IEC61850面向对象建模

内容提要IEC61850面向对象建模总结IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850与传统技术比较-信息模型IEC61850数据组织示例：PhysicalDevice(networkaddress)LogicalDevice(e.g.Relay1)MMXU1MMXU2MXMXAVLogicalNodesFunctionalConstraint“MMXU2$MX$A”=Feeder#2CurrentMeasurements基本元素服务器SERVER逻辑设备LD逻辑节点LN数据对象DO数据属性DA公共数据类逻辑节点（LN）代表了核心功能IEC61850标准介绍-数据模型逻辑节点与物理设备逻辑节点与数据对象逻辑节点组例子：XCBR（断路器逻辑节点）系统逻辑节点自动控制逻辑节点监控逻辑节点通用功能逻辑节点接口逻辑节点测量与计量逻辑节点保护逻辑节点与保护相关逻辑节点传感器与监控逻辑节点互感器逻辑节点开关逻辑节点变压器逻辑节点其他逻辑节点IEC61850标准介绍-数据模型展示IEC61850-7-4。IEC61850标准介绍-数据模型逻辑节点命名公共数据类（CDC）•CDC为LN定义了一些公共数据结构，这些结构用于LN的数据定义。•CDC是在基本数据类型基础上定义的。IEC61850基本数据类型CDCCDC展示IEC61850-7-3功能约束（FC）IEC61850标准介绍-数据模型IEC61850标准介绍-数据模型建模总体原则IEC61850规范了数据模型、服务以及建模方法。应基于面向对象的建模思想和分层次的总体原则对设备进行建模。同一个功能对象相关的数据以及数据属性，应建模在该功能对象中（包括对该对象的扩展）；同多个功能相关，或同全系统功能相关的数据，应建模在公共的逻辑节点或者逻辑设备中。建模总体原则物理设备建模原则一个物理设备即一个IED，应建模为一个装置对象。该对象是一个容器，应包含服务器对象，服务器对象中应包含至少一个LD对象，每个LD对象中应至少包含3个LN对象。服务器建模原则服务器描述一个设备外部可见（可访问）的行为，每个服务器应有一个访问点。支持过程层自动化的间隔层设备，对上与变电站层设备通信，对下与过程层设备通信，可采用不同访问点分别与变电站层和过程层进行通信。建模总体原则逻辑设备建模总体原则IEC61850标准中未规范具体LD如何划分，《DL/T860工程实施规范》规定宜把某些具有公用特性的逻辑节点组合成一个逻辑设备。逻辑节点建模总体原则需要通信的每个最小功能单元应建模为一个逻辑节点对象，属于同一功能对象的数据和数据属性应放在同一个LN对象中，若标准的LN类不满足功能对象的要求，可进行LN类扩展或者新建LN类，扩展和新建应遵循IEC61850的规定。建模扩展原则扩展总体规则装置功能分解后得到的需要通信的最小功能单元，根据IEC61850-7-4中规范的逻辑节点类列表，应选择合适的类对功能进行建模。•判断标准已有的LN类是否满足功能要求，若满足则采用合适的LN类；•若标准已有的LN类不满足功能要求，判断已有的LN类是否满足被建模功能的核心需求，如满足核心需求，则可向该LN类添加新的数据，以满足功能的需求；•如标准已有的LN类不满足被建模功能的核心需求，则可扩展一个新LN类。建模扩展原则展示实际的模型。建模扩展原则逻辑节点扩展规则1）如有合适的LN类符合被建模功能的需求，则逻辑节点实例应具有该LN类所有必选的属性；2）基本数据相同的功能，应采用源于相同LN类的不同实例。；3）如有合适的LN类符合被建模功能的核心建模需求，则可通过添加若干数据满足被建模功能的建模需求，LN类的名字不变；4）如没有合适的LN类符合被建模功能的核心需求，则可根据以下规则新建LN类–LN类的名称首字母应符合IEC61850所规定的逻辑节点组相关前缀的要求；–LN类的名称的其他字母应与功能英文名称有关；–新建LN类的名称不可与IEC61850中已存在的LN类名称冲突，应符合DL/T860命名空间的要求。