专利名称：一种基于iec 61850-7-420标准的分布式发电设备建模实现方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统元件建模实现方法，特别涉及基于IEC 61850-7-420标 准的分布式发电设备建模实现方法。
背景技术：
近年来，随着能源危机的日益突出，清洁可再生能源领域受到广泛关注，未来将会 有越来越多的分布式发电(Distributed Energy Resource, DER)接入电网。目前，DER及 其他系统元件(如监测、保护装置等)的生产厂家多数自定义设备的通信规约，且通信接口 类型各异，这将使得系统在信息集成、运行控制以及调度管理等方面受到极大的制约。在 国际上，电力部门、运营商和分布式发电制造商意识到需要一个统一的国际标准来解决DER 通信和控制接口标准化的问题，因此IEC 61850开始将DER纳入标准体系，并进行了一些 IEC61850-7-420在DER中应用的前期工作。随着DER在我国的迅速发展，需要制定DER等 电力系统元件的统一系统模型及相应的标准化信息接口，以实现各元件在电力系统中的即 插即用、能量管理等重要功能，降低系统集成的难度、工作量及成本。目前，电力系统元件建模工作中已出现对IEC 61850的研究，大多围绕变电站系 统远动、保护装置的建模及协议转化工作。中国专利CN 101706773A提出采用XML信息重组 实现变电站快速自动建模，应用于采用IEC 61850通信的数字化变电站及传统变电站内的 间隔层智能电子装置(Intelligent Electronic Devices, IED)建模，但须提前约定SAddr 信息格式，通用性较差。中国专利CN101035099A提出一种实现103协议向IEC 61850标准 转换的通用网关设计方法，完成对变电站间隔层产品的协议转换。上述研究尚未涉及DER 设备建模，为了方便快捷地对DER设备进行建模，降低系统的集成难度，本发明提出了一种 基于IEC61850-7-420标准的DER设备建模实现方法，以推动DER通信和控制接口的标准化 应用。
发明内容
本发明目的是为了实现DER设备的逻辑建模，推动DER通信和控制接口的标准化 应用，避免未来大量DER接入电网后给电力系统自动化和信息集成带来巨大的难度、工作 量及成本。本发明为一种基于IEC 61850-7-420标准的DER设备建模实现方法，所述的建模 实现方法包括对DER设备进行模型提取、模型构建、下载及识别。具体实现过程分为以下几个步骤
1)对DER设备进行模型提取，按照所述DER设备各组成部件的实际功能，将DER设 备划分为系统信息模型、接入点(ECP)模型、控制器模型、发电模型、励磁系统模型、转速/ 频率调节系统模型、电力电子变换器模型以及辅助模型等部分，并提取所述各个模型包含 的逻辑节点(Logical Nodes，LN)，LN遵循IEC 61850-7-420标准的规定。
2)基于DER设备提取的各LN进行模型构建，具体的构建步骤为a)建立元模型文件，设计数据属性(Data Attribute, DA)、公共数据类(Common DataClasses，CDC)、数据对象(Data Object, DO)、LN等结构体，对应各成员项的设计遵循 但不限于IEC 61850标准对DA、⑶C、D0以及LN的规定。LN结构体通过成员项关联单个或 多个DO，DO结构体通过成员项关联CDC，CDC结构体通过成员项关联单个或多个DA，DA结 构体提供成员项以存储模型的内存数据映射地址；b)基于IEC 61850标准发布的XML Schema规定，利用XML语言将LN结构体实例 化，确定其关联的所有DO信息；C)将DO关联的CDC结构体实例化，确定其关联的DA信息；d)将⑶C关联的所有DA结构体实例化；e)重复步骤c)-步骤d)建立模型所需的所有⑶C ；f)重复步骤b)_步骤e)建立模型所需的所有LN ；g)利用XML语言增加DER模型的系统信息及通信服务，形成完整XML模型文件。3)基于DER设备的XML模型文件生成IED初始化文件、数据集与报告控制块文件、 控制变量文件以及DO内存数据库映射文件等目标文件，下载至DER设备相应的IED。4) IED识别DER模型，包括以下步骤a)解析IED初始化文件，完成相关的初始化工作，按照DO内存数据库映射文件构 建DO完整的树型结构驻留内存。b)通过功能约束提取LN中的遥测DO、遥信DO、遥调DO以及遥控D0，并由自身通 信模块实现IED多种通信应用接口的正常工作。c) IED数据采集处理模块工作，采集DER设备的运行数据，依据内存数据映射地址 写入对应遥测、遥信D0，并依据数据集与报告控制块文件的配置内容，触发DO数据交互。d) IED响应命令中断，获取命令类型与控制点序号，并依据控制变量文件的配置内 容，对受控点序号对应遥调、遥控DO所关联的IED控制模块进行操作，实现对DER设备的管 理控制。本发明具有以下特点(1)建立DER设备的模型文件，对DA、⑶C、DO以及LN的编辑简单快捷，缩短研发周期。(2)可预置多种DER设备模型，方便建模操作以及模型修改，可移植性强。(3)本发明在实现DER设备建模的同时，也能够对其他电力系统元件进行快捷建 模，通用性和扩展性强，应用领域广泛。
