与变电站有关的 IED 的通信配置描述语言

与变电站有关的IED的通信配置描述语言 一 变电站配置简介 IEC61850标准的第6部分定义了实现设备互操作性的变电站配置描述语言 SubstationConfigurationLanguage SCL SCL专用于变电站IED设备 变电站系统和变电站网络通信拓扑结构的配置 其目的是为了对不同制造厂商的配置工具交换系统的配置信息 实现互操作性 通过配置描述语言SCL 不仅可以实现智能电子设备IED的基本功能和访问的基本信息的描述 而且可以实现IED基本功能的配置和运行参数的设置 SCL文件中的元素对应着SCL对象模型的对象 它的语义定义被描述成XMLschema文件 Schema文件指出元素 XML名域和类型化数据的有效性 由SCL配置器生成的SCL文件必须严格符合schema文件的定义 否则无法通过有效性检验 SCL语言在整个61850协议中极为重要 前面讨论过的所有模型都在SCL语言的描述中得到体现 变电站配置的示意图 二 SCL对象模型 SCL对象模型SCL文件使用UML UnifiedModellingLanguage 描述一个完整的模型实例 使用三个基本对象模型 完成对实际系统的抽象 即 变电站 产品 通信 变电站模型 变电站模型是基于变电站功能结构的对象分层 用于描述变电站系统的结构和功能 它的开关场设备以及系统的电气连接图 它包括以下对象 Substation 标识整个变电站的对象Voltagelevel 标识电压等级 Equipment 表示开关场的一个设备 SubEquipment Equipment的子集 表示三相设备的一相ConnectivityNode 表示一次设备之间电气连接的连接节点 Terminal 表示设备之间电气连接的物理端点 该对象可以用于描述变电站连线图 LNode 表示逻辑节点 因为逻辑节点执行变电站的功能 所以在变电站各对象层上它们作为低一层对象附属于各个变电站对象 产品模型 产品模型代表与变电站自动化系统相关的对象 通过这些对象 可以精确的描述IED的功能和服务 IED 代表变电站自动化系统SAS设备 通过逻辑节点执行变电站自动化功能 IED通过通信系统与其他IED进行通信 并由通信系统中的AccessPoint对象完成IED和通信子网的连接 服务器Server 代表IED的通信实体 通过通信系统对逻辑设备的数据对象和包含在Server中的逻辑节点进行访问 逻辑设备LDevice 描述IED的信息模型中LD的分配和实现情况 逻辑节点LNode LNode包含在IED的LDevice中 LNode包含其它逻辑节点请求的数据对象DO 所需要的DO和功能实现有关 由IED配置工具决定 在LNode对象层中 包含了三种不同类型的逻辑节点 分别是 LN0 LPHD 普通LN 数据对象DO 描述IED信息模型中数据对象DO的分配和实现情况通信系统对象模型 通信系统模型描述了逻辑节点间的通信连接和IED的访问点 它借助访问点AccessPoint跨过子网和IED之间建立可能的逻辑连接 通过含有路由器Router功能的IED可以实现不同子网之间的连接 对象和信号命名7 2中标识的信号元素例子E1Q1SB1C1 A1CSWI1 Pos stVal 使用功能命名的信号名元素 使用产品命名的信号名元素 三 变电站配置描述语言SCL SCL文件主要实现变电站自动化系统SAS的功能说明 变电站自动化系统SAS的系统描述和IED性能描述 通过SCL语言可以完整描述一个变电站自动化系统的全部配置信息 什么是XML语言全称是可扩展标记语言和HTML不同 XML的标记主要用于表示数据结构所谓扩展是指用户可以自己定义标记 来更准确的描述数据XML文档相当于是一个数据容器 功能上类似于数据库 XML的结构XML文档由一个个元素层层嵌套而组成 XML元素用一个标签开始 并用一个相应的标签结束 XML文档示例 XML文件与数据库一个XML文件可以很方便的与关系数据库进行转换 XML与面向对象程序设计 面向对象程序设计极为适合使用XML 因为XML元素本身就是对象 对于前面的XML文件 可以生成如下类 XMLSchema什么是XMLSchemaXMLSchema描述XML文档的结构XMLSchema是基于XML的DTD替代者XMLSchema语言也称作XMLSchema定义 XMLSchemaDefinition XSD XMLSchema 定义可出现在文档中的元素定义可出现在文档中的属性定义哪个元素是子元素定义子元素的次序定义子元素的数目定义元素是否为空 或者是否可包含文本定义元素和属性的数据类型定义元素和属性的默认值以及固定值 XMLSchema示例一个简单的XML文档note xml 描述上述XML结构的Schemanote xsd文件如下 