建模扩展原则数据扩展规则添加或扩展数据应遵循以下原则：1）如LN类中已有的可选数据能满足要求，则应使用可选数据；2）标准中定义的LN类中已有的数据，如在一个LN实例中存在该数据类的多个实例，可在数据后扩展数字后缀；3）标准中定义的LN类不满足建模需求，需要添加数据时，如IEC61850-7-4的第6节数据名称语义中规定的数据能满足需要添加的数据的需求，则应选择标准规定的数据添加到该LN类4）标准中定义的LN类不满足建模需求，需要添加数据时，如IEC61850-7-4的第6节数据名称语义中规定的数据不能满足添加数据的需求，则可按照以下规定新建数据：–新建数据的名称，应尽量采用IEC61850-7-4的第4节规定的缩写，通过组合形成新的数据名称；–新建数据应采用IEC61850-7-2规定的通用数据类和基本数据类型；–新建数据的名称，不可与已有数据名称冲突，应符合IEC61850的命名空间要求。建模扩展原则IEC61850通用数据类，以及复杂数据类型和简单数据类型一般情况下可以满足变电站自动化系统的建模要求。因此，不宜扩充通用数据类、复杂数据类型和基本数据类型，宜通过扩展逻辑节点来满足需求。建模《DL/T860工程实施规范》（浙江企标、国网企标《DL/T860工程模型规范》）物理设备建模一个物理设备宜建模为一个IED，一个IED宜建模为一个server。逻辑设备的建模逻辑设备宜按功能划分逻辑设备类型，按以下几种类型划分：公用LD，inst名为“LD0”测量LD，inst名为“MEAS”保护LD，inst名为“PROT”控制及开入LD，inst名为“CTRL”录波LD，inst名为“RCD”工程实施中，亦可根据需要适当组合。建模公用LD关于设备本身的信息以及设备中多个功能相关的数据宜建模在公用LD中，例如：装置自检信息、装置告警信息、系统参数等测量LD设备采集的模拟量信息宜建模在测量LD中，包括交流量、直流量等。保护LD保护相关功能宜建模在保护LD中，包括事件、告警、定值、压板等。控制及开入LD设备采集的状态信息和设备的遥控信息宜建模在控制及开入LD中。录波LD录波相关信息宜建模在录波LD中，例如录波启动，录波完成等信息。在不影响正常功能的条件下，不宜划分过多LD。为使定值切换等操作简化，保护功能宜使用一个LD来表示建模逻辑节点的建模逻辑节点建模原则应直接采用标准已明确定义的LN，不宜采用通用LN。模拟量数据建模属于同一测量对象的数据宜建立在同一LN中。1）交流量–标量：用于建模频率，功率因数等标量信息宜采用MV进行建模–矢量：用于建模电压电流等矢量信息单项值宜采用CMV，数据类型为Vector三相值相到地的值宜采用WYE，相到相的值宜采用DEL，数据类型采用Vector直流量宜采用MV进行建模。建模控制数据建模控制数据模型应位于控制及开入逻辑设备。1）断路器控制断路器控制LN为CSWI，DO为DPC，是双位置控制。某些情况下，开关位置只接入合位，装置自行处理，仍然使用DPC建模。2）刀闸控制刀闸控制LN为CSWI，DO为DPC，是双位置控制。某些情况下：刀闸只接入合位，装置自行处理，仍然使用DPC建模。3）变压器分接头控制变压器分接头控制建模为逻辑节点YLTC，其升降停控制DO为TapChg，CDC为BSC。建模开入量数据建模1）断路器、刀闸接入双位置如果过程层设备智能化，具有过程层通信的情况开关逻辑节点XCBR，位于过程层智能设备，开关位置采用数据Pos，数据属性stVal建模；刀闸逻辑节点XSWI，位于过程层智能设备，刀闸位置采用数据Pos，数据属性stVal建模；间隔层智能设备，通过GOOSE接收过程层智能设备的开关刀闸的位置信息。