CN101789626B - 面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，其特征在于：包括下列步骤：1)在EMS系统中，主站系统通过召唤保护子站配置信息，自动建立系统二次设备模型；2)系统建立完整的一二次设备关系模型；3)系统建立二次设备与受控对象之间的受控关系模型；4)主站系统自动对保护装置配置分类信息进行信息实例化；5)系统先自动建立远动保护硬结点信号和保护装置配置信息之间的对应关系；6)系统实现对从远动通道和保护通道分别上送的同一实时信息告警抑制处理；7)定位开关跳闸性质，判明开关跳闸是否是真正的事故跳闸。本发明有效保证了模型维护的正确性，防止二次系统主站人工配置错误的发生，提高了自动化系统的水平。

Description

面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，属于电力系统技术领域。

背景技术

国内电力系统调度自动化发展至今已有相当长的时间，EMS电网能量管理系统已经发展到了一个新的高度，技术越来越成熟，应用越来越广泛，系统对一次设备的监控和管理日臻完善。在电力系统中，作为EMS能量管理系统的一个最主要子系统SCADA系统主要承担着一次设备的监视与控制，它不但为调度、集控人员提供了重要的监控手段，也为电力系统高级应用准备了一次设备模型，现已经成为电力调度不可缺少的工具。随着人们对电力系统发展认识的日益提高，自动化系统的实际功能已经远远不能满足用户的日益增涨的需求，用户通过不断总结系统运行经验，对EMS系统提出了许多新的要求。

尤其是近几年来，随着电力系统建设的发展，我国电网结构日趋复杂，变电站分布较为分散，对设备日常运行安全性的要求越来越高。主站不仅需要监控一次设备运行，还需要监控二次设备运行，二者缺一不可，对站端一、二次设备的完整监视与控制愈来愈成为EMS系统不可分割的两个重要组成部分。同时，在电网发生事故时，调度、集控部门等相关人员也需要对故障信息进行综合分析，才能采取正确的事故处理方案。

随着变电站自动化技术水平的日益提高，传统RTU装置(远端测控单元装置)与保护装置大量采用了一体化设计的设计方案，也就是说，原来分开的远动装置和保护装置现在可以集成在一个装置之内，这样不仅节省了变电站硬件设备的制造成本，也提高了信息采集和信息处理的效率。

电力企业为了降低运行成本、提高劳动生产率、增加安全经济效益，提高电网现代化控制和管理水平，大量采用了无人值班变电站设计方案，随着无人值班变电站的增多，过去由站内人员完成的工作，需要改由远方主站系统完成，如定值修改、保护装置软压板投退和定值区切换等，但还缺少这种实现远动和保护实时信息的联合处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种面向保护对象自动建模方法和实时信息联合处理方法，其能够实现如下功能：

1)通过召唤子站保护设备配置数据，EMS系统实现面向保护对象的自动建模；

2)通过召唤二次设备配置信息，EMS系统自动实现保护装置配置信息实例化；

3)通过智能化分析，EMS系统自动建立一、二次设备关系模型；

4)采用面向网络拓扑分析手段，EMS系统自动建立二次设备与受控对象的关系模型；

5)通过共享远动和保护实时信息，EMS系统实现同一保护信号(一个从远动通道采集，另一个从保护通道采集)的实时信息的联合处理；

6)通过共享远动开关跳闸信息，实现开关分闸实时信号与保护信号的联合分析，正确定位开关跳闸性质。

为了实现上述目的，本发明提供一种面向保护对象自动建模方法和实时信息联合处理方法，其特征在于：包括下列步骤：

1)保护子站保存有站内二次设备配置信息，在EMS系统中，在网络103(如华东103)规约的支持下，主站系统通过召唤保护子站的二次设备配置信息，自动建立主站系统二次设备模型；

2)在召唤保护子站的二次设备配置信息，建立面向保护对象信息模型的同时，通过在线共享EMS系统一次设备模型和快速搜索技术，EMS系统自动建立了完整的一二次设备关系模型；通过继承一次设备模型的正确性，保障了系统一、二次设备关系模型建立的正确性。为方便反向查询，系统建立了二次与一次设备之间的关联关系；

3)通过网络拓扑分析，建立一次设备与开关之间的拓扑关系，再通过已建立的一二次设备关系模型，EMS系统就可建立二次设备与受控对象之间的受控关系模型；

4)通过召唤保护子站的二次设备配置信息，主站系统自动对保护装置配置分类信息进行信息实例化。保护装置实例化信息按信息类型可分为动作信息、故障信息、自检信息、开关量信息、软压板信息、硬压板信息、定值信息和定值区信息等等；

