CN104300683A - 基于scd建模的变电站继电保护直流监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，首先在原标准SCD文件中补充DC模型，建立二次设备与DC模型的关联关系；将补充DC模型的SCD文件下载至“继电保护状态监测装置”，依据SCL标签搜索语言，解析SCD文件中继电保护系统与DC模型的对应关系，构成“在线监测装置”的DC信号匹配依据；经MMS网获取“直流监测系统”信息，依据预先设定的DC信号配置表，解析该系统中的DC状态信息，并与SCD所对应的DC模型匹配；根据SCD文件中继电保护系统与DC模型的对应关系，以可视化的方式展示DC异常所影响的继电保护系统范畴。由此，实现基于SCD模型的继电保护系统DC在线监测，为运行检修人员提供可视化的判断技术手段。

Description

基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统
技术领域
本发明涉及一种基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，属于电力系统技术领域。
背景技术
随着基于IEC61850变电站自动化技术工程应用的推进，变电站二次设备IED的联接方式由光纤通讯替代了传统的电缆连接，功能的关联通过IEC61850所定义的GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event，面向通用对象的变电站事件)实现，变电站二次系统由SCD（Substation Configuration Description，变电站配置描述）文件涵盖，但是作为继电保护系统（合并单元、保护装置、智能终端，以下同）的直流电源（以下简称DC）并没有包含在现有的SCD文件中，运行、检修人员无法通过对于SCD文件的管理实现继电保护系统DC的状态监测，给变电站运行管理带来不便，使得基于SCD的智能变电站二次系统管理缺少了重要环节。现阶段直流系统的监视是采用独立的“直流监测系统”完成，现有技术是通过IED直流幅值变化的监视反映IED（合并单元、保护装置、智能终端等）直流状态，但不反映这些IED之间的关联关系（即某IED直流异常会影响一些保护系统）。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，即在SCD文件中补充继电保护系统DC模型，建立DC模型与继电保护系统的对应关系，将SCD文件下载至继电保护系统状态监测装置；通过MMS网获取“直流监视系统”信息，解析监视信息中的DC信息，匹配SCD文件中补充的DC模型，通过SCD中所建立的DC模型与保护系统的对应关系，判别DC异常所影响的二次系统设备范畴。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于，直流监测系统包括：人机交互模块、网络通信模块、模型解析模块、报文匹配模块、数据存储模块；其中，
人机交互模块获取SCD文件，并完成继电保护系统DC模型的补充；同时，输入“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，送至模型解析模块；
模型解析模块依据SCL标签搜索技术及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，解析SCD文件中DC与继电保护系统的对应关系，并送至报文匹配模块；
网络通信模块经通过MMS网络接入“直流监测系统”信息及保护装置的MMS报文；经SV网络获取合并单元SV报文、经GOOSE网获取智能终端GOOSE报文，并将上述信息送至报文匹配模块；
报文匹配模块匹配根据反映继电保护系统DC状态的SV、GOOSE、MMS报文中断信号，与来自模型解析模块的DC与继电保护系统的对应关系，将报文匹配结果送至数据存储模块；
数据存储模块将报文匹配结果与DC异常所影响的继电保护系统范畴对应，并将结果送至人机交互模块；
人机交互模块以可视化的方式展示DC异常所影响的继电保护系统范畴，为运行检修人员提供技术支撑手段。
所述的继电保护系统DC模型是指：
明确直流电源信号与所供电的IED设备之间的关联关系，约定如下：
目前现有正式规范没有对直流电源信号约定其逻辑节点LN，实际工程中采用GGIO（General Input/General Output，通用输入/输出）采集直流电源信号；
采用GGIO中DO的desc来描述直流电源信号与所供电的IED设备之间的关联关系，desc的命名格式约定为“直流信号名称_所供电的IED的名称”。
所述的人机交互模块包括：人机操作单元、数据接口单元、图形展示单元；
其中人机操作单元依据人工指令，确定需下载的SCD文件，及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，并将下载指令下达至数据接口单元；
数据接口单元依据来自人机操作单元的下载指令，接收SCD文件的下载，送至人机接口单元，由人工完成DC模型的补充，并将经补充DC模型的SCD文件及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表送至模型解析模块；同时，接收来自数据存储模块的DC异常所影响的继电保护系统范畴，送至图形展示模块；
图形展示单元接收来自数据接口单元的DC异常所影响的继电保护系统范畴，实现可视化展示，为运行检修人员提供继电保护系统DC异常及影响范畴的判断依据。
所述的网络通信模块包括：MMS网络通信单元、GOOSE网络通信单元、SV网络通信单元和网络数据处理单元；其中：MMS网通信单元获取“直流监测系统”送出的DC状态信息，及保护装置的MMS报文，输出至网络数据处理单元；GOOSE网络通信单元通过GOOSE网络通信口获取反映智能终端的GOOSE报文；SV网络通信单元获取合并单元的SV报文，输出至网络数据处理单元；网络数据处理单元将反映继电保护系统DC状态“直流监测系统”送出的DC状态信息，及保护装置MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV报文信息送至模型解析模块。
