一种用于配电系统的配电终端IED设备检测方法与流程

本发明涉及配电网自动化领域，特别是涉及一种用于配电系统的配电终端IED设备检测方法。

背景技术：

近年来，随着IEC61850标准不断拓展其应用范围，特别是应用在配电系统中后，使得配电终端IED设备的建模更加规范，解决了以往通信系统中使用多种通信规约、标签和语义的问题，为配电系统的监视和控制提供了一个通信的基础。

但是由于IEC61850建立信息模型采用的是变电站配置描述语言(Substation Configuration Language，SCL)，其语法复杂，信息量较大，在工程实施时不能直观地发现IED设备的信息模型是否能够满足功能需求，从而造成了实施过程中测试工作量较大，影响工程实施效率和质量。此外，配电管理系统是由配电调度SCADA系统、配电自动化(DA)/馈线自动化(FA)、地理信息系统(GIS)、配电工作管理系统(DJM)、停电管理系统(OMS)和配电网分析应用软件(DPAS)等子系统组成，在实际工作中，某一项业务的执行需要多个子系统相互协调才能完成，因此，判断配电终端IED各项参数能否满足实际工程需求，就必须将IED置于实际的工作运行环境中进行检测才能实现，这无疑增加了检测的难度，并且对配电管理系统的安全性造成影响。

因此，如何降低配电终端IED设备的检测难度，提高检测效率，同时不会对配电管理系统的安全性造成影响，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于配电系统的配电终端IED设备检测方法，可以降低配电终端IED设备的检测难度，提高检测效率，同时不会对配电管理系统的安全性造成影响。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种用于配电系统的配电终端IED设备检测方法，包括：

对配电管理系统的实际业务场景进行抽象化处理，并进行对应的仿真业务场景建模；

对所述仿真业务场景建模得到的第一模型进行实例化，获取对应的仿真业务场景实例；

对待测的配电终端IED设备进行信息建模，得到第二模型，并对所述第二模型进行静态结构测试；

对所述第二模型进行实例化，获取所述对应的IED设备信息模型实例；

根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例进行测试，获取所述IED设备的检测结果。

优选地，所述对配电管理系统的实际业务场景进行抽象化处理，并进行对应的仿真业务场景建模，包括：

对所述配电管理系统的配电网业务发生的线路结构进行抽象分析，获取对应的线路拓扑图；

对完成所述配电网业务所涉及的各配电网管理子系统、所述配电网业务的时序流程以及在各所述配电网管理子系统中所传递的消息进行抽象分析，获取对应的时序图。

优选地，对所述仿真业务场景建模得到的第一模型进行实例化，获取对应的仿真业务场景实例，包括：

对所述仿真业务场景建模得到的第一模型的线路拓扑图和时序图分别进行实例化，并获取相应的仿真业务场景实例；

对所述仿真业务场景实例所包含的信息采用XML文档格式进行存储，其中获取的所述线路拓扑图相应的仿真业务场景实例符合IEC61970标准的CIM规则。

优选地，所述对待测的配电终端IED设备进行信息建模，得到第二模型，并对所述第二模型进行静态结构测试，包括：

采用SCL语言对待测的配电终端IED设备进行信息建模，并保存在对应的工程配置文件中，得到所述第二模型；

读取所述工程配置文件中的第二模型的内容，并对所述第二模型的静态结构进行校验。

优选地，所述对所述第二模型的静态结构进行校验，包括：

校验所述工程配置文件中的第二模型的内容是否存在XML语法错误以及SCL语法错误。

优选地，对所述第二模型进行实例化，获取所述对应的IED设备信息模型实例，包括：

对所述工程配置文件中的第二模型进行解析，按照IEC61850信息模型结构建立相应的逻辑设备实例、逻辑节点实例、数据实例和数据属性对象实例。

优选地，根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例进行测试，获取所述IED设备的检测结果，包括：

根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例中的数据属性值的变化进行模拟；

根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例进行业务流程运行控制；

自动生成动态消息并对该动态消息的内容进行校验；

根据所述业务流程的运行结果和所述动态消息的校验结果，判断所述IED设备是否能够满足实际工程的运行要求条件。

优选地，所述根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例中的数据属性值的变化进行模拟，包括：

根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例中的浮点型和整型的数据采用随机算法动态模拟对应数据的数据属性值的变化；

根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例中的布尔型的数据采用人工置数的方式改变对应数据的数据属性值。

