CN104504537B - 一种变电站交流电源监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变电站交流电源监控系统及方法，包括：智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块、自适应通信模块以及后台监控中心；所述智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块和自适应通信模块分别与后台监控中心连接。本发明有益效果：用户能根据特定需求设置变电站配置信息，快速展示相应的变电站子系统界面；能够根据配置的不同快速地生成IED性能描述文件和映射文件，极大地减少了手动工作量，降低出错概率，降低人工成本；能够提前检测存在的硬件问题并找到相应的策略；能够及时掌握上位机的软件版本与下位机的软件版本的匹配情况。

Description

一种变电站交流电源监控系统及方法

技术领域

本发明涉及交流电源监控领域，尤其涉及一种变电站交流电源监控系统及方法。

背景技术

目前，电网调度自动化已经非常成熟完善，越来越多的变电站实现了无人值守。但人员撤离后，变电站的安全运行变得异常重要，对于安全监视的需求越来越强烈。虽然电网调度自动化系统涵盖了部分交流电源系统的信息，但大部分交流设备运行状况不能完全掌握。

在变电站中，交流电源为变压器风冷回路、照明、通风、空调、水泵等负荷提供380/220V电源，是保证变电站正常运行的重要组成之一。目前，变电站向数字化、无人值守型和网络化集中管理的方向发展，各种电气设备已逐渐实现远方监控，但是对于交流电源的远程在线监控却无完善的实施方案；因此不能全面地反映交流系统的运行状况，特别是当交流系统出现运行异常初期，调度自动化系统并不能检测到故障状态，不利于交流电源系统以及整个电网系统的实时监控。

现有的变电站交流电源系统在运行时，主要存在以下问题：

1、现有交流电源监控装置的人机界面和变电站的配置、布局、接线是一种强耦合模式，每一个变电站都需要单独开发一套人机界面，不能根据变电站的要求灵活展示每个变电站的人机界面信息，软件可移植性差，不利于集中控制和数字量通讯，不能有效的实现人机对话，运行中不能任意改变运行参数。

2、目前变电站交流电源设备使用IEC 61850-7-420标准实现的61850模型文件建模，IEC 61850-7-420标准对变电站交流电源设备的逻辑节点没有列出相关的扩展类。自DL/T 860标准推出之后，原有的建模方法不能满足现有标准的规定，不符合国网招标规范。原有的模型文件由于不同的厂家创建不同的逻辑节点LN(logical node，以下简称LN)，互操作性差。

61850模型文件一直采用手动编辑的方式完成，手动编辑IED性能描述(IEDCapability Description，以下简称ICD)文件对工程人员的技术要求高，工作量大，易出错。如果配置修改后，需要重新编辑IED性能描述文件。其中，IED为IntelligentElectronic Device,以下简称IED。

3、由于不同厂家的交流电源装置存在技术上的脱节不协调，随着系统软件的需求的添加、测点的增多，可能会导致交流电源系统的软件版本与其他电源系统的软件版本不匹配，设备无法正常运行，特别是对于智能变电站和无人值班电站，影响更大。

4、目前交流电源设备的通信机制是先人工手动配置端口信息，然后保存参数重启生效。如果下位机更换其他类型的设备需要重新修改配置，然后保存参数重启生效。这种配置修改-保存-重启的机制对操作人员的技术要求高，灵活性、兼容性差。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供了一种变电站交流电源监控系统及方法，该系统及方法能够使得用户能根据变电站的需求有效的配置交流电源系统的各项参数，每个变电站可以根据配置信息动态显示每个交流电源监控子系统的接线图及子系统运行信息。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变电站交流电源监控系统，包括：智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块、自适应通信模块以及后台监控中心；

智能设备信息采集终端：采集并上传变电站交流电源环境的运行参数信息以及交流电源设备及线路的工作状态信息；

人机界面配置模块：用于根据实际需求配置变电站交流电源系统参数信息，并进行变电站交流电源系统的界面展示；

IED模型自动配置模块：根据不同的配置自动生成模型文件，实现对变电站交流电源设备的快速建模；

版本自动匹配模块：用于实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配；

自适应通信模块：用于实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信；

后台监控中心：控制交流电源监控系统人机界面的配置、IED模型的自动配置、版本的自动匹配以及设备间的自适应通信以及判断变电站交流电源环境的运行参数异常并据此发出报警信息；

所述智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块和自适应通信模块分别与后台监控中心连接。

所述智能设备信息采集终端分别与采集交流电源信息的采样模块、自动转换开关电器(Automatic transfer switching equipment，以下简称ATS)控制器、开入模块、开出模块和馈线交流电流采样模块和馈线开关控制模块通信。

