基于CIM扩展的通用保护模型及其应用_陈根军

整 。 该模型仅仅描述了保护设备与其出口的保护动 作开关之间的关 系 ， 但 缺 少 保 护 跳 闸 出 口 模 型。不 仅如此 ， 该模型还缺 少 保 护 输 入 信 号 与 保 护 设 备 之 间的关系 。
２ 基于 Ｃ Ｉ Ｍ 扩展的通用保护模型
保护 建 模 应 考 虑 模 型 的 通 用 性 ， 应从保护原理 屏蔽各厂家保护设备的差异 ， 同时又能够完整 出发 ， 表达实际电网中保护装置的各种定值 、 控制字 、 软硬 动作信号等信息 。 压板 、 本文根 据 保 护 应 用 分 析 的 实 际 需 求 ， 对Ｉ Ｅ Ｃ ， ， 进行了扩展 基于通用保护建模思想 建 ６ １ ９ ７ ０Ｃ Ｉ Ｍ 立了电网保护模型 ， 如图 ２ 所示 。
０ 引言
电力企业正在向信息化 、 集成化 、 一体化的方向 发展 ， 因而迫切要求建立企业的一体化信息平台 ， 实 综合和统一维护 ， 真正消除信息 现各种信息的共享 、 ］ １ ２ － 。 孤岛 ［ 电力企业一体化信息平台的核心模型是电力系 统模型 ， 包 括 一 次 模 型 和 二 次 模 型 。Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ９ ７ ０公 为电力系统模型的标准化打下了 共信息模型 （ Ｃ Ｉ Ｍ） 良好的基础 ， 采用 Ｃ Ｉ Ｍ 可 以 很 好 地 描 述 一 次 模 型， Ｃ Ｉ Ｍ建立的一次模型也已经得到了广泛的应 ］ ３ ７ － ， 调度中 心 能 量 管 理 系 统 （ 的一次系统 用［ ＥＭＳ） 模型很多已经采用 了 Ｃ 虽然 Ｉ Ｍ。 在 二 次 模 型 方 面 ， 并 建 立 了 相 关 保 护 模 型， 但 Ｃ Ｉ Ｍ 也提供了 保 护 包 ， 是该模型过于简单 ， 不够全面 ， 难以用于实际保护建 对二次 模 。 随着一体化信 息 平 台 建 设 步 伐 的 加 快 ， 系统的建模要求也不断提高 。 为了全面描述电力系 二次系统 ， 需要研究 Ｃ 在一次 统一 、 Ｉ Ｍ 的扩展方法 ， 建立包括一 、 二次模型 模型的基础上扩展二次模型 ， 在内的统一电力系 统 模 型 ， 并在此基础上开发基于 满足未来智能电网 统一模型的各种综 合 应 用 功 能 ， 的发展要求 。 ［ ３ ］ ， 目前 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 提供了较完备的二次模型 ８－１ Ｉ Ｅ Ｃ 也正在 研 究 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ９ ７ ０ 与Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ 的 协 调， 但从国内来看 ， 国内厂家的保护设备类型众多 ， 原理 大 多 数 保 护 设 备 并 不 是 按 照Ｉ 各不相同 ， Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ ， ， 规范进行设计和开发 的 因 此 直 接 采 用 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ ８ ５ ０ １ ４］ 。 建立保 护 模 型 会 增 加 建 模 工 作 量 和 技 术 难 度 ［ ， ， 为此 本 文 根 据 保 护 应 用 分 析 的 实 际 需 求 对
（ ） ２ ０ ห้องสมุดไป่ตู้ ２， ３ ６ ２ ４
该保护模型存在如下不足 。 ） 保护模型过于简单 。 描述具体原理的保护仅 １ 有２类， 在进行实际保护建模时 ， 每当增加一种新的 就需要从保护设备扩展出相应的子类 ， 建模很 保护 ， 不方便 ， 而且对保护类型划分的不同会引起模型 分歧 。 ） 保护原理描述不全 。 模型对保护原理的描述 ２ 而对具 仅体现在可以从保 护 设 备 扩 展 不 同 的 子 类 ， 体保护的原理描述不全面 。 ） 保护 设 备 一 般 包 含 了 多 种 保 护 原 理 的 保 护 。 ３ 例如 ： 一套线路保护装置通常包含差动保护 、 距离保 护、 电流保护等 ， 这种情况在该保护模型中没有体现 。 ） 保护设备与其输入输出信号之间的关系不完 ４
陈根军１，周红阳２，李文云３，顾 全１，杨梦楠１，赵云峰１
（ １．南京南瑞继保电气有限公司 ，江苏省南京市 ２ １ １ １ ０ ２； ２．中国南方电网电力调度控制中心 ，广东省广州市 ５ １ ０ ６ ２ ３； ） ３．云南电网电力调度控制中心 ，云南省昆明市 ６ ５ ０ ０ １ １
摘要 ：电力企业一体化信息平台要求建立包括一 、 二次模型在内的电网综合模型 ， 满足各种基于保 （ ） 护信息应用分析的实际需 求 。 目 前 使 用 的 Ｉ 公 共 信 息 模 型 基 本 上 只包含一次模 Ｅ Ｃ ６ １ ９ ７ ０ Ｃ Ｉ Ｍ 型， 没有覆盖到二次模型 。 文中分析了 Ｃ 提出了一种基于 Ｃ Ｉ Ｍ 中保护模型的不足 ， Ｉ Ｍ 扩展的通用 保护模型 ， 该模型对保护设备描述全面 ， 并能够屏蔽不同厂家 保 护 设 备 的 差 异 ， 具有良好的通用性 和可扩展性 。 提出的通用保护模型已应用于南方电网继电保 护 决 策 支 持 系 统 中 ， 表明该建模方法 有效 、 可行 。 关键词 ：通用保护模型 ；一体化信息平台 ；公共信息模型
