由iec61850scd文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法
2023-12-02 11:20:06 2
專利名稱：：由iec61850scd文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法
技術領域：
：本發明描述了一種由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的通用方法，涉及IEC61850標準、數位化變電站和遠動系統，屬於電力自動化
技術領域：
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背景技術：
：在變電站自動化系統和調度端應用系統中根據配置的變化更新應用系統(如裝置信息管理、定值整定等)，並根據應用對IED進行設置，在整個調度運行和專業管理工作中都是相當重要的環節。對遠動裝置的配置通常由工程人員手工輸入配置信息表進行配置。在保證系統安全性的前提下，遠動裝置的配置管理也可通過事先定義模板自動進行。但變電站內遠動裝置根據廠家、型號的不同差異較大，採用的通信協議亦可能不同。要在調度端根據其配置情況和應用進行實時更新需要在協議轉換和數據維護上消耗大量資源和時間。IECTC57在《IEC61850標準一變電站通信通信網絡與系統》中定義了專用的變電站智能電子設備配置語言(SubstationConfigureLanguage,SCL)。SCL描述的是允許不同廠家的配置工具和系統配置工具間可互操作的變電站系統配置數據。使用SCL形成標準化的配置文件，可以避免協議轉換的開銷，同時大大減少數據集成和維護的成本，使系統升級、IED控制變得更為方便。變電站系統配置描述文件(SubstationConfigurationDescription,SCD)是符合SCL規範的是全站系統配置文件，它描述了所有IED的實例配置和通信參數、IED之間的通信配置以及變電站一次系統結構，以及信號聯繫信息。它從面向變電站一次，二次設備對象的角度描述了完整的變電站配置。IEC61850隻關心通信層面的互操作而不限制廠商具體的產品實現，而電力系統遠動數據是基於信息分類二維表協議，如IEC60870-5-104，IEC60870-5-101等來傳輸的。用戶也習慣於以事件、告警、壓板、定值等分類信息查看系統信息。SCD文件中已經包含了遠動系統所需設備信息的描述，如果在遠動系統裝置中再手動輸入這些變電站IED的定義顯然是一種不經濟的行為。因此，有必要研究如何從IEC61850SCD文件生成遠動系統資料庫以分類信息表示的裝置定義。
發明內容本發明所要解決的技術問題是如何從IEC61850SCD文件生成遠動系統資料庫以分類信息表示的裝置定義。為解決上述技術問題，本發明提供一種由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於包括以下步驟1)採用SAX方式來分割整個SCD文檔為多個xml文檔；2)採用DOM方式解析分割後的各個xml文檔；3)根據SCD文件中數據集名到遠動系統的裝置定義資料庫中數據類型映射關係，以及遠動系統所需CDC屬性的預定義規則，得到遠動系統資料庫所需的裝置信息，從而生成遠動系統裝置定義。前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟1)中，採用SAX方式來分割整個SCD文檔，提取"Communication"、"DataTypeTemplates"禾P"IED"標記，將整個文檔切割成一個Communication,xml文檔，一個DataTypeTemplates.xml文檔和若干個ied_裝置名稱.xml文檔；前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟2)中，在採用DOM方式解析Communication,xml文檔過程中，載入Communication,xml生成C0匪樹，遍歷該樹兒子節點SubNetWork，即子網，根據其屬性得到子網名稱、類型和個數，針對遠動系統資料庫有選擇性的導入類型為匪S的通信子網。前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟2)中，採用DOM方式解析DataTypeTemplates.xml文檔過程中，載入DataTypeTemplates.xml文檔，生成DataTypeTemplates樹，解析iecL裝置名稱xml文件時，遍歷該樹，獲取CDC和DAName。