所述人机界面配置模块包括：上位机、下位机和云计算服务器；

所述上位机为交流电源监控系统人机界面，所述下位机为通信管理模块，所述交流电源监控系统人机界面与通信管理模块通过网口或者串口进行通信；

所述通信管理模块采集交流电源的报警记录并分别传送给交流电源监控系统人机界面和云计算中心，运用云计算服务器进行数据分析，形成一个包含有故障点反馈、故障等级、事故原因、用户区域、时间走势、触发因素信息的统计图在一体化电源人机界面上展示，所述一体化电源人机界面还能够展示实时报警记录和历史报警记录。

所述自适应通信模块包括：智能子模块，所述智能子模块通过接口与外部环境通信；

所述智能子模块包括观察单元、自学习单元和行为单元；所述观察单元与自学习单元通信，所述自学习单元与行为单元通信；

所述观察单元根据系统的内部状态从自学习单元获取信息向下位机发送消息，并将收到的消息给自学习单元；

所述自学习单元接收观察单元的消息，通过学习和推理制定发送策略，在信息库中查找相应的发送信息；对收发的信息进行学习和推理，制定相应的配置策略；

所述行为单元根据学习单元的配置策略对设备进行配置，系统将接收到的测点数据根据不同类型分组向后台转发。

所述观察单元包括消息子单元和系统内部状态子单元；

所述消息子单元指系统与下位机通信的数据，模块之间交互的数据；

所述系统内部状态子单元包括端口未配置、配置中、配置完成和启动异常。

所述自学习单元包括依次连接的推理子单元、信息库、学习子单元和策略库；

所述推理子单元指对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；

所述信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；

所述学习子单元指对消息的观察、推理；

所述策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略。

所述行为单元包括自适应配置子单元、数据转发子单元和分组调度子单元；

所述自适应配置子单元根据系统端口下接设备的不同自动匹配，无需用户手动修改配置文件；

所述数据转发子单元用于将测点数据对后台转发；

所述分组调度子单元根据数据类型的不同、测点数据的个数分类型分组的发送。

一种变电站交流电源监控系统的工作方法，包括：

采集变电站交流电源系统各母线及馈线开关的通断状态、变电站交流电源环境的运行参数、以及变电站交流电源系统设备的工作状态信息并上传至后台监控中心；

后台监控中心根据接收到的数据、结合客户端上传的参数配置信息对交流电源监控系统的人机界面进行配置，对变电站交流电源设备进行快速建模，实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信，并实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配；

后台监控中心判断变电站交流电源环境的运行参数以及上述个操作步骤是否存在异常并据此发出报警信息。

所述对交流电源监控系统的人机界面进行配置的方法包括以下步骤：

(1)设备自检，系统初始化；

(2)读取系统原始配置文件信息，判断所述配置文件信息是否读取成功；若是，所述原始配置文件信息在交流电源监控系统人机界面进行显示，否则，检查或修改配置文件无误后重新读取；

(3)建立交流电源监控系统人机界面和通信管理模块之间的通信，检查通信是否正常；如果正常，交流电源监控系统人机界面接收通信管理模块发送的数据，将外接设备信息展示到人机界面；

(4)检查当前配置信息是否满足变电站的具体要求，如果符合，配置过程结束，如果不符合要求，则进入步骤(5)重新配置系统信息，

(5)在交流电源监控系统人机界面端重新配置系统信息，并将所述配置信息保存到配置文件中；

(6)将配置好的数据信息发送至通信管理模块，重启通信管理模块，配置过程结束。

所述交流电源监控系统能够配置N1套交流电源监控子系统，所述交流电源监控子系统包含ATS模块、测控模块、进线模块、母线模块、馈线条数、母联开关以及连接关系配置信息；

根据上述配置信息能够自动生成K1套交流系统方案，每套方案都能够在变电站主界面展示交流电源系统的图元信息以及图元之间的连接关系。

配置完成后，所述交流电源监控子系统能够显示ATS信息、测控模块、模拟量采样、开关量以及馈线脱口信息。

所述对变电站交流电源设备进行快速建模的方法包括如下步骤：

1)：开始，导入提供默认的ICD文件，判断变电站用交流电源设备的端口配置是否发生变化；如果是就进入步骤2)；如果否，变电站交流电源设备正常启动；

2)：备份IED性能描述文件和映射文件；

3)：根据DL/T860标准开始生成IED性能描述文件；分别进入步骤4)和步骤5)；

4)：确定逻辑设备LD(logical device，以下简称LD)；进入步骤6)；

5)：确定逻辑设备LD所带的逻辑节点LN；进入步骤6)；

6)：根据DL/T860标准判断生成IED性能描述文件是否失败，如果生成IED性能描述文件是第一次失败就返回步骤3)；如果生成IED性能描述文件是第二次失败就进入步骤7)；如果生成IED性能描述文件成功就进入步骤8)；