5)目前，传统的EMS系统为了获得保护信号，要求站端RTU采集大量保护动作软报文信号，并将这些软报文信号转换成远动硬结点信号上送给主站；同时，保护通道也上送大量软报文保护信息给主站，这就存在同一保护实时信息既有从远动通道采集而来，也有从保护通道采集而来，在对实时信息进行处理时，主站不可避免地出现信息告警重复的现象，信息告警重复必然会影响或干扰调度员、集控员对实时保护信息的监视。当采用保护故障信息系统一体化设计方案时，通过信息模糊匹配方法，EMS系统先自动建立保护硬结点信号和保护装置配置信息之间的对应关系，再采用告警抑制方法，就可以达到避免同一信号重复告警的目的；

6)在EMS系统内，通过在线共享保护和远动实时信息资源，EMS系统实现对从远动通道和保护通道分别上送的同一实时信息告警抑制处理；

保护装置实例化信息按信息类型可分为动作信息、故障信息、自检信息、开关量信息、软压板信息、硬压板信息、定值信息和定值区信息；

7)开关跳闸信号有可能是事故引起的，也可能不是事故引起的，在EMS系统内，通过共享远动通道采集的开关跳闸信号，结合从保护通道收到的保护动作软报文信息，根据保护装置上送的保护信息类型，进行综合分析，从而准确定位开关跳闸性质，判明开关跳闸是否是真正的事故跳闸。

为了在召唤保护子站配置信息，系统中按保护装置类型自动建立二次设备模型、一二次设备关系模型和二次设备与开关之间受控关系模型，以及在召唤保护装置配置信息时，自动实现保护装置配置信息的实例化，本发明采用基于在线网络自动拓扑搜索方法。

本发有所达到的有益效果：

在本发明中，披露了一种面向保护对象自动建模及保护、远动实时信息联合处理方法。通过共享一次系统的建模成果，利用EMS系统提供的网络拓扑分析手段，采用召唤保护子站配置信息的操作方式，实现面向保护对象的自动建模；通过共享传统远动和保护采集的实时信息数据，EMS系统实现了远动和保护实时信息的联合处理。

同时，在本发明中，通过面向对象的自动建模技术，大大减少了系统维护的工作量，避免了重复性劳动，有效保证了模型维护的正确性，防止二次系统主站人工配置错误的发生，提高了自动化系统的水平。

同时，在本发明中，通过同一保护信息的告警抑制方法，减少了重复告警信息对调度、集控、继保人员监视的干扰，防止了“信息泛滥”现象的发生。通过保护动作信号和开关跳闸信号，正确分析出开关跳闸的性质。

附图说明

图1为本发明中的面向对象自动建模流程图；

图2为本发明中的保护装置实例化流程图；

图3为本发明中的同一信号告警抑制处理流程图；

图4为本明中的通过保护软报文判断分析开关事故跳闸流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明，图1为本发明的面向对象自动建模流程图；图2为本发明的保护装置实例化流程图；图3为本发明的同一信号告警抑制处理流程图；图4为本明的通过保护软报文判断分析开关事故跳闸流程图。

一、面向对象的自动建模方法

厂站端的保护子站在接入保护装置时，建有保护装置的配置信息和设备参数信息，在网络103规约支持下(目前，国内很多网络103规约支持召唤子站配置，如华东103、南网103、华北103)，主站提供操作界面供维护人员完成对保护子站配置信息的召唤。

由于采用保护故障信息系统一体化的设计方案，系统充分共享EMS系统建立的一次设备模型数据信息。

在召唤之前，首先在主站EMS系统提供的召唤界面上，点击生成一次设备信息按钮，系统自动生成该厂站全部一次设备的名称、编码等配置信息文本，再通过文件下发的方式，将生成的保护子站可识别文本信息通过报文形式下发给保护子站；保护子站根据主站提供的一次设备标准名称、编码对厂站内的保护设备进行配置，每一个保护装置的保护对象可以配置一个或多个。当保护子站配置完成后，以子站配置变化报文通知主站，主站收到该信息时就可以对保护子站配置信息进行召唤。

