CN103077212B - 变电站配置文件管控方法和系统 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及智能电网相关技术领域，特别是涉及变电站配置文件管控方法和系统。
背景技术
[0002] 2011年至2015年我国智能电网进入全面建设阶段，基建变电站按智能变电站标准建设。目前，智能变电站的设计配置和运维未能融合到一块，还存在很多不足，表现在以下方面:
[0003] (I)设计配置与运行维护分离，工作独立不能共享，运行维护工作量大。
[0004] (2)在运行维护工作时，保护和自动化的不同专业需求，运行和管理的不同业务需求交织在SCD文件及其管控过程中，管理难度大。
[0005] (3)智能变电站的运行状态信息告警需要大量的人工配置，且对专业水平要求较尚O
发明内容
[0006] 基于此，有必要针对现有技术智能变电站的设计配置和运行维护独立，运维工作工作量较大的技术问题，提供一种变电站配置文件管控方法和系统。
[0007] —种变电站配置文件管控方法，包括:
[0008] 接收变电站配置文件；
[0009] 生成与所述变电站配置文件所配置的变电站设备相对应的元件；
[0010] 接受对所述元件的编辑，生成由所述元件描述的告警条件；
[0011] 将所述告警条件发送给智能变电站监控系统，所述告警条件，用于智能变电站监控系统在实时监测到变电站的电力设备满足所述告警条件时，输出告警信息；
[0012] 所述变电站配置文件包括:智能变电站设计图纸、通用信息模型文件、智能变电站系统规范描述文件和智能变电站配置描述文件；
[0013] 所述方法还包括:
[0014] 解析接收到的通用信息模型文件，获取变电站设备的通用资源标志符；
[0015] 在智能变电站配置描述文件中获取所述通用资源标志符所对应的变电站设备的设备信息和测点信息，将设备信息和测点信息与对应的元件进行关联；
[0016] 根据智能变电站设计图纸和智能变电站系统规范描述文件，获取变电站设备的拓扑关系，将拓扑关系与对应的元件进行关联。
[0017] 在其中一个实施例中，所述方法还包括:
[0018] 从智能变电站配置描述文件中获取所要保护的变电站设备；
[0019] 采用图形界面显示所要保护的变电站设备及其拓扑关系。
[0020] 在其中一个实施例中，所述方法还包括:
[0021] 将接收到的智能变电站配置描述文件分为多部分，并对各部分分别进行校验。
[0022] —种变电站配置文件管控系统，包括:
[0023] 文件管控模块，用于接收变电站配置文件；
[0024] 智能变电站配置库模块，用于存放文件管控模块接收到的变电站配置文件；
[0025] 智能告警推理机可视化设计模块，用于生成与所述变电站配置文件所配置的变电站设备相对应的元件；以及接受对所述元件的编辑，生成由所述元件描述的告警条件；以及将所述告警条件发送给智能变电站监控系统，所述告警条件，用于智能变电站监控系统在实时监测到变电站的电力设备满足所述告警条件时，输出告警信息；
[0026] 所述变电站配置文件包括:智能变电站设计图纸、通用信息模型文件、智能变电站系统规范描述文件和智能变电站配置描述文件；
[0027] 所述智能变电站配置库模块还用于:
[0028] 解析接收到的通用信息模型文件，获取变电站设备的通用资源标志符；
[0029] 在智能变电站配置描述文件中获取所述通用资源标志符所对应的变电站设备的设备信息和测点信息；
[0030] 根据智能变电站设计图纸和智能变电站系统规范描述文件，获取变电站设备的拓扑关系；
[0031] 所述智能告警推理机可视化设计模块还用于:
[0032] 将设备信息和测点信息与对应的元件进行关联；
[0033] 将拓扑关系与对应的元件进行关联。
[0034] 在其中一个实施例中，还包括:
[0035] 保护虚回路可视化模块，用于从智能变电站配置描述文件中获取所要保护的变电站设备；以及采用图形界面显示所要保护的变电站设备及其拓扑关系。
[0036] 在其中一个实施例中，还包括:
[0037]自动化解耦校验模块，用于将接收到的智能变电站配置描述文件分为多部分，并对各部分分别进行校验。
[0038] 上述变电站配置文件管控方法和系统，直接获取变电站配置文件，并根据变电站配置文件，生成告警条件。变电站配置文件是智能变电站在设计时的配置文件，因此运维人员在设计告警条件时，采用的就是设计时的资料。因此本发明的变电站配置文件管控方法和系统为运维提供了有效的二次资料管理工具和智能变电站设计配置信息的有效利用，避免多个环节异步操作统一文件的不一致性，方便了配置文件的管理，提高了运行维护人员的工作效率。