前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟2)中，採用DOM方式解析ied_裝置名稱.xml文檔過程中，包括以下步驟a)載入iecL裝置名稱.xml文件生成IED樹，遍歷該樹，由IED屬性生成裝置基本配置信息；b)接著由LDevice生成裝置CPU信息；c)再由DataSet生成點的分組類型；d)最後由FCD/FCDA生成點的信息，層層遞近導入裝置的完整定義，釋放IED樹，從而釋放內存。前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟a)中，遍歷IED樹，由IED屬性得到裝置名稱、類型、廠家、版本等信息，以及由子網信息獲取的裝置通信地址，這部分信息作為遠動系統資料庫中裝置的基本信息。前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟b)中，遍歷IED樹的子節點AccessPoint，該訪問點與子網匪S通信，其孫子節點LDevice映射到遠動系統數據作為裝置的一個CPU。前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟c)中，遍歷LDevice的兒子節點LN0，LN0的兒子節點DataSet映射到遠動系統資料庫相當於信息點所屬類型，由DataSet數據集屬性名稱定義遠動系統的裝置CPU下所包含的信息類型。前述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟d)中，遍歷DataSet節點的兒子FCD或FCDA，FCDA直接映射到遠動系統裝置的一個點，而FCD則數據對象遍歷DataTypeTemplates樹得到其CDC和對應DAName，對DAName進行篩選，FCD映射到遠動系統裝置的一個或多個點。本發明的原理為1、SAX和DOM相結合的SCD文件解析方式變電站系統配置描述文件(SubstationConfigurationDescription,SCD)是符合變電站描述語言(SubstationConfigurationLanguage,SCL)規範的全站系統配置文件。SCL是IEC61850標準在可擴展標記語言(ExtensibleMarkupLanguage，XML)基礎上定義的一套語言。通常解析XML文件有兩種方式一種是流式(SimpleAPIforXML，SAX)解析方式，另一種是面向文檔的對象式(DocumentObjectModel,DOM)解析方式。DOM是一種基於樹型的解析技術，解析器讀入整個XML文檔，構建一個完整的樹型結構駐留內存，操作該樹可實現對整個XML文檔進行全面和動態訪問。因此，對於層次結構非常複雜的SCD文檔來說，運用DOM方式來解析顯得更加靈活和簡單，降低開發難度。然而，因為DOM方式一次性加載整個文檔到內存中，對資源開銷很大，針對大規模的SCD文檔(通常一個實際變電站的SCD文件可能會達到30M字節以上)，如果在資源有限的嵌入式系統下運行，很容易導致內存溢出。SAX是一個用於處理XML事件驅動的"推"模型，在讀取文檔時激活一系列事件，這些事件被推給事件處理器，然後由事件處理器提供對文檔內容的訪問。SAX模型最大的優點是內存消耗小，因為整個文檔無需一次加載到內存中，SAX可解析大於系統內存的文檔，因此SAX能提供對SCD文件內容的有效低級訪問。SAX的缺點是必須實現多個事件處理程序處理所有到來事件，同時必須在應用程式中維護事件狀態，因為SAX解析器不能交流元信息，如DOM的父/子支持，所以必須跟蹤解析器處在文檔層次的哪個位置。顯然，文檔越複雜，應用邏輯就越複雜。對於複雜的SCD文件，利用SAX方式解析則加大了程序開發難度。從以上分析不難看出，SAX和DOM的各自的優缺點形成互補DOM使用內存保存對象結構，而SAX則基於事件並且不使用內存來存儲任何數據。遠動系統一般運行在內存資源有限的嵌入式裝置內，內存資源有限。因此，採用SAX方式將大規模的SCD文件按規則分解若干個小文件，再採用DOM方式依次解析分割後的文件，不僅解決了內存瓶頸的問題，同時也大大地降低了解析SCD文件的難度。2、SCD文件中裝置信息與遠動系統資料庫裝置定義的映射SCD文件從通信角度描述站內的一次設備，二次設備信息，以層次化的面向對象的角度來組織數據。從一次設備角度看，分為變電站、電壓等級、間隔、一次設備、邏輯節點等層次，從二次設備的角度來看分為智能電子設備(IED)、訪問點(AccessPoint)、邏輯設備、邏輯節點。