专利名称：智能电子设备配置验证的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有标准化配置表示的变电站自动化系统领域。更具体而
言，本发明涉及一种对SA系统中第一智能电子设备的配置进行mt的方 法。
背景技术：
高压和中压电力网络中用于配电的变电站包括在开关站(switch yard) 和/或机架(bay)中布置的一次设备或者现场设备，比如电缆、线路、母 线、开关、断路器、电力变压器以及仪表变压器。经由负责变电站的控制、 保护和监视的变电站自动化(SA)系统、以自动化的方式来操作这些一 次设备。SA系统包括可编程二次设备，所述可编程二次设备也称为智能 电子设备(IED)，其在SA通信网络中互连，并且经由处理接口与一次设 备交互。IED—般分配给三个层级之一，这三个层级是具有操作者场所的 站级、具有用于保护和控制的机架单元的机架级、以及处理级，所述操作 者场所包括人机接口 (HMI)以及通向网络控制中心(NCC)的网关。 处理级单元包括例如用于电压、电流和气体密度测量的电子传感器以及用 于感测开关和变压器分接开关位置的接触探测器，或者对电路断路器或断 连器的致动器或驱动器进行控制的断路器IED。智能致动器或者断路器 IED可以集成在相应的智能一次设备中，并且经由串行链路或者光学处理 总线而连接到机架单元。机架单元经由机架间或站间总线而相互连接并连 接到站级的IED。
现今的SA系统需要独立于制造商的所有变电站设备之间的互操作 性。因此，已经引入了用于变电站的IED之间通信的国际公认通信标准。 IEC标准61850 "变电站中的通信网络和系统"^^变电站特定应用功能与 变电站通信特定问题脱钩，并且为此定义了 一种用于遵循该标准的变电站 的抽象对象模型和一种如何经由抽象通信服务接口 (ACSI)通过网络来 访问这些对象的方法。这允许变电站特定应用比如操作者工作组(OWS) 以标准对象进行操作，而变电站中的实际IED特定对象可以由IED的制造商以不同方式来实现。就分组成逻辑设备并且作为物理设备分配给IED 的逻辑节点而言，按照该标准的抽象数据模型结合了 SA功能。通信特定 问题经由ISO/OSI通信栈来处理，该ISO/OSI通信栈目前包括具有 MMS/TCP/IP/以太网以及光物理层的栈。尽管包括比如时间戳或者有效 性表示这样的属性的数据模型由通信栈的应用层来实现，但是用于时间关 键的或者与安全有关的通信、即比如跳闸和闭锁这样的面向通用对象的变 电站事件(GOOSE )、以及用于模拟采样值的消息，被直接映射到通信栈 的以太网链路层。
前述互操作性要求的一个影响在于来自不同供应商的设备必须由系 统集成商组合成一个SA系统，并且在试运行处理过程中必须在不同供应 商的专用工程或SA配置工具之间交换工程翁:据。因此，在工程处理中必 须以正规方式来描述具有全部设备和通信链路的完整系统。这是通过用于 遵循IEC 61850的系统的综合性的基于XML的变电站配置描述语言 (SCL )来实现的，该SCL语言是所述标准的一部分。
SCL语言用来以IED能力描述(ICD )来描述特定IED或者IED类 型的能力。它枚举了例如由1/0端口的数目界定的物理设备的通信和应用 功能。以SCL语言的变电站配置描述(SCD)文件描述了特定变电站的 模型、就逻辑节点而言的IED功能、以及通信连接。SCD文件包括(l) 开关站命名和拓朴描述、(2) IED配置描述(就逻辑节点而言的功能)、 (3)开关站与IED功能之间的关系、(4)通信网络描述。因而，如果在 SA系统内使用特定IED，则基于它的ICD类型描述，将IED的对象实 例插入到对应SCD文件中。SCL语言允许为实例所携带的并且与特定 IED有关的数据属性指定典型值或者单独值，例如用于配置属性和i殳置参 数的值。通过将逻辑节点附接到一次设备的元件，以SCL语言来描述电 力处理与SA系统之间的连接。通常，开关控制逻辑节点附接到开关设备， 而测量逻辑节点或者保护功能逻辑节点附接到机架单元。
