CN104617665B - 一种变电站智能辅助监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站智能辅助监控系统及方法，包括：自适应通信模块，用于实现综合监控主机与各种子监控系统进行自适应通信；IED模型自动配置模块，用于实现在系统配置发生变化后快速地生成IED性能描述文件；版本的自动匹配模块，用于实现一体化电源系统与综合监控主机的软件版本自动匹配；基于XML的界面配置模块，用于使用XML文件对整个字符点阵液晶人机界面进行描述建模，根据模型文件生成界面；本发明将IED模型自动配置、版本的自动匹配、自适应通信、界面配置等技术进行了高度的多系统融合，构建出更加智能高效、适应变电站发展需求的统一的新型智能辅助监控系统平台。

Description

一种变电站智能辅助监控系统及方法

技术领域

本发明涉及监控系统，具体涉及一种变电站智能辅助监控系统及方法。

背景技术

变电站作为电力系统的核心环节，担负着所在区域的高低压变换及供电任务。为了保证变电站可靠稳定运行，需要在变电站部署视频监控、电源监控、环境检测、安防监控，智能灯光、消防等辅助监控系统。目前这些系统依然是各自独立的、分散的小型自动化系统，需要多方面人工来关注、理解和维护这些系统的信息，不能满足智能变电站的发展需求。

具体存在以下技术问题：

1、现有的辅助监控系统与下位机不能自动通信：目前电力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。

2、传统界面实现会使用程序直接操作字符点阵液晶来生成菜单或界面，当界面有修改时得相应修改程序。在界面需求频繁修改时此种方案不太合适。另外这种代码可重用性差，我们用统一平台开发不同功能的程序时，代码的复用率太低。

3、现有的智能电子装置(intelligent electronic device，以下简称IED)模型无法完成自动配置：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(IED capability 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。

4、变电站站用电包括交流电源监控、直流电源监控、站用交流不间断电源监控、通信电源监控等，由于不同厂家的电源装置存在技术协调上脱节，在运行调试时遇到很多问题，由于系统软件的需求的添加、测点的增多，可能会导致一体化电源系统的软件版本与直流、交流等电源系统的软件版本不匹配，设备无法正常运行。

5、现有的变电站辅助监控系统在查看视频和环境信号时只能单独查看，当环境信号触发视频监控的联动时，这里所谓的联动就是故障信号触发另外一种动作(如摄像头转动)的过程，如果监控画面正在显示其他内容或进行其他操作，由于不在一个画面中，不能够及时查看到联动摄像头监视的现场情况，，需要手动查找当前联动的摄像头。这就产生了不必要的麻烦，给查看故障的实时性和准确性造成影响。

随着智能变电站建设的不断推进，从智能管理角度来看，整合变电站所有辅助监控系统，构建一个统一的公用监测辅助控制系统平台是十分必要的。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种变电站智能辅助监控系统及方法，在已有辅助系统功能基础上，将IED模型自动配置、版本的自动匹配、自适应通信、界面配置及智能推图等技术进行了高度的多系统融合，构建出更加智能高效、适应变电站发展需求的统一的新型智能辅助监控系统平台。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种变电站智能辅助监控系统，包括自适应通信模块、IED模型自动配置模块、版本的自动匹配模块、基于XML的界面配置模块及智能推图模块；

自适应通信模块，用于实现综合监控主机与各种子监控系统进行自适应通信；

IED模型自动配置模块，用于实现在系统配置发生变化后快速地生成IED性能描述文件；

版本的自动匹配模块，用于实现一体化电源系统与综合监控主机的软件版本自动匹配；

基于XML的界面配置模块，对于系统内使用点阵液晶的智能装置级人机界面，使用XML文件进行描述建模，根据模型文件生成界面；这里说的界面是装置上的小液晶界面，并不是输出到显示器的系统界面。

智能推图模块，根据系统配置，当报警事件发生时，判断视频监控系统是否有视频联动，如果有视频联动通知人机界面显示并且联动视频，如果无视频联动则直接处理报警事件。

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；

所述观察单元包括消息和系统内部状态，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；

所述自学习单元包括推理、信息库、学习和策略库；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；

所述行为单元包括自适应配置、数据转发和分组调度；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，系统与下位机之间交互的数据；