主站一次性收到保护子站上送的完整保护配置信息后，主站开始建立二次设备模型数据。其具体步骤如下：

(1)、根据保护子站上送的为每一个保护装置配置的装置类别，如线路保护、电容器保护、变压器保护等等，主站系统在主站已建立的一次设备模型中进行搜索，为了快速搜索到保护装置配置的一次设备，主站系统在召唤工具初始化时，为EMS系统所有一次设备按厂站和设备类型建立数据索引，根据厂站和保护装置配置的一次设备编码(或名称)，就可以在数据索引区中快速检索到一次设备，从而实现二次设备模型的自动建立和一二次设备关联模型的自动建立。在建立二次设备模型时，主站系统按保护装置类型建立了不同的二次设备数据库表，如线路保护装置表、变压器保护装置表、电容器保护装置表等等。

(2)在检索到一次设备后，通过拓扑分析的方法，系统可以快速建立一次设备与开关之间的关系模型，通过一二次设备的关系模型，系统就自动实现了二次设备与开关之间的受控关系模型。

(3)通过一二次设备关系模型，可以自动派生出系统的二次与一次设备的关联关系模型。

(4)在完成二次设备模型和其它关系模型自动建立后，系统就可以召唤具体装置配置信息数据。每一套保护装置的配置数据都是按照信息类别的不同进行组织，每一类别信息通过组号进行区分，如一套保护装置可能配置有定值信息、软压板信息、动作信息等等，定值信息可能配置一个或多个组，组号在整个装置内是唯一的，每一组分配不同的组号。在对保护装置模型数据进行召唤时，先召唤装置的组配置信息，再逐一召唤装每一组内配置信息数据，在召唤完一类保护装置配置信息后，系统就会在数据库中实例化该装置该类信息。系统对保护子站配置信息和每一套保护装置所有配置信息的召唤是一次操作，自动完成，即在点击召唤保护子站配置信息后，由系统一次性自动完成二次设备模型和其它关系模型的建立及每一套保护装置配置信息的实例化。一次操作，自动完成二次系统的模型建立和装置配置信息实例化的方法，大大减轻了系统维护工作量，提高了系统智能化水平。

二、远动和保护实时信息联合处理方法

1、同一保护信息的告警抑制方法

要实现同一信息的告警抑制，关键是要建立远动信号与保护信号之间的对应关系。一般来讲，保护装置和其保护的一次设备对象，在站内应同属一个间隔，因此，主站在召唤保护子站配置信息时，根据一二次设备之间的关系，通过搜索一次设备所属间隔，就可以建立二次设备与间隔之间的关联关系，定义好二次设备所属间隔对象。

系统在对保护装置配置信息实例化时，根据保护装置所属间隔，保护装置配置每一条实例化信息已定义了信息所属间隔，即系统在生成保护装置实例信息时，将实例信息间隔化。特别是对保护装置状态量实体信息，如动作信息、故障信息、自检信息都进行了间隔化，也就是说，每一条保护信息除了定义了厂站信息外，还定义了信息所属间隔和所属设备信息。

在EMS系统保护硬结点信号中，也定义了信号所属的厂站和间隔信息及信号所属装置。系统通过名称模糊匹配的搜索方法，根据厂站、间隔和所属设备，自动建立保护硬结点信号和软信号之间的对应的关系，此对应关系的建立，为系统对上送实时信息的联合处理准备了条件。

主站系统在收到RTU上送的遥信变位信号时，首先需要判断信号所属种类，如果上送的遥信变位信号是保护信号而不是开关信号，主站远动后台系统在完成保护信号处理的同时，还需要将该保护信号以内部识别的报文形式转发给保护后台处理系统，保护后台处理系统在收到转发来的保护硬结点信号后立即进行信息缓存，按时间先后形成保护信号报文队列。当保护后台处理系统收到来自保护通道上送的软报文保护信号后，首先检索软报文保护信号对应的保护硬结点信号，再以收到软报文动作时间为基准，在保护信号报文队列中向前搜索软报文保护信号对应的保护硬结点信号，最大向前搜索时间为10秒(10秒为系统缺省设定值，用户可以在1-30秒范围内任意定义)。当在保护信号报文队列中搜索到软报文保护信号对应的保护硬结点信号时，说明该信号已告警过，保护后台处理系统只须将解释的保护动作软报文信息记入历史库中，而不再进行实时告警，并删除保护信号报文队列中相应的条目；当没有检索到与软报文保护信号对应的保护硬结点信号时，保护后台处理系统立即进行实时告警并将该软报文保护信号对应的保护硬结点信号通知主站远动后台系统，由主站远动后台系统对该信号进行缓存，并形成信息队列，主站远动后台系统在收到保护硬结点信号时，首先在缓冲队列中向前搜索是否存在保护硬结点信号(最大向前搜索时间为10秒)，后续处理类似于保护后台处理系统。需要说明的是，信息队列中的信息保存时间为最大向前搜索时间，当一条信息的保存时间超过最大向前搜索时间时，主站远动后台系统会自动从信息队列中清除该条信息，同时保护后台处理系统也会自动从所述报文队列中清除该条信息。