附图说明
[0039] 图1为本发明一种变电站配置文件管控方法的工作流程图；
[0040]图2为本发明的一种变电站配置文件管控系统的模块结构图；
[0041]图3是本发明一个实施例的系统架构图；
[0042] 图4是S⑶文件结构化访问图；
[0043] 图5是本发明一个实施例的解耦校验功能图；
[0044]图6是本发明一个实施例的推理机可视化模块设计之元件定义图；
[0045] 图7是开关变位推理机设计图；
[0046] 图8是源端维护功能设计图；
[0047] 图9是远程浏览功能设计图；
[0048]图10是本发明一个实施例的技术路线图。
具体实施方式
[0049] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0050] 如图1所示为本发明一种变电站配置文件管控方法的工作流程图，包括:
[0051] 步骤S101，接收变电站配置文件；
[0052] 步骤S102，生成与所述变电站配置文件所配置的变电站设备相对应的元件；
[0053] 步骤S103，接受对所述元件的编辑，生成由所述元件描述的告警条件；
[0054] 步骤S104，将所述告警条件发送给智能变电站监控系统，所述告警条件，用于智能变电站监控系统在实时监测到变电站的电力设备满足所述告警条件时，输出告警信息。
[0055] 在步骤SlOl中，变电站配置文件是在设计变电站时的配置文件，本领域普通技术人员可以根据具体情况选择不同的变电站配置文件。
[0056] 在其中一个实施例中，所述变电站配置文件包括:智能变电站设计图纸、通用信息模型文件、智能变电站系统规范描述文件和智能变电站配置描述文件。
[0057] 其中，设计图纸包括装置装配图、网络通讯图、二次拓扑图、通讯接口图、保护虚回路图、屏柜图和光缆清册。通用信息模型文件CIM(Common Informat1n Model)是一种描述电力系统所有对象逻辑结构和关系的信息模型，它为各个应用提供了与平台无关的统一的电力系统逻辑描述。智能变电站系统规范描述文件SSD描述了变电站电气主接线盒所要求的逻辑节点，内容有变电站描述、所需数据类型样本和逻辑节点类型规定。智能变电站配置描述文件SCD包含了全部电子设备、通信配置和变电站描述等。
[0058] 在步骤S102中，每个元件与变电站设备相对应，其中元件定义模块如图6所示，定义的关系元件有:关系与元件、关系或元件、关系非元件、关系与或元件；定义的运算元件有:加元件、减元件、乘元件、除元件；比较关系元件有:大于元件、小于元件、等于元件；其它常用元件有常数元件、中间值元件；实时库元件有:模拟量元件、一次信号元件、保护信号元件、装置信息元件，实时库元件主要用于关联一些设备的状态运行值。配置库元件有:一次拓扑元件、二次通讯拓扑元件、间隔库元件、装置库元件。历史库元件有:测量告警元件、事件顺序记录SOE(Sequence Of Event)告警元件、保护告警元件、装置告警元件、智能告警兀件。
[0059] 在步骤S103中，其中一种实施例，是系统提供画布，接收元件定义模块的图元，运维人员在画布上进行绘制，并完成它们相互之间的连线，最后与智能告警元件连接，即可完成智能告警推理机的设计工作。系统根据元件之间的连线，确定告警条件，形成智能告警配置信息。
[0060] 在步骤S104中，系统将智能告警配置信息传送给智能变电站监控系统，然后智能变电站监控系统根据实时采集到的变电站设备的实时运行状态值或历史运行状态值，输出相应的告警信息以提示运维工作人员。
[0061] 对于不同的变电站配置文件如何处理，本领域普通技术人员可以在阅读本发明之后做出具体设置。在其中一个实施例中，本发明的一种变电站配置文件管控方法还包括:
[0062] 解析接收到的通用信息模型文件，获取变电站设备的通用资源标志符；
[0063] 在智能变电站配置描述文件中获取所述通用资源标志符所对应的变电站设备的设备信息和测点信息，将设备信息和测点信息与对应的元件进行关联；
[0064] 根据智能变电站设计图纸和智能变电站系统规范描述文件，获取变电站设备的拓扑关系，将拓扑关系与对应的元件进行关联。
[0065] 首先解析CIM模型的可扩展标记语言(Extensible Markup Language, XML)文件，解析所需测点的通用资源标志符URI (Uniform Resource Identifier标识变电站内的唯一一个对象)，根据URI在SCD模型中获取设备信息和测点信息。其次，根据图纸信息，获取表征一次设备连接的拓扑关系，再将拓扑关系保存，