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。

所述版本的自动匹配模块包括一体化电源管理单元，一体化电源管理单元连接直流电源监控单元、交流电源监控单元、通信电源监控单元和电力用交流不间断电源监控单元，所述一体化电源管理单元包括用于实时监测一体化管理子单元与各个监控单元的软件版本的自适应通信管理子单元。

所述一体化电源管理子单元通过RS485或者RS232或者网络接口与各监控单元通信；

所述一体化电源管理子单元通过IEC61850或103或者循环远动规约(CentralDaylight Time，以下简称CDT)或MODBUS协议方式与后台通信。

所述智能推图模块，包括：

用于在变电站视频监控人机界面接收到上级的联动事件响应后，判断该联动事件是否是对视频设备的遥调的单元；

用于取得对视频设备的遥调对象YTobj的系统，用于判断所述遥调对象YTobj所在位置是否为视频服务器的单元；

用于获取所述遥调对象YTobj的物理通道PhyChannel的系统；用于由物理通道PhyChannel获取视频服务器的地址以及相应摄像头编号的系统；用于将所述视频服务器地址和摄像头编号发送至视频监控界面的单元；

用于获取当前人机界面推图状态的系统，用于判断推图界面是否打开的系统，用于设定当前编辑窗口的单元；

用于智能辅助监控平台根据联动配置项下发遥控命令，在人机界面视频中查看视频转换过程中的全过程的单元。

还包括：用于将变电站视频监控人机界面形成四分窗口模式的单元，用于将各个故障报警联动摄像头的图像依次在视频窗口中播放的单元；

及

用于在变电站视频监控人机界面不允许自动推图时，能够在所述变电站视频监控人机界面上手动查看故障联动摄像头的图像的单元。

一种变电站智能辅助监控系统的监控方法：包括：

综合监控主机与各种子监控系统利用自适应通信模块进行自适应通信；综合监控主机完成对各种子监控系统实时监控，具体包括：

在系统配置发生变化后利用IED模型自动配置模块快速地生成IED性能描述文件；

一体化电源系统利用版本的自动匹配模块与综合监控主机的软件版本自动匹配；

使用XML文件对整个字符点阵液晶人机界面进行描述建模，根据模型文件生成界面；

根据功能划分，判断视频监控系统是否有视频联动，如果有视频联动通知人机界面显示并且联动视频，如果无视频联动则直接响应联动。

自适应通信模块对应的智能自适应的通信方法，包括如下步骤：

步骤(1-1)：开始，判断系统自检是否成功，如果是就系统初始化，进入步骤二；如果否就提示出现硬件异常的故障状态，结束；

步骤(1-2)：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(1-3)，如果否就提示文件异常的故障状态，结束；

步骤(1-3)：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；如果否就进入步骤四；

步骤(1-4)：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。

版本的自动匹配模块对应的工作方法，包括以下步骤：

(2-1).自适应通信管理模块读取配置文件，获取版本配套表；

(2-2).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；

(2-3).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；

(2-4).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；

(2-5).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；

(2-6).系统继续工作。

IED模型自动配置模块对应的自动配置方法，包括：

步骤(3-1)：开始，导入提供的默认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(3-2)；如果否，变电站电源设备正常启动；

步骤(3-2)：备份IED性能描述文件和映射文件；

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

步骤(3-4)：确定逻辑设备LD；进入步骤(3-6)；

步骤(3-5)：确定逻辑设备LD(logical device,以下简称LD)所带的逻辑节点LN(logical node,以下简称LN)；进入步骤(3-6)；

步骤(3-6)：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(3-3)；如果生成IED性能描述文件是第二次失败就进入步骤(3-7)；如果生成IED性能描述文件成功就进入步骤(3-8)；

步骤(3-7)：使用默认的IED性能描述文件；并进入步骤(3-8)；

步骤(3-8)：根据IED性能描述文件生成对应的映射文件；进入步骤(3-9)；

步骤(3-9)：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(3-11)；如果是第一次校验失败就返回步骤(3-3)；如果是第二次校验失败就进入步骤(3-10)；