7)：使用默认的IED性能描述文件；并进入步骤8)；

8)：根据IED性能描述文件生成对应的映射文件；进入步骤9)；

9)：校验IED性能描述文件和映射文件是否正确，如果成功就进入步骤11)；如果是第一次校验失败就返回步骤3)；如果是第二次校验失败就进入步骤10)；

步骤10)：使用默认的IED性能描述文件和映射文件；进入步骤11)；

步骤11)：变电站用交流电源设备正常启动。

所述步骤3)的IED性能描述文件生成时使用下述命名规则：

(3-1)：如果同一类型的逻辑设备LD数量超过一个，通过添加两位数字尾缀来区分；

(3-2)：属于同一功能对象的数据和数据属性应放在同一个逻辑节点LN对象中：

(3-2-1)：如果同一类型的逻辑设备LD超过一个，通过添加前缀来区分；命名原则：功能缩写+逻辑节点类名。

所述实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信的方法包括如下步骤：

步骤a：开始，判断系统自检是否成功，如果是就系统初始化，进入步骤b；如果否就提示出现硬件异常的故障状态，结束；

步骤b：读取文件获取信息库和策略库；判断读取是否成功，如果是就发送接送数据，进入步骤c，如果否就提示文件异常的故障状态，结束；

步骤c：判断端口配置是否完成，如果是就数据转发分组调度：根据数据类型的不同对测点数据分组对后台转发，系统正常启动；如果否就进入步骤d；

步骤d：制定配置策略，判断是否存在配置策略，如果是就配置端口后保存文件，置配置标志为成功，系统正常启动；如果否就结束。

所述步骤b中的信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略；所述配置策略包括配置端口是否启动、设备数和设备类型。

所述步骤d的制定配置策略的步骤为：

步骤(d-1)：需要配置，修改配置标志为“未配置”；

步骤(d-2)：根据校验和、有效长度和类型判断与下位机通信的数据的有效性，如果有效就进入步骤(d-3)；如果无效就进入步骤(d-4)；

步骤(d-3)：查找信息库，获取与下位机通信的响应消息；进入步骤(d-5)；

步骤(d-4)：置未配置标志数据异常，无法正确配置，结束；

步骤(d-5)：推理：对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；进入步骤(d-6)；

步骤(d-6)：自学习：对消息的观察、推理；进入步骤(d-7)；

步骤(d-7)：判断策略库中是否存在推理、学习到的端口配置策略；如果是就进入步骤(d-8)；如果否就进入步骤(d-9)；

步骤(d-8)：制定端口配置策略；进入步骤(d-10)；

步骤(d-9)：置“未配置标志”，提示连接异常；无法正确配置，结束；

步骤(d-10)：判断配置是否成功，

如果是就置配置完成标志，完成正确配置；

如果否就置未配置标志提示连接异常；无法配置，结束。

所述实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配的方法包括如下步骤：

①自适应通信管理模块读取配置文件，获取版本配套表；

②对获取的信息进行统计，记录系统的软件版本、下位机的软件版本和下位机类型；

③根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

④若对接的下位机的软件版本高于上位机的配套版本范围上限，则下位机上报测点数大于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点但丢弃下位机多报的测点，以保证系统可以正常工作,并提示相关人员上位机软件版本低，尽快升级上位机；

⑤若对接的下位机的软件版本低于上位机的配套版本范围下限，则下位机上报测点数小于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点，以保证系统可以正常工作,并提示相关人员下位机软件版本低，尽快升级下位机；

⑥系统继续工作。

本发明的有益效果：

1、本发明通过将监视与控制通用系统(Monitorand Control Generated System，以下简称MCGS)组态屏TPC1062K(人机界面)和通信管理模块进行通信用于进行交流电源监控。实现了交流电源监控装置成本低、操作简单、适应能力强，用户体验好，软件重复利用价值高，用户能根据特定需求设置变电站配置信息，快速展示相应的变电站子系统界面。

2、利用云计算来分析交流电源监控的故障点数据是一种全新的检测方法，通过网络把故障点数据上传到云计算中心，然后利用云计算中心对故障点数据进行统计和分析，得出故障描述信息饼图，能够快速的安排工程技术人员维护和检修。

3、本发明交流电源监控系统的IED模型自动配置模块可以保证生成的IED性能描述文件符合DL/T860标准，并能够判断IED性能描述文件和映射文件的正确性；根据配置的不同快速地生成IED性能描述文件和映射文件，极大地减少了手动工作量，降低出错概率，降低人工成本。

4、本发明交流电源监控系统的自适应通信模块能够提前检测存在的硬件问题，根据信息库的内容推理学习找到相应的策略，对收发的消息有认知的功能；无需手动配制，通过对交互信息的认知可以自动适应下位机；程序可移植性、可扩展性强。信息库、策略库根据不同的需求可以灵活的添加或者删除，方便用户接口的扩展。