这些位置信息在间隔层设备建模为CSWI（与该开关或者刀闸的控制模型对应），采用数据Pos，数据属性stVal，供站控层设备与间隔层设备交换信息使用。如果过程层设备非智能化，无过程层通信的情况开关逻辑节点XCBR，位于间隔层智能设备，开关位置采用数据Pos，数据属性stVal建模；刀闸逻辑节点XSWI，位于间隔层智能设备，刀闸位置采用数据Pos，数据属性stVal建模对站控层设备通信，开关刀闸位置信息在间隔层设备建模为CSWI（与该开关或者刀闸的控制模型对应），采用数据Pos，数据属性stVal。由于没有智能化过程层设备，故开关刀闸LN置于间隔层设备。建模开入量数据建模2)断路器、刀闸接入单位置如果过程层设备智能化，具有过程层通信的情况由过程层智能设备处理单位置到双位置的转换，建模同断路器位置接入合位和分位，具有过程层通信的模型如果过程层设备非智能化，无过程层通信的情况由间隔层智能设备处理单位置到双位置的转换，建模同断路器位置接入合位和分位，具有过程层通信的模型3）地刀位置地刀位置接入双位置，建模同刀闸接入双位置建模地刀位置接入双位置，建模同刀闸接入单位置建模地刀不控制，只接入位置的情况，将CSWI.Pos.ctlModel值置为0，即只有状态（status-only）建模保护事件建模保护事件数据模型应位于保护相关逻辑设备。保护事件相关数据对象的通用数据类是ACT、ACD。保护LN类中扩展一个DO，建模保护动作相对时间RltTmms（RelativeTime），CDC采用INS。建模告警建模装置告警，通信告警可位于设备的公共LD，例如：通信插件告警等；保护告警可位于保护LD，例如过负荷告警等。标准中规定了GGIO中的Alm建模告警，可使用AlmGGIO中，通用数据类采用SPS的Alm。建模装置复归建模每个装置一般配置一个复归对象，复归数据模型应位于公用LD中，采用LLN0中的LEDRs，直接控制方式。建模定值建模1）控制字，例如公共控制字、纵联保护控制字、差动控制字、距离保护控制字……，这些控制字与多个功能逻辑节点相关，控制字定值模型位于保护LD，扩展在LN0中；2）控制字按照投退方式建模时，与系统相关的控制字建模在保护LD，扩展在LN0中；与具体功能相关的控制字，建模在相关的功能LN中；如零序II段投入控制字扩展建模在零序二段的功能LN中。3）与某个具体功能LN相关的定值，如相间I段电抗定值、接地II段电抗定值、接地I段时间定值……，定值模型位于该功能LN内，即位于该功能LN所在的保护LD，扩展在功能LN内。4）与某几个具体功能LN相关的定值，如相间距离电阻定值、接地距离电阻定值、电抗零序补偿系数、电阻零序补偿系数……，定值模型位于功能LN所在的LD，建模定值排序在保护LD的LLN0中，形成两个数据集，该数据集的成员均为装置的定值，数据集成员的排列顺序与装置说明书定值单中定值的顺序相同。该数据集只用于定义顺序，不进行实际通信，成组定值单“dsSetting”，系统参数单“dsParam”。建模录波建模录波数据模型应位于录波逻辑设备。采用逻辑节点RDRE建模，下列数据对象是必需的：RcdMade，该数据为true时，表示录波完成。FltNum，该数据表示用于区别故障的序号，用十进制表示。录波文件（COMTRADE格式）名称可采用：装置名_LD名称_FltNum故障号_故障时间，该命名方式可保证录波文件与故障号的对应关系。故障时间格式为：年（四位）月（两位）日（两位）_时（两位）分（两位）秒（两位）_毫秒（三位）。专业工具IEC61850模型复杂，文件篇幅较大，可通过XMLSPY等软件工具进行阅读。为保证准确性，装置模型应自动生成。可通过专业工具完成模型文件的静态合法性检查、动态合法性检查。例如SCLChecker等。专业工具对于工程实施非常重要。谢谢2009-07