智能变电站智能电子设备的动态建模方法技术

本发明专利技术公开了一种智能变电站智能电子设备的动态建模方法，包括以下步骤：第1步，IED的功能模块管理设计、第2步，制造报文规范服务器客户端管理设计、第3步，数据模型的空间转换管理设计、第4步，数据模型的接口设计、第5步，信息模型映射设计、第6步，逻辑设备信息设计、第7步，数据类型和结构信息设计、第8步，信息综合及模型生成。本发明专利技术具有实现IED设备的即插即用，实现良好的互操作性，满足了智能变电站的通信功能要求，可以适应国内智能变电站系统通信网络的发展要求及变化，工程应用价值的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能变电站
，涉及对站内智能电子设备(IED)的模型配置技术，为一种建立在IED功能模块及自我描述机制基础上的智能变电站IED的动态模型构建方法。
技术介绍
智能变电站系统中系统需求的改变可能会造成设备的添加或移除，热插拔式IED为变电站实施互操作提供了便利条件，但是也造成IED信息模型的变化，增加了智能变电站系统中IH)设备信息模型的建模难度。作为智能变电站无缝通信协议标准的IEC61850具有分布、分层的体系，完全面向对象建模，抽象通信服务接口和特殊通信服务映射(SCSM)，变电站配置语言的应用，特殊报文规范技术，面向未来的、开放的体系结构等特点，其目标是最大限度地应用现有的标准和被广泛接受的通信原理，在不同制造商的IH)之间实现良好的互操作性。智能变电站内的信息交换机制依赖于信息模型，信息模型设计和选择是否合理决定着系统中IED能否高效可靠地兼容并进行互操作，信息模型和建模方法是IEC61850规约的核心。智能变电站IED要实现互操作需要完成以下工作，定义完整地描述设备的各类数据对象和逻辑节点、逻辑设备类；定义用这些对象或类完整地描述设备的方法；定义一套面向对象的服务；配套通信协议的支持。通过通信映射到MMS (制造报文规范)，使来自不同制造商的设备之间具有互操作性，且能够实现自我描述，使系统集成变得简单。智能电子设备(IED)建模技术是保证智能变电站中不同厂家IED满足互换性、互操作要求的基础。本专利技术对智能变电站IH)系统结构和功能进行分解，利用面向对象建模、抽象服务接口及制造报文规范，提出智能变电站IH)动态建模技术，设计IED功能模块及自我描述机，建立数据库到过程对象的统一数据模型，建立变电站层IH)动态模型，实现IED设备的即插即用，实现良好的互操作性。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的目的是在于提供一种实现IED设备的即插即用，实现良好的互操作性，满足了智能变电站的通信功能要求，可以适应国内智能变电站系统通信网络的发展要求及变化，具有工程应用价值的。智能变电站自动化通信系统国际标准IEC61850采用面向对象的技术建立了层次结构数学模型，将设备按功能抽象为逻辑节点。逻辑节点为基本数据模型，包含一定属性的数据对象，一个物理设备可由多个逻辑设备构成，一个逻辑设备同样可由多个逻辑节点构成。面向对象的建模技术，建立分层信息模型，其IED的信息模型主要包括服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据四部分，其中位于底层的数据模型可包含若干的数据属性。这四部分信息模型都被定义称为类，类是由属性和服务组成。服务器类代表设备的外部可视行为，逻辑设备是由逻辑节点按照一定功能组成的集合，逻辑节点可以看作是实现IED功能的基本单元，数据类是提供服务的底层对象，数据代表位于智能变电站自动化服务器设备中应用的有用信息；在实际应用中，智能变电站系统中系统需求的改变可能会造成设备的添加或移除，热插拔式IED为变电站实施互操作提供了便利条件，但是也造成IED信息模型的变化，增加了智能变电站系统中IH)设备信息模型的建模难度，实现变电站各智能设备(IED)之间的互换性是智能变电站领域关注的重点，IED建模技术是保证智能变电站中不同厂家IH)满足互换性、互操作要求的核心技术。在系统运行过程中，如果IED发生变动就会导致信息模型发生变化，需要生成新的IED信息模型；在IED信息模型中，服务器、逻辑设备、逻辑节点以及数据模型都提供读目录\读定义服务，这些服务可以提供每个模型的定义信息，然后通过调用这些抽象通信服务接口来获得IED的模型信息，并更新信息模型。本专利技术对智能变电站IED系统结构和功能进行分解，利用面向对象建模、抽象服务接口及制造报文规范，提出智能变电站IH)动态建模技术，设计IH)功能模块及自我描述机，建立数据库到过程对象的统一数据模型，建立变电站层IH)动态模型，实现IED设备的即插即用，实现良好的互操作性。