5、本发明交流电源监控系统的版本自动匹配模块使得交流电源监控系统与个子监控系统通信时采用认知的自适应通信机制，软件版本自动兼容，能够及时掌握上位机的软件版本与下位机的软件版本的匹配情况，避免由于不兼容导致系统无法正常运行的情况。

附图说明

图1为本发明交流电源监控人机界面配置方法流程图；

图2为本发明交流电源监控人机界面与通信管理模块通信示意图；

图3为本发明交流电源监控系统自动生成ICD、映射文件流程图；

图4为本发明交流电源监控系统自适应通信模块的认知环模型；

图5本发明交流电源监控系统自适应通信的整体流程图；

图6为本发明交流电源监控系统自适应通信模块制定配置策略的流程图；

图7为本发明交流电源监控系统版本自动匹配的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

变电站交流电源监控系统包括：智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块、自适应通信模块以及后台监控中心；智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块和自适应通信模块分别与后台监控中心连接。

智能设备信息采集终端：采集并上传变电站交流电源环境的运行参数信息以及交流电源设备及线路的工作状态信息；智能设备信息采集终端分别与采集交流电源信息的采样模块、ATS控制器、开入模块、开出模块和馈线交流电流采样模块和馈线开关控制模块通信。

人机界面配置模块：用于根据实际需求配置变电站交流电源系统参数信息，并进行变电站交流电源系统的界面展示；人机界面配置模块包括：上位机、下位机和云计算服务器；上位机为交流电源监控系统人机界面，下位机为通信管理模块，交流电源监控系统人机界面与通信管理模块通过网口或者串口进行通信；通信管理模块采集交流电源的报警记录并分别传送给交流电源监控系统人机界面和云计算中心，运用云计算服务器进行数据分析，形成一个包含有故障点反馈、故障等级、事故原因、用户区域、时间走势、触发因素信息的统计图在一体化电源人机界面上展示，所述一体化电源人机界面还能够展示实时报警记录和历史报警记录。

自适应通信模块：用于实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信；从通信系统的角度认知包含的基本功能：观察、学习、记忆、决策，即对获取的信息以及当前观察结果做出响应。本发明的目的是：满足用户需求的灵活可靠通信。

认知系统由两大主要部件构成：环境以及处于环境中的智能子模块。智能子模块通过观察来得知环境对其自身的作用，同时智能子模块通过其行为反作用于环境。

如图4所示，在本发明提出的认知环模型中，将智能子模块定义为：为实现某通信目标而互相依赖的网络节点，具体如电力设备、单个装置；环境为外部环境和内部环境，外部环境包括外部设备、网络，而内部环境为智能子模块内部所触发的事件以及内部状态。智能子模块通过感知以获取外部接口的信息，而智能子模块内部的事件和状态可以直接获知。智能子模块的行为由所学习到的策略所决定，而学习过程由分层或跨层的优化目标所确定的效用以及智能子模块从环境中获取的信息共同决定。行为一方面作用于外部环境，另一方面也作用于内部环境。认知的自适应通信机制主要体现在系统启动过程中，程序正常运行后配置不再发生变化。

IED模型自动配置模块：根据不同的配置自动生成模型文件，实现对变电站交流电源设备的快速建模；

版本自动匹配模块：用于实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配；

后台监控中心：控制交流电源监控系统人机界面的配置、IED模型的自动配置、版本的自动匹配以及设备间的自适应通信以及判断变电站交流电源环境的运行参数异常并据此发出报警信息。

变电站交流电源监控系统的工作方法包括：采集变电站交流电源系统各母线及馈线开关的通断状态、变电站交流电源环境的运行参数、以及变电站交流电源系统设备的工作状态信息并上传至后台监控中心；后台监控中心根据接收到的数据、结合客户端上传的参数配置信息对交流电源监控系统的人机界面进行配置，对变电站交流电源设备进行快速建模，实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信，并实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配；后台监控中心判断变电站交流电源环境的运行参数以及上述个操作步骤是否存在异常并据此发出报警信息。

对交流电源监控系统的人机界面进行配置的方法，如图1所示，具体步骤如下：

1.首先执行步骤S10，设备自检，系统初始化，接着执行步骤S20，读取原始配置文件信息。接着执行步骤S30。

2.在S30步骤中，判断文件是否读取成功，若是，根据原始配置信息进入上位机端显示，执行步骤S40。

3.在步骤S40中，主要检查上位机和下位机通信是否正常，上位机，即人机管理模块，下位机即通信管理模块。通信正常，执行步骤S50。通信不正常，检查上位机和下位机连接是否良好。