[0066] 本实施例的解析方法，保存了完整的智能变电站配置信息。为后续的元件的关联提供了方便。
[0067] 对于拓扑关系，本领域普通技术人员在阅读本发明后，还可以有其他应用。本发明提供一种实施例，在其中一个实施例中，本发明的一种变电站配置文件管控方法还包括:
[0068] 从智能变电站配置描述文件中获取所要保护的变电站设备；
[0069] 采用图形界面显示所要保护的变电站设备及其拓扑关系。
[0070] 上述实施例，使得运维人员能够获得所要保护的变电站设备的拓扑关系的图形显示，从而能清楚的查看虚回路信息。
[0071] SCD文件较为复杂，在现有技术中，如果修改SCD文件中的任意一个部分，则需要对整个SCD文件进行校验，非常不方便。本发明提供一个实施例，在其中一个实施例中，本发明的一种变电站配置文件管控方法还包括:
[0072] 将接收到的智能变电站配置描述文件分为多部分，并对各部分分别进行校验。
[0073] 将SCD文件分为多个部分分别进行校验，则当用户修改SCD文件的其中一个部分，只需要对该部分进行校验即可。
[0074] 如图2所示，为本发明的一种变电站配置文件管控系统的模块结构图，包括:
[0075] 文件管控模块201，用于接收变电站配置文件；
[0076] 智能变电站配置库模块202，用于存放文件管控模块接收到的变电站配置文件；
[0077] 智能告警推理机可视化设计模块203，用于生成与所述变电站配置文件所配置的变电站设备相对应的元件；以及接受对所述元件的编辑，生成由所述元件描述的告警条件；以及将所述告警条件发送给智能变电站监控系统，所述告警条件，用于智能变电站监控系统在实时监测到变电站的电力设备满足所述告警条件时，输出告警信息。
[0078] 其中，所述变电站配置文件包括:智能变电站设计图纸、通用信息模型文件、智能变电站系统规范描述文件和智能变电站配置描述文件。
[0079] 其中，所述智能变电站配置库模块202还用于:
[0080] 解析接收到的通用信息模型文件，获取变电站设备的通用资源标志符；
[0081] 在智能变电站配置描述文件中获取所述通用资源标志符所对应的变电站设备的设备信息和测点信息；
[0082] 根据智能变电站设计图纸和智能变电站系统规范描述文件，获取变电站设备的拓扑关系；
[0083] 所述智能告警推理机可视化设计模块203还用于:
[0084] 将设备信息和测点信息与对应的元件进行关联；
[0085] 将拓扑关系与对应的元件进行关联。
[0086] 在其中一个实施例中，还包括:
[0087] 保护虚回路可视化模块205，用于从智能变电站配置描述文件中获取所要保护的变电站设备；以及采用图形界面显示所要保护的变电站设备及其拓扑关系。
[0088] 在其中一个实施例中，还包括:
[0089]自动化解耦校验模块206，用于将接收到的智能变电站配置描述文件分为多部分，并对各部分分别进行校验。
[0090] 作为一个例子，为南方电网的一个智能变电站配置文件管控系统。
[0091] 该例子的智能变电站配置文件管控系统，设置在嵌入式PC工控机上。建立PC工控机与调度端的保护信息主站、智能变电站端自动化系统、智能变电站施工单位、电力局、智能变电站运行维护系统联网。工控机是指加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。
[0092] 如图3所示，本发明的智能变电站配置文件管控系统(本系统)，设有文件管控模块310、文件日志模块320、自动化解耦校验模块330、智能变电站配置库模块340、源端维护模块350、映射表模块360、远程浏览模块370、智能告警推理机可视化设计模块380和保护虚回路可视化模块390。
[0093] 文件管控模块310接收本地或与本系统联网的电力设计院(或二次设备厂家)的I至N张设计图纸(装置装配图、网络通讯图、二次拓扑图、通讯接口图、保护虚回路图、屏柜图和光缆清册)、通用信息模型文件CIM(Common Informat1n Model)、智能变电站系统规范描述文件SSD(System Specificat1n Descript1n)输入数据，存储在数据库。N为智能变电站使用的智能电子设备的图纸张数。通用信息模型文件是一种描述电力系统所有对象逻辑结构和关系的信息模型，它为各个应用提供了与平台无关的统一的电力系统逻辑描述。智能变电站系统规范描述文件SSD描述了变电站电气主接线盒所要求的逻辑节点，内容有变电站描述、所需数据类型样本和逻辑节点类型规定。同时文件管控模块310接收经自动化解親校验模块330校验和解親过的智能变电站配置描述文件(Substat1nConfigurat1n Descript1n) SO)文件，文件管控模块将这些信息进行归类整理后存入到智能变电站配置库模块340中。智能变电站配置描述文件SCD包含了全部电子设备、通信配置和变电站描述等。
