基於iec61850數位化遠方電能量數據採集方法及裝置的製作方法

2023-06-23 20:54:06 1

專利名稱：基於iec 61850數位化遠方電能量數據採集方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種數位化遠方電能量採集方法及裝置，具體涉及一種基於IEC 61850數位化遠方電能量採集方法及裝置。
背景技術：
IEC 61850標準的設計思想先進，代表了變電站自動化技術的發展方向，是實現數位化變電站的核心技術之一，對整個電力自動化技術都有深刻的影響。
在IEC 61850標準推出之前，變電站數位化遠方電能量採集終端普遍採用串行通信規約，而變電站自動化系統普遍採用乙太網通信方式，使得數位化遠方電能量採集終端無法直接接入到變電站自動化系統中，需要通過公用信息管理機等設備轉接，即增加了可能的故障點，又增加了調試、維護工作量。

發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集方法及裝置，該終端可直接接入到變電站自動化系統中。
本發明的一個技術方案，基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集方法，包括如下步驟
a) 將電能表和數位化遠方電能量採集終端之間需要通信的電能量數據進行IEC 61850的數據建模，確定其各個數據項成員定義；
b) 利用IEC 61850標準裡的數據集模型，把不同類型的數據歸類到不同的數據集，根據配置文件來映射數據集名和數據類型的關係；
c) 選擇IEC 61850通信服務裡的報告控制塊模型、日誌控制塊模型來作為電能量數據傳輸的服務載體，並重新補充闡述相關定義； d)通信模塊根據以上定義配置的內容來完成數據採集。 本發明的另一技術方案，基於IEC61850數位化遠方電能量數據採集裝置，
其特徵在於包括主處理器模塊、網卡模塊、光纖轉換器模塊、接口模塊和存儲
器模塊，主處理器模塊分別與網卡模塊、光纖轉換器模塊、接口模塊和存儲器
模塊連接。
本發明的有益效果為，基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集方法及 裝置，可以通過乙太網接口採集數位化電能表並對數據進行存儲、轉發，使數 據傳輸至變電站網絡，實現信息共享。


