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IEC61850模型扩展方法

阅读：963发布：2023-12-28

专利汇可以提供IEC61850模型扩展方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种IEC61850模型扩展方法，包括以下步骤：对逻辑节点进行扩展，将雷电定位监测SLLC、覆冰点监测SIAC、电能质量监测SPQC分别进行规范和定义后增加到传感器监视逻辑节点中。本发明的IEC61850模型扩展方法，对IEC61850模型进行了扩展，将一些常见的在线监测如雷电定位监测SLLC、覆冰点监测SIAC、电能质量监测SPQC增加到传感器监视逻辑节点中，增加了设备状态监控所需要的逻辑节点，从而扩大了IEC61850在系统建模时的应用范围，同时也增大了IEC61850在系统建模时的灵活性。，下面是IEC61850模型扩展方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种IEC61850模型扩展方法，其特征在于，包括以下步骤：
对逻辑节点进行扩展，将雷电定位监测SLLC、覆冰点监测SIAC、电能质量监测SPQC分别进行规范和定义后增加到传感器监视逻辑节点中。
2.根据权利要求1所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，所述对雷电定位监测SLLC进行规范和定义的过程具体包括：在雷电定位监测SLLC逻辑节点中定义公用逻辑节点信息、量测值、状态信息；其中：
所述SLLC逻辑节点的公用逻辑节点信息包括：模式Mod，属性类型为INC；性能Beh，属性类型为INS；健康状况Health，属性类型为INS；铭牌NamPlt，属性类型为LPL；外部设备健康状况EEHealth，属性类型为INS；外部设备铭牌EEName，属性类型为DPL；可复位动作计数OpCntRs，属性类型为INC；
所述SLLC逻辑节点的量测值包括：雷雨对地闪电发生时间DschGndTmms，属性类型为ING；雷雨对地闪电发生地点DschGndPos，属性类型为MV；雷电流幅值MaxA，属性类型为MV；雷电流极性Apo，属性类型为MV；
所述SLLC逻辑节点的状态信息包括：回击次数RvCnt，属性类型为INC；雷电流幅值告警MaxAAlm，属性类型为SPS。
3.根据权利要求1所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，所述对覆冰点监测SIAC进行规范和定义的过程具体包括：在覆冰点监测SIAC逻辑节点中定义公用逻辑节点信息、量测值、状态信息；其中：
所述SIAC逻辑节点的公用逻辑节点信息包括：模式Mod，属性类型为INC；性能Beh，属性类型为INS；健康状况Health，属性类型为INS；铭牌NamPlt，属性类型为LPL；外部设备健康状况EEHealth，属性类型为INS；外部设备铭牌EEName，属性类型为DPL；
所述SIAC逻辑节点的量测值包括：风速DschGndTmms，属性类型为ING；环境温度ExTmp，属性类型为MV；环境湿度ExMst，属性类型为MV；垂直荷载TotSts，属性类型为MV；
覆冰的厚度IceLim，属性类型为MV；绝缘子的倾斜角AngOfs，属性类型为MV；
所述SIAC逻辑节点的状态信息包括：荷载过大告警TotStsAlm，属性类型为SPS。
4.根据权利要求1所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，所述对电能质量监测SPQC进行规范和定义的过程具体包括：在电能质量监测SPQC逻辑节点中定义公用逻辑节点信息、量测值、状态信息；其中：
所述SPQC逻辑节点的公用逻辑节点信息包括：模式Mod，属性类型为INC；性能Beh，属性类型为INS；健康状况Health，属性类型为INS；铭牌NamPlt，属性类型为LPL；外部设备健康状况EEHealth，属性类型为INS；外部设备铭牌EEName，属性类型为DPL；
所述SPQC逻辑节点的量测值包括：频率Hz，属性类型为MV；频率偏差OfsHz，属性类型为MV；电压暂变VDnChg，属性类型为MV；不平衡电压ImbV，属性类型为WYE；不平衡电流ImbA，属性类型为WYE；电压波动VSwg，属性类型为MV；电压谐波有效值HaRmsVol，属性类型为MV；电流谐波有效值HaRmsAmp，属性类型为MV；
所述SPQC逻辑节点的状态信息包括：频率偏差过大告警OfsHzAlm，属性类型为SPS；
电压波动剧烈告警ImbVAlm，属性类型为SPS。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，还包括步骤：进行通用扩展规范；具体包括：将IEC61850模型应用于电力自动化系统时，在所有设备的Private段添加一个URI字段，明确定义其所采用的URI。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，还包括步骤：对变电站模型进行扩展；具体包括：在进行变电站设备模型扩展时，在Private段中加入所属子控区的URI或者名称。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，还包括步骤：对母线模型进行扩展；具体包括：在ConnectivityNode元素中的私有部分添加用以确定其是一个普通的连接点还是一段母线的内容。
8.根据权利要求7所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，所述确定是一个普通的连接点还是一段母线的过程具体包括：判断ConnectivityNode元素中的nodeType属性，如果未声明该Private字段或者声明私有部分的nodeType字段为NormalNode，则该ConnectivityNode为普通连接点；如果私有部分nodeType字段声明为BusNode，则该ConnectivityNode为一段母线。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，还包括步骤：对断路器CBR和隔离开关DIS进行扩展；具体包括：
对所述断路器CBR扩展如下的设备子类型：油断路器OIL、空气开关AIR、六氟化硫断路器SF6、真空断路器VCB；
对所述隔离开关DIS扩展如下的设备子类型：普通隔离开关DIS、接地刀闸GRD、中性点刀闸NPD、手车刀闸PCD。
10.根据权利要求1-4任意一项所述的IEC61850模型扩展方法，其特征在于，还包括步骤：对数据集进行扩展；具体包括：在FCDA中增加一个属性以定义数据所属IED对象。

