基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型制造技术

本发明专利技术涉及微电网技术领域，具体公开了一种基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型，将微电网数据交换结构体系划分为三层：微电网过程层、数据协议转换层和微电网能量管理层；微电网过程层包括微电网物理设备的数据采集单元和控制单元，完成模拟量采样、开关量输入/输出和操作命令发送；数据协议转换层对下接收微电网过程层采集到的数据，并转换成协议数据传送给微电网能量管理层；对上接收微电网能量管理层下发的操作控制命令并下发给微电网过程层；微电网能量管理层接收数据协议转换层传送的数据，分析决策产生下一步控制命令集并下发到数据协议转化层。本发明专利技术模型结构简单，扩展灵活；能提高数据读取效率。

【技术实现步骤摘要】
基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型
本专利技术涉及微电网
，尤其涉及一种基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型。
技术介绍
微电网是由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。微电网将分布的电源相互协调起来，提高了发电效率，减小了输电损耗和对环境的污染。微电网能量管理系统主要应用于微电网的数据采集、状态监测、协调控制、能量优化、网络分析中，目的是对微电网中各微源进行管理，加强各微源间的协调能力，提高发电效率，保证微电网在不同运行模式过渡时的平稳转换。然而，当前国内风机、光伏等分布式发电和储能系统生产厂家众多，通讯方式和通讯协议多样，还没有出台微电网数据交换的统一标准，这给微电网能量管理系统的设计和实现增加了实施困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是为解决微电网中通讯方式和通信协议多样的问题，将IEC61850协议标准引入微电网能量管理系统中，提供了一种基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型，是将微电网数据交换结构体系划分为三层：微电网过程层、数据协议转换层和微电网能量管理层；所述微电网过程层包括微电网物理设备的数据采集单元和控制单元，主要完成模拟量采样、开关量输入/输出和操作命令发送；所述数据协议转换层对下负责接收微电网过程层采集到的数据，并将数据转换成IEC61850协议数据传送给微电网能量管理层；对上负责接收微电网能量管理层下发的操作控制命令，并将操作控制命令下发给微电网过程层；所述微电网能量管理层接收数据协议转换层传送的实时数据，通过微电网能量管理系统对所述实时数据进行计算、分析并作出决策，产生微电网下一步优化运行的控制命令集并将这些控制命令集转化为IEC61850标准的命令下发到数据协议转化层；其中，所述数据协议转换层与微电网能量管理层之间的数据交换通过IEC61850客户端完成，主要为微电网能量管理系统提供数据接口，并自动存储采集到的实时数据；IEC61850服务器应用于所述微电网数据协议转换层，是微电网过程层和数据协议转换层的数据接口，其负责将数据协议转换层的协议转换并通过交换机与上层的IEC61850客户端进行实时通讯，并负责接收微电网过程层采集到的实时数据并转化为IEC61850协议数据和/或将IEC61850协议的控制命令转换为微电网过程层可识别的操作控制命令并下发到微电网过程层。优选地，所述微电网能量管理层通过微电网能量管理系统中的高级应用对所述实时数据进行计算、分析并作出决策，所述高级应用包含微电网实时运行监控、微电网潮流分析、光电/风电/负荷预测、微电网实时优化、状态估计、微电网经济调度。优选地，所述微电网物理设备包括能源设备和电力电子设备，包括风机、光伏阵列、蓄电池组、燃料电池组、柴油机、整流器、逆变器、斩波器。优选地，所述微电网物理设备为电力系统设备，包括断路器、变压器、交流母线、直流母线。优选地，所述IEC61850服务器包括：微电网功能描述配置文件（ICD文件）解析模块、传统协议解析模块、服务映射模块和编码模块；主要服务包括：关联服务、目录服务、定义服务、数据集服务、报告服务、控制服务、抽象语法标记编解码服务、制造报文规范协议实现服务、应用接口定义与实现服务；解析微电网功能描述配置文件，并在所述的IEC61850服务器内部构建微电网IEC61850信息模型；与微电网物理设备层进行数据交换，所述交换的数据包括物理设备静态数据、测点实时数据以及设备的控制数据。优选地，所述物理设备的静态数据包括：设备的类型、铭牌信息、额定值、告警限值，IEC61850服务器根据实际微电网物理设备来配置微电网中物理设备的静态数据。