换流站故障录波系统到IEC61850故障录波主站的数据接入方法

技术领域

本发明涉及一种采用IEC61850标准的换流站故障录波系统到故 障录波主站系统的数据接入方法。

背景技术

直流输电工程的控制和保护系统实现直流输电所有设备的控制 和保护，包括：极控、站控（交流场/直流场）、直流系统保护、换 流变压器控制保护、交/直流滤波器控制保护、换流器冷却系统控制 保护、站用电系统控制保护等。不同厂家的控制和保护装置采用通用 或专用的高级控制器来实现，虽然目前国内外厂家正在研发或声称完 成了数字化智能换流站的研发，但目前已投运和在建的直流输电工程 中的控制和保护装置还都不是参考IEC61850的智能IED，且由于直 流输电工程的极端重要性、对可靠性的严格要求以及目前数字化智能 换流站国际国内标准的缺失和相关研究的缺乏，在一定时期内传统的 直流输电控制和保护系统还将作为主要技术在实际工程中得到应用。

然而，随着IEC61850的推广、数字化智能变电站的增多等导致 的电力网络通信模式的转变，各级调度中心内许多实时业务系统正在 逐步更换为符合IEC61850规范的应用系统；而传统的直流换流站的 相关子站系统接入采用IEC61850标准的主站系统时面临巨大的标准 和技术差异。

作为闭环控制系统，换流站的控制和保护装置对于控制精度、控 制时序等的要求极高，不能有丝毫差错，所以换流站处理配置专业的 故障录波装置外，各种控制和保护装置内部都内置有故障录波功能模 块，以便于分析关键操作或异常情况下控制和保护系统的执行和响应 过程。各级调度中心为保证直流输电工程的安全稳定运行，需要实时 收集分析换流站内的所有的故障录波数据；传统的录波数据转发技术 由于实时性较差、通信效率较低且无法接入IEC61850标准的故障录 波主站系统等原因不能继续应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种换流站故障录波系统到IEC61850故障 录波主站的数据接入方法，以解决换流站现有故障录波系统无法接入 IEC61850故障录波主站的问题。

为实现上述目的，本发明的换流站故障录波系统到IEC61850故障 录波主站的数据接入方法包括如下步骤：

（1）将换流站内的故障录波装置和所有内置故障录波功能模块 的控制与保护装置构成的故障录波系统建模为一个故障录波智能 IED对象，并在故障录波智能IED对象下，将不同的故障录波模块分 别建模为故障录波逻辑设备LD；

（2）将故障录波装置和所有内置故障录波功能模块的控制与保 护装置的录波数据目录通过网络目录映射集中到智能网关的监测目 录下；

（3）智能网关采用文件系统调用拦截和定期文件查验两种方式 实时侦测故障录波文件的生成，并实时驱动相应的虚拟故障录波逻辑 设备LD的处理逻辑以及自动触发IEC61850数据传输，完成与远程 IEC61850故障录波主站系统间的实时通信。

所述故障录波逻辑设备LD至少包括逻辑节点零LLN0、物理装 置信息逻辑节点LPHD和扰动记录逻辑节点RDRE。

所述步骤（3）中采用网络目录映射及文件重定向方式记录和存 取原始故障录波文件。

所述步骤（1）中故障录波智能IED对象支持以下服务模型： 应用关联、服务器模型、数据集、报告和文件服务。

还包括步骤（4）智能网关逐次记录所有监测子目录的文件已侦 测时间范围，只处理新生成的录波数据文件。

还包括步骤（5）智能网关对每个逻辑录波设备只保留最近时刻 指定数量的的重定向文件。

通过在IEC61850文件服务接口参数中附加规定格式的时间段 描述信息，并相应修改IEC61850的文件服务接口实现，实现录波数 据按时间段查询和读取。

所述规定格式是在路径名前增加“开始时间”、“截止时间”， 并用’/’符号进行分隔，“开始时间”与“截止时间”之间采用“^” 符号连接。

本发明的换流站故障录波系统到IEC61850故障录波主站的数据 接入方法，基于虚拟建模技术，采用网络目录映射方式监测换流站内 专业故障录波装置和所有控制与保护装置的故障录波数据区，将换流 站内的专业故障录波装置和所有内置故障录波功能的直流输电控制 与保护装置建模为符合IEC61850规范的智能故障录波逻辑设备LD， 智能网关实时侦测所有装置的故障录波数据区文件的生成，并负责与 调度中心采用IEC61850标准的故障录波主站系统的实时高效通信， 保证电网调度中心能及时迅速获得直流输电换流站内关键操作和异 常状况等有关的运行分析数据。通过扩展IEC61850的文件访问接口 服务定义及实现以支持录波文件按时间段查询和提取。

附图说明

图1是实施例的网络映射方式组网监测示意图。

具体实施方式

换流站故障录波系统到IEC61850故障录波主站的数据接入方法 利用虚拟建模技术，将换流站内的专业故障录波装置和所有控制与保 护装置的内置故障录波模块建模为智能网关内部的故障录波逻辑设 备LD（Logical Device），基于网络文件夹共享，采用网络目录映射 及文件重定向方式统一集中管理、实时侦测，通过扩展IEC61850的 文件服务接口定义及实现以支持录波文件按时间段查询和提取，实现 与调度中心内IEC61850故障录波主站系统的高效通信。