在变电站工程处理中，SA配置(拓朴、IED配置以及通信^1置)源 自客户要求，并且存储在SCD文件中。对于实际安装或者试运行，先前 设计的所有或者部分配置信息需要传送到物理设备，并且IED本身需要 恰当地加以配置。由于SA系统是分布式系统，所以这是依次进行的，即， 一个IED接一个IED地从SCD文件加载变电站特定配置数据并且^JV操 作。另外，不同供应商可能为不同IED单独地加载它们自己的专有工具。 这一过程的一部分是自动化的，但是多数步骤仍然需要试运行或者测试工程师的人工交互。所有这些活动都易于出错。单独IED的SCD文件和实 际配置之间不一致的另外来源由所用SCL文件的不同版本引起，或者由 IED允许其配置在本地、即在设备本身上被改变的这一事实引起。
如上文详述，初始i殳计并且存储于对应SCL文件中的配置与在物理 设备上发现的配置、即对设备功能和/或向IED分配逻辑节点的恰当配置 可能不同。这样的不一致可能在SA系统的试运行过程之中或者之后自行 显现。测试和试运行工程师则遇到以下征兆没有出现两个设备之间的通 信、或者(根据某一协议的)数据不正确或者遗漏，并且可能试图认定 IED被不良配置。另 一方面，尽管有测试不能保证在复杂情形中不出错这 一事实，但是同一工程师的目标是证明所有部分在最可能和最重要(预期 的)的应用场景中的正确协同工作。
为了按照全球标准IEC 61850来保证互操作性、以使系统集成的风险 最小、并保证分布式SA系统在启动时以及在配置改变过程中的正确工作， IEC 61850引入了针对抽象数据模型以及通信相关定义的配置修正信息 的概念。此信息可以在接收方被检查，并且在与安全有关的实时服务如 GSE (通用变电站事件)和釆样值的情况下，此信息必须在接收方被检查， 以保证他关于消息内容的假设与发送方的实际配置状态一致。甚至是在所 发送的每个电文中，与实际使用的修正有关的信息对于实时服务而言也是 在线可用的。接收方通过比较在线修正信息与其基于预期修正信息的配置 来检测修正失配，推断发送方数据模型的变化、数据集布局或者通信定义，
并且采:^ut当措施。
在Wolfgang Wimmer于2005年8月22-26日在Liege召开的PSCC ^i义上提出的标题为"IEC 61850画more than interoperable data exchange between engineering tools"的文章中，任何SCL文件都包括与版本和#~正 处理有关的信息。文件头包含文档引用和版本/修正历史，用于跟踪比如 IED能力描述的不同版本的变化。然而，这样的信息本身可能在配置IED 时丢失，或者更新信息可能无意中被忽略。
专利申请US 2002/0173927涉及基于利用测试系统与被测IED之间的 数字通信的数据交换对保护和控制智能电子设备(IED)的测试。测试设 备(虚拟IED)通过模拟信号线来提供模拟电流和电压波形，以对被测 IED所观测到的二次电流和电压进行仿真。此外，包含与一次或二次变电 站设备在仿真的电力系统故障期间的状态有关的状态信息的数据包通过 通信链路被发送到IED。重点在于测试，即对所配置的设备功能或者所分配的逻辑节点的恰当工作的4HE、对由测试设备的输出所触发的预期正确 动作的發汪。然而，前述专利申请没有考虑被测IED的配置，即设备功 能和/或向IED分配逻辑节点的恰当配置。
发明内容
因此，本发明的目的是避免由上述错误或者不一致来源所引起的困 难。这一目的通过才艮据权利要求1和5的一种对第一智能电子设备的配置 进行*汪的方法和一种用于变电站自动化系统的配置一致性验证器来实 现。根据从属专利权利要求可以清楚了解更多优选实施例。
根据本发明，从第一智能电子设备(IED )的内部服务器读取第一 IED 的配置，并且根据专用数据模型来变换第一IED的配置，该第一IED是 变电站自动化(SA)系统的一部分，并且最初被配置用以根据变电站配 置规范来执行测量、保护和/或控制功能。然后，从例如第二IED或者从 变电站配置描述(SCD)文件读取有关信息，并且变换有关信息，该第二 IED最初被配置用以执行与第一 IED相同的功能。然后，比较经变换的 数据以便识别差异或者不一致、并且解决由IED配置过程引入的错误。 另一方面，如果没有才艮告差异，则除非有相^^证明，否则推断SA系统一 致并且可以预期无故障操作。