步骤(3-10)：使用默认的IED性能描述文件和映射文件；进入步骤(3-11)；

步骤(3-11)：变电站用电源设备正常启动。

所述步骤(3-1)的端口配置包括设备类型和设备数量；

所述步骤(3-3)的IED性能描术文件生成时使用下述命名规则：

(3-31)：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；

(3-32)：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：

(3-32-1)：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。

智能推图模块对应的智能推图方法，包括：

(4-1).变电站视频监控人机界面接收到上级的联动事件响应后，首先判断该联动事件是否是对视频设备的遥调，如果是，转入下一步，否则，直接结束；

(4-2).取得对视频设备的遥调对象YTobj，判断所述遥调对象YTobj所在位置是否为视频服务器，如果是，转入下一步，否则，直接结束；

(4-3).获取所述遥调对象YTobj的物理通道PhyChannel；由物理通道PhyChannel获取视频服务器的地址以及相应摄像头编号；并将所述视频服务器地址和摄像头编号发送至视频监控界面；

(4-4).获取当前人机界面推图状态，判断推图界面是否打开，如果推图界面已打开则重新设定当前编辑窗口；否则，打开推图界面并设定当前编辑窗口；

(4-5).智能辅助监控平台根据联动配置项下发遥控命令，在人机界面视频中查看视频转换过程中的全过程。

基于XML的界面配置模块对应的配置方法，包括：

步骤(5-1)：使用XMLCreater辅助工具设计界面，生成对应XML配置文件，将XML配置文件下载到目标板内，对XML配置文件描述信息进行解构处理；获取XML配置文件描述的界面组织层级关系、菜单条目与菜单的层级关系、菜单条目与叶子节点的层级关系、界面属性、菜单属性和叶子节点属性；

步骤(5-2)：利用步骤(5-1)获取的XML配置文件描述的界面组织层级关系、菜单条目与菜单的层级关系、菜单条目与叶子节点的层级关系，依次创建菜单界面类实例、叶子节点类实例、菜单与菜单间和菜单与显示界面间的父子关联关系；

步骤(5-3)：建立每个页面的组织结构模型：利用步骤(5-1)获取的菜单属性信息和叶子节点属性信息，对步骤(5-2)创建的菜单界面类实例和叶子节点类实例进行属性扩充，扩充每个菜单显示内容以及每个叶子节点具体显示内容；使字符点阵液晶界面能按照XML配置文件中的描述进行显示；

步骤(5-4)：建立界面切换与按键之间的关联关系：利用步骤(5-2)中建立的界面组织层级关系及步骤(5-3)建立的每个页面的组织结构模型，建立每个页面对每种按键的相应规则；选择矩阵按键的交互方式，获取的矩阵按键消息与每个界面切换、光标移动或内容变更的关联，需根据配置文件中的具体描述实现每个页面规则的创建；

步骤(5-5)：启动主界面进行显示并监测按键动作。

所述步骤(5-1)的步骤为：对配置文件载体XML配置文件调用XML配置文件分析类采用DOM接口对XML配置文件根元素<menu>进行解构。将文本描述的界面层次及其属性依次进行读取，并用预设的类对界面层次及其属性进行描述。从而获取XML文件描述的界面组织层级关系及界面属性；

所述步骤(5-3)的属性扩充的属性包括显示内容、不可更改项、可更改项、需要定时刷新项、刷新数据的来源和页面布局。

本发明的有益效果：

本发明所述的智能变电站辅助系统综合监控平台使用模块化设计，便于系统的扩展，将各种子系统进行等进行了多系统融合，满足变电站“数据集成、业务协同、管理集中、资源共享”的要求，实现信息的集中采集、集中分析、集中应用，消除了“信息孤岛”的局面，实现了系统间的广泛联动，提高了系统的应急处理能力和统一化、智能化管理能力，满足先进性、实用性、开放性、集成性、可扩展行易操作及易维护性等要求。本系统适用于不同级别的大、中、小型变电站、电厂等场合。

