基于IEC 61850的在线监测数据模型映射方法

摘要

本发明涉及在线监测的技术领域，尤其涉及一种基于IEC 61850的在线监测数据模型映射方法。通过IEC 61850模型与各监测装置厂家协议模型映射的方法，完成通信协议规约转换，实现变电站现场在线监测装置监测数据到综合监测单元的接入、存储、转发，完成在线监测数据到站端监测单元的标准化接入；基于IEC 61850的在线监测数据模型映射方法，在规范各厂家监测装置数据接入接口规范基础上，采用基于嵌入式数据库以事件为中心的映射方法。本发明完成了传统在线监测装置的监测数据模型到IEC 61850数据模型的映射过程，实现了多种类监测装置接入的高效、统一管理，使工作效率得到了显著的提高。

主权项

基于IEC 61850的在线监测数据模型映射方法，其特征是：通过IEC 61850模型与各监测装置厂家协议模型映射的方法，完成通信协议规约转换，实现变电站现场在线监测装置监测数据到综合监测单元的接入或存储或转发，完成在线监测数据到站端监测单元的标准化接入；在规范各厂家监测装置数据接入采用统一的I0接口规范基础上，采用基于嵌入式数据库以事件为中心的映射方法；规范了各厂家监测装置的数据接入采用统一的基于Modbus的I0接口，并通过以事件为中心的数据映射寻址方法，完成传统监测装置监测数据与 IEC 61850 标准模型的映射；所述模型映射的方法是智能变电站综合监测单元将各厂家监测装置以统一的I0接口规范接入，并采用基于嵌入式数据库的存取方式，将数据库表与IEC 61850 逻辑节点数据对象建立一一对应关系，完成标准化数据寻址与映射；变电站现场在线监测系统由站控层设备，包括站端监测单元、综合应用服务器、数据通信网关机、综合监测单元、监测装置组成；状态监测系统的接口包括两个部分：一是状态监测系统内部的接口，二是与外部系统的接口；其中I0和I1是状态监测系统内部接口，I2和I3是系统与外部系统间的接口；综合监测单元作为在线监测系统发展的过渡装置，出于成本控制和安装方面考虑，对于功能单一的监测装置，包括避雷器和铁芯接地电流监测装置，采用统一的I0接口规范，对数据进行加工处理，实现与站端监测单元进行标准化数据通信；站端监测单元CAC用于非智能站，负责一次高压设备的在线监测数据接入、处理和主站转发的功能，并能转发主站对在线监测装置的控制指令，为主站提供基础支撑；站端监测单元以变电站为对象，承担站内全部监测数据的分析和对监测装置，综合监测单元的管理，并具有CAC的功能与上层平台通信；IEC 61850数据对象引用与状态监测数据库存储地址映射：IEC 61850标准对象引用被用于IEC 61850标准分层信息模型中唯一标识一个类实例，基本结构为: LDName/LNName.DataName[.DataName[…]].DataAttributeName[.DAComponentName[…]]；其中,“/”用于将逻辑设备名称和逻辑节点名称分开，“.”用于将更深层次的数据与数据属性的名称分开；接入数据模型的存储由设备地址映射关系表和状态监测数据存储表组成，其中设备地址映射关系包括：MapName记录IEC 61850标准中的逻辑节点实例名，ID记录该监测装置的逻辑地址，Addr记录状态监测装置的IP或串口地址物理地址，Type记录状态监测项名称，同时兼做状态监测存储表名，作为状态监测存储表索引记录，ComStat记录每一个接入综合监测单元的监测设备与综合监测单元的通信状态；状态监测存储表结构和存储策略除了包括常规状态监测的监测数据参量以外，还包括每个监测数据的数据品质信息；数据模型映射的第一步是建立IEC 61850标准对象引用与状态监测数据存储位置的映射；逻辑设备实例映射为数据库名，设备地址映射关系表和状态监测数据存储表均存在于同一数据库内，逻辑设备的信息存储在该数据库内；IEC 61850标准逻辑设备代表物理设备的信息模型，综合监测单元同时接入多台和多类型状态监测装置，该数据库建模为综合监测单元中的逻辑设备，状态监测数据库只有一个；逻辑节点实例映射为状态监测设备，接入同一综合监测单元的状态监测设备有多个，为便于整个综合监测单元的数据接入管理，统一为状态监测装置分配逻辑 ID ，并和物理地址绑定；IEC 61850 标准逻辑节点代表功能模型，将常规状态监测装置建模为综合监测单元中的逻辑节点，直接利用 LNName 的后缀建立与设备地址映射关系表中MapName 的链接关系；数据对象实例映射为状态监测存储表参量地址，每个状态监测数据存储表是同类监测设备的存储数据集合，存储表内存逐条存放着状态监测数据，根据状态监测装置的逻辑 ID 和 物理地址 Addr对数据实例建立链接，最新的一条数据映射为采样数据；IEC 61850数据对象类型映射：状态监测数据存储表结构中为每个监测参量指定了存储数据类型，数据映射将IEC 61850标准中的数据对象对应的数据类型与表结构中的存储数据类型一一对应；ACSI服务与监测数据存取的映射：智能变电站综合监测单元状态监测设备的信息通过 IEC 61850 的report服务与站端监测单元CAC通信，report服务通过数据库的寻址存取实例操作将接入的监测数据映射为符合IEC 61850模型要求的数据对象的读和写服务；在铁芯接地电流监测装置的数据映射中，铁芯接地电流监测装置数据以I0接口接入综合监测单元后，监测数据存储于嵌入式数据库SQLite；铁芯接地电流监测装置的采样数据包括：Amp全电流、SmpTm采样时间和ID铁芯接地电流监测装置逻辑ID，不同的ID对应的铁芯接地电流监测装置是不同的，在综合监测单元对应的接入间隔内唯一；铁芯接地电流监测装置数据的存储依监测设备映射关系图与IEC 61850数据模型对象实例关联，数据库存储表名为MMXN，同时也标识了在线监测类型，通过监测类型和逻辑ID与设备映射表关联；IEC 61850模型逻辑节点实例MMXN1，逻辑ID为1，挂接在综合监测单元的COM1接口，物理ID为1，监测类型为MMXN铁芯接地电流监测项，通信状态为1通信正常；铁芯接地电流监测装置的数据存储表内数据按照每个监测装置的采样周期完成采样，并逐条存储于数据库表内，IEC 61850数据事件监视器一旦监测到铁芯接地电流监测数据的变化事件：数据变化或数据刷新或数据质量变化或完整性周期时间到，即开始数据映射过程。