—种，包括以下步骤: 第1步，IH)的功能模块管理设计: 利用IED自描述特性，建立IED设备的数学模型、功能组件，实现设备管理，IED接入现场并上电后，作为一个制造报文规范服务器，通过主站端的功能模块来管理这些设备，建立通信连接，通知相应的通信模块与设备进行通信，等待连接并提供相应的服务； 第2步，制造报文规范服务器客户端管理设计: 设计制造报文规范服务器客户端，接受设备管理模块的管理并通过制造报文规范服务器与设备通信，多次交互信息，获取IE D的模型定义； 第3步，数据模型的空间转换管理设计: 通过数据模型的空间转换，将数据模型从制造报文规范服务器域到通信标准命名空间的互相转换； 第4步，数据模型的接口设计: 在通信标准命名空间，结合IH)模板数据库中对象实例的名称、对象实例的类型、对象实例所处的位置等必要信息，在实时数据库中建立其数据模型，完成模型的自动设计； 第5步，信息模型映射设计: 通过抽象通信服务接口将信息模型读目录和读定义服务映射到制造报文规范服务器的指定服务中，服务请求方对读目录和读定义服务发出调用请求并等待响应；通过读服务器目录服务获取服务器的目录信息，可由寻址服务器将全部逻辑设备名称表或文件名称表变成对服务请求方可视、可访问的，当服务执行成功时，返回肯定响应并得出逻辑设备对象引用表或文件名称； 第6步，逻辑设备信息设计: 通过读逻辑设备目录服务获取逻辑设备目录信息，使用读逻辑设备目录服务可使全部逻辑节点的对象引用表对服务请求方变成可视、可访问的；通过读逻辑节点目录服务获取逻辑节点目录信息，使用读逻辑节点目录服务可使构成该逻辑节点任何类的对象引用表对服务请求方可视、可访问，可以返回肯定响应并可得到所请求类的对象引用表； 第7步，数据类型和结构信息设计: 通过读数据定义和读数据目录服务获取数据类型定义和结构信息，通过利用读数据定义服务，服务请求方能够可见且可访问数据的全部数据属性定义，得到肯定响应同时得到数据对象完整层次，包括数据属性名、属性类型以及功能约束；使用读数据目录服务可使数据的全部数据属性名列表对服务请求方可视、可访问，可得到肯定响应并返回数据属性名列表； 第8步，信息综合及模型生成: 模型生成接口收到对象定义的相关信息后，向IH)模板数据库提出数据请求，获取对象的完整定义信息；模型生成接口模块，根据对象的完整定义信息生成数据模型设备管理模块，依据当前的状态启动相应的服务，并根据各个服务得到的模型信息，动态构造出整体信息模型结构。本专利技术与现有技术相比具有以下优点: 本专利技术对智能变电站IH)系统结构和功能进行分解，利用面向对象建模、抽象服务接口及制造报文规范，提出智能变电站IH)动态建模技术，设计IED功能模块及自我描述机，建立数据库到过程对象的统一数据模型，建立变电站层IH)动态模型，实现IED设备的即插即用，实现良好的互操作性，满足了智能变电站的通信功能要求，可以适应国内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能变电站智能电子设备的动态建模方法，其特征在于：包括以下步骤：第1步，IED的功能模块管理设计：利用IED自描述特性，建立IED设备的数学模型、功能组件，实现设备管理，IED 接入现场并上电后，作为一个制造报文规范服务器，通过主站端的功能模块来管理这些设备，建立通信连接，通知相应的通信模块与设备进行通信，等待连接并提供相应的服务；第2步，制造报文规范服务器客户端管理设计：设计制造报文规范服务器客户端，接受设备管理模块的管理并通过制造报文规范服务器与设备通信，多次交互信息，获取IE D 的模型定义；第3步，数据模型的空间转换管理设计：通过数据模型的空间转换，将数据模型从制造报文规范服务器域到通信标准命名空间的互相转换；第4步，数据模型的接口设计：在通信标准命名空间，结合IED模板数据库中对象实例的名称、对象实例的类型、对象实例所处的位置等必要信息，在实时数据库中建立其数据模型，完成模型的自动设计；第5步，信息模型映射设计：通过抽象通信服务接口将信息模型读目录和读定义服务映射到制造报文规范服务器的指定服务中，服务请求方对读目录和读定义服务发出调用请求并等待响应；通过读服务器目录服务获取服务器的目录信息，可由寻址服务器将全部逻辑设备名称表或文件名称表变成对服务请求方可视、可访问的，当服务执行成功时，返回肯定响应并得出逻辑设备对象引用表或文件名称；第6步，逻辑设备信息设计：通过读逻辑设备目录服务获取逻辑设备目录信息，使用读逻辑设备目录服务可使全部逻辑节点的对象引用表对服务请求方变成可视、可访问的；通过读逻辑节点目录服务获取逻辑节点目录信息，使用读逻辑节点目录服务可使构成该逻辑节点任何类的对象引用表对服务请求方可视、可访问，可以返回肯定响应并可得到所请求类的对象引用表；第7步，数据类型和结构信息设计：通过读数据定义和读数据目录服务获取数据类型定义和结构信息，通过利用读数据定义服务，服务请求方能够可见且可访问数据的全部数据属性定义，得到肯定响应同时得到数据对象完整层次，包括数据属性名、属性类型以及功能约束；使用读数据目录服务可使数据的全部数据属性名列表对服务请求方可视、可访问，可得到肯定响应并返回数据属性名列表；第8步，信息综合及模型生成：模型生成接口收到对象定义的相关信息后，向IED模板数据库提出数据请求，获取对象的完整定义信息；模型生成接口模块，根据对象的完整定义信息生成数据模型设备管理模块，依据当前的状态启动相应的服务，并根据各个服务得到的模型信息，动态构造出整体信息模型结构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：茅雷，倪益民，霍雪松，王鹏，李世倩，陈震伟，姜珊珊，徐晓轶，黄树帮，彭志强，汤汉松，陈剑，季晨宇，李烽，李云鹏，
申请(专利权)人：江苏省电力公司南通供电公司，中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32