具体达到的有益效果为：

1、基于XML的界面配置模块，将界面抽象为菜单界面和普通界面。并使用XML文件对整个字符点阵液晶人机界面进行描述建模。程序自动根据此模型文件生成界面。定制界面操作更简单，界面组织及更改更灵活。提高此类点阵液晶界面开发效率，提高工程间代码复用率；代码复用率高，便于提高同平台不同功能设备人机程序开发效率。

2、自适应通信模块：启动时具有自检功能，提前检测存在的硬件问题。系统与下位机进行信息的交互，对收发的数据分析处理，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。只要是系统中程序支持的设备都可以正常接入到装置上，对下位机有自适应的功能。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。

3、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；可以判断IED性能描述文件和映射文件的正确性；可以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、智能推图模块：不用手动查找即可查看当前转动的摄像头，同时全过程查看摄像头转动过程中的实时画面，避免了查找联动的摄像头时产生不必要的麻烦，实现快速而准确地判断故障和检测故障。

5、版本自动匹配模块：将全站的视频子系统、安防子系统、站用电源子系统、环境监测子系统、消防子系统等进行一体化配置、一体化监控，将各子系统通信网络化，更易管理；对上接口协议丰富，对下通讯硬件接口选择种类多，可扩展性强；与子监控系统通信时采用认知的自适应通信机制，方便灵活使用，可提高维护效率；使用SNTP对时机制，与全站时间同步；软件版本自动兼容的方法，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本发明的基于XML的界面配置方法流程图；

图2本发明的自适应通信模块的认知环模型；

图3本发明的自适应通信模块的整体流程图；

图4本发明的IED模型自动配置配置方法流程图；

图5本发明的版本自动匹配模块配置架构图；

图6本发明的版本自动匹配模块配置方法流程图；

图7本发明具体例子中变电站智能辅助监控系统的硬件架构图；

图8本发明具体例子中系统的融合结构和数据流向图；

图9本发明具体例子中模型结构图；

图10本发明具体例子中软件架构图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种变电站智能辅助监控系统，包括：自适应通信模块、IED模型自动配置模块、版本的自动匹配模块、基于XML的界面配置模块及智能推图模块；

1)自适应通信模块，用于实现综合监控主机与各种子监控系统进行自适应通信；

2)IED模型自动配置模块，用于实现在系统配置发生变化后快速地生成IED性能描述文件；

3)版本的自动匹配模块，用于实现一体化电源系统与综合监控主机的软件版本自动匹配；

4)基于XML的界面配置模块，用于使用XML文件对整个字符点阵液晶人机界面进行描述建模，根据模型文件生成界面；

5)智能推图模块，根据功能划分，判断视频监控系统是否有视频联动，如果有视频联动通知人机界面显示并且联动视频，如果无视频联动则直接响应联动。

如图1所示，基于XML的界面配置方法，包括如下步骤：

步骤(1)：使用XMLCreater辅助工具设计界面，生成对应XML配置文件，将XML配置文件下载到目标板内，对XML配置文件描述信息进行解构处理；获取XML配置文件描述的界面组织层级关系、菜单条目与菜单的层级关系、菜单条目与叶子节点的层级关系、界面属性、菜单属性和叶子节点属性；

步骤(2)：利用步骤(1)获取的XML配置文件描述的界面组织层级关系、菜单条目与菜单的层级关系、菜单条目与叶子节点的层级关系，依次创建菜单界面类实例、叶子节点类实例、菜单与菜单间和菜单与显示界面间的父子关联关系；

步骤(3)：建立每个页面的组织结构模型：利用步骤(1)获取的菜单属性信息和叶子节点属性信息，对步骤(2)创建的菜单界面类实例和叶子节点类实例进行属性扩充，扩充每个菜单显示内容以及每个叶子节点具体显示内容；使字符点阵液晶界面能按照XML配置文件中的描述进行显示；

步骤(4)：建立界面切换与按键之间的关联关系：利用步骤(2)中建立的界面组织层级关系及步骤(3)建立的每个页面的组织结构模型，建立每个页面对每种按键的相应规则；选择矩阵按键的交互方式，获取的矩阵按键消息与每个界面切换、光标移动或内容变更的关联，需根据配置文件中的具体描述实现每个页面规则的创建；