所述的模型解析模块包括：数据处理单元和模型解析单元；其中：数据处理单元接收SCD文件及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表送入模型解析单元；模型解析单元采取SCL标签搜索技术并结合“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，解析SCD文件得到DC与继电保护系统的对应关联关系，由数据处理单元送至报文匹配模块。
所述的报文匹配模块包括：报文解析单元，模型比对单元；其中：报文处理单元接收来自网络通信模块来自“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，解析为DC配置表对应的IED装置特征值；接收来自MMS网络反映保护装置状态的MMS报文，来自GOOSE网络反映智能终端状态的GOOSE报文信息，来自SV网络反映合并单元状态的SV报文信息，解析为报文中断特征值；将IED装置特征值及报文中断特征值送至模型比对单元；模型比对单元将IED装置特征值及报文中断特征值与来自模型解析模块的DC与继电保护系统的对应关系匹配，确定DC异常所影响的继电保护系统范畴，并将匹配结果送至数据存储模块。
所述的数据存储模块包括：匹配处理单元、数据存储单元；其中匹配处理单元接收来自报文匹配模块的匹配结果，送至数据存储单元保存，同时，送至人机接口模块；数据存储模块保存来自匹配处理单元来自报文匹配模块的匹配结果，并可接受来自人机接口模块对于存储数据的调用。
 上述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）S100：读入SCD文件，补充继电保护系统DC模型；
2）S200：读入“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表；
3）解析SCD文件及DC信号配置表，建立继电保护系统与DC模型之间的对应关系；
4）获取MMS网络来自“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，及保护MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文；
5）S500：解析“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，及保护MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文中断的特征值，与继电保护系统与DC模型之间的对应关系进行比对，确定DC状态所影响的继电保护系统范畴；
6）S600：以可视化技术，实现DC状态所影响的继电保护系统范畴的信息展示，为运行检修人员提供技术支撑。
有益效果：本发明提供的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，通过基于SCD模型的继电保护系统DC在线监测，实现SCD对于智能变电站继电保护系统的模型全覆盖，为基于SCD智能变电站继电保护系统管理，提供可靠的技术保障；在SCD文件中补充继电保护系统DC模型；由在线监测装置经MMS网获取的“直流监测系统”信息，及保护MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV报文中断特征信息，通过SCD中所建立的DC及DC信号配置表，判别DC异常所影响的继电保护系统设备范畴，为智能变电站可靠运行提供坚实的基础。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，直流监测系统包括：人机交互模块、网络通信模块、模型解析模块、报文匹配模块、数据存储模块；其中，
人机交互模块获取SCD文件，并完成继电保护系统DC模型的补充；同时，输入“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，送至模型解析模块；
模型解析模块依据SCL标签搜索技术及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，解析SCD文件中DC与继电保护系统的对应关系，并送至报文匹配模块；
网络通信模块经通过MMS网络接入“直流监测系统”信息及保护装置的MMS报文；经SV网络获取合并单元SV报文、经GOOSE网获取智能终端GOOSE报文，并将上述信息送至报文匹配模块；
报文匹配模块匹配根据反映继电保护系统DC状态的SV、GOOSE、MMS报文中断信号，与来自模型解析模块的DC与继电保护系统的对应关系，将报文匹配结果送至数据存储模块；
数据存储模块将报文匹配结果与DC异常所影响的继电保护系统范畴对应，并将结果送至人机交互模块；
人机交互模块以可视化的方式展示DC异常所影响的继电保护系统范畴，为运行检修人员提供技术支撑手段。
所述的继电保护系统DC模型是指：
明确直流电源信号与所供电的IED设备之间的关联关系，约定如下：
目前现有正式规范没有对直流电源信号约定其逻辑节点LN，实际工程中采用GGIO（General Input/General Output，通用输入/输出）采集直流电源信号；
采用GGIO中DO的desc来描述直流电源信号与所供电的IED设备之间的关联关系，desc的命名格式约定为“直流信号名称_所供电的IED的名称”。
所述的人机交互模块包括：人机操作单元、数据接口单元、图形展示单元；
其中人机操作单元依据人工指令，确定需下载的SCD文件，及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，并将下载指令下达至数据接口单元；
数据接口单元依据来自人机操作单元的下载指令，接收SCD文件的下载，送至人机接口单元，由人工完成DC模型的补充，并将经补充DC模型的SCD文件及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表送至模型解析模块；同时，接收来自数据存储模块的DC异常所影响的继电保护系统范畴，送至图形展示模块；