圖1為IEC 61850-7-2裡面定義的報告模型和日誌模型。 圖2是本發明裝置原理示意圖3是本發明裝置在電網調度系統中應用示意圖。
具體實施例方式
以下結合說明書附圖對本發明進行詳細說明，並給出具體實施方式
。 基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集方法及裝置所要通信的數據， 主要包括如下數據-
a)分鐘數據(只有零點值為當日的凍結值、其它為某一時刻的實時值)
1. 正相有功電能 5. —象限無功電能
2. 正相無功電能 6. 二象限無功電能
3. 反向有功電能 7.三象限無功電能
4. 反向無功電能 8.四象限無功電能 b)日數據1.正相有功四費率電能5.正相有功需量2.正相無功四l費率電能6.正相無功需3.反向有功四費率電能7.反向有功需4.反向無功四費率電能8.反向無功需
c)月數據1.正相有功四費率電能5.正相有功需量2.正相無功四費率電能6.正相無功需3.反向有功四費率電能7.反向有功需4.反向無功四費率電能8.反向無功需
d)事件1.A相失流7. A相失流復歸2.B相失流8. B相失流復歸3.C相失流9. C相失流復歸4.A相失壓10. A相失壓復歸5.B相失壓11. B相失壓復歸6.C相失壓12. C相失壓復歸e) ERTU與電能表的通信狀態 1. 連接狀態通 2.連接狀態斷 注四費率包括尖、峰、平、谷；需量包括凍結值、凍結時間。
對於以上數據需要進行IEC 61850的數據建模，也就是定義其在某一特定 功能邏輯節點裡的數據項，MMTR邏輯節點用於計算三相系統中電能量，適用 於計費，但其定義的數據項不滿足實際需要，為了能傳輸以上定義的數據，在 這個基礎類裡進行數據項擴展，對於分鐘數據、日數據、月數據新增數據項的數據類型為二進位計數器讀數BCR。對於事件數據新增加數據項的數據類型為 單點狀態SPS。
按照數據分類不同，把上面定義的數據歸類到不同數據集，實際情況中只 能靠數據集名來區分數據類型，所以需要給出一份數據集和數據類型的映射 表，以便數位化遠方電能量數據採集裝置的通信模塊在數據通信時區分數據類 型。如下表l
表l
數據類描述數據集名
分鐘凍結數據ElecVal_Minute (可配置)
日數據的(1 - 4)四費率電能FeeVal_Day (可配置)
日數據的(5 _ 8)需量NeedVal_Day (可配置)
月數據的(1 - 4)四費率電能FeeVal—Month (可配置)
月數據的(5 - 8)需量NeedVal_Month (可配置)
事件Event (可配置)
傳輸上面所定義的這些數據，主要會用到IEC 61850-7-2裡面定義的日誌
模型和報告模型(具體請參考IEC 61850-7-2第14節)，如圖1所示。
利用非緩存報告控制塊URCB來實現周期值及突發事件信息的主動上送。 所謂周期值，就是電能表按某一特定的周期來上送數據，有分鐘實時數據、
日或月凍結數據，利用設置報告控制塊裡的完整性周期屬性來讓電能表周期數
據做到主動上送
而對於電能表的突發事件信息，採用報告裡數據變位就觸發上送的辦法。 綜上所述，對報告控制塊進行參數設置並改寫使能參數RptEna後，報告就 會按條件主動上送了。
利用日誌模型傳輸歷史數據的思想和過程電能量數據通信引入歷史數據的概念就是當在通信過程中有通信異常中斷 等原因，不至於數據丟失，提供了補召補救的措施。
日誌是記錄歷史數據的載體，它是通過日誌控制塊來控制映射的，用戶可 以通過讀寫服務來操作日誌控制塊。
對某個日誌控制塊進行使能(LogEna = true)操作後，與之關聯的數據集 成員有數據變化就開始存儲相關日誌條目，用戶可以用相應接口來召喚日誌， 具體的過程如下
通信模塊利用以上模型產生的配置文件，進行相關的數據通信，電能表端 為服務模塊，數位化遠方電能量採集終端ERTU為客戶端模塊。通信基於以太 網ICP/IP協議，採用MMS (製造報文規約)規約進行。
本發明基於IEC61850數位化遠方電能量數據採集裝置主要的功能是收集 變電站內的電能表數據，進行本地數據轉換，數據存儲，對遠方調度和變電站 內監控系統提供數據服務。
如圖2所示，基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集裝置，包括主處 理器模塊、網卡模塊、光纖轉換器模塊、人機界面模塊、接口模塊和存儲器模 塊，主處理器模塊分別與網卡模塊、光纖轉換器模塊、人機界面模塊、接口模 塊和存儲器模塊連接。
接口模塊包括RS-232當地維護口、 2路RS485接口和4個10M/100M以太 網接口。 RS485接口可支持不同的表計規約，且可支持多至60個表計。
主處理器模塊內置看門狗，可消除特大幹擾引起的軟體死機。主處理器模 塊設置高精確的不掉電日曆時鐘，支持SNTP網絡對時。
人機界面模塊由6. 5寸640X480彩色LCD和8鍵鍵盤組成，可提供全中 文菜單窗口，可以很方便地定義、査詢、修改各種運行參數，顯示各種事件記錄數據等。
光纖轉換器模塊中光纖接口為標準的SC接口 ， TX和發送口 ， RX為接收口 ， 工作波長為1310nm，多模方式，傳輸距離2km。網絡接口為10M/100M標準的 RJ45接口 。
電源模塊由進口開關電源模塊加上外圍輔助器件組成。可實現交直流電源 輸入，自動切換，並提供DC+5V， DC+12V系統電源。
存儲器模塊採用大容量的CF卡，數據掉電後十年不丟失；表計電能量數 據可以按5分鐘、15分鐘、30分鐘或60分鐘為單位任意分配存忙。存貯容量 2G字節。可以存貯峰、谷、平、尖峰等時段電能量、需量、表計狀態。 可以按IEC 61850數據模型轉換貯存。支持IEC 60870-5-102標準轉換。
如圖3是本發明在電網調度系統中應用示意圖，乙太網接口數位化電度表 與RS485接口傳統電度表的數據，傳輸到基於IEC 61850數位化遠方電能量採 集終端，然後依次進入公共通訊網絡、調度端電量系統、MIS系統和SCADA系 統。
最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例。顯然，本 發明不限於以上實施例，還可以有許多變形，本領域的普通技術人員能從本發 明公開的內容直接或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。
權利要求
1、基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集方法，包括如下步驟a)將電能表和數位化遠方電能量採集終端之間需要通信的電能量數據進行IEC 61850的數據建模，確定其各個數據項成員定義；b)利用IEC 61850標準裡的數據集模型，把不同類型的數據歸類到不同的數據集，根據配置文件來映射數據集名和數據類型的關係；c)選擇IEC 61850通信服務裡的報告控制塊模型、日誌控制塊模型來作為電能量數據傳輸的服務載體，並重新補充闡述相關定義；d)通信模塊根據以上定義配置的內容來完成數據採集。
2、 基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集裝置，其特徵在於包括主處 理器模塊、網卡模塊、光纖轉換器模塊、接口模塊和存儲器模塊，主處理器模 塊分別與網卡模塊、光纖轉換器模塊、接口模塊和存儲器模塊連接。
3、 根據權利要求2所述的基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集裝置， 其特徵在於所述接口模塊包括RS-232當地維護口、 RS485接口和乙太網接口。
4、 根據權利要求2所述的基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集裝置， 其特徵在於所述主處理器模塊內置看門狗。
5、 根據權利要求2所述的基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集裝置， 其特徵奔於還包括人機界面模塊，主處理器模塊與人機界面模塊連接。
6、 根據權利要求2所述的基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集裝置， 其特徵在於所述人機界面模塊由彩色LCD和8鍵鍵盤組成。
全文摘要
本發明公開了一種基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集方法，這種方法，通過配置工具對電能量數據進行建模配置，生成相應的配置文件，通信模塊根據配置文件定義的數據內容和服務類型來完成數據採集，整個過程配置靈活，需要通信的數據內容可以根據實際傳輸需求來完成定製。本發明還公開了一種基於IEC 61850數位化遠方電能量數據採集裝置，包括主處理器模塊、網卡模塊、光纖轉換器模塊、接口模塊和存儲器模塊，主處理器模塊分別與網卡模塊、光纖轉換器模塊、接口模塊和存儲器模塊連接。本發明可以通過乙太網接口採集數位化電能表並對數據進行存儲、轉發，使數據傳輸至變電站網絡，實現信息共享。
文檔編號G01R22/10GK101661058SQ200910152810
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月21日 優先權日2009年9月21日
發明者梁 丁, 朱炳銓, 滕明茂, 章堅民, 章立宋, 蔣世挺, 烽 謝, 金乃正, 陳士雲, 馬國梁 申請人:浙江創維自動化工程有限公司;紹興電力局