图 ２ 基于 Ｃ Ｉ Ｍ 扩展的通用保护模型 Ｆ ｉ ． ２ Ａ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ Ｃ Ｉ Ｍ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｇ ｐ
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· 研制与开发 · 陈根军 ， 等 基于 Ｃ Ｉ Ｍ 扩展的通用保护模型及其应用
建立 １∶ 即每一个保护装置模型对象 ｎ 的关联关系 ， 对应多个保护 装 置 实 例 。 除 了 保 护 装 置 模 型 类 外 ， 保护装置模型的描 述 还 有 其 他 ８ 个 类 ， 分别为保护 ） 、 保护跳闸控 跳闸出口模 型 类 （ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｒ ｉ Ｍ ｄ ｌ ｐ ） 、 制字模型类 （ 保护定值模 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｒ ｉ ｏ ｒ ｄ Ｍ ｄ ｌ ｐＷ ） 、 型类 （ 保护动作信号模型 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｔ Ｖ ａ ｌ ｕ ｅ Ｍ ｄ ｌ ） 、 类（ 保护装置状态信号模型 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍ ｄ ｌ ） 、 类（ 保 护装置开入开出模型 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ Ｍ ｄ ｌ ） 、 类（ 保护装置压板模型类 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ ｎ Ｏ ｕ ｔ Ｍ ｄ ｌ （ ） 以及保护装置故障信息模型 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ Ｍ ｄ ｌ ） ， 类（ 分别用于描述保护装置 的 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ Ｍ ｄ ｌ 跳闸出 口 、 跳 闸 控 制 字、 定 值、 动 作 信 号、 装 置 状 态、 开入开出 、 压板 、 故障信息等方面的静态模型信息。 例如 ： 保护 定 值 模 型 类 中 包 含 了 定 值 名 称 、 缺省定 值、 最大值 、 最小值等属性 。 它们与保护装置模型类 保护跳闸控制 分别建立一对多 的 引 用 关 系 。 此 外 ， 字模型类与保护跳闸出口模型类建立一对一的引用 关系 ， 表示每个跳闸 控 制 字 可 以 对 应 一 个 保 护 跳 闸 出口 。 ２． ３ 通用保护模型 利用上述保护装置和保护装置模型类可以很好 地描述电网中实际存在的各种保护设备及输入输出 但它是从设备出发的 ， 缺少对保护原理的分类 关系 ， 描述 ； 另一方面 ， 上述模型没有考虑不同厂家保护设 ， 备的差异性 缺少对 不 同 厂 家 保 护 设 备 信 号 语 义 和 原理的统一规范 。 因此 ， 本文提出了通用保护模型 。 通用 保 护 模 型 部 分 描 述 了 保 护 的 通 用 模 型 ， 这 屏蔽了各保护设备厂 部分模型从保护的 原 理 出 发 ， 家 的 装 置 差 异 ，建 立 了 通 用 保 护 装 置 模 型 类 （ ） 和通用保护单元模型类 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｕ ｉ Ｍ ｄ ｌ ｑ （ ，从 通 用 保 护 模 型 类 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｔ Ｍ ｄ ｌ） （ ） 继 承。 此 外， 通用保护模型的 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍ ｄ ｌ 描述还包括其他 ６ 个 类 ， 分别为通用保护装置状态 ） 、 信号类 （ 通用保护装置开入 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ） 、 开出 类 （ 通用保护装置压板 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ ｎ Ｏ ｕ ｔ ） 、 类（ 通用保护装置故障信息 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ （ ） 、 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ 通用 保 护 动 作 信 号 类 （ Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ）以 及 通 用 保 护 定 值 类 （ ） 。 其 中， 前４个类分别与 Ｇ ｅ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｔ Ｖ ａ ｌ ｕ ｅ 通用保 护 装 置 模 型 类 建 立 一 对 多 的 关 联 关 系 ， 后 ２ 个类与通用 保 护 模 型 类 建 立 多 对 多 的 关 联 关 系 ， 这主要是考虑到保护动作信号和保护定值可能关联 保护单元也可能关联保护装置本身 。 例如 ： 对于线路保护 ， 通用保护单元模型类可建 立的模型对象包 括 纵 联 保 护 、 距 离 保 护、 过 流 保 护、 过压保护等 ， 也可进行更详细的建模 （ 如对纵联保护 — ５ １ —