遠動系統資料庫的信息組織也是分層次的，有變電站、電壓等級、間隔、二次設備等，分類型的數據，如遙信、遙測、遙控、遙調、事件、告警、壓板、定值等。兩者比較可見，從變電站、電壓等級和間隔上來看，兩者信息可以直接映射。但從用戶查看信息的習慣性出發，遠動系統資料庫又進行了細分和重新組織，形成了多個分類數據類型。這部分信息在SCD文件中沒有定義，這是由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的關鍵所在。在IEC61850標準中，描述一個信號(對應系統資料庫的一個數據點)只需要該信息點的邏輯設備、邏輯節點、功能約束，數據對象名、數據屬性就可以唯一確定使用。因此，在遠動系統資料庫中找到各個數據點，進行分類，並找到這些數據點的包括邏輯設備，邏輯節點，數據對象，數據屬性的全路徑屬性引用，即可完成導入資料庫的主要工作。為便於工程實施，假定(1)同一數據集的數據成員必須為同一類的分類信息，如均為遙信，或事件等，但並不要求所有同類的信息都屬於一個數據集。(2)對於定值、遙控等，儘管定義數據集對程序運行沒有意義，但為了便於工程實施，也同樣需要分別定義一個或數個數據集來包含定值數據和遙控數據。基於上述假設，系統中需要的所有數據必定屬於某一個數據集中，某一數據集中的所有數據必定屬於某一個特定的信息類型。因此，可以根據具體的工程規範所建立的SCD文件生成一個數據集名稱到信息類型的規則模板表格，表1為數據集名稱到分類信息映射表。表1數據集名稱信息類型dsRelayDin遙信dsTripInfo事件dsAlarm告塾dsWarning告塾dsParameter定值dsSetting定值dsRelayEna壓板dsRelayAin遙測dsDin遙信dsAin遙測由於數據集中可能包含單個的數據屬性(FCDA)，也可能是通用數據類對象(FCD)，對於FCDA可以直接映射到遠動系統資料庫，而對於FCD，則需要從數據類型模板中搜索它所屬的公共數據類(CDC)，再由CDC確定數據屬性。CDC可能包含多個數據屬性，而遠動系統裝置定義只需要其中的一個或幾個數據屬性，比如對於類型SPS，只需要將它的stVal屬性數據映射到系統資料庫；而對於類型ACT則要將多個屬性數據，如phsA、phsB、phsC等都分別映射到資料庫，為不造成數據冗餘，定義如表2所示特定CDC類型、遠動系統所需的數據屬性，以及對應遠動系統內部類型定義的規則定義表格。表2為CDC屬性到遠動系統內部類型的映射表。7表3tableseeoriginaldocumentpage8本發明的有益效果本發明使用SAX方式和DOM方式相結合解析SCD文件，在小資源運行環境下也能由較大規模的SCD文件生成系統裝置定義資料庫。本發明根據SCD文件中數據集名到遠動系統的裝置定義資料庫中數據類型映射關係，以及遠動系統所需CDC屬性的預定義規則，得到遠動系統資料庫所需的裝置信息，從而生成遠動系統裝置定義，解決了以往遠動系統中模型映射工作需要人工幹預，導致效率較低下且錯誤排查困難的問題。圖1是採用SAX和DOM方式解析SCD文件生成遠動系統資料庫裝置定義的流程圖；圖2是採用DOM方式遍歷IED樹生成遠動系統資料庫裝置定義的流程圖。具體實施例方式本發明提出了結合SAX和DOM的方式來解析SCD文檔，基於SCD中數據集名到遠動系統資料庫數據類型映射，以及系統所需公共數據類(CDC)屬性的預定義規則，自動生成遠動系統裝置定義。下面結合附圖1、圖2，說明本發明的具體實施首先，用SAX方式來分割整個SCD文檔，提取"Communication"、"DataTypeTemplates"禾卩"IED"標記，將整個文檔切割成一個Communication,xml(通信網絡文件)文檔，一個DataTypeTemplates.xml(數據模板文件)文檔和若干個ied_裝置名稱.xml(裝置文件)文檔；然後，採用DOM方式解析各個xml文檔。根據SCD文檔大小不同，切割後的文檔大小也不一樣，Communication,xml文檔是描述了邏輯節點間的通信連接和IED的訪問點，一般不超過50Kb大小；DataTypeTemplates.xml文檔描述數據類型模板，包括LNodeType(邏輯節點類)、DOType(數據對象類)、DATtype(數據屬性類)和E皿mType(枚舉類)，大小也在100Kb左右；iecL裝置名稱.xml文檔描述了各個智能電子裝置模型，包括它提供的服務、訪問點、邏輯設備、邏輯節點、數據集等，大小在幾十到幾百Kb不等，即使在較小資源環境下運行，也能滿足用DOM方式解析對內存需求。