步骤(5)：启动主界面进行显示并监测按键动作。

步骤(1)的步骤为：对配置文件载体XML配置文件调用XML配置文件分析类采用DOM接口对XML配置文件根元素<menu>进行解构。将文本描述的界面层次及其属性依次进行读取，并用预设的类对界面层次及其属性进行描述。从而获取XML文件描述的界面组织层级关系及界面属性。

步骤(3)的属性扩充的属性包括显示内容、不可更改项、可更改项、需要定时刷新项、刷新数据的来源和页面布局。

如图2所示，在本发明提出的认知环模型中，将智能系统定义为：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，而内部环境为智能系统内部所触发的事件以及内部状态。智能系统通过感知以获取外部接口的信息，而智能系统内部的事件和状态可以直接获知。智能系统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系统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。

系统的启动流程如图3所示，程序开始启动时首先自检，如果出现硬件异常及时发现处理。然后发送接收数据，根据处理的结果保存配置信息，进入正常运行阶段。程序启动过程中根据不同的错误点设置不同错误信息码，方便问题定位。

信息库包含系统可配置的设备类型，及这些类型对应的收发信息表。

信息库、策略库保存在文件中可以根据不同的需求灵活的添加或者删除，方便用户接口的扩展。

如图2所示，一种智能自适应的通信系统，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；

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；

观察单元包括消息和系统内部状态，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；

自学习单元包括推理、信息库、学习和策略库；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；

行为单元包括自适应配置、数据转发和分组调度；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。

观察单元包括消息子单元和系统内部状态子单元；

消息子单元指系统与下位机通信的数据，系统与下位机之间交互的数据；

系统内部状态单元包括端口未配置、配置中、配置完成和启动异常。

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；

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；

信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；

学习子单元指对消息的观察、推理；

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。

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；

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。

数据转发子单元用于将测点数据对后台转发；

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。

如图3所示，自适应的通信方法，包括如下步骤：

一种智能自适应的通信方法，包括如下步骤：

步骤(1)：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(2)；如果否就提示出现硬件异常的故障状态，结束；

步骤(2)：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(3)，如果否就提示文件异常的故障状态，结束；

步骤(3)：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(4)；

步骤(4)：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(2)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。

所述步骤(4)的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(4)的制定配置策略的步骤为：

步骤(41)：需要配置，修改配置标志为“未配置”；

步骤(42)：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(43)；如果无效就进入步骤(44)；

步骤(43)：查找信息库，获取与下位机通信的响应消息；进入步骤(45)；

步骤(44)：置未配置标志数据异常，无法正确配置，结束；

步骤(45)：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(46)；

步骤(46)：自学习：对消息的观察、推理；进入步骤(47)；

步骤(47)：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(48)；如果否就进入步骤(49)；

步骤(48)：制定端口配置策略；进入步骤(410)；

步骤(49)：置“未配置标志”，提示连接异常；无法正确配置，结束；

步骤(410)：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。

变电站智能辅助监控系统网络拓扑结构，整个辅助监控系统设备共用一个IED文件。辅助监控系统IED与环境检测LD、安防监控LD，智能灯光控制LD、消防系统LD、直流电源LD、交流电源LD、通信电源LD、UPS电源LD和总监控器LD采用以太网或者串行通信，这些子系统或设备作为逻辑设备LD接入到变电站智能辅助监控系统中。

DL/T 860标准对于变电站监控设备规定：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

变电站智能辅助监控系统的模型文件建模原则：

1.环境检测、安防监控，智能灯光控制、消防系统、直流、交流、通信、UPS电源分别作为一个逻辑设备，分别命名为HJJC、AFJK、ZNDG、XFXT、DCPS、ACPS、CPSS、UPSS。如果装置中同一类型的LD超过一个，添加两位数字尾缀，如UPSS01、UPSS02.

