事件主動上傳。當(dāng)狀態(tài)監(jiān)測裝置發(fā)生了突發(fā)事件，狀態(tài)監(jiān)測裝置將根據(jù)具體情況主動向無縫通信 服務(wù)器發(fā)送單點遙信變位幀(類型標(biāo)識為1，傳輸原因為3)、帶長時標(biāo)的歸一化測量值(類 型標(biāo)識為34，傳輸原因為3)等報文。無縫通信服務(wù)器使用ACSI的報告服務(wù)(觸發(fā)選項為 屬性值變化)將接收到的變化數(shù)據(jù)發(fā)送給IEC 61850客戶機。4) ACSI 服務(wù)器參照IEC 61850技術(shù)體系，結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測的功能與實際需要，建立ACSI服務(wù)器的 信息與服務(wù)模型。a.對于IEC 61850中定義的信息，從IEC 61850模型中抽取出與狀態(tài)監(jiān)測相關(guān)的 邏輯節(jié)點，包括液體介質(zhì)絕緣SIML、氣體介質(zhì)絕緣SIMG、電弧監(jiān)視與診斷SARC、局放監(jiān)視與診斷SPDC、電力變壓器YPTR、電壓互感器TVTR、電流互感器TCTR、斷路器XCBR、開關(guān)CSWI、 測量單元MMXU和計量單元MMTR等邏輯節(jié)點。b.對于IEC 61850中未定義的信息，借用其它邏輯節(jié)點或按IEC 61850的擴展原 則定義新的邏輯節(jié)點，包括油色譜監(jiān)視與診斷SDGA、斷路器監(jiān)視與診斷SCBR、變壓器監(jiān)視 與診斷SPTR、開關(guān)監(jiān)視與診斷SSWI以及溫度監(jiān)視與診斷STMP等邏輯節(jié)點。c.利用上述邏輯節(jié)點及其所包含的數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)屬性，采用客戶機/服務(wù)器通 信模式，提供關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)集、報告等抽象通信服務(wù)，建立ACSI服務(wù)器的信息與服務(wù)模型，如 圖3所示。圖3中給出了某220kV變電站的部分一次接線圖，以變壓器與線路間隔E1Q2為 例，YPTR、TVTR、TCTR、XCBR和XSWI等邏輯節(jié)點分布在過程層，用來描述相應(yīng)的一次設(shè)備， XCBR的狀態(tài)監(jiān)測通過SCBR和SIMG實現(xiàn)，XSWI的狀態(tài)監(jiān)測通過SSWI實現(xiàn)，TCTR和TVTR的 測量和計量通過MMXU和匪TR實現(xiàn)，YPTR的狀態(tài)監(jiān)測通過SPDC、SIML, SPTR和SDGA實現(xiàn)， 其中SDGA是為了實現(xiàn)變壓器油色譜狀態(tài)在線監(jiān)測，對油中H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C0與 C02等特征氣體含量和增長率的實時分析與報警。5) SCL配置工具利用基于XML的SCL文檔來描述ACSI服務(wù)器模型實例，提供SCL配置工具作為 ACSI服務(wù)器模型的導(dǎo)入、編輯與生成工具。a. SCL文檔在導(dǎo)入過程中，首先采用SCL Schema文檔對SCL文檔驗證其有效性， 以檢查是否符合其要求。隨后對SCL文檔進行XML解析，采用文檔對象模型DOM將導(dǎo)入的 SCL文檔轉(zhuǎn)換為一棵駐留在內(nèi)存中的對象節(jié)點樹，即SCL節(jié)點樹。b. SCL配置工具通過與SCL節(jié)點樹的交互，來實現(xiàn)對SCL文檔中的數(shù)據(jù)進行操作。 采用樹形控件的方式來組織SCL節(jié)點樹，用戶通過對樹形控件的操作來實現(xiàn)對SCL元素的 訪問、插入、修改和刪除等。用表格的方式來組織節(jié)點屬性，用戶通過填表的方式對SCL元 素的屬性進行編輯。c.將已經(jīng)配置好的 文檔存盤導(dǎo)出，下裝到ACSI服務(wù)器。圖4給出了在定時召喚周期為5s情況下IEC 61850報文的通信流量示意圖。在 圖4中的2-6s時間段內(nèi)進行了雙邊的應(yīng)用關(guān)聯(lián)、目錄和數(shù)據(jù)類型的獲取，被用于通信的初 始化及其全部數(shù)據(jù)模型的一次性獲取，共有157個報文，流量較大，系統(tǒng)初始化后，以上服 務(wù)將不再被使用。圖5給出了使用IEC 61850協(xié)議分析軟件獲得的IEC 61850關(guān)聯(lián)與目錄獲取報 文的響應(yīng)時間。時間顯示的是與前一個報文的時間間隔(單位為秒)，客戶端的IP地址為 “192. 168. 1.88”，無縫通信服務(wù)器的IP地址為“192. 168. 1. 86”，第12號報文為關(guān)聯(lián)請求報 文(時間參考報文)，第13號為關(guān)聯(lián)響應(yīng)報文，“0. 004427”就是關(guān)聯(lián)報文的響應(yīng)時間，其它 的報文為目錄獲取報文，從圖中可以看出，以上報文的響應(yīng)時間在IOms以內(nèi)。通過上述試驗結(jié)果表明，該發(fā)明通過了 IEC 61850協(xié)議分析軟件的測試，驗證了 發(fā)明的正確性與可行性，并顯著提高狀態(tài)監(jiān)測通信的數(shù)據(jù)傳輸速度，體現(xiàn)了該發(fā)明的優(yōu)越 性，更好地滿足智能電網(wǎng)對全景狀態(tài)信息監(jiān)測的需要。
權(quán)利要求