[0094] 文件管控模块310读取智能变电站配置库模块340中的配置信息向远程浏览模块370提供智能变电站的图纸、主接线图、通用信息模型文件、SSD和S⑶。同时也提供文件日志信息给文件日志模块。
[0095] 文件日志模块320接收文件管控模块310的图纸、SSD、S⑶文件，记录它们的日志信息，再将日志信息提供给远程浏览模块。
[0096]自动化解耦校验模块330接收本地或与本系统联网的电力设计院(或二次设备厂家)智能变电站的S⑶文件的输入数据，依据《IEC61850工程继电保护应用模型Q/GDW396-2009》的规范信息，将智能变电站的配置文件中的站控层和过程层、自动化专业和继电保护专业信息充分解耦，并实施分层、分专业校验。SCD的结构化访问如图2所示，将SCD 文件分为了三部分:制造报文规范(MMS，Manufacturing Message Specificat1n)模块、过程层模块、SCD安全文件模块。MMS模块分为:版本控制部分、网络拓扑与配置部分、IED实例化部分、模型定义部分；过程层模块分为:版本控制部分、保护过程层部分、自动化过程层部分；SCD安全文件模块分为MMS模块。CRC校验码部分、保护SCD模块校验码部分、自动化SCD模块校验码部分和升级日志部分。然后按模块分别解析处理。解耦校验功能如图3所示，先将SCD文件中含有的每台装置的智能电子设备配置描述文件CID (ConfiguredIED Descript1n)总体校验通过后，再将解耦为MMS和过程层部分，分别进行校验，再根据需要将MMS解耦为自动化专业人士需要的信息部分和保护专业人士需要的信息部分，再分别进行校验。经解耦校验后保存到智能变电站配置库模块。此处的校验主要是指根据文件内容的循环冗余校验码CRC(Cyclic Redundancy Check)校验。最后自动化解親校验模块将整理好的SCD文件信息分别提供给文件管控模块。
[0097]智能变电站配置库模块340接收文件管控模块310提供的智能变电站文件信息，完善配置。这里主要指:1.根据S⑶文件和(ΠΜ文件完善配置信息。首先解析(ΠΜ模型的可扩展标记语言(Extensible Markup Language, XML)文件，解析所需测点的通用资源标志符URI (Uniform Resource Identifier标识变电站内的唯--个对象)，根据URI在SQ)模型中获取设备信息和测点信息，再根据《南方电网一体化电网运行智能系统数据中心技术规范——对象命名及编码规范》，形成一个厂站内URI和数据中心全局ID (GID，Global ID)对应关系，再将对应关系保存到智能变电站配置库中。2.根据图纸信息，获取表征一次设备连接的拓扑关系，再将拓扑关系保存到智能变电站配置库中。这样智能变电站配库模块保存了完整的智能变电站配置信息。最后它将这些信息提供给智能告警推理机设计模块380和保护虚回路可视化模块390。
[0098]智能告警推理机可视化设计模块380接收智能变电站配置库模块340的配置信息进行初始化，为本地和远程的授权用户提供推理机的可视化设计功能。本模块由推理机可视化设计之元件定义模块和设计模块组成。推理机可视化设计之元件定义模块如图6所示，定义的关系元件有:关系与元件、关系或元件、关系非元件、关系与或元件；定义的运算元件有:加元件、减元件、乘元件、除元件；比较关系元件有:大于元件、小于元件、等于元件；其它常用元件有常数元件、中间值元件；实时库元件有:模拟量元件、一次信号元件、保护信号元件、装置信息元件，实时库元件主要用于关联一些设备的状态运行值，通过GID进行关联。配置库元件有:一次拓扑元件、二次通讯拓扑元件、间隔库元件、装置库元件。历史库元件有:测量告警元件、事件顺序记录SOE(Sequence Of Event)告警元件、保护告警元件、装置告警元件、智能告警元件。智能告警元件是一个结果输出元件。设计模块接提供画布，接收元件定义模块的图元，在画布上进行绘制，并完成它们相互之间的连线，即可完成智能告警推理机的设计工作。