网络目录映射：把不同主机的网络共享文件夹映射到本地目录。

文件重定向：智能网关在探测到录波数据文件时，并非直接将数 量中且庞大的录波文件复制到本地，而是按照统一命名格式创建相应 的重定向文件，以记录实际文件地址；在主站访问录波数据文件时， 根据重定向文件记录的实际地址去获取文件信息及数据；重定向文件 名称格式为：装置名_LD名称_FltNum故障号_故障时间。故障时间 格式应为：年（四位）月（两位）日（两位）_时（两位）分（两位） 秒（两位）_毫秒（三位）。

文件系统调用拦截：拦截操作系统对文件系统的底层操作调用实 时探知文件变动信息。

定期文件查验：对监测目录进行定期扫描比对以发现文件变动信 息。

1）故障录波智能网关虚拟建模

将换流站内的故障录波装置和所有内置故障录波功能模块的控 制与保护装置构成的故障录波系统建模为一个故障录波智能IED （Intelligent Electronic Device）对象，并在故障录波智能IED对象下， 将不同的故障录波模块分别建模为故障录波逻辑设备LD。故障录波 逻辑设备LD至少包含LLN0（逻辑节点零）、LPHD（物理装置信息 逻辑节点）、RDRE（扰动记录逻辑节点）三个逻辑节点LN；对于 所有故障录波逻辑设备LD，RDRE为强制逻辑节点；在这三个逻辑 节点中，强制实现表1所列数据对象。

表1录波LD逻辑节点强制数据对象

故障录波智能IED对象中，支持以下服务模型：应用关联、服务 器模型、数据集、报告和文件服务。

新故障录波生成时通过事件上送重要状态信号：录波状态 （RDRE$RcdMade）、故障序号(RDRE$FltNum)等，故障录波逻辑设 备LD通过报告服务上送以上状态信号。

2）网络文件映射方式组网监测

将故障录波装置和所有内置故障录波功能模块的控制与保护装 置的录波数据目录通过网络目录映射集中到智能网关的监测目录下， 如图1所示将不同装置的已设定为网络共享的故障录波文件目录映 射为智能网关装置集中监测目录下的相应子目录下，由故障录波智能 网关集中监测管理，每个故障录波逻辑设备LD独立监测互不影响， 如图1。

对图1所示换流站故障录波系统接入装置（根据工程配置进行调 整）说明：

DCTFR：直流故障录波装置；

BCPx：双极控制保护装置，包括：BCPA（双极控制与保护A 系统装置）、BCPB（双极控制与保护B系统装置）；

BPC：双极保护C系统装置；

CCPxx：直流阀控制与保护装置，包括：CCP11A（极1高端阀 控与保护A系统装置）、CCP11B（极1高端阀控与保护B系统装置）、 CCP12A(极1低端阀控与保护A系统装置)、CCP12B（极1地端阀控 与保护B系统装置）、CCP21A（极2高端阀控与保护A系统装置）、 CCP21B（极2高端阀控与保护B系统装置）、CCP22A（极2低端阀 控与保护A系统装置）、CCP22B（极2低端阀控与保护B系统装置）；

CPxx：直流极高/低端保护装置，包括：CP11C（极1高端保护 C系统装置）、CP12C（极1低端保护C系统装置）、CP21C（极2高 端保护C系统装置）、CP22C（极2低端保护C系统装置）；

PCPxx：直流极控制与保护装置，包括：PCP1A（极1极控A 系统装置）、PCP1B（极1极控B系统装置）、PCP2A（极2极控A 系统装置）、PCP2B（极2极控B系统装置）；

PPxx：直流极保护装置，包括：PP1C（极1保护C系统装置）、 PP2C（极2保护C系统装置）。

故障录波智能网关采用文件系统调用拦截和定期文件查验两种 方式实时侦测故障录波文件的生成，并实时驱动相应的虚拟故障录波 逻辑设备LD的处理逻辑以及自动触发IEC61850数据传输，完成与 远程IEC61850故障录波主站系统间的实时通信。智能网关逐次记录 所有监测子目录的文件已侦测时间范围，只处理新生成的录波数据文 件，避免重复处理，保证网关装置启动和运行的高效性，以提高侦测 效率。智能网关对每个逻辑录波设备只保留最近时刻指定数量的的重 定向文件，避免重定向文件数量超出操作系统的数量限制，以保证智 能网关的长期稳定运行。采用网络目录映射及文件重定向方式记录和 存取原始故障录波文件，最大限度降低对直流输电控制保护系统的影 响,并保证录波数据的真实一致性。

3）扩展IEC61850的文件服务接口参数，支持录波文件按时间段 查询和读取

IEC61850中的文件服务接口规范中，不支持按时间段查询和读 取文件记录。通过在IEC61850文件服务接口参数中附加规定格式（在 路径名前增加“开始时间”、“截止时间”，并用’/’符号进行分 隔，“开始时间”与“截止时间”之间采用“^”符号连接，即“开 始时间^结束时间/COMTRADE/”）的时间段描述信息，并相应修改 IEC61850的文件服务接口实现，在保持与IEC61850标准完全兼容的 前提下，支持录波简报和波形数据的按时间段查询和读取。