说明书全文

IEC61850模型扩展方法

技术领域

[0001] 本发明涉及变电站系统建模技术领域，特别是涉及一种IEC61850模型扩展方法。

背景技术

[0002] 随着计算机技术、通信技术和电力电子技术的不断进步，电力系统对信息共享和应用集成的需求越发迫切。为此，IEC（International Electro technical Commission，国际电工技术委员会）的第57技术委员会（IEC TC57）制定了一系列标准，包括用于调度中心EMS（Energy Management System）的IEC 61970标准和用于变电站SAS（Substation Automation System）的IEC 61850标准。力图通过建立标准的、开放的电力系统信息模型，促进各应用间的互操作，降低生产和维护成本，提高系统可靠性。

[0003] 其中，IEC61850标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构数据模型。每个IED（Intelligent Electronic Devices，智能电子设备）包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备。逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象，数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，IED同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口（ACSI）和服务器通信可访问数据对象。

[0004] 发展采用IEC61850标准的数字化变电站是我国智能电网建设的一个大的趋势。然而，在应用IEC61850标准实际开发电力自动化产品的过程中，由于SCL（Substation Configuration description Language，变电站配置描述语言）规范不完全符合主站自动化产品开发所要求的模型规范，导致国内有些常用的设备无法与IEC61850模型相对应，或者在IEC61970模型中定义过的一次设备在IEC61850标准中却没有定义，从而带来了一些不好的效果，这时就需要对IEC 61850进行模型扩展。

[0005] 而且，国家电网明确提出，要从2010年起开始全面推广实施设备状态检修、全面提升设备智能化水平，实现电网安全在线预警和设备智能化监控。在线监测技术是智能电网的基础，数字化变电站需要实现对变压器、断路器、电子互感器等主要关键设备运行参数的实时监测，新建超高压和特高压电网将全面采用变压器等设备的在线监测系统。现有的IEC61850标准中传感器监视逻辑节点只有电弧监视和诊断、绝缘介质监视（气体)、绝缘介质监视（液体)、局部放电监视和诊断这四个逻辑节点，而对于一些目前越来越常见的在线监测，现有的IEC61850标准中却并没有能够与之相对应的合适的逻辑节点，导致IEC61850在系统建模时的应用范围比较窄。

[0006] 因此，对IEC61850模型进行扩展，已经成为当前不得不面对的问题。

发明内容

[0007] 基于此，有必要针对上述IEC61850应用范围比较窄的问题，提供一种IEC61850模型扩展方法。

[0008] 一种IEC61850模型扩展方法，包括以下步骤：对逻辑节点进行扩展，将雷电定位监测SLLC、覆冰点监测SIAC、电能质量监测SPQC分别进行规范和定义后增加到传感器监视逻辑节点中。

[0009] 通过以上方案可以看出，本发明的IEC61850模型扩展方法，对IEC61850模型了进行扩展，将一些常见的在线监测如雷电定位监测SLLC、覆冰点监测SIAC、电能质量监测SPQC增加到传感器监视逻辑节点中，增加了设备状态监控所需要的逻辑节点，从而扩大了IEC61850在系统建模时的应用范围，同时也增大了IEC61850在系统建模时的灵活性。附图说明

[0010] 图1为本发明实施例二中的一种IEC61850模型扩展方法的流程示意图。

具体实施方式

[0011] 下面结合附图和具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。

[0012] 实施例一

[0013] 为适应电力自动化系统在线监测的要求，在本实施例中对IEC61850标准中的传感器监视逻辑节点进行扩展，以便能够将应用扩展到雷电定位、覆冰点在线监测和电能质量在线监测等方面。