4.在步骤S50中，于该上位机端，根据上位机ModBus和下位机进行通信，下位机(为通信管理机)转发主站发送的数据和接收上位机下发的数据，该数据是用来展示外接设备的信息(比如：遥测是数值(电压值：110KV，电值：50A等)，遥信是开关量(0、分开；1、闭合)。发送数据的目的是为了展示设备信息到人机界面，根据数据能显示该设备是否正常运行；在上位机(为人机界面)端接收数据进行展示。检验人机界面中展示的数据信息，进入步骤S60。

5.在步骤S60中,根据变电站的要求，查看当前配置信息，检查变电站设计要求，如果不符合要求，则需要重新配置系统信息，执行步骤S70；如果符合要求，结束配置过程。

6.在步骤S70中，在上位机端配置系统信息，进入步骤S80。

7.在步骤S80中，组织整理串口、网口等数据，执行步骤S90。

8.在步骤S90中，根据整理好的数据信息，转发给下位机，执行步骤SA0。

9.在步骤SA0中，保存配置信息到文件中，然后重启下位机，整个配置过程完毕。

交流电源监控系统可配置N1(N1≥1)套监控子系统，监控子系统包含ATS模块、测控模块、进线模块、母线模块、馈线条数、母联开关、连接关系等配置信息。根据上述配置可以自动生成K1(K1≥1)套交流系统方案，每套方案是为了在变电站主界面丰富展示交流电源系统的图元信息以及图元之间的连接关系。

系统配置中，还需要对串口和网口进行配置，串口配置是将电源装置实际使用的串口个数来进行配置，以连接相应的子监控系统。将配置的串口信息通过保存并下发给通信管理模块。网口配置用于配置本机器网口的IP地址、Mac地址，以及该IP地址是否启用的信息，网口一方面是用来调试该设备收发数据是否正常，另一方面是用来和主站或者后台进行通信。网口只需将网口的IP地址和Mac地址和SNTP(或者B码)对时进行相应设置，然后保存并下发即可。

配置完成后，根据关联的监控子系统进入相应的监控子系统，交流电源监控子系统主要显示ATS信息、测控模块、模拟量采样、开关量以及馈线脱口信息。

交流监控子系统的ATS信息主要是根据配置的交流电源模块动态显示几个ATS的I、II路开关状态以及电压信息；几个测控模块的I、II路开关状态、电压信息以及母线电压和电流的信息；模拟量模块的几路进线和母线信息；开关量的几号交流进线和母联开关信息。

交流电源监控系统的人机界面需要实时显示所有报警信息。所有的遥信量报警信息利用走马灯和报警浏览构件的方式显示。每条报警记录的产生都进行自动保存生成历史报警信息，将产生的报警记录在历史报警数据表格中显示。

如图2所示，通信管理模块采集报警记录上送给人机界面，在人机界面中展示实时报警记录和历史报警记录，将所得报警信息上送到云计算中心，运用云计算服务器进行数据分析，形成一个包含有故障点反馈、故障等级、事故原因、用户区域、时间走势、触发因素等信息形成一个饼图在人机界面上展示，让工程技术人员有一个清晰的故障分析和定位。

DL/T 860标准对于变电站低压电源设备规定：对需要通信的每个最小功能单元建模为一个LN对象，对属于同一功能对象的数据和数据属性放在同一个LN对象中，为保证互操作性，不建议新建LN。DL/T 860新定义了逻辑节点类，如表1所示：

表1逻辑节点列表

交流电源系统的模型文件建模原则：

1.将交流电源命名为ACPS，如果装置中同一类型的LD超过一个，添加两位数字尾缀，如ACPS01、ACPS02。

2.对同一功能对象的数据和数据属性使用同一个LN对象，由于同一类型的LN超过一个，通过添加前缀类区分，命名原则：功能缩写+逻辑节点类名。使用表1的逻辑节点类实现模型文件的建模，如果测点在表1中无法找到对应的逻辑节点类需自行扩展。

由于交流电源系统所接的交流电源可以为多套，不同的配置对应的IEC61850模型文件不同，如果手动编辑61850模型文件对工程人员的技术要求高，工作量大，易出错。针对这种情况我们考虑根据不同的配置系统软件自动生成61850模型文件，具体流程图如图3所示。包括以下步骤：

步骤1)：开始，导入提供默认的ICD文件，判断变电站用电源设备的端口配置是否发生变化；如果是就进入步骤2)；如果否，变电站电源设备正常启动；端口配置包括设备类型和设备数量；