优选地，所述根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例进行业务流程运行控制，包括：

根据预设的业务流程触发条件，并根据所述仿真业务场景实例对所述IED设备信息模型实例模拟进行业务流程的各环节；

检测所述IED设备信息模型模拟进行业务流程的各环节的运行结果。

优选地，所述自动生成动态消息并对该动态消息的内容进行校验，包括：

根据检测的所述IED设备信息模型模拟进行业务流程的各环节的运行结果，模拟预设对象间消息的产生及传递；

检验该消息的格式是否满足预设要求以及该消息的内容是否完整。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的用于配电系统的配电终端IED设备检测方法，包括：对配电管理系统的实际业务场景进行抽象化处理，并进行对应的仿真业务场景建模；对仿真业务场景建模得到的第一模型进行实例化，获取对应的仿真业务场景实例；对待测的配电终端IED设备进行信息建模，得到第二模型，并对第二模型进行静态结构测试；对第二模型进行实例化，获取对应的IED设备信息模型实例；根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例进行测试，获取IED设备的检测结果。通过建立虚拟的仿真业务场景来模拟配电管理系统实际运行的环境，将配电终端IED设备的信息模型即第二模型置于该虚拟环境中运行，通过检查该IED设备信息模型的运行情况，从而检测出配电终端IED设备的功能是否能够满足实际运行时的要求，采用建模和虚拟环境的设置，降低了配电终端IED设备的检测难度，大大提高检测效率，同时不会对配电管理系统的安全性造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的用于配电系统的配电终端IED设备检测方法流程示意图；

图2为本发明一种实施方式所提供的小电流接地报警业务时序图；

图3为本发明一种实施方式所提供的小电流接地报警业务线路拓扑图；

图4为本发明一种实施方式所提供的小电流接地IED设备的信息模型的层次结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于配电系统的配电终端IED设备检测方法，可以降低配电终端IED设备的检测难度，提高检测效率，同时不会对配电管理系统的安全性造成影响。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的用于配电系统的配电终端IED设备检测方法流程示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种用于配电系统的配电终端IED设备检测方法，包括：

S11：对配电管理系统的实际业务场景进行抽象化处理，并进行对应的仿真业务场景建模。

在本发明的一种实施方式中，对配电管理系统的实际业务场景进行抽象化处理，并进行对应的仿真业务场景建模，包括：

对配电管理系统的配电网业务发生的线路结构进行抽象分析，获取对应的线路拓扑图；

对完成配电网业务所涉及的各配电网管理子系统、配电网业务的时序流程以及在各配电网管理子系统中所传递的消息进行抽象分析，获取对应的时序图。

S12：对仿真业务场景建模得到的第一模型进行实例化，获取对应的仿真业务场景实例。

其中，对仿真业务场景建模得到的第一模型进行实例化，获取对应的仿真业务场景实例，包括：

对仿真业务场景建模得到的第一模型的线路拓扑图和时序图分别进行实例化，并获取相应的仿真业务场景实例；

对仿真业务场景实例所包含的信息采用XML文档格式进行存储，其中获取的线路拓扑图相应的仿真业务场景实例符合IEC61970标准的CIM规则。

在本实施方式中，进行仿真业务场景建模，并获取对应的仿真业务场景实例，即建立一个虚拟的仿真业务场景以模拟配电管理系统实际运行环境。在本实施方式中，基于IEC61970标准对仿真业务场景建模，用于提供统一的应用程序接口和信息应用语义。所谓的IEC61970指的即是能量管理系统应用程序接口(Energy Management System Application Program Interface：EMS-API)，其中，CIM规则表示了EMS信息模型中典型包含的电力企业的所有主要对象的表述，明确表示了CIM用于EMS环境，CIM的信息语义用于EMS程序。

需要说明的是，本实施方式只是优选获取的线路拓扑图相应的仿真业务场景实例符合IEC61970标准的CIM规则，采用IEC61970标准有利于配电系统的规范的统一，也可以根据需要采用其他标准，本实施方式对此并不做限定，具体视情况而定。

S13：对待测的配电终端IED设备进行信息建模，得到第二模型，并对第二模型进行静态结构测试；

其中，对待测的配电终端IED设备进行信息建模，得到第二模型，并对第二模型进行静态结构测试，包括：

采用SCL语言对待测的配电终端IED设备进行信息建模，并保存在对应的工程配置文件中，得到第二模型，在本实施方式中，优选待检测的配电终端IED设备的信息模型采用SCL语言书写，并保存在对应的工程配置文件(*.ICD)中；