[0014] 一种IEC61850模型扩展方法，包括以下步骤：对逻辑节点进行扩展，将雷电定位监测SLLC、覆冰点监测SIAC、电能质量监测SPQC分别进行规范和定义后增加到传感器监视逻辑节点中。下面分别进行描述：

[0015] 一、雷电定位监测(Lightning location supervision)

[0016] 所述对雷电定位监测SLLC进行规范和定义的过程具体可以包括：在雷电定位监测SLLC逻辑节点中定义公用逻辑节点信息、量测值、状态信息；其中：

[0017] 所述SLLC逻辑节点的公用逻辑节点信息包括：模式Mod，该数据的属性类型为INC；性能Beh，属性类型为INS；健康状况Health，属性类型为INS；铭牌NamPlt，属性类型为LPL；外部设备健康状况EEHealth，属性类型为INS；外部设备铭牌EEName，属性类型为DPL；可复位动作计数OpCntRs，属性类型为INC；

[0018] 所述SLLC逻辑节点的量测值包括：雷雨对地闪电发生时间DschGndTmms，属性类型为ING；雷雨对地闪电发生地点DschGndPos，属性类型为MV；雷电流幅值MaxA，属性类型为MV；雷电流极性Apo，属性类型为MV；

[0019] 所述SLLC逻辑节点的状态信息包括：回击次数RvCnt，属性类型为INC；雷电流幅值告警MaxAAlm，属性类型为SPS。

[0020] 雷电定位监测SLLC的具体定义可参见下表一：

[0021] 表一

[0022]

[0023]

[0024] 二、覆冰点监测(Ice accretion supervision)

[0025] 所述对覆冰点监测SIAC进行规范和定义的过程具体可以包括：在覆冰点监测SIAC逻辑节点中定义公用逻辑节点信息、量测值、状态信息；其中：

[0026] 所述SIAC逻辑节点的公用逻辑节点信息包括：模式Mod，属性类型为INC；性能Beh，属性类型为INS；健康状况Health，属性类型为INS；铭牌NamPlt，属性类型为LPL；外部设备健康状况EEHealth，属性类型为INS；外部设备铭牌EEName，属性类型为DPL；

[0027] 所述SIAC逻辑节点的量测值包括：风速DschGndTmms，属性类型为ING；环境温度ExTmp，属性类型为MV；环境湿度ExMst，属性类型为MV；垂直荷载TotSts，属性类型为MV；覆冰的厚度IceLim，属性类型为MV；绝缘子的倾斜角AngOfs，属性类型为MV；

[0028] 所述SIAC逻辑节点的状态信息包括：荷载过大告警TotStsAlm，属性类型为SPS。

[0029] 覆冰点监测SIAC的具体定义可参见下表二：

[0030] 表二

[0031]

[0032]

[0033] 三、电能质量监测(Power quality supervision)

[0034] 所述对电能质量监测SPQC进行规范和定义的过程具体包括：在电能质量监测SPQC逻辑节点中定义公用逻辑节点信息、量测值、状态信息；其中：

[0035] 所述SPQC逻辑节点的公用逻辑节点信息包括：模式Mod，属性类型为INC；性能Beh，属性类型为INS；健康状况Health，属性类型为INS；铭牌NamPlt，属性类型为LPL；外部设备健康状况EEHealth，属性类型为INS；外部设备铭牌EEName，属性类型为DPL；

[0036] 所述SPQC逻辑节点的量测值包括：频率Hz，属性类型为MV；频率偏差OfsHz，属性类型为MV；电压暂变VDnChg，属性类型为MV；不平衡电压ImbV，属性类型为WYE；不平衡电流ImbA，属性类型为WYE；电压波动VSwg，属性类型为MV；电压谐波有效值HaRmsVol，属性类型为MV；电流谐波有效值HaRmsAmp，属性类型为MV；

[0037] 所述SPQC逻辑节点的状态信息包括：频率偏差过大告警OfsHzAlm，属性类型为SPS；电压波动剧烈告警ImbVAlm，属性类型为SPS。

[0038] 电能质量监测SPQC的具体定义可参见下表三：

[0039] 表三

[0040]

[0041]

[0042] 实施例二

[0043] 事实上，为了能够将IEC61850模型更好的应用于电力自动化系统，我们还可以对IEC61850作更多的扩展。因为IEC61850模型主要用于实现IED设备之间的通信，某些模型的定义描述过于简单不符合电力自动化系统中公共信息模型的要求，因此对IEC61850作更多的扩展是完全有必要的。