一種電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，其特征是，它由依次連接的通信接口、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及以IEC 61850模型為基礎(chǔ)的ACSI服務(wù)器構(gòu)成無縫通信服務(wù)器，IEC 61850客戶機直接與ACSI服務(wù)器相連，不同類型的輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置通過提供的通信接口接入；采用映射規(guī)則編輯器建立傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的映射規(guī)則，協(xié)議轉(zhuǎn)換器利用該映射規(guī)則完成傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同類型的輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置與ACSI服務(wù)器的通信，進而實現(xiàn)不同類型的輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置以及IEC 61850客戶機之間的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，其特征是，所述傳統(tǒng)協(xié)議 與IEC 61850之間的映射規(guī)則包括IEC 60870-5通信報文與ACSI服務(wù)之間的映射、公共數(shù) 據(jù)類(CDC)與應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元(ASDU)之間的映射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，其特征是，所述ACSI 服務(wù)器的信息與服務(wù)模型參照IEC 61850技術(shù)體系并結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測的功能與實際需要而 建立，具體步驟如下a.對于IEC61850中定義的信息，從IEC 61850模型中抽取出與狀態(tài)監(jiān)測相關(guān)的邏輯 節(jié)點，邏輯節(jié)點包括液體介質(zhì)絕緣(SIML)、氣體介質(zhì)絕緣(SIMG)、電弧監(jiān)視與診斷(SARC)、 局放監(jiān)視與診斷(SPDC)、電力變壓器(YPTR)、電壓互感器(TVTR)、電流互感器(TCTR)、斷路 器(XCBR)、開關(guān)(CSWI)、測量單元(MMXU)和計量單元(MMTR)；b.對于IEC61850中未定義的信息，借用其它邏輯節(jié)點或按IEC 61850的擴展原則定 義新的邏輯節(jié)點，包括油色譜監(jiān)視與診斷(SDGA)、斷路器監(jiān)視與診斷(SCBR)、變壓器監(jiān)視 與診斷(SPTR)、開關(guān)監(jiān)視與診斷(SSWI)以及溫度監(jiān)視與診斷(STMP)等邏輯節(jié)點；c.利用上述邏輯節(jié)點及其所包含的數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)屬性，采用客戶機/服務(wù)器通信模 式，提供關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)集、報告等抽象通信服務(wù)，建立ACSI服務(wù)器的信息與服務(wù)模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，其特征是，它利用基于XML 的SCL文檔來描述ACSI服務(wù)器模型實例，采用SCL配置工具實現(xiàn)模型實例的導(dǎo)入、編輯與 生成，具體步驟如下a.SCL文檔在導(dǎo)入過程中，首先采用SCL Schema文檔對SCL文檔驗證其有效性，以檢 查是否符合其要求，隨后對SCL文檔進行XML解析，采用文檔對象模型(DOM)將導(dǎo)入的SCL 文檔轉(zhuǎn)換為一棵駐留在內(nèi)存中的對象節(jié)點樹，即SCL節(jié)點樹；b.SCL配置工具通過與SCL節(jié)點樹的交互，來實現(xiàn)對SCL文檔中的數(shù)據(jù)進行操作，采用 樹形控件的方式來組織SCL節(jié)點樹，用戶通過對樹形控件的操作來實現(xiàn)對SCL元素的訪問、 插入、修改和刪除，用表格的方式來組織節(jié)點屬性，用戶通過填表的方式對SCL元素的屬性 進行編輯；c.將已經(jīng)配置好的SCL文檔存盤導(dǎo)出，下裝到ACSI服務(wù)器。
全文摘要
一種電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測裝置的集成方法，其技術(shù)方案是它由通信接口、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及ACSI服務(wù)器構(gòu)成無縫通信服務(wù)器，IEC 61850客戶機直接與ACSI服務(wù)器相連，不同類型的輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置通過提供的通信接口接入，該方法采用映射規(guī)則編輯器建立傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的映射規(guī)則，協(xié)議轉(zhuǎn)換器利用該映射規(guī)則完成傳統(tǒng)協(xié)議與IEC 61850之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置與ACSI服務(wù)器的通信，進而實現(xiàn)不同輸變電狀態(tài)在線監(jiān)測裝置以及IEC 61850客戶機之間的通信。本發(fā)明從根本上解決了目前電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測裝置難以互操作與信息共享問題，能夠更好地滿足智能電網(wǎng)對全景狀態(tài)信息監(jiān)測的需要。
文檔編號H02J13/00GK101917067SQ201010252658
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者宋亞奇, 張長明, 朱永利, 王德文, 王艷, 翟學(xué)明, 邸劍, 閻蕾 申請人:華北電力大學(xué)(保定)