[0099] 配置一个开关的变位推理机的实例如图7所示。首先从历史库元件中，选择SOE告警元件，再从配置库元件中选择间隔库元件用于获取实时测量信息，然后再绘制检索条件电流Ia和绘制模拟量实时元件。通过模拟量实时元件获取到的实时值和去常数值12比较，针对实时值大于、不大于该常数时分别输出智能告警信息。如此运维专业人员可以利用智能告警推理机可视化设计模块380设计、升级推理机，摆脱依赖于二次设备供应商而导致的诸多不便，有利于智能告警应用的发展。
[0100]智能告警推理机可视化设计模块380，将配置好的智能告警配置信息传送给本地或与系统联网的智能变电站监控系统或保护信息主站的智能告警模块，然后智能告警模块根据实时采集到的电力设备的实时运行状态值或历史运行状态值，输出相应的告警信息以提示运维工作人员。
[0101]智能告警推理机可视化设计模块380，充分利用了智能变电站的配置信息、主接线图的拓扑和监控信息、自动化和保护运行的历史信息，通过图模一体化逻辑元件，实现自动配置，提高了运维工作人员的工作效率。
[0102] 源端维护模块350从智能变电站配置库模块340中获取配置信息，从而给与本系统联网的电力调度系统的自动化监控系统主站和保护信息主站提供三个功能，如图8所示:1.提供文件上传服务，电力设计院或二次设备集成厂家可以上传SCD文件、SSD文件、主接线图、网络通讯图或信息映射表。2.运行维护人员或其他授权用户可以下载(ΠΜ文件或资源编码文件等。3.提供变电站本地的主接线图、二次设备配置图和监测点及控制点的信息，主站根据这些共享信息自动产生通讯映射表。放弃过去人工编辑通讯映射表，手动核对通讯映射表正确性的做法。如此不仅提高了生成通讯映射表的效率，还避免了多个环节异步操作统一文件的不一致性，方便了配置文件的管理。
[0103] 映射表模块360从源端维护模块350读取二次设备配置信息和监测点及控制点信息，然后将它们整理成映射表信息，最后提供给远程浏览模块，以备授权用户查看。
[0104] 远程浏览模块370基于C/S模式构建，分别从文件管控模块读取智能变电站文件信息、从智能告警推理机设计模块读取智能告警的配置画面信息和从映射表模块读取映射表信息，给与本系统联网的电力调度系统的自动化监控系统主站和保护信息主站提供三个功能，如图9所示:1，提供文件服务，包含运行的日志、S⑶文件、(ΠΜ文件、SSD文件、图纸和映射表，映射表是指设备的运行的状态信息与存放状态信息的数据库之间的对应关系。2，提供基于SVG格式的配置文件升级日志、保护虚回路、智能告警推理机画面显示服务，放弃传统的再作图、再配置、再对点的做法，如此降低了主站系统结构的复杂性和维护的工作量。3，提供装置设备信息库、间隔库、一次拓扑表、二次拓扑表的远程查询、查看。自动化监控系统主站和保护信息主站的浏览模块可以直接查看以上信息。
[0105] 保护虚回路可视化模块390主要根据智能变电站的配置库信息已经保存的保护设备与保护设备间的关系展现出来，然后提供给远程浏览模块370，供授权用户查看。
[0106] 本实施例的工控机是北京中科腾越科技发展公司的工控机，建立该PC机通过互联网与电力设计院、电力局、智能变电站运行维护单位、三家二次设备厂家的交换机联网，本系统米用ANSI C++程序语言实现。
[0107] 如图10所示，是智能变电站配置文件管控系统的技术路线图。本系统的技术依据主要有:
[0108] 利用SQLite文件数据库，作为保存智能变电站配置信息的数据库。
[0109] 根据XML的结构化访问技术实现解藕校验功能。
[0110] 通过加密技术，实现文件管控功能。
[0111] 逻辑图元的定制，实现推理机可视化设计。
[0112] 通过SVG格式转换，实现远程浏览。
[0113] 根据S⑶、CIM文件信息，实现源端维护功能。
[0114] 本系统利用AutoCAD的桌面应用(即二次开发技术)进行界面开发。
[0115] 以AutoCAD为智能变电站通用设计平台，内嵌图纸管控模块、配置管控模块、源端维护模块、远程浏览模块、智能告警推理机可视化设计模块、继电保护和自动化解耦校验模块、保护虚回路可视化模块。对智能变电站的文件及配置进行管理和访问控制、自动生成智能告警配置和支持源端维护功能，实现了利用智能变电站的设计配置信息，支撑智能变电站的运行维护，从而降低了工作量，保障了运行维护的安全；全面提升智能变电站运行协同作业能力，提高工作效率。
[0116] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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