SCD文件实现的探讨

SCD文件实现的探讨摘要:下文主要结合笔者多年的工作实践经验，对变电站配置描述语言SCL进行了阐述，解析了SCD文件的结构，利用TinyXML解析SCD文件，仅供同行参阅。关键词:IEC61850;智能变电站;SCD;TinyXML;解析引言伴随着我国现代社会经济与科技的不断发展于进步，我国的智能电网行业也在快速的发展着。然而智能变电站是智能电网的重要基础和支撑，作为能反映智能变电站系统配置信息的变电站配置文件(SCD)，其描述了变电站内所有智能电子设备(IED)的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构等信息，而对SCD文件的解析是SCD文件应用的基础。本文首先介绍智能变电站配置描述语言，分析SCD文件结构，并详细介绍对SCD文件的解析过程。该解析功能主要提取GOOSE的配置信息，是智能变电站网络分析的必备模块，可应用于GOOSE报文和SMV报文的解析。1变电站配置描述语言SCLIEC61850标准的第6部分定义了变电站配置描述语言，其用于描述IED功能、变电站结构和变电站通信网络拓扑结构，以实现设备自描述、设备在线配置及设备间的互操作。SCL语言由XML语言发展而来。XML是一种文本文档的元标记语言，该语言的标记不固定，可建立任何需要的标记，具有很好的可扩展性。IEC61850标准根据变电站的实际情况固定标记，形成一种专门用于描述变电站配置的标记语言，即SCL语言。因此，可以说SCL语言是XML语言在电力系统的应用。2SCD文件结构分析及生成2.1SCD文件结构分析SCD文件作为SCL描述文件的一种文件类型，包含了SCL语言所定义的3个对象模型（LLN0、LPHD、LN）。SCD文件包含5个主要元素:Header(信息头)、Substation(变电站描述)、Commu-nication(通信系统描述)、IED(智能电子设备描述)、和DataTypeTemplates(数据类型模板)。笔者以实际工程（湖北孝感220kV熊家嘴变）为例：一个完整的SCD文件的树形结构Header包含SCL文件的版本号及其命名空间的映射信息;Substation主要描述变电站的功能结构，标识一次设备及其之间的电气连接关系;IED分别描述变电站各个IED的配置及其功能，包含访问点、逻辑设备、逻辑节点、数据对象等信息;Communication通过逻辑总线和IED访问点来描述通信网络的连接关系;DataTypeTemplates定义了文件的逻辑节点类型以及该逻辑节点所包含的数据对象和数据属性。2.2SCD文件生成一个具体的工程中，IED有多个，在初始配置SCD文件时，需要对全站的IED做具体的IEDNAME、通讯地址、组播等进行分配。如图示意：包括IED的命名、站内描述、厂家代码、设备型号、站控层通讯、过程层通讯等信息。系统集成商对站内IED设备按双数表格分配后，结合工程中设计院提供的虚端子连接图（含GOOSE及SV虚端子连接）。可使用系统集成商提供的工具（如我公司系统配置工具为SCDConfig）来生成全站SCD文件。生成SCD文件后提供给各IED设备厂家导出所需的cid文件，实现全站通讯。对智能站，SCD文件生成的工作重点在于GOOSE、SV虚端子的关联；限于篇幅，不具体介绍。3SCD文件的解析实现在读取文件的软件实现上，只需调用TinyXML提供的Loadfile()函数即可读取SCD文件，并在内存中形成DOM树。在分析文件过程中，生成新的结构树需预先定义树的数据结构。该数据结构如图3（图？）所示，其中Substation、IEDNode、LDInstNode、LN0Node、Smvcb-Node、GocbNode、DatasetNode和FCDA均为定义的类。