定义SCL的Schema文件 SCL配置文件 SCL结构 根据Schema文件的定义 一个完整的SCL文件应该包含五个段 即 头段Header 变电站段 Substation 通信段 Communication IED段 IED 数据类型模板段 DataTypeTemplate SCL配置 SCL配置包含了两级配置 即IED级配置和系统级配置 并且在配置过程中产生了四种描述目标文件 分别为 ICD文件 描述IED的一般功能SSD文件 描述变电站的单线图及需要的逻辑节点功能SCD文件 表征如何衔接孤立的IED与变电站自动控制中心的依据CID文件 用于描述在具体工程中的IED实例 CID文件是配置的最终结果 CID文件直接下载到各个独立的IED中 DeviceCapability OverviewonSCLfiles SubstationConfigurationDescription DeviceCapability Systemspecification Substationautomationfunctionality Singlelinediagram Systemspecificationdescription ssd SystemSpecificationTool Library Systemspecification ssdfile The ssdfileisthespecificationofthesubstationSinglelinediagramLogicalnodesallocatedtotheequipmentofthesinglelinediagram BayQ1 VoltageLevelE1 IEDspecificationandpre engineering Communicationcapabilities Logicalnodeandlogicaldevices IEDcapabilitydescription icd IEDConfigurationTool Library Preconfiguredelements datasets controlblocks LDControl IEDspecification icdfile The icdfiledescribescapabilitiesandpreconfigureddatamodelCommunicationcapabilitiesAvailablelogicalnodesPreconfiguredlogicaldevicesPreconfigureddatasetsPreconfiguredcontrolblocks Systemengineering SystemConfigurationTool The scdfileincludesthecompletesubstationconfigurationIEDconfigurationRelationLNinstanceandsinglelinediagramCommunicationnetworkandparametersDataflowinformation Systemengineering scdfile Switch IEDengineering overview The cidfileisthecompletedescriptionofaninstantiatedIED scd IEDConfigurationTool 步骤说明 IED厂家在出厂时会利用IED配置器编写设备的ICD文件 在此文件中对产品功能进行预配置 一般来说 ICD文件中只包括IED段 有时可能也有可选Substation段 此时IED的名称应为TEMPLATE 如果有Substation段 则名称也应为TEMPLATE 在变电站进行系统配置时 IED厂家将ICD文件提交给变电站方 变电站方将各厂家的ICD文件通过系统配置工具导入后生成IED数据库 该数据库存储了全部IED所具有的逻辑节点 数据 数据属性等变电站方利用工具生成SSD文件 该文件一般来说仅包含Substation段 主要描述系统单线图及与之关联的逻辑节点 变电站方利用系统配置工具将SSD文件和IED数据库内的内容进行关联 这个过程可能是由配置工程师来操作 即将变电站的各个功能分配给各IED 同时为各IED分配通信地址 最终生成SCD文件 SCD文件应包含SCL中规定的所有段 它包含了该变电站所有的相关信息 变电站方将SCD文件输入厂家提供的IED配置器中 最终生成CID文件 该文件和ICD文件的区别在于 该文件中包含了与变电站相关的信息 一般来说 该文件中应加入Communication段来描述该IED的通信地址 同时IED的名称也可能按变电站的统一要求被改变 CID文件由工程师站采用本地或远程的方法下载入IED中 Ele