其次，將Communication.xml文檔載入生成CO匪樹，通過遍歷節點SubNetWork(子網)，根據其屬性得到子網名稱、類型和個數，工程人員可以有選擇性的導入子網。對於遠動系統資料庫來說，只需要導入類型為匪S的通信子網。再次，選定子網後，由其兒子節點Co皿ectedAP(連接點)的屬性得到該子網下所有連接點的名稱、對應的裝置名稱和個數，其孫子節點address則表明每個裝置的通信地址。接下來，將子網下的所有連接點(裝置)逐個導入，根據裝置名稱選擇IED文件，創建IED樹型結構，利用DOM方式遍歷該樹，提取遠動系統所需要的裝置信息。另外，需要事先載入DataTypeTemplates.xml文檔生成DataTypeTemplates豐對，因為每解析一個IED文檔都需要對DataTypeTemplates樹進行訪問。以下說明利用DOM方式遍歷IED樹生成遠動系統裝置定義的具體過程第一步，由IED屬性生成裝置基本配置信息。由父親節點IED屬性，得到裝置名稱、類型、廠家、版本等信息，加上之前得到的裝置IP通信地址，將這部分信息作為一個裝置基本配置信息存入遠動系統資料庫中。第二步，由LDevice(邏輯設備)生成裝置CPU信息。遍歷IED樹的兒子節點AccessPoint(訪問點)。在一棵IED樹中，該訪問點可能有多個，因為一個裝置往往與多個通信子站連接。選擇連接匪S通信子網的訪問點進行遍歷，該訪問點的孫子節點LDevice(邏輯設備)映射到遠動系統數據作為裝置的一個CPU。換句話說，有幾個LDevice，該裝置就有幾個CPU。由邏輯設備即可取得裝置CPU的信息(包括CPU個數，CPU名稱，CPU地址字符串等)。第三步，由DataSet(數據集)生成點的分組類型。一個LDevice至少包含一個LN(邏輯節點)和LNO(邏輯節點LNO)，主要對信息點進行了具體分類和詳細描述。其中LN0包括DataSet(數據集)，該節點映射到遠動系統資料庫相當於信息點所屬類型(如遙信組，遙測組等)，而事實上，為了能夠產生映射關係，預定義了數據集名稱到分類信息的映射表(如表1所示)。因此，對照映射表，由遍歷DataSet節點取得的數據集屬性名稱便可定義遠動系統的裝置CPU下所包含的信息類型。LNO還包括R印ortControl(報告控制塊)，但以往的遠動系統沒有報告控制的概念，所以報告控制塊映射到遠動系統裝置的專門定義的屬性中，並且該屬性與CPU關聯。第四步，由FCD/FCDA生成點的信息。DataSet(數據集)的兒子節點FCDA(單個數據屬性)或者FCD(通用數據對象)，則定義了數據集下的信息點。對於FCDA，根據其屬性LDInst(邏輯設備)、LNInst(邏輯節點)、LNClass(邏輯點類)、D0Name(數據對象名)、DAName(數據屬性)，便可得到該點唯一信息(包括點的描述，點的地址字符串)。而對於FCD來說，DAName由其它的屬性共同決定，這就需要訪問事先生成的DataTypeTemplates樹來取得DAName。在這之前，需要遍歷LN，根據LNInst、LNClass、DOName來確定LNType(節點類型)。然後遍歷DataTypeTemplates樹，根據LNType、LNClass、DOName得到CDC(公共數據類)以及該類下的所有數據屬性。—個CDC下可能會遍歷出多個DAName，而遠動系統可能應用到DAName的卻是其中一個或幾個，如果把所有的DAName全部導入遠動系統資料庫勢必造成數據冗餘。為了解決這個問題，預定義了一張映射表(如表2所示)，該表定義了CDC屬性到遠動系統內部數據屬性和類型的映射關係。對照該表，選擇遠動系統所需要的DAName，以及其對應的數據類型，寫入系統資料庫。按照上述幾個步驟，解析iecL裝置名稱.xml文檔，由IED屬性生成裝置基本配置信息，接著由LDevice生成裝置CPU信息，再由DataSet生成點的分組類型，最後由FCDA生成點的基本信息，層層遞近導入裝置的完整定義，釋放IED樹，從而釋放內存。當子網下所有連接裝置導入完成後，釋放DataTypeTemplates樹，此時，SCD文件成功導入遠動系統資料庫。以上已以較佳實施例公開了本發明，然其並非用以限制本發明，凡採用等同替換或者等效變換方式所獲得的技術方案，均落在本發明的保護範圍之內。