[0044] 作为一个较好的实施例，如图1所示，一种IEC61850模型扩展方法，可以包括如下步骤：

[0045] 步骤S1，进行通用扩展规范。将IEC61850模型应用于电力自动化系统时，所有一次设备均需明确定义加入CIM（Common Information Model，公共信息模型）模型所使用的是URI（Uniform Resource Identifier，通用资源标志符），而在SCL规范中的一次设备并不存在对URI的定义，故本发明方案需要在所有设备的Private段添加一个URI字段，明确定义其所采用的URI。

[0046] 例如对于变压器，SCL规范只有变压器的name和type属性，扩展后在Private段添加type="URI"，示例如下：

[0047]

[0048] 步骤S2，对变电站模型进行扩展。将IEC61850模型应用于电力自动化系统，需要考虑变电站所属的子控制区域，SCL规范中对变电站的描述并未提及子控制区域的问题，故在进行变电站设备模型扩展时，需要在Private段中需加入所属子控区的URI或者名称。

[0049] 本发明方案在变电站Substation元素的私有段，添加type为SubControlArea的私有元素。例如将Substation元素描述如下：

[0050]

[0051] 步骤S3，对母线模型进行扩展。在现行的IEC61850标准的SCL规范中，母线未在SCL中明确描述，而是采用一般的ConnectivityNode元素进行描述。而在电力自动化系统公共信息模型CIM中又不能不提及母线元素，为此，本实施例中通过在ConnectivityNode元素中的私有部分添加部分内容来实现对母线模型的扩展，该添加内容可以用以确定其（即上述的ConnectivityNode）是一个普通的连接点还是一段母线。

[0052] 所述确定是一个普通的连接点还是一段母线的过程具体包括：ConnectivityNode的私有元素的type为nodeType。该元素用于定义连接点的类型，判断ConnectivityNode元素中的nodeType属性，如果未声明该Private字段或者声明私有部分的nodeType字段为NormalNode，则该ConnectivityNode为普通连接点；如果私有部分nodeType字段声明为BusNode，则该ConnectivityNode视为一段母线。

[0053] 例如，SCL只有对name和pathName属性的描述，扩展后本发明方案可以这样描述一段母线：

[0054] [0055] BusNode

[0056]

[0057] 步骤S4，对其它一次设备模型进行扩展，主要是指对断路器CBR和隔离开关DIS进行扩展。本实施例中对断路器CBR和隔离开关DIS扩展了一些常见的子类型；具体包括：

[0058] 步骤S401，对所述断路器CBR扩展如下的设备子类型：油断路器OIL、空气开关AIR、六氟化硫断路器SF6、真空断路器VCB；

[0059] 步骤S402，对所述隔离开关DIS扩展如下的设备子类型：普通隔离开关DIS、接地刀闸GRD、中性点刀闸NPD、手车刀闸PCD。

[0060] 如下表四所示：

[0061] 表四

[0062]

[0063] 发展采用IEC61850标准的数字化变电站是我国智能电网建设的一个大的趋势，但是在应用IEC61850标准实际开发电力自动化产品的过程中，国内有些常用的设备无法与IEC61850模型相对应，例如现有的SCL模型中用CBR来表示断路器设备，但是并没有进一步来区分断路器的各个不同的类型，我们并不知道CBR所表示的是油断路器、真空断路器，还是六氟化硫断路器等，在这种情况下，按照本实施例中的方法和规则对IEC61850模型进行扩展就显得非常有必要。

[0064] 步骤S5，对数据集进行扩展。在FCDA中，由于需要定义所属IED，故本实施例中可以在FCDA中增加一个属性以定义数据所属IED对象。其中IED属性用于描述该FCDA所属的IED实例名。在SCL规范中只包含ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName、daName和fc这些attribute，扩展后增加一个iedName的attribute，对FCDA扩展后定义如下：

[0065]

[0066] [0067] [0068] [0069] [0070] [0071] [0072]

[0073] [0074]

[0075] 步骤S6，对逻辑节点进行扩展。关于本步骤的描述在实施例一中已经有所描述，此处不予赘述。

[0076] 需要说明的是：本发明的方法中，几个步骤之间并不存在严格的执行顺序，既可以依照本发明的步骤依次执行，亦可以打乱各步骤执行甚至可以几个步骤同时进行。

[0077] 由以上几个实施例的方案可以看出，本发明的IEC61850模型扩展方法，对IEC61850模型了进行扩展，将一些常见的在线监测如雷电定位监测SLLC、覆冰点监测SIAC、电能质量监测SPQC增加到传感器监视逻辑节点中，增加了设备状态监控所需要的逻辑节点，从而扩大了IEC61850在系统建模时的应用范围，同时也增大了IEC61850在系统建模时的灵活性。另外，采用本发明的方法进行相关扩展后，能够将IEC61850模型更好的应用于电力自动化系统。

[0078] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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