在本发明的第一优选变型中，在出于服务原因而更换IED的情况下 使用这一方法。在这一情况下，可以比较原始或第一IED与备用或第二 IED的配置。
在本发明的第二优选变型中，比较在变电站的配置IED上发现的信 息与在最初设计的SCD文件中发现的作为标准化变电站特定数据的变电 站配置信息。因此，本发明允许无需修正处理的一致性验证，并且实现了 用于试运行或者测试变电站装备的时间和精力的减少。
将参照在附图中图示的优选示例实施例，在下文中更具体地说明本发 明的主题，在附图中
图l示出了变电站的单线图的节选，以及
图2是配置IHE过考呈的流程图。在标号列表中概括地列举了在附图中使用的标号及其含义。原则上， 相同部分在图中具有相同标号。
具体实施例方式
图1示出了假设电压电平例如为lOOkV的示例变电站的一部分或者 片段与一些通信始洛和SA或二次设备的单线图。单线级的开关站模型包 含一次设备之间的拓朴上相应的电连接。变电站包括具有两个母线10、 IO，的双母线配置，每个母线经由断连器QB1至QB4来为两个机架11、 11，馈电。每个机架包括电路断路器QA1、断连器QC1以及接地开关QE1。 SA系统的对应节选以粗线描绘了连接到两个1ED21、 22的通信网络20， 这两个IED均管理CSWI类(开关控制)的逻辑节点。如虚线所示，每 个逻辑节点分配给前述电路断路器QA1之一。变电站配置描述(SCD) 文件23包括对包括IED 21、 22的变电站的SCL描述。作为在计算机上 实施的专用软件工具，配置一致性验证器24连接到通信网络20。
图2描绘了包括以下步骤的过程的流程图。
在步骤1.1中，配置一致性验证器24通过经由抽象通信服务接口 (ACSI)来访问驻留于第一 IED 21上的制造消息规范(MMS )服务器， 从该IED读取感兴趣的信息。此信息就变电站配置语言(SCL)而言基 本上等效于配置IED描述(CID )，但是驻留于第一 IED 21上作为IED 制造商特定格式的本地数据。
在步骤1.2中，由配置一致性验汪器24才艮据专用的、抽象的或者"元" 数据模型，将此数据变换或者翻译成与61850数据模型描述或者任何其它 等效数据结构对应的信息。换而言之，提取来自第一IED 21的数据的语 义内容，并将该语义内容转换成专用数据模型的实例。
在步骤2.1中，同时从包含对第一 IED 21的描述的SCD文件23获 取关于第一 IED 21的对应信息。SCD文件23通常在IED 21所归属的变 电站的工程处理期间创建。SCD文件23的对应示例节选的内容如下， 该示例节选在第6 ^f于包括IP地址。<H€ader id AASP2B" v腦i:on:Tna隱StoJCt瞬？IEDhla聰，7^
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在步骤2.2中，解析SCD文件23，并且将其相关内容重排并变换成 与61850数据模型描述对应的信息。
最后在步骤3.0中，比较两个经变换的数据集，从而揭示例如一个数 据集中的在另一lt据集中没有对应对象、元素或者属性的对象、元素或者 属性，或者两个数据集中不具有相同值的具有相同类型和名称的两个对应 对象。这一比较可以g在标准IEC 61850中定义的任何数据类型。
变换规则可根据以下标准的描述而导出2004年3月的、标题为"变 电站中的通信网络和系统"的IEC 61850-6，第一版，第6部分"用于与 IED有关的变电站中的通信的配置描述语言"，参考号IEC 61850-6:2004(E)。举例而言，涉及逻辑设备的第9.3.4节列4了如在以下 三段中引用的通用声明、属性和限制。
丄"ev/ce元素定义了可经由接入点而到达的IED的逻辑设备。它应当 包含至少一个LN和LN0，并且可以包含预配置才艮告、GSE和SMV定义。
表14. LDevice元素的属'性
属性名称 描述
Inst LDevice在IED内的标识。根据IEC 61850-7-x的LD全名
包含在该值之前的附加部分(也参见8.4 )。它的值不能 是空串
desc 描述文字 限制
.LD /w^应当在IED内唯一。. 由iViW和如在8.4中描述的其它部分组成的LD名应当在每个SCL 文件内唯一。