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。

例如：直流电源作为一个逻辑设备被命名为DCPS、交流电源作为一个逻辑设备被命名为ACPS、通信电源作为一个逻辑设备被命名为CPSS和UPS电源作为一个逻辑设备被命名为UPSS；如果装置中同一类型的设备数量超过一个，则添加两位数字尾缀；如UPSS01、UPSS02。

由于变电站智能辅助监控系统所接的直流、交流、通信、UPS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，此方法使用方便，可靠性强，具体IED模型自动配置配置方法流程的流程图如图4所示。

电力用交流不间断电源监控。一体化电源系统通过RS485或者RS232或者网络接口与各监控装置通信；

变电站智能辅助监控系统通过IEC61850或103或者CDT或MODBUS协议方式与后台通信。

该系统将全站环境、安防，灯光、消防、交流、直流、UPS、通信等子系统一体化配置、一体化监控，将各子系统通信网络化。

该系统与子监控系统通信时采用认知的自适应通信机制，无需手动修改配置，使用时灵活方便，提高了配置维护效率。

该系统使用SNTP对时机制，与全站时间同步。

变电站智能辅助监控系统，包括环境检测、安防监控，智能灯光控制、消防系统、交流电源监控、直流电源监控、通信电源监控、电力用交流不间断电源监控。辅助监控系统与子设备通信时采用主从通讯的方式，辅助监控主机为上位机，其它子系统设备为下位机。系统结构如图5所示，辅助监控系统通过RS485或者RS232或者网络与下位机通信，通过IEC61850或103或者CDT或MODBUS方式与后台(计算机、装置等)通信。

该变电站智能辅助监控系统将全站环境、安防，灯光、消防、交流、直流、通信、UPS装置统一管理，实现一体化配置、一体化监控，将各子站用监控装置通信网络化。该系统对上接口协议丰富，对下通讯硬件接口选择种类多。

该系统与子监控系统通信时采用认知的自适应通信机制，用户无需在设备上手动操作配置。系统软件分析处理与下位机通信的消息，做到自动识别下接设备的类型，建立正确的对下通讯链接。此方法使用方便灵活，对使用人员技术要求低。

该系统使用SNTP对时机制，与全站时间同步。

由于系统软件的需求的添加、测点的增多，可能会导致一体化电源系统的软件版本与直流、交流等电源系统的软件版本不匹配，设备无法正常运行。针对这一问题，该系统添加了软件版本自动匹配功能。具体步骤如图6所示。

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。

变电站视频监控智能推图的方法，采用智能联动推图功能，根据功能划分，主要划分为联动事件触发，联动事件响应，判断是否有视频联动，如果有视频联动通知人机界面显示并且联动视频，如果无视频联动则直接响应联动。具体包括：

(1)变电站视频监控人机界面接收到上级的联动事件响应后，首先判断该联动事件是否是对视频设备的遥调，如果是，转入下一步，否则，直接结束；

(2)取得对视频设备的遥调对象YTobj，判断所述遥调对象YTobj所在位置是否为视频服务器，如果是，转入下一步，否则，直接结束；

(3)获取所述遥调对象YTobj的物理通道PhyChannel；由物理通道PhyChannel获取视频服务器的地址以及相应摄像头编号；并将所述视频服务器地址和摄像头编号发送至视频监控界面；

(4)获取当前人机界面推图状态，判断推图界面是否打开，如果推图界面已打开则重新设定当前编辑窗口；否则，打开推图界面并设定当前编辑窗口；

(5)智能辅助监控平台根据联动配置项下发遥控命令，在人机界面视频中查看视频转换过程中的全过程。

当报警发生时，如果该报警配置了联动摄像头，并且允许自动推图，系统会将实时监视界面推到前台。界面采用四分窗口的模式，将各个报警联动摄像头的图像依次在视频窗口中播放；如果不允许自动推图，用户还可以在报警列表页上手动打开联动摄像头的图像。