图形展示单元接收来自数据接口单元的DC异常所影响的继电保护系统范畴，实现可视化展示，为运行检修人员提供继电保护系统DC异常及影响范畴的判断依据。
所述的网络通信模块包括：MMS网络通信单元、GOOSE网络通信单元、SV网络通信单元和网络数据处理单元；其中：MMS网通信单元获取“直流监测系统”送出的DC状态信息，及保护装置的MMS报文，输出至网络数据处理单元；GOOSE网络通信单元通过GOOSE网络通信口获取反映智能终端的GOOSE报文；SV网络通信单元获取合并单元的SV报文，输出至网络数据处理单元；网络数据处理单元将反映继电保护系统DC状态“直流监测系统”送出的DC状态信息，及保护装置MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV报文信息送至模型解析模块。
所述的模型解析模块包括：数据处理单元和模型解析单元；其中：数据处理单元接收SCD文件及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表送入模型解析单元；模型解析单元采取SCL标签搜索技术并结合“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，解析SCD文件得到DC与继电保护系统的对应关联关系，由数据处理单元送至报文匹配模块。
所述的报文匹配模块包括：报文解析单元，模型比对单元；其中：报文处理单元接收来自网络通信模块来自“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，解析为DC配置表对应的IED装置特征值；接收来自MMS网络反映保护装置状态的MMS报文，来自GOOSE网络反映智能终端状态的GOOSE报文信息，来自SV网络反映合并单元状态的SV报文信息，解析为报文中断特征值；将IED装置特征值及报文中断特征值送至模型比对单元；模型比对单元将上述“特征值”与来自模型解析模块的DC与继电保护系统的对应关系匹配，确定DC异常所影响的继电保护系统范畴，并将匹配结果送至数据存储模块。
所述的数据存储模块包括：匹配处理单元、数据存储单元；其中匹配处理单元接收来自报文匹配模块的匹配结果，送至数据存储单元保存，同时，送至人机接口模块；数据存储模块保存来自匹配处理单元来自报文匹配模块的匹配结果，并可接受来自人机接口模块对于存储数据的调用。
如图2所示，上述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统的工作方法，首先在原标准SCD文件中补充DC模型，建立二次设备与DC模型的关联关系；将补充DC模型的SCD文件下载至“继电保护状态监测装置”，依据SCL标签搜索语言，解析SCD文件中继电保护系统与DC模型的对应关系，构成“在线监测装置”的DC信号匹配依据。经MMS网获取“直流监测系统”信息，依据预先设定的DC信号配置表，解析该系统中的DC状态信息，并与SCD所对应的DC模型匹配。根据SCD文件中继电保护系统与DC模型的对应关系，以可视化的方式展示DC异常所影响的继电保护系统范畴。由此，实现基于SCD模型的继电保护系统DC在线监测，为运行检修人员提供可视化的判断技术手段；具体包括以下步骤：
1）S100：读入SCD文件，补充继电保护系统DC模型；
2）S200：读入“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表；
3）解析SCD文件及DC信号配置表，建立继电保护系统与DC模型之间的对应关系；
4）获取MMS网络来自“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，及保护MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文；
5）S500：解析“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，及保护MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文中断的特征值，与继电保护系统与DC模型之间的对应关系进行比对，确定DC状态所影响的继电保护系统范畴；
6）S600：以可视化技术，实现DC状态所影响的继电保护系统范畴的信息展示，为运行检修人员提供技术支撑。
本发明通过一种基于SCD建模的智能变电站继电保护系统DC监测系统和方法，在SCD文件中补充继电保护系统DC模型；由在线监测装置经MMS网获取的“直流监测系统”信息，及保护MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV报文中断特征信息，通过SCD中所建立的DC及DC信号配置表，判别DC异常所影响的继电保护系统设备范畴，为智能变电站可靠运行提供坚实的基础。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于，直流监测系统包括：人机交互模块、网络通信模块、模型解析模块、报文匹配模块、数据存储模块；其中，
人机交互模块获取SCD文件，并完成继电保护系统DC模型的补充；同时，输入“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，送至模型解析模块；
模型解析模块依据SCL标签搜索技术及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，解析SCD文件中DC与继电保护系统的对应关系，并送至报文匹配模块；
网络通信模块经通过MMS网络接入“直流监测系统”信息及保护装置的MMS报文；经SV网络获取合并单元SV报文、经GOOSE网获取智能终端GOOSE报文，并将上述信息送至报文匹配模块；
报文匹配模块匹配根据反映继电保护系统DC状态的SV、GOOSE、MMS报文中断信号，与来自模型解析模块的DC与继电保护系统的对应关系，将报文匹配结果送至数据存储模块；