通过远动和保护信息的共享与信息交互，实现了同一保护信号的告警抑制，避免了同一保护信息的重复告警，但在历史信息中却可以查询到两种通道各自上送的实时告警信息，如时间和告警内容等。

2、通过开关变位和保护软报文的联合分析，正确定位开关跳闸性质。电网事故时，保护装置启动跳闸出口，控制开关跳闸，这是保护的基本动作。在运动系统中，开关跳闸信息一般采用优先插送方式上送主站，随后，保护后台处理系统才能收到保护子站通过保护通道上送的保护动作软报文信息，也就是说，电网事故时，保护装置先跳闸后发信，开关跳闸信号和软报文保护信号通过不同通道，由远动和保护后台处理系统独自处理。

其处理过程如下：为了不影响远动对开关变位处理的及时性，无论在开关正常分闸还是事故跳闸情况下，主站远动后台系统收到开关变位信号后，立即完成信息处理，如变位告警等等。由于主站保护后台处理系统只关心开关由合到分的变位信息，所以运动后台系统需要根据上送遥信值来决定是否将变位的开关信息通知给保护后台处理系统，只有当发生的遥信变位是由合到分时，远动后台系统才将变位的开关信息通知给保护后台处理系统。

保护后台处理系统收到远动后台系统转发来的开关跳闸信息时，在自己的开关变位缓冲区中增加一条记录。当保护后台处理系统从保护通道中收到保护动作软保护报文信息时，保护后台处理系统首先需要判明收到的保护动作软报文信息的信息类别，只有当收到的保护动作软报文信息是保护动作类别信号(在装置模型数据实例化时，已经按信号分类原则进行了分类存储)时，系统才会判断开关的跳闸性质(正常跳闸还是事故跳闸)。如果收到的软报文信息是动作类别的信息，在实时库中可以通过上送信息查询到该信息所对应的二次设备，再通过二次设备与断路器的对应关系查询到该信息的动作对象(断路器)，此时，就可以以收到的保护动作软报文信息动作时间为时间基点，在变位开关队列中向前搜索该保护动作软报文信息对应的开关，如搜索到开关信息，说明开关跳闸是事故跳闸，需要对运动系统报告的变位的开关信息进行补充说明，主站远动后台系统报告的变位的开关信息是事故跳闸信号。这样，就可以通过变位的开关信息和保护动作软报文信号之间的逻辑关系，判断出跳闸信号是否是事故跳闸信号，同时也可以作为开关偷跳判断的依据(如果不存在当地操作)。

在本发明中，披露了一种面向保护对象自动建模的方法，保护和远动实时信息联合处理的方法。通过共享一次系统的建模成果，利用EMS系统提供的网络拓扑分析手段，采用召唤保护子站配置信息的操作方式，实现面向保护对象的自动建模；通过共享传统远动和保护采集的实时信息数据，EMS系统实现了远动和保护实时信息的联合处理。

在本发明中，通过面向对象的自动建模技术，大大减少了系统维护的工作量，避免了重复性劳动，有效保证了模型维护的正确性，防止二次系统主站人工配置错误的发生，提高了自动化系统的水平。

在本发明中，通过同一保护信息的告警抑制方法，减少了重复告警信息对调度、集控、继保人员监视的干扰，防止了“信息泛滥”现象的发生。通过保护动作信号和开关跳闸信号，正确分析出开关跳闸的性质。

本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，其特征在于：包括下列步骤：

1)保护子站保存有站内二次设备配置信息，在EMS系统中，主站系统通过召唤保护子站的二次设备配置信息，自动建立主站系统二次设备模型；

2)在召唤保护子站的二次设备配置信息、建立面向保护对象信息模型的同时，通过在线共享EMS系统一次设备模型和快速搜索技术，EMS系统自动建立完整的一二次设备关系模型；

3)通过网络拓扑分析，建立一次设备与开关之间的拓扑关系，再通过已建立的一二次设备关系模型，EMS系统建立二次设备与受控对象之间的受控关系模型；

4)通过召唤保护子站的二次设备配置信息，主站系统自动对保护装置配置信息进行信息实例化；

5)通过信息模糊匹配方法，EMS系统自动建立保护硬结点信号和保护装置配置信息之间的对应关系；

6)在EMS系统内，通过在线共享保护和远动实时信息资源，EMS系统实现对从远动通道和保护通道分别上送的同一实时信息告警抑制处理；

7)在EMS系统内，通过共享远动通道采集的开关跳闸信号，结合从保护通道收到的保护动作软报文信息，根据保护装置上送的保护信息类型，进行综合分析，从而准确定位开关跳闸性质，判明开关跳闸是否是真正的事故跳闸。