如果设为自动录像，当报警发生时系统会控制摄像头转到报警联动点开始录像，录像时长可设置。

智能推图模块，包括：

用于在变电站视频监控人机界面接收到上级的联动事件响应后，判断该联动事件是否是对视频设备的遥调的单元；

用于取得对视频设备的遥调对象YTobj的单元，用于判断所述遥调对象YTobj所在位置是否为视频服务器的单元；

用于获取所述遥调对象YTobj的物理通道PhyChannel的单元；用于由物理通道PhyChannel获取视频服务器的地址以及相应摄像头编号的单元；用于将所述视频服务器地址和摄像头编号发送至视频监控界面的单元；

用于获取当前人机界面推图状态的单元，用于判断推图界面是否打开的单元，用于设定当前编辑窗口的单元；

用于智能辅助监控平台根据联动配置项下发遥控命令，在人机界面视频中查看视频转换过程中的全过程的单元。

还包括：用于将变电站视频监控人机界面形成四分窗口模式的单元，用于将各个故障报警联动摄像头的图像依次在视频窗口中播放的单元。

还包括：

用于在变电站视频监控人机界面不允许自动推图时，能够在所述变电站视频监控人机界面上手动查看故障联动摄像头的图像的单元。

具体例子：

变电站智能辅助监控系统的硬件架构如图7所示，支持双网和双机热备的功能结构，可根据实际需求配置双机、双网，网结构；智能辅助监控系统能接收地区级主站下发的指令完成参数配置、布/撤防、预置位设置等配置功能。系统的融合结构和数据流向，如图8所示；

采用IEC61850标准统一建模，采用标准远动传送规约。各子系统功能采用模块化设计，可根据用户需要进行选择并方便系统扩充和维护。该系统除了强调各个子系统之间的信息共享和信息互动之外，还支持分层、分区的分布式结构及多级系统构建，同时可实现与智能变电站一体化监控系统的规范信息交互。模型结构图如图9所示：

如图10所示，软件架构采用面向服务的分布式设计，自下而上可分为以下几个层次，软件架构支持Windows/linux/UNIX操作系统，采用Mysql数据库、实时数据库及集中存储的文件构成系统的全景数据平台，为系统内外数据的共享提供了唯一的数据源。软总线为系统内分布式设计的各个模块提供透明的数据访问及消息传递接口。模型服务、图形服务等服务模块构成系统应用服务层，系统的扩展性强。人机监控、组态建模等功能模块是系统的应用工具层，应用工具层为系统提供基本的应用功能。

软件系统设计为四个大的功能模块：前置功能模块、软总线模块、数据库管理模块、实时模块，分别实现实时数据采集、模块内数据交互通道、全景数据存储、联动配置实时控制等功能。并配有前端界面展示、数据报文收发监视解析等功能模块，用于直观实时地向用户动态展示变电站的运行状态。

本申请监控主机与各个监控子系统(视频监控系统、环境监测系统、安全防范系统、给排水系统、火灾自动报警及消防系统)之间进行通信，已经通信子系统实时采集监控信息并传送至监控主机，本申请的监控系统具有前述的自适应通信、IED模型自动配置、版本的自动匹配、基于XML的界面配置及智能推图的功能。

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 (13)

1.一种变电站智能辅助监控系统，其特征是，包括自适应通信模块、IED模型自动配置模块、版本的自动匹配模块、基于XML的界面配置模块及智能推图模块；

自适应通信模块，用于实现综合监控主机与各种子监控系统进行自适应通信；

IED模型自动配置模块，用于实现在系统配置发生变化后快速地生成IED性能描述文件；

版本的自动匹配模块，用于实现一体化电源系统与综合监控主机的软件版本自动匹配；

基于XML的界面配置模块，用于使用XML文件对整个字符点阵液晶人机界面进行描述建模，根据模型文件生成界面；

智能推图模块，根据功能划分，判断视频监控子系统是否有视频联动，如果有视频联动通知人机界面显示并且联动视频，如果无视频联动则直接响应联动；

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；

所述行为单元用于自适应配置、数据转发和分组调度；根据所述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转发。

2.如权利要求1所述的一种变电站智能辅助监控系统，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，系统与下位机之间交互的数据；