. 属性!Vi对的长度应当至少是一。
可以从其它节获得例如用于通信目的的更多相关信息，而出于本发明 的目的，并非在上述第9.3.4节中包含的所有信息(例如服务)都需要。 然而，与在标准IEC 61850中定义的数据类型相关的所有信息的整体向本 领域技术人员明确地表明了如何执行所提出的变换。
在与上文参照图2描述的实施例不同的实施例中，第二IED2而不是 SCD文件23可以作为在步骤2.1中获取的并且将与直接源于第一 IED 21 的信息做比较的信息的第二来源。例如，如果将比较用于冗余操作或者用 于相互取代目的的两个假定相同的IED的配置，就是这种情况。类似地， 可以检查功能相同但是放置于变电站的不同机架中的两个IED的除了它 们的IP地址之外的差异。
在优选实施例中，如果关于变电站的先验知识表明属性值是错误的， 则可以在步骤1.2或者2.2纠正这些属性值。例如，IED中的服务器必须 包含LLN0节点。因而，可以由配置一致性JlHiE器自动插入遗漏的LLNO 节点。类似地，可以借助配置一致性验证器来分配或者提供遗漏的IP地 址。
由于对不同或者遗漏内容的揭示没有包括与两个值中的哪一个值是 正确值有关的指示，因此根据特定的用户要求来处理或者分析比较结果。 可以根据在61850标准中定义的或者由用户自己定义的规则来修复任何 差异。
标号列表
10 母线
11 机架
20 通信网络
21 第一智能电子设备(IED )
22 第二IED
23 SCD文件
24 配置一致性發汪器
权利要求
1. 一种对第一智能电子设备(IED)(21)的配置进行验证的方法，所述第一智能电子设备是变电站自动化(SA)系统的一部分，所述方法包括-从所述第一智能电子设备(21)读取关于所述第一智能电子设备(21)的第一配置信息，-根据专用数据模型来变换所述第一配置信息，-读取关于所述第一智能电子设备(21)的第二配置信息，-根据所述专用数据模型来变换所述第二配置信息，以及-比较经变换的所述第一和第二配置信息。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括从具有 与所述第一智能电子i殳备(21)相同的功能的第二智能电子i殳备(22)读 取所述第二配置信息。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括从描述 所述SA系统的配置的变电站配置描述(SCD)文件读取作为标准化的变 电站特定数据的所述第二配置信息。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述标准化的变电站 特定数据根据标准IEC 61850来描述。
5. —种用于变电站自动化(SA)系统的配置一致性發逸器，包括-用于读取和变换在所述变电站自动化系统的第一智能电子设备 (21)的内部服务器上存储的关于所述第一智能电子设备(21)的第一配 置信息的装置，-用于读取和变换来自第二来源(22)的关于所述第一智能电子设备 (21)的第二配置信息的装置，以及-用于比较经变换的来自所述第一智能电子设备(21)和所述第二来 源(22)的所述配置信息的装置。
全文摘要
本发明描述了一种用于遵循IEC 61850的变电站的变电站自动化测试工具。本发明涉及对第一智能电子设备(IED)21的配置的验证，该第一IED是变电站自动化(SA)系统的一部分，并且最初被配置用以根据变电站配置规范来执行测量、保护和/或控制功能。首先从第一IED的内部服务器读取配置信息，并且根据专用数据模型来变换配置信息。然后从例如第二IED或者从变电站配置描述(SCD)文件读取有关信息，并且类似地变换有关信息，所述第二IED最初被配置用以执行与第一IED相同的功能。然后比较经变换的数据，以便识别差异或者不一致、并且解决由IED配置过程引入的错误。
文档编号H02J13/00GK101432612SQ200780014853
公开日2009年5月13日 申请日期2007年4月20日 优先权日2006年4月24日
发明者亚历山德拉·库奇-杰尔扎夫斯卡, 克劳斯·费特尔, 克里斯蒂安·弗雷, 迈克尔·奥布里斯特, 雅各布·希波维奇 申请人:Abb研究有限公司