数据存储模块将报文匹配结果与DC异常所影响的继电保护系统范畴对应，并将结果送至人机交互模块；
人机交互模块以可视化的方式展示DC异常所影响的继电保护系统范畴，为运行检修人员提供技术支撑手段。
2.根据权利要求1所述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于：所述的继电保护系统DC模型是指：
明确直流电源信号与所供电的IED设备之间的关联关系，约定如下：
目前现有正式规范没有对直流电源信号约定其逻辑节点LN，实际工程中采用GGIO通用输入/输出采集直流电源信号；
采用GGIO中DO的desc来描述直流电源信号与所供电的IED设备之间的关联关系，desc的命名格式约定为“直流信号名称_所供电的IED的名称”。
3.根据权利要求1所述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于：所述的人机交互模块包括：人机操作单元、数据接口单元、图形展示单元；
其中人机操作单元依据人工指令，确定需下载的SCD文件，及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，并将下载指令下达至数据接口单元；
数据接口单元依据来自人机操作单元的下载指令，接收SCD文件的下载，送至人机接口单元，由人工完成DC模型的补充，并将经补充DC模型的SCD文件及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表送至模型解析模块；同时，接收来自数据存储模块的DC异常所影响的继电保护系统范畴，送至图形展示模块；
图形展示单元接收来自数据接口单元的DC异常所影响的继电保护系统范畴，实现可视化展示，为运行检修人员提供继电保护系统DC异常及影响范畴的判断依据。
4.根据权利要求1所述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于：所述的网络通信模块包括：MMS网络通信单元、GOOSE网络通信单元、SV网络通信单元和网络数据处理单元；其中：MMS网通信单元获取“直流监测系统”送出的DC状态信息，及保护装置的MMS报文，输出至网络数据处理单元；GOOSE网络通信单元通过GOOSE网络通信口获取反映智能终端的GOOSE报文；SV网络通信单元获取合并单元的SV报文，输出至网络数据处理单元；网络数据处理单元将反映继电保护系统DC状态“直流监测系统”送出的DC状态信息，及保护装置MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV报文信息送至模型解析模块。
5.根据权利要求1所述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于：所述的模型解析模块包括：数据处理单元和模型解析单元；其中：数据处理单元接收SCD文件及“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表送入模型解析单元；模型解析单元采取SCL标签搜索技术并结合“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表，解析SCD文件得到DC与继电保护系统的对应关联关系，由数据处理单元送至报文匹配模块。
6.根据权利要求1所述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于：所述的报文匹配模块包括：报文解析单元，模型比对单元；其中：报文处理单元接收来自网络通信模块来自“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，解析为DC配置表对应的IED装置特征值；接收来自MMS网络反映保护装置状态的MMS报文，来自GOOSE网络反映智能终端状态的GOOSE报文信息，来自SV网络反映合并单元状态的SV报文信息，解析为报文中断特征值；将IED装置特征值及报文中断特征值送至模型比对单元；模型比对单元将IED装置特征值及报文中断特征值与来自模型解析模块的DC与继电保护系统的对应关系匹配，确定DC异常所影响的继电保护系统范畴，并将匹配结果送至数据存储模块。
7.根据权利要求1所述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统，其特征在于：所述的数据存储模块包括：匹配处理单元、数据存储单元；其中匹配处理单元接收来自报文匹配模块的匹配结果，送至数据存储单元保存，同时，送至人机接口模块；数据存储模块保存来自匹配处理单元来自报文匹配模块的匹配结果，并可接受来自人机接口模块对于存储数据的调用。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于SCD建模的变电站继电保护直流监测系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）S100：读入SCD文件，补充继电保护系统DC模型；
2）S200：读入“直流监测系统”预先设定的DC信号配置表；
3）解析SCD文件及DC信号配置表，建立继电保护系统与DC模型之间的对应关系；
4）获取MMS网络来自“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，及保护MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文；
5）S500：解析“直流监测系统”反映继电保护系统DC状态的信息，及保护MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文中断的特征值，与继电保护系统与DC模型之间的对应关系进行比对，确定DC状态所影响的继电保护系统范畴；
6）S600：以可视化技术，实现DC状态所影响的继电保护系统范畴的信息展示，为运行检修人员提供技术支撑。
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