[发明专利]一种IEC 61850通用数据库信息模型及其接口的设计方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及一种IEC 61850通用数据库信息模型及其接口的设计方法。 

背景技术

IEC 61850-6定义了变电站配置描述语言SCL（Substation Configuration div Language），用来描述变电站的一次设备、二次设备和通信配置模型，其中一次设备与二次设备通过逻辑节点LN（Logical Node）建立关联关系，通信配置模型描述二次设备的通信参数，三者之间联系紧密。 

一次设备组成了变电运行和控制的功能实体。二次设备采集一次设备状态，并控制一次设备的运行，是一个或多个一次设备功能的数字化和智能化表现形态。IEC 61850给一次设备带来的变化较小，但对二次设备产生了革命性的影响。从数据到信息的加工过程来看，二次设备采集一次设备的测量数据（生数据），通过计算处理，生成电力系统运行信息（熟数据），在当地监控系统人机界面中显示，并转发给能量管理系统、保护信息管理系统、在线监测系统等主站。变电站生数据越来越多，熟数据需求相对不变。总之，随着技术的发展，变电站功能相对稳定，信息化不断发展，这便产生了一对矛盾体。 

另外，IEC 61850与传统规约不同，它不仅定义了数据，还定义了与数据密切关联的服务（操作流程）。任何服务被客户端调用时，其中间结果和最终结果都反应于模型数据发生变化，客户端接收数据变化报告后，必须刷新当地数据，才能正确完成操作流程；任何数据都与一个或多个服务相关，数据和服务不可分离。所以，IEC 61850要求变电站监控系统的数据库建模既要满足“以不变应万变”，又要保持数据和服务的完整性，以便满足功能要求，完成正确的操作流程（例如遥控、定值区切换）。 

IEC 61850定义了包含逻辑设备LD（Logical Device）、逻辑节点、数据对象DO（Data Object）、数据属性DA（Data Attribute）的层次化对象模型，包括信息模型、服务模型和配置模型，其中配置模型是工程化的起点，没有配置模型就没有信息模型和服务模型。为了降低IEC 61850在变电站应用的复杂程度，实现变电站统一模型的规范化配置是关键，这也是智能变电站源端维护功能要求中的一部分。但是，模型规范化配置仅仅是开始，只有将配置模型 应用于变电站以及变电站与主站之间通信的全部流程，才能从根本上实现源端维护，彻底避免重复配置的工作，从而使前期工作更具可继承性，可以实现基于模型的运维方式，大大简化变电站调试和维护工作量，节约成本，提高系统的综合性能。IEC 61850定义了38个CDC类，国内扩充定义了1个CDC类，一共39个CDC类，如下表1所示。 

IEC 61850定义了这些CDC类的数据属性，除了基本数据类型（例如INT32、BOOLEAN、ENUMERATED、VisibleString、Quality和ObjRef等）,还包括简单的符合类型（例如TimeStamp、AnalogueValue、ScaledValueConfig、RangeConfig、ValWithTrans、Originator和CalendarTime等）。CDC类的数据属性有的是强制性的，有的是可选的，即实例化时强制性数据属性必须包含，可选数据属性可以没有。数据属性的名称及其数据类型定义明确的，必须符合IEC 61850定义，否则须在SCD文件的DataTypeTemplates标签中定义。IED是层次化的模型，包括多个LD，一个LD中包含多个LN，一个LN中包含多个DO（即CDC类对象），一个DO中可以包含都个DA和/或多个SDO（即子数据对象，也是CDC对象）。由此可见，通过SCD文件直接生成通用数据库结构是可行的。 

IEC 61850-6定义了SCD格式的变电站配置模型，包括变电站（Substation）、通信（Communication）、IED、数据类型模板（DataTypeTemplates）四部分内容，其中Substation定义了一次设备模型，Communication定义了通信模型，一个二次设备对应一个IED模型，如前所述，由LD、LN、DO和DA组成，LN、DO、DA的数据结构和类型由DataTypeTemplates定义。IED及其DataTypeTemplates部分模型构成了SCD文件的主要内容，若将变电站模型实例化后全部展开，将形成十分庞大的树形结构。