10權利要求一種由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於包括以下步驟1)採用SAX方式來分割整個SCD文檔為多個xml文檔；2)採用DOM方式解析分割後的各個xml文檔；3)根據SCD文件中數據集名到遠動系統的裝置定義資料庫中數據類型映射關係，以及遠動系統所需CDC屬性的預定義規則，得到遠動系統資料庫所需的裝置信息，從而生成遠動系統裝置定義。2.根據權利要求1所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟l)中，採用SAX方式來分割整個SCD文檔，提取"Communication"、"DataTypeTemplates"和"IED"標記，將整個文檔切割成一個Communication,xml文檔，一個DataTypeTemplates.xml文檔和若干個iecL裝置名稱.xml文檔；3.根據權利要求l所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟2)中，在採用DOM方式解析Communication,xml文檔過程中，載入Communication,xml生成CO匪樹，遍歷該樹兒子節點SubNetWork，即子網，根據其屬性得到子網名稱、類型和個數，針對遠動系統資料庫有選擇性的導入類型為匪S的通信子網。4.根據權利要求1所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟2)中，採用DOM方式解析DataTypeTemplates.xml文檔過程中，載DataTypeTemplates.xml文檔，生成DataTypeTemplates樹，解析iecL裝置名稱xml文件時，遍歷該樹，獲取CDC和DAName。5.根據權利要求l所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟2)中，採用D0M方式解析iecL裝置名稱.xml文檔過程中，包括以下步驟a)載ied_裝置名稱.xml文件生成IED樹，遍歷該樹，由IED屬性生成裝置基本配置信息；b)接著由LDevice生成裝置CPU信息；c)再由DataSet生成點的分組類型；d)最後由FCD/FCDA生成點的信息，層層遞近導入裝置的完整定義，釋放IED樹，從而釋放內存。6.根據權利要求5所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟a)中，遍歷IED樹，由IED屬性得到裝置名稱、類型、廠家、版本等信息，以及由子網信息獲取的裝置通信地址，這部分信息作為遠動系統資料庫中裝置的基本信息。7.根據權利要求5所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟b)中，遍歷IED樹的子節點AccessPoint，該訪問點與子網匪S通信，其孫子節點LDevice映射到遠動系統數據作為裝置的一個CPU。8.根據權利要求5所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟c)中，遍歷LDevice的兒子節點LNO，LNO的兒子節點DataSet映射到遠動系統資料庫相當於信息點所屬類型，由DataSet數據集屬性名稱定義遠動系統的裝置CPU下所包含的信息類型。9.根據權利要求5所述的由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於在所述步驟d)中，遍歷DataSet節點的兒子FCD或FCDA，FCDA直接映射到遠動系統裝置的一個點，而FCD則數據對象遍歷DataTypeTemplates樹得到其CDC和對應DAName，對DAName進行篩選，FCD映射到遠動系統裝置的一個或多個點。全文摘要一種由IEC61850SCD文件生成嵌入式遠動系統裝置定義的方法，其特徵在於包括以下步驟1)採用SAX方式來分割整個SCD文檔；2)採用DOM方式解析分割後的各個xml文檔；3)根據SCD文件中數據集名到遠動系統的裝置定義資料庫中數據類型映射關係，以及遠動系統所需CDC屬性的預定義規則，得到遠動系統資料庫所需的裝置信息，從而生成遠動系統裝置定義。本發明使用SAX方式和DOM方式相結合解析SCD文件，在小資源運行環境下也能由較大規模的SCD文件生成系統裝置定義資料庫。解決了以往遠動系統中模型映射工作需要人工幹預，導致效率較低下且錯誤排查困難的問題。文檔編號H02J13/00GK101694952SQ20091003596公開日2010年4月14日申請日期2009年9月28日優先權日2009年9月28日發明者曾元靜,李忠明申請人:國電南京自動化股份有限公司;