保 Ｉ Ｍ 扩展的通用保护模型由保护装置 、 基于 Ｃ 护装置模 型 以 及 通 用 保 护 模 型 ３ 个 部 分 组 成 。 其 保护装置部分描 述 了 电 网 中 各 个 具 体 的 保 护 装 中， 即保护装置实例 ； 保护装置模型部分按保护 置对象 ， 装置类型描述了各 保 护 装 置 的 模 型 ， 每一种实际保 护装置类型对应一 个 保 护 装 置 模 型 对 象 ； 通用保护 模型部分是对保护 装 置 模 型 的 进 一 步 抽 象 ， 它不涉 及具体的保护装置 ， 而是基于保护原理对不同类型 保护装置进行语义和功能上的规范 。 以下分别描述 通用保护模型的各个部分 。 ２． １ 保护装置 ） 保护 装 置 类 （ 直接采用 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｕ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｑ ｐ 它与电网一次设备之间的关 Ｃ Ｉ Ｍ 中的保护设备类 ， ） 联关系 通 过 导 电 设 备 类 （ 来 Ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ Ｅ ｕ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｇ ｑ ｐ 建立 。 除了保护装 置 类 外 ， 保护装置的描述还有其 用于 他８个 类。 保 护 跳 闸 出 口 类 （ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔ ｒ ｉ ｐ） 描述保护装置的跳 闸 出 口 信 息 ， 它与保护装置类建 立一对多的关系 ， 表示每台保护装置可以有多个跳 ） 闸出口 。 跳 闸 开 关 类 （ 用于描述保护 Ｔ ｒ ｉ Ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ｐ 它与保护跳闸出口类建 装置实际动作跳闸 的 开 关 ， 立一对多的关系 ， 表示每个跳闸出口可以有多个跳 闸 开 关。 跳 闸 开 关 类 与 一 次 设 备 的 开 关 类 （ ） 建立 １∶１ 的单向引用关系 。 保护装 置 定 Ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ） 值类 （ 用于描述保护装置各定 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｔ Ｖ ａ ｌ ｕ ｅ 它与保护装置类建立一对多的关系 ， 值的当前信息 ， 表示每台保护装置可以有多个保护定值 。 保护动作 用于描述保护装置各动 信号类 （ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ） ， 作信号的实际状态 它 与 保 护 装 置 类 建 立 一 对 多 的 关系 ， 表示每台 保 护 装 置 可 以 有 多 个 动 作 信 号 。 保 ） 护装置 状 态 信 号 类 （ 用于描述保 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ 护装置自身的当前 状 态 信 息 ， 它与保护装置类建立 一对多的关系 ， 表示 每 台 保 护 装 置 可 以 有 多 个 状 态 ） 信号 。 保护装置开入开出类 （ 用于 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ ｎ Ｏ ｕ ｔ 描述保护 装 置 实 际 连 接 的 开 入 开 出 信 号 的 状 态 信 息， 它与保护装置类建立一对多的关系 ， 表示每台保 护装置可以有多个开入开出信号 。 保护装置压板类 （ ） 用于描 述 保 护 装 置 各 压 板 信 号 的 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｌ ａ ｔ ｅ 它与保护装置类建立一对多的关系 ， 实际状态信息 ， 表示每台保护装置可以有多个压板信号 。 保护装置 ） 故障信息类 （ 用于描述保护装置上 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ 送的故障信息 ， 它与保护装置类建立一对多的关系 ， 表示每台保护装置可以有多个故障信息 。 ２． ２ 保护装置模型 ） 保护 装 置 模 型 类 （ 按保护 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｕ ｉ Ｍ ｄ ｌ ｑ 装置类型建模 ， 每一 个 保 护 装 置 模 型 对 象 代 表 一 种 保护装置类型 。 保护装置模型类与保护装置类之间