步骤2)：备份IED性能描述文件和映射文件；

步骤3)：根据DL/T860标准开始生成IED性能描述文件；分别进入步骤4)和步骤5)；

IED性能描术文件生成时使用下述命名规则：

(3-1)：如果同一类型的逻辑设备LD数量超过一个，通过添加两位数字尾缀来区分；

(3-2)：属于同一功能对象的数据和数据属性应放在同一个逻辑节点LN对象中：

(3-2-1)：如果同一类型的逻辑设备LD超过一个，通过添加前缀来区分；命名原则：功能缩写+逻辑节点类名。

步骤4)：确定逻辑设备LD；进入步骤6)；

步骤5)：确定逻辑设备LD所带的逻辑节点LN；进入步骤6)；

步骤6)：根据DL/T860标准判断生成IED性能描述文件是否失败，如果生成IED性能描述文件是第一次失败就返回步骤3)；如果生成IED性能描述文件是第二次失败就进入步骤7)；如果生成IED性能描述文件成功就进入步骤8)；

步骤7)：使用默认的IED性能描述文件；并进入步骤8)；

步骤8)：根据IED性能描述文件生成对应的映射文件；进入步骤9)；

步骤9)：校验IED性能描述文件和映射文件是否正确，如果成功就进入步骤11)；如果是第一次校验失败就返回步骤3)；如果是第二次校验失败就进入步骤10)；校验IED性能描述文件和映射文件是否正确是通过mmslite来实现的。

步骤10)：使用默认的IED性能描述文件和映射文件；进入步骤11)；

步骤11)：变电站用电源设备正常启动。

交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信的方法如图5所示，，包括如下步骤：

步骤(a)：开始，判断系统自检是否成功，如果是就系统初始化，进入步骤(b)；如果否就提示出现硬件异常的故障状态，结束；

步骤(b)：读取文件获取信息库和策略库；判断读取是否成功，如果是就发送接送数据，进入步骤(c)，如果否就提示文件异常的故障状态，结束；

信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略。

步骤(c)：判断端口配置是否完成，如果是就数据转发分组调度：根据数据类型的不同对测点数据分组对后台转发，系统正常启动；如果否就进入步骤(d)；

步骤(d)：制定配置策略，判断是否存在配置策略，如果是就配置端口后保存文件，置配置标志为成功，系统正常启动；如果否就结束。

配置策略包括配置端口是否启动、设备数和设备类型。制定配置策略的步骤如图6所示，包括：

步骤(d-1)：需要配置，修改配置标志为“未配置”；

步骤(d-2)：根据校验和、有效长度和类型判断与下位机通信的数据的有效性，如果有效就进入步骤(d-3)；如果无效就进入步骤(d-4)；

步骤(d-3)：查找信息库，获取与下位机通信的响应消息；进入步骤(d-5)；

步骤(d-4)：置未配置标志数据异常，无法正确配置，结束；

步骤(d-5)：推理：对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；进入步骤(d-6)；

步骤(d-6)：自学习：对消息的观察、推理；进入步骤(d-7)；

步骤(d-7)：判断策略库中是否存在推理、学习到的端口配置策略；如果是就进入步骤(d-8)；如果否就进入步骤(d-9)；

步骤(d-8)：制定端口配置策略；进入步骤(d-10)；

步骤(d-9)：置“未配置标志”，提示连接异常；无法正确配置，结束；

步骤(d-10)：判断配置是否成功，如果是就置配置完成标志，完成正确配置；如果否就置未配置标志提示连接异常；无法配置，结束。

交流电源监控系统实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配的方法如图7所示，包括：

如果下位机的软件版本与该系统的软件版本不匹配，可以保证基本功能正常使用，使本系统的软件版本与下位机的软件版本自动兼容。

①自适应通信管理模块读取配置文件，获取版本配套表；

②对获取的信息进行统计，记录系统的软件版本、下位机的软件版本和下位机类型；

③根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

④若对接的下位机的软件版本高于上位机的配套版本范围上限，则下位机上报测点数大于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点但丢弃下位机多报的测点，以保证系统可以正常工作,并提示相关人员上位机软件版本低，尽快升级上位机；

⑤若对接的下位机的软件版本低于上位机的配套版本范围下限，则下位机上报测点数小于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点，以保证系统可以正常工作,并提示相关人员下位机软件版本低，尽快升级下位机；

⑥系统继续工作。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (14)

1.一种变电站交流电源监控系统，其特征是，包括：智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块、自适应通信模块以及后台监控中心；

智能设备信息采集终端：采集并上传变电站交流电源环境的运行参数信息以及交流电源设备及线路的工作状态信息；

人机界面配置模块：用于根据实际需求配置变电站交流电源系统参数信息，并进行变电站交流电源系统的界面展示；

IED模型自动配置模块：根据不同的配置自动生成模型文件，实现对变电站交流电源设备的快速建模；

版本自动匹配模块：用于实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配；

自适应通信模块：用于实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信；

后台监控中心：控制交流电源监控系统人机界面的配置、IED模型的自动配置、版本的自动匹配以及设备间的自适应通信以及判断变电站交流电源环境的运行参数异常并据此发出报警信息；