Substation类是新的结构树的根节点，对应于SCD文件的Substation元素;IEDNode对应于SCD文件的IED元素;LDInstNode对应于SCD文件的LDevice元素;LNONode类对应于SCD文件的LN0元素;SmvcbNode类对应于SCD文件的SampledVal-ueControl和SMV元素，包含7个属性，用于储存与采样控制块及控制块网络设置的相关配置信息;GocbNode类对应于SCD文件的GSEControl和GSE元素，包含6个属性，用于储存与GOOSE控制块及控制块的网络设置的相关配置信息;DatasetNode类对应于SCD文件的DataSet元素，包含2个属性，其中numDataset用于记录数据集的个数，FCDAList则是FCDA类的列表;FCDA类对应于SCD文件的FCDA元素，用于储存对应数据集成员的中文描述;IEDMap是Substation类的属性之一，是以iedName为索引、以IEDNodePtr为对象的映射，其他情况与此类似;IEDNodePtr是指向IEDNode类的指针，其他情况与此类似。生成新的结构树是一个递归的过程，需遍历由TinyXML在内存中形成的DOM树，从中提取所需的配置信息，填入新的结构树的对应属性，从而生成一棵新的满足要求的结构树。由于篇幅所限，本文给出了GOOSE配置的遍历过程，而SMV配置的遍历过程与此类似。遍历过程如下:(1)从根节点SCL元素进入Communication元素，扫描含GSE和SMV元素的接入点的名称，以确定GOOSE网和SMV网的接入点名称(为了在第2步过滤IED中接入MMS网的接入点，本文将不涉及提取MMS网的配置信息)。设GOOSE网的接入点为G1，SMV网的接入点为S1，进入第一个IED元素，若不存在，退出程序;若存在，则进入第2步。(2)建立对应的iedNode，并进入该元素的第一个AccessPoint子元素，提取name属性。若name属性既不是G1也不是S1，则说明该接入点既非GOOSE网也非SMV网，则进入第11步。(3)若name属性是G1，则说明该接入点是GOOSE网。进入Server元素，若不存在，则进入第11步;若存在，则进入LDevice子元素，再进入第4步。(4)建立对应的ldNode，再进入LN0元素。建立对应的ln0Node，进入LN0元素的第一个DataSet子元素，若不存在，则进入第10步;若存在，进入第5步。(5)建立对应的datasetNode，并进入该元素的第一个FCDA子元素，提取lnClass、lnInst、prefix、doName、daName属性。根据这些信息，获取FCDA元素对应的LN元素;获取LN元素的DOI子元素;获取DOI元素下属性name=dU的DAI子元素;获取DAI元素的Val子元素的文本，再存入对应的FCDA类的desc属性。(6)进入下一个FCDA子元素，重复第5步，直到将数据集的全部FCDA元素处理完毕。(7)进入下一个DataSet元素，若存在，则重复第5、6步;若不存在，则进入第8步。(8)获取LN0元素的第一个GSEControl子元素，若不存在，则进入第10步;若存在，则建立对应的gocbNode，获取name、desc、appID、confRev和dat-Set的5个属性存入gocbNode的对应属性。(9)获取下一个GSEControl子元素，若存在，则重复第8步;若不存在，则进入第10步。(10)获取下一个LDevice元素，若存在，则重复第4—9步;若不存在，则进入第11步。(11)获取下一个AccessPoint元素，并重复第3—10步;若不存在，则进入第12步。(12)获取下一个IED，若存在，则重复第2—11步;若不存在，则进入第13步。(13)进入Communication元素，获取第一个type属性为GOOSE的SubNetwork子元素，若不存在，则退出程序;若存在，进入第14步。(14)获取第一个ConnectedAP元素，进入第15步。(15)提取ConnectedAP元素的iedName属性，进入第16步。(16)获取第一个GSE子元素，并提取GSE元素的cbName和ldInst属性;获取Address子元素，并提取该子元素下属性type=MAC－Address的P元素的文本，以及属性type=APPID的P元素的文本;提取GSE元素下MaxTime元素的文本;根据提取的iedName、cbName和ldInst属性，查找GocbNode，并将提取的信息填入GocbNode的对应属性。(17)获取下一个GSE子元素，若存在，则重复第16步;若不存在，则获取下一个ConnectedAP元素。若存在，则重复第15、16步;若不存在，则进入第18步。(