优选地，所述测点实时数据包括：测点模拟测量值和物理设备的状态值；所述设备的控制数据包括：遥控、遥调、配置数据。优选地，所述IEC61850客户端对采集到的实时数据进行自动存储的步骤如下：遍历微电网IEC61850数据模型中的数据，模型中每条数据都包含了此条数据的数据路径和约束条件；按照约束条件对IEC61850协议的实时数据进行分类筛选，实时数据包括遥测数据、遥信数据、遥控数据和遥调数据，其对应的约束条件分别是MX、ST、CO和SP；在内存数据库中分别建立遥测、遥信、遥控、遥调内存数据库表，并在数据库表中添加数据路径、时间戳、数据值、数据品质字段，其中数据路径为每条数据的固定值；将所述的实时数据分别插入对应的实时数据库表中，根据数据的数据路径与微电网物理设备的具体数据映射，也可根据其在实时数据库中对数据的进行查询。优选地，IEC61850服务器与IEC61850客户端间的数据交换是基于微电网的信息模型上的数据交换，IEC61850协议标准的微电网信息模型的构建方法采用面向分布式电源整体系统或负荷单元系统的建模方法，信息模型的具体构建步骤如下：将微电网中的整个分布式电源系统或负荷单元系统看作是一个对象，针对所述对象来逐个建立模型；将分布式电源系统或负荷单元系统对象分解成数据信息，所述分解成的数据信息包含动态数据信息和静态数据信息；根据所述单个分布式电源系统或负荷单元系统分解成的动态数据信息和静态数据信息，参照IEC61850协议标准设计建模所需要的逻辑节、数据对象和数据属性；根据所述设计的逻辑节点、数据对象和数据属性通过IEC61850建模工具建立智能电子设备功能描述文件，利用XML语言来描述整个微电网：依据IEC61850协议标准和XML语法规范依次建立所述智能电子设备功能描述文件的Header、Communication、IED、Datatemplates四部分，完成一个完整的智能电子设备功能描述文件的建立；利用IEC61850开发软件解析所述智能电子设备功能描述文件，并将微电网信息模型放置在IEC61850服务器中。优选地，所述利用XML语言来描述整个微电网具体是：在所述智能电子设备功能描述文件中，将整个微电网看作是一个智能电子设备；各个分布式电源系统、负荷单元或电气连接单元看作是一个逻辑设备；每个逻辑设备下包含一个LLN0逻辑节点、一个LPHD逻辑节点以及1-n个通用输入/输出逻辑节点GGIO，多个GGIO逻辑节点可以用前缀名和实例号来区分；在GGIO逻辑节点下添加根据微电网中的实时数据和静态数据信息设计成的数据对象和数据属性。本专利技术所述的基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型，其有益效果为：模型结构实现简单，扩展灵活；新设备可通过增加一个IEC61850服务器并入已有的数据交换模型中。设备的新功能也可通过在ICD文件中添加新功能的数据对象或数据属性来实现，从而微电网系统或配电网系统的更改与扩展具有灵活性、开放性和高度自治性。面向分布式电源整体系统或负荷单元系统的建模方式，设备建模只需要三种逻辑节点，建模简单、方便避免创建新的逻辑节点，更符合IEC61850的规范；一个分布式电源或负荷单元中的所有动态数据都包含在一个通用输入/输出逻辑节点GGIO中，数据集成方便；避免了使用复杂的IEC61850数据结构，大大缩短了IEC61850客本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型，其特征在于：将微电网数据交换结构体系划分三层：微电网过程层、数据协议转换层和微电网能量管理层；所述微电网过程层包括微电网物理设备的数据采集单元和控制单元，主要完成模拟量采样、开关量输入/输出和操作命令发送； 所述数据协议转换层对下负责接收微电网过程层采集到的数据，并将数据转换成IEC61850协议数据传送给微电网能量管理层；对上负责接收微电网能量管理层下发的操作控制命令，并将操作控制命令下发给微电网过程层； 所述微电网能量管理层接收数据协议转换层传送的实时数据，通过微电网能量管理系统对所述实时数据进行计算、分析并作出决策，产生微电网下一步优化运行的控制命令集并将这些控制命令集转化为IEC61850标准的命令下发到数据协议转化层；其中，所述数据协议转换层与微电网能量管理层之间的数据交换通过IEC61850客户端完成，主要为微电网能量管理系统提供数据接口，并自动存储采集到的实时数据；IEC61850服务器应用于所述微电网数据协议转换层，是微电网过程层和数据协议转换层的数据接口，其负责将数据协议转换层的协议转换并通过交换机与上层的IEC61850客户端进行实时通讯，并负责接收微电网过程层采集到的实时数据并转化为IEC61850协议数据和/或将 IEC61850协议的控制命令转换为微电网过程层可识别的操作控制命令并下发到微电网过程层。...