所述智能设备信息采集终端、人机界面配置模块、IED模型自动配置模块、版本自动匹配模块和自适应通信模块分别与后台监控中心连接；

所述自适应通信模块包括：智能子模块，所述智能子模块通过接口与外部环境通信；

所述智能子模块包括观察单元、自学习单元和行为单元；所述观察单元与自学习单元通信，所述自学习单元与行为单元通信；

所述观察单元根据系统的内部状态从自学习单元获取信息向下位机发送消息，并将收到的消息给自学习单元；

所述自学习单元接收观察单元的消息，通过学习和推理制定发送策略，在信息库中查找相应的发送信息；对收发的信息进行学习和推理，制定相应的配置策略；

所述行为单元根据自学习单元的配置策略对设备进行配置，系统将接收到的测点数据根据不同类型分组向后台监控中心转发。

2.如权利要求1所述的一种变电站交流电源监控系统，其特征是，所述智能设备信息采集终端分别与采集交流电源信息的采样模块、ATS控制器、开入模块、开出模块和馈线交流电流采样模块和馈线开关控制模块通信。

3.如权利要求1所述的一种变电站交流电源监控系统，其特征是，所述人机界面配置模块包括：上位机、下位机和云计算服务器；

所述上位机为交流电源监控系统人机界面，所述下位机为通信管理模块，所述交流电源监控系统人机界面与通信管理模块通过网口或者串口进行通信；

所述通信管理模块采集交流电源的报警记录并分别传送给交流电源监控系统人机界面和云计算服务器，运用云计算服务器进行数据分析，形成一个包含有故障点反馈、故障等级、事故原因、用户区域、时间走势、触发因素信息的统计图在一体化电源人机界面上展示，所述一体化电源人机界面还能够展示实时报警记录和历史报警记录。

4.如权利要求1所述的一种变电站交流电源监控系统，其特征是，

所述观察单元包括消息子单元和系统内部状态子单元；

所述消息子单元指系统与下位机通信的数据，模块之间交互的数据；

所述系统内部状态子单元包括端口未配置、配置中、配置完成和启动异常。

5.如权利要求1所述的一种变电站交流电源监控系统，其特征是，

所述自学习单元包括依次连接的推理子单元、信息库、学习子单元和策略库；

所述推理子单元指对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；

所述信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；

所述学习子单元指对消息的观察、推理；

所述策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略。

6.如权利要求1所述的一种变电站交流电源监控系统，其特征是，

所述行为单元包括自适应配置子单元、数据转发子单元和分组调度子单元；

所述自适应配置子单元根据系统端口下接设备的不同自动匹配，无需用户手动修改配置文件；

所述数据转发子单元用于将测点数据对后台监控中心转发；

所述分组调度子单元根据数据类型的不同、测点数据的个数分类型分组的发送。

7.一种如权利要求1所述的变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，包括：

采集变电站交流电源系统各母线及馈线开关的通断状态、变电站交流电源环境的运行参数、以及变电站交流电源系统设备的工作状态信息并上传至后台监控中心；

后台监控中心根据接收到的数据、结合客户端上传的参数配置信息对交流电源监控系统的人机界面进行配置，对变电站交流电源设备进行快速建模，实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信，并实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配；

后台监控中心判断变电站交流电源环境的运行参数以及上述操作步骤是否存在异常并据此发出报警信息；

所述实现交流电源监控系统与各个监控单元的自适应通信的方法包括如下步骤：

步骤a：开始，判断系统自检是否成功，如果是就系统初始化，进入步骤b；如果否就提示出现硬件异常的故障状态，结束；

步骤b：读取文件获取信息库和策略库；判断读取是否成功，如果是就发送接收数据，进入步骤c，如果否就提示文件异常的故障状态，结束；

步骤c：判断端口配置是否完成，如果是就数据转发分组调度：根据数据类型的不同对测点数据分组对后台监控中心转发，系统正常启动；如果否就进入步骤d；

步骤d：制定配置策略，判断是否存在配置策略，如果是就配置端口后保存文件，置配置标志为成功，系统正常启动；如果否就结束。

8.如权利要求7所述的一种变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，所述对交流电源监控系统的人机界面进行配置的方法包括以下步骤：

(1)设备自检，系统初始化；

(2)读取系统原始配置文件信息，判断系统原始配置文件信息是否读取成功；若是，所述原始配置文件信息在交流电源监控系统人机界面进行显示，否则，检查或修改配置文件无误后重新读取；

(3)建立交流电源监控系统人机界面和通信管理模块之间的通信，检查通信是否正常；如果正常，交流电源监控系统人机界面接收通信管理模块发送的数据，将外接设备信息展示到人机界面；