读取工程配置文件中的第二模型的内容，并对第二模型的静态结构进行校验。其中，对第二模型的静态结构进行校验，包括：校验工程配置文件中的第二模型的内容是否存在XML语法错误，即检查配置文件是否不符合XML文件格式；以及SCL语法错误，即校验配置文件是否不符合IEC61850-6XML schema的规定。

在本实施方式中，第二模型是基于IEC61850建立的，IEC61850即变电站通讯网络和系统(Communication networks and systems in substations)，通常用于在变电站自动化相关设备及系统之间建立一致的通讯服务和信息传输语义，达到互操作性，其信息模型属于传输信息模型。基于IEC61850的信息建模过程是以通讯服务为前提的信息封装过程，不存在复杂的模型分析和构造，使用基于XML的SCL语言进行描述，包括信息与通讯服务的对应和信息的裁剪及扩充。

S14：对第二模型进行实例化，获取对应的IED设备信息模型实例；

其中，对第二模型进行实例化，获取对应的IED设备信息模型实例，包括：对工程配置文件中的第二模型进行解析，按照IEC61850信息模型结构建立相应的逻辑设备实例、逻辑节点实例、数据实例和数据属性对象实例。

S15：根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例进行测试，获取IED设备的检测结果。

根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例进行测试，获取IED设备的检测结果，包括：

根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例中的数据属性值的变化进行模拟。其中，根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例中的数据属性值的变化进行模拟具体包括：根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例中的浮点型和整型的数据采用随机算法动态模拟对应数据的数据属性值的变化；根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例中的布尔型的数据采用人工置数的方式改变对应数据的数据属性值。

根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例进行业务流程运行控制，其具体包括：根据预设的业务流程触发条件，并根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例模拟进行业务流程的各环节；检测IED设备信息模型模拟进行业务流程的各环节的运行结果。其中，业务流程触发条件包括：时间触发、消息触发、数据变化触发等模拟真实环境下流程运行情况。

自动生成动态消息并对该动态消息的内容进行校验，包括：根据检测的IED设备信息模型模拟进行业务流程的各环节的运行结果，模拟预设对象间消息的产生及传递；检验该消息的格式是否满足预设要求以及该消息的内容是否完整。

根据业务流程的运行结果和动态消息的校验结果，判断IED设备是否能够满足实际工程的运行要求条件，即若IED设备信息模型实例在仿真业务场景实例下，不能完成上述业务流程的各环节或/和动态消息的校验不合格，即模拟的预设对象间消息的产生及传递时，该消息的格式不满足预设要求或该消息内容不完整，则判定IED设备不能满足实际工程的运行要求条件；反之，若IED设备信息模型实例在仿真业务场景实例下，能完成上述业务流程的各环节以及动态消息的校验合格，则判定配电终端的IED设备能够满足实际工程的需求。

通过建立虚拟的仿真业务场景来模拟配电管理系统实际运行的环境，将配电终端IED设备的信息模型即第二模型置于该虚拟环境中运行，通过检查该IED设备信息模型的运行情况，从而检测出配电终端IED设备的功能是否能够满足实际运行时的要求，采用建模和虚拟环境的设置，降低了配电终端IED设备的检测难度，大大提高检测效率，同时由于无需IED设备在实际的配电管理系统中运行检测，因此不会对配电管理系统的安全性造成影响。

请参考图2、图3和图4，图2为本发明一种实施方式所提供的小电流接地报警业务时序图；图3为本发明一种实施方式所提供的小电流接地报警业务线路拓扑图；图4为本发明一种实施方式所提供的小电流接地IED设备的信息模型的层次结构示意图。

在上述各实施方式的基础上，本发明一种具体实施方式还以小电流接地报警应用场景为例对本发明的方法进行了详细说明。

在本实施方式中，首先根据小电流接地报警应用场景抽象得到对应的仿真业务场景模型，该仿真业务场景模型包括小电流接地IED设备监测的线路结构、与小电流接地报警业务相关的各个配电管理子系统、小电流接地报警业务的时序流程以及在各个配电管理子系统中传递的消息，经过抽象分析得到的该业务的时序图和线路拓扑图。其中，时序图包含时序流程、完成该业务涉及的各配电管理子系统和各配电管理子系统中传递的消息。

其次，由仿真业务场景模型实例化获得对应的仿真业务场景实例，其中，该仿真业务场景实例采用XML文档格式存储对应的信息。在本实施方式中，仿真业务场景实例中的时序图部分内容如下：