【技术特征摘要】
1.一种基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型的通讯方法，其特征在于：将微电网数据交换结构体系划分三层：微电网过程层、数据协议转换层和微电网能量管理层；所述微电网过程层包括微电网物理设备的数据采集单元和控制单元，主要完成模拟量采样、开关量输入/输出和操作命令发送；所述数据协议转换层对下负责接收微电网过程层采集到的数据，并将数据转换成IEC61850协议数据传送给微电网能量管理层；对上负责接收微电网能量管理层下发的操作控制命令，并将操作控制命令下发给微电网过程层；所述微电网能量管理层接收数据协议转换层传送的实时数据，通过微电网能量管理系统对所述实时数据进行计算、分析并作出决策，产生微电网下一步优化运行的控制命令集并将这些控制命令集转化为IEC61850标准的命令下发到数据协议转换层；其中，所述数据协议转换层与微电网能量管理层之间的数据交换通过IEC61850客户端完成，主要为微电网能量管理系统提供数据接口，并自动存储采集到的实时数据；IEC61850服务器应用于所述数据协议转换层，是微电网过程层和数据协议转换层的数据接口，其负责将数据协议转换层的协议转换并通过交换机与上层的IEC61850客户端进行实时通讯，并负责接收微电网过程层采集到的实时数据并转化为IEC61850协议数据和/或将IEC61850协议的控制命令转换为微电网过程层可识别的操作控制命令并下发到微电网过程层；IEC61850协议数据在IEC61850客户端的数据存储流程具体步骤如下：1)当实时数据通过IEC61850服务器主动或被动上传到IEC61850客户端后，IEC61850客户端将遍历信息模型中的逻辑设备集合，读取信息模型中所有的逻辑设备；2)遍历各逻辑设备下的逻辑节点集合，读取信息模型中所有的逻辑节点；3)遍历各逻辑节点下的数据对象集合，最后获取信息模型中所有的数据对象；将所有的数据对象转化为约束模型节点，每个数据对象就会带有约束条件的属性；4)数据存储模块通过各数据对象的约束条件将实时数据进行分类：约束条件FC＝MX为遥测量、FC＝CO为遥控量、FC＝ST为遥信量、FC＝SP为遥调量，数据分类后分别存储到相应的实时数据库内存表中；5)在内存数据库中分别建立遥测、遥信、遥控、遥调内存数据库表，并在内存数据库表中添加数据路径、时间戳、数据值、数据品质字段，其中数据路径为每条数据的固定值；6)将遥测量、遥控量、遥信量和遥调量四种实时数据分别插入对应的实时数据库表中，根据数据的数据路径与微电网物理设备的具体数据映射，或根据数据在实时数据库中的地址对数据进行查询。2.根据权利要求1所述基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型的通讯方法，其特征在于：所述微电网能量管理层通过微电网能量管理系统中的高级应用对所述实时数据进行计算、分析并作出决策，所述高级应用包含微电网实时运行监控、微电网潮流分析、光电/风电/负荷预测、微电网实时优化、状态估计、微电网经济调度。3.根据权利要求1所述基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型的通讯方法，其特征在于：所述微电网物理设备包括能源设备和电力电子设备，包括风机、光伏阵列、蓄电池组、燃料电池组、柴油机、整流器、逆变器、斩波器。4.根据权利要求1所述基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型的通讯方法，其特征在于：所述微电网物理设备为电力系统设备，包括断路器、变压器、交流母线、直流母线。5.根据权利要求1所述基于IEC61850客户端/服务器数据交换模型的通讯方法，其特征在于：所述IEC61850服务器包括：微电网功能描述配置ICD文件解析模块、传统协议解析模块、服务映射模块和编码模块；主要服务包括：关联服务、目...

【专利技术属性】
技术研发人员：茆美琴，梅峰明，张榴晨，苏建徽，杜燕，汪海宁，徐海波，
申请(专利权)人：广东易事特电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44