(4)检查当前配置信息是否满足变电站的具体要求，如果符合，配置过程结束，如果不符合要求，则进入步骤(5)重新配置系统信息；

(5)在交流电源监控系统人机界面端重新配置系统信息，并将所述配置信息保存到配置文件中；

(6)将配置好的数据信息发送至通信管理模块，重启通信管理模块，配置过程结束。

9.如权利要求7所述的一种变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，所述交流电源监控系统能够配置N1套交流电源监控子系统，所述交流电源监控子系统包含ATS模块、测控模块、进线模块、母线模块、馈线条数、母联开关以及连接关系配置信息；

根据交流电源监控子系统的配置信息能够自动生成K1套交流系统方案，每套方案都能够在变电站主界面展示交流电源系统的图元信息以及图元之间的连接关系；

配置完成后，所述交流电源监控子系统能够显示ATS信息、测控模块、模拟量采样、开关量以及馈线脱口信息。

10.如权利要求7所述的一种变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，所述对变电站交流电源设备进行快速建模的方法包括如下步骤：

1)：开始，导入提供默认的ICD文件，判断变电站用交流电源设备的端口配置是否发生变化；如果是就进入步骤2)；如果否，变电站交流电源设备正常启动；

2)：备份IED性能描述文件和映射文件；

3)：根据DL/T860标准开始生成IED性能描述文件；分别进入步骤4)和步骤5)；

4)：确定逻辑设备LD；进入步骤6)；

5)：确定逻辑设备LD所带的逻辑节点LN；进入步骤6)；

6)：根据DL/T860标准判断生成IED性能描述文件是否失败，如果生成IED性能描述文件是第一次失败就返回步骤3)；如果生成IED性能描述文件是第二次失败就进入步骤7)；如果生成IED性能描述文件成功就进入步骤8)；

7)：使用默认的IED性能描述文件；并进入步骤8)；

8)：根据IED性能描述文件生成对应的映射文件；进入步骤9)；

9)：校验IED性能描述文件和映射文件是否正确，如果成功就进入步骤11)；如果是第一次校验失败就返回步骤3)；如果是第二次校验失败就进入步骤10)；

步骤10)：使用默认的IED性能描述文件和映射文件；进入步骤11)；

步骤11)：变电站用交流电源设备正常启动。

11.如权利要求10所述的一种变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，所述步骤3)的IED性能描述文件生成时使用下述命名规则：

(3-1)：如果同一类型的逻辑设备LD数量超过一个，通过添加两位数字尾缀来区分；

(3-2)：属于同一功能对象的数据和数据属性应放在同一个逻辑节点LN对象中：

(3-2-1)：如果同一类型的逻辑设备LD超过一个，通过添加前缀来区分；

命名原则：功能缩写+逻辑节点类名。

12.如权利要求7所述的一种变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，所述步骤b中的信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略；所述配置策略包括配置端口是否启动、设备数和设备类型。

13.如权利要求7所述的一种变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，所述步骤d的制定配置策略的步骤为：

步骤(d-1)：需要配置，修改配置标志为“未配置”；

步骤(d-2)：根据校验和、有效长度和类型判断与下位机通信的数据的有效性，如果有效就进入步骤(d-3)；如果无效就进入步骤(d-4)；

步骤(d-3)：查找信息库，获取与下位机通信的响应消息；进入步骤(d-5)；

步骤(d-4)：置未配置标志数据异常，无法正确配置，结束；

步骤(d-5)：推理：对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；进入步骤(d-6)；

步骤(d-6)：自学习：对消息的观察、推理；进入步骤(d-7)；

步骤(d-7)：判断策略库中是否存在推理、学习到的端口配置策略；如果是就进入步骤(d-8)；如果否就进入步骤(d-9)；

步骤(d-8)：制定端口配置策略；进入步骤(d-10)；

步骤(d-9)：置“未配置标志”，提示连接异常；无法正确配置，结束；

步骤(d-10)：判断配置是否成功，

如果是就置配置完成标志，完成正确配置；

如果否就置未配置标志提示连接异常；无法配置，结束。

14.如权利要求7所述的一种变电站交流电源监控系统的工作方法，其特征是，所述实时监测交流电源监控系统与各个监控单元的软件版本是否自动匹配的方法包括如下步骤：

①自适应通信管理模块读取配置文件，获取版本配套表；

②对获取的信息进行统计，记录系统的软件版本、下位机的软件版本和下位机类型；

③根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

④若对接的下位机的软件版本高于上位机的配套版本范围上限，则下位机上报测点数大于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点但丢弃下位机多报的测点，以保证系统可以正常工作,并提示相关人员上位机软件版本低，尽快升级上位机；

⑤若对接的下位机的软件版本低于上位机的配套版本范围下限，则下位机上报测点数小于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点，以保证系统可以正常工作,并提示相关人员下位机软件版本低，尽快升级下位机；

⑥系统继续工作。