2.根据权利要求1所述的面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，其特征在于：在所述的步骤1)中，根据保护子站上送的为每一个保护装置配置的装置类别，主站系统在主站已建立的一次设备模型中进行搜索，为了快速搜索到保护装置配置的一次设备，主站系统在召唤工具初始化时，为EMS系统所有一次设备按厂站和设备类型建立数据索引，根据厂站和保护装置配置的一次设备编码，就可以在数据索引区中快速检索到一次设备，从而实现二次设备模型的自动建立，在建立二次设备模型时，主站系统按保护装置类型建立了包括线路保护装置表、变压器保护装置表和电容器保护装置表在内的不同的二次设备数据库表。

3.根据权利要求1所述的面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，其特征在于：在所述的步骤4)中，保护装置实例化信息按信息类型可分为动作信息、故障信息、自检信息、开关量信息、软压板信息、硬压板信息、定值信息和定值区信息。

4.根据权利要求1所述的面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，其特征在于：在所述的步骤6)中，主站系统在收到RTU上送的遥信变位信号时，首先需要判断信号所属种类，如果上送的遥信变位信号是保护信号而不是开关信号，主站远动后台系统在完成保护信号处理的同时，还需要将该保护信号以内部识别的报文形式转发给保护后台处理系统，保护后台处理系统在收到转发来的保护硬结点信号后立即进行信息缓存，按时间先后形成保护信号报文队列，当保护后台处理系统收到来自保护通道上送的软报文保护信号后，首先检索软报文保护信号对应的保护硬结点信号，再以收到软报文保护信号动作时间为基准，在保护信号报文队列中向前搜索软报文保护信号对应的保护硬结点信号，最大向前搜索时间为10秒，当在保护信号报文队列中搜索到软报文保护信号对应的保护硬结点信号时，说明该信号已告警过，保护后台处理系统只须将解释的保护动作软报文信息记入历史库中，而不再进行实时告警，并删除保护信号报文队列中相应的条目；当没有检索到与软报文保护信号对应的保护硬结点信号时，保护后台处理系统立即进行实时告警并将该软报文保护信号对应的保护硬结点信号通知主站远动后台系统，由主站远动后台系统对该信号进行缓存，并形成信息队列，主站远动后台系统在收到保护硬结点信号时，首先在信息队列中向前搜索是否存在保护硬结点信号，后续处理类似于保护后台处理系统。

5.根据权利要求4所述的面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，其特征在于：每个所述队列中的信息保存时间为最大向前搜索时间，当一条信息的保存时间超过最大向前搜索时间时，主站远动后台系统和保护后台处理系统会自动从各自的所述队列中清除该条信息。

6.根据权利要求1所述的面向保护对象自动建模和实时信息联合处理方法，其特征在于：在所述的步骤7)中，具体步骤为：

1)电网事故时，保护装置启动跳闸出口，控制开关跳闸；

2)保护后台处理系统收到保护子站通过保护通道上送的保护动作软报文信息；

3)主站远动后台系统需要根据上送遥信值来决定是否将变位的开关信息通知给保护后台处理系统，只有当发生的遥信变位是由合到分时，主站远动后台系统才将变位的开关信息通知给保护后台处理系统；

4)保护后台处理系统收到主站远动后台系统转发来的变位的开关信息时，在自己的开关变位缓冲区中增加一条记录，当保护后台处理系统从保护通道中收到保护动作软报文信息时，保护后台处理系统首先需要判明收到的保护动作软报文信息的信息类别，只有当收到的保护动作软报文信息是保护动作类别信号时，主站系统才会判断开关的跳闸性质；如果收到的保护动作软报文信息是动作类别的信息，在实时库中可以通过上送信息查询到该信息所对应的二次设备，再通过二次设备与断路器的对应关系查询到该信息的动作对象，此时，就可以以收到的保护动作软报文信息动作时间为时间基点，在变位开关队列中向前搜索该保护动作软报文信息对应的开关，如搜索到开关信息，说明开关跳闸是事故跳闸，需要对主站远动后台系统报告的变位的开关信息进行补充说明，主站远动后台系统报告的变位的开关信息是事故跳闸信号。

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