图1是本发明的DER设备建模流程图；图2是本发明的DER模型提取-LN分类图；图3是本发明的DER模型构建示意图；图4是本发明的DER及其IED应用结构图；图5是本发明的DER设备建模及实现示意图；图6是本发明的DER模型识别示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明。图1描述了本发明的DER设备建模流程，按照实现顺序依次分为模型提取、模型构 建、下载及识别1)模型提取针对DER设备组成部件的实际功能进行模型提取，形成所需的LN。2)模型构建基于提取的各LN进行模型构建，形成DER设备的XML模型文件。
3)模型下载基于XML模型文件生成目标文件，下载至DER设备相应的IED。4)模型识别IED解析目标文件，实现对DER设备模型的自动识别。DER设备工作 时，IED解析DER设备的采集数据，建立与管理中心/其他IED的信息通讯，并对接收到的 控制信息进行解析，实现对DER设备的管理控制。图2描述了本发明的DER模型提取LN分类情况。LN分类依据DER设备的功能进 行划分，遵循IEC 61850-7-420标准的规定，通常包括系统信息模型、DER ECP模型、DER控 制器模型、DER发电模型、DER励磁系统模型、转速/频率调节系统模型、电力电子变换器模 型以及辅助模型等部分，其中系统信息模型LN包括物理装置LPHD，公用逻辑节点以及逻辑 节点零LLNO ；辅助模型包括常见的辅助设备(或系统)对应的逻辑模型，如燃料系统、蓄电 池、时序、物理/电气测量、保护、控制以及开关设备等，这些辅助模型是DER设备模型重要 的组成部分。DER设备模型的典型LN分类如表1所示。基于各部分LN可以构建完整的DER设备模型，典型模型包括CHP模型、 Photovoltaicsystem 模型、Fuel cell 模型以及 Reciprocating engine 模型等，可将这些 模型保存于相应的预设模型文件，以方便调用或编辑修改。表1典型LN分类
权利要求
1.一种基于IEC 61850-7-420标准的分布式发电设备建模实现方法，其特征在于所 述的建模实现方法包括对分布式发电设备进行模型提取、模型构建、下载及识别。
2.根据权利要求1所述的基于IEC61850-7-420标准的分布式发电设备建模实现方 法，其特征在于所述的对分布式发电设备进行模型提取是按照设备各组成部件的功能，将 分布式发电设备划分为系统信息模型、接入点模型、控制器模型、发电模型、励磁系统模型、 转速/频率调节系统模型、电力电子变换器模型和辅助模型，提取上述各个模型包含的逻 辑节点，逻辑节点遵循IEC 61850-7-420标准的规定。
3.根据权利要求1所述的基于IEC61850-7-420标准的分布式发电设备建模实现方 法，其特征在于所述的对分布式发电设备进行模型构建基于所提取的各逻辑节点，具体的 构建步骤为a)建立元模型文件，设计数据属性、公共数据类、数据对象、逻辑节点等结构体；b)基于IEC61850标准发布的XML Schema规定，利用XML语言将逻辑节点结构体实例 化，确定其关联的所有数据对象信息；c)将数据对象关联的公共数据类结构体实例化，确定其关联的数据属性信息；d)将公共数据类关联的所有数据属性结构体实例化；e)重复步骤c)-步骤d)建立模型所需的所有公共数据类；f)重复步骤b)_步骤e)建立模型所需的所有逻辑节点；g)利用XML语言增加分布式发电设备模型的系统信息及通信服务，形成完整的XML模 型文件。
4.根据权利要求3所述的基于IEC61850-7-420标准的分布式发电设备建模实现方 法，其特征在于基于XML模型文件生成智能电子装置初始化文件、数据集与报告控制块文 件、控制变量文件以及数据对象内存数据库映射文件等目标文件，下载至分布式发电设备 相应的智能电子装置。
5.根据权利要求4所述的基于IEC61850-7-420标准的分布式发电设备建模实现方 法，其特征在于所述的智能电子装置识别分布式发电设备模型的步骤为a)解析智能电子装置初始化文件，完成相关的初始化工作，按照数据对象内存数据库 映射文件构建数据对象完整的树型结构驻留内存；b)通过功能约束提取逻辑节点中的遥测数据对象、遥信数据对象、遥调数据对象以及 遥控数据对象，并由自身通信模块实现智能电子装置多种通信应用接口的正常工作；c)智能电子装置数据采集处理模块工作，采集分布式发电设备的运行数据，依据内存 数据映射地址写入对应遥测、遥信数据对象，并依据数据集与报告控制块文件的配置内容， 触发数据对象的数据交互；d)智能电子装置响应命令中断，获取命令类型与控制点序号，并依据控制变量文件的 配置内容，对受控点序号对应遥调、遥控数据对象所关联的智能电子装置控制模块进行操 作，实现对分布式发电设备的管理控制。
全文摘要
一种基于IEC 61850-7-420标准的分布式发电设备建模实现方法，包括分布式发电设备模型的提取、构建、下载及识别等过程。本发明提供的建模实现方法，可以对分布式发电设备进行灵活快速建模，解决其通信和控制接口标准化的技术问题，推动其与系统之间信息交互的规范化和标准化。
文档编号H02J13/00GK102004817SQ20101053518
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者裴玮, 邓卫 申请人:中国科学院电工研究所