其中，仿真业务场景实例中的线路拓扑结构符合IEC61970标准的CIM规则，其部分内容如下所示：

再次，对待测的配电终端IED设备进行信息建模，得到第二模型，并对第二模型进行静态结构测试。其中，待检测的小电流接地IED设备信息模型采用SCL语言书写，保存在对应的工程配置文件(*.ICD)中，例如：SCG.ICD。SCL是IEC61850规定的对变电站自动化系统及其构成进行描述的一种语言，它受IEC61850规定的统一的XMLSchema文件约束，可以用相应的XML Schema对ICD文件进行静态结构进行校验，检查出ICD文件中存在的XML语法错误(即检测出配置文件不符合XML文件格式)和SCL语法错误(检测出配置文件不符合IEC61850-6XML schema的规定)。

然后，对第二模型进行实例化，获取对应的IED设备信息模型实例，对工程配置文件中的第二模型进行解析，按照IEC61850信息模型结构建立相应的逻辑设备实例、逻辑节点实例、数据实例和数据属性对象实例。具体如图4所示，图4为小电流接地IED设备的信息模型的层次结构示意图，其中，第一层为IED：SCD_01，表示小电流接地IED设备；第二层为逻辑设备对象，用LD表示；第三层为逻辑节点对象，用LN表示；第四层是数据对象，用DATA表示；最后一层是数据属性对象，用Data Attribute表示。

最后，根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例进行测试，获取IED设备的检测结果，即判断小电流接地IED设备是否满足实际工程需要，其判据主要包括两方面：1)、在虚拟的环境中，判断能否完成小电流接地报警业务时序流程；2)、在虚拟环境中产生的模拟消息的格式和内容是否正确。

其判断的步骤如下：

S21：根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例中的数据属性值的变化进行模拟。即对浮点型和整型的数据采用随机算法动态模拟对应数据的数据属性值的变化；对布尔型的数据采用人工置数的方式改变对应数据的数据属性值。

如，在小电流接地报警业务场景中，数据属性LD_03/MMXU.A.phsA.mag.f表示三相电流A相的电流量测值，可定时为其赋一个随机浮点值表示该数值的变化。

S22：根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例进行业务流程运行控制，其具体包括：根据预设的业务流程触发条件，并根据仿真业务场景实例对IED设备信息模型实例模拟进行业务流程的各环节；检测IED设备信息模型模拟进行业务流程的各环节的运行结果。其中，业务流程触发条件包括：时间触发、消息触发、数据变化触发等模拟真实环境下流程运行情况。

如，在小电流接地报警业务流程中，数据属性LD_02/GGIO.Alm.stVal表示是否产生报警信息，当其值从False变化为True时，触发报警事件I(参见图2)；按照时序流程，当产生事件X，即DMS(配网监视主站)收到恢复供电消息时完成流程，可判断业务流程能够完成；否则，判断业务流程不能完成。

S23：自动生成动态消息并对该动态消息的内容进行校验，包括：根据检测的IED设备信息模型模拟进行业务流程的各环节的运行结果，模拟预设对象间消息的产生及传递；检验该消息的格式是否满足预设要求以及该消息的内容是否完整。

如，报警事件I中产生的从小电流接地装置向DMS(配网监视主站)发送的故障报警消息应采用IEC61850信息格式，格式内容如下：

而经判断，该消息的格式满足IEC61850格式，且内容包含发生故障的线路编号，因此可判定消息正确。

S24：根据上述步骤S22和步骤S23的执行情况，判断IED设备是否能够满足实际工程的运行要求条件。

如，上述步骤S22中判断业务流程能够完成，并且在整个业务流程执行过程中，步骤S23中的消息格式和内容都是正确的，则最终判定配电终端的IED设备能够满足实际工程的需求；否则，有任一个步骤执行失败，则判定配电终端的IED设备不能满足实际工程的需求，且能够得知在业务流程的哪个环节出现问题，并据此进行后续工作。

综上所述，本发明实施例所提供的用于配电系统的配电终端IED设备检测方法，通过建立虚拟的仿真业务场景来模拟配电管理系统实际运行的环境，将配电终端IED设备的信息模型即第二模型置于该虚拟环境中运行，通过检查该IED设备信息模型的运行情况，从而检测出配电终端IED设备的功能是否能够满足实际运行时的要求，采用建模和虚拟环境的设置，降低了配电终端IED设备的检测难度，可直观地描绘出业务发生过程，可通过不断调整参数进行各种情况的测试而无需考虑安全性的问题，大大提高检测效率，同时不会对配电管理系统的安全性造成影响。

以上对本发明所提供一种用于配电系统的配电终端IED设备检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。