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。

3.如权利要求1所述的一种变电站智能辅助监控系统，其特征是，所述版本的自动匹配模块包括一体化电源管理单元，一体化电源管理单元连接直流电源监控单元、交流电源监控单元、通信电源监控单元和电力用交流不间断电源监控单元，所述一体化电源管理单元包括一体化电源管理子单元与所有监控单元的软件版本的自适应通信管理子单元。

4.如权利要求3所述的一种变电站智能辅助监控系统，其特征是，所述一体化电源管理子单元通过RS485或者RS232或者网络接口与所有监控单元通信；

所述一体化电源管理子单元通过IEC61850或103或者循环远动规约或MODBUS协议方式与后台通信。

5.如权利要求1所述的一种变电站智能辅助监控系统，其特征是，所述智能推图模块，包括：

用于在变电站视频监控人机界面接收到上级的联动事件响应后，判断该联动事件是否是对视频设备的遥调的单元；

用于取得对视频设备的遥调对象YTobj的单元，用于判断所述遥调对象YTobj所在位置是否为视频服务器的单元；

用于获取所述遥调对象YTobj的物理通道PhyChannel的单元；用于由物理通道PhyChannel获取视频服务器的地址以及相应摄像头编号的单元；用于将所述视频服务器地址和摄像头编号发送至视频监控界面的单元；

用于获取当前人机界面推图状态的单元，用于判断推图界面是否打开的单元，用于设定当前编辑窗口的单元；

用于智能辅助监控平台根据联动配置项下发遥控命令，在人机界面视频中查看视频转换过程中的全过程的单元。

6.如权利要求5所述的一种变电站智能辅助监控系统，其特征是，还包括：用于将变电站视频监控人机界面形成四分窗口模式的单元，用于将各个故障报警联动摄像头的图像依次在视频窗口中播放的单元；及

用于在变电站视频监控人机界面不允许自动推图时，能够在所述变电站视频监控人机界面上手动查看故障联动摄像头的图像的单元。

7.一种变电站智能辅助监控系统的监控方法，其特征是，包括：

综合监控主机与各种子监控系统利用自适应通信模块进行自适应通信；综合监控主机完成对各种子监控系统实时监控，具体包括：

在系统配置发生变化后利用IED模型自动配置模块快速地生成IED性能描述文件；

一体化电源系统利用版本的自动匹配模块与综合监控主机的软件版本自动匹配；

使用XML文件对整个字符点阵液晶人机界面进行描述建模，根据模型文件生成界面；

根据功能划分，判断视频监控系统是否有视频联动，如果有视频联动通知人机界面显示并且联动视频，如果无视频联动则直接响应联动；

所述自适应通信模块对应的智能自适应的通信方法，包括如下步骤：

步骤(1-1)：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(1-2)；如果否就提示出现硬件异常的故障状态，结束；

步骤(1-2)：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(1-3)，如果否就提示文件异常的故障状态，结束；

步骤(1-3)：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(1-4)；

步骤(1-4)：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，设置配置标志为成功，系统正常启动；如果否就结束。

8.如权利要求7所述的一种变电站智能辅助监控系统的监控方法，其特征是，版本的自动匹配模块对应的工作方法，包括以下步骤：

(2-1).自适应通信管理模块读取配置文件，获取版本配套表；

(2-2).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；

(2-3).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；

(2-4).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；

(2-5).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；

(2-6).系统继续工作。

9.如权利要求7所述的一种变电站智能辅助监控系统的监控方法，其特征是，IED模型自动配置模块对应的自动配置方法，包括：

步骤(3-1)：开始，导入提供的默认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(3-2)；如果否，变电站电源设备正常启动；

步骤(3-2)：备份IED性能描述文件和映射文件；

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

步骤(3-4)：确定逻辑设备LD；进入步骤(3-6)；

步骤(3-5)：确定逻辑设备LD所带的逻辑节点LN；进入步骤(3-6)；

步骤(3-6)：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(3-3)；如果生成IED性能描述文件是第二次失败就进入步骤(3-7)；如果生成IED性能描述文件成功就进入步骤(3-8)；

步骤(3-7)：使用默认的IED性能描述文件；并进入步骤(3-8)；

步骤(3-8)：根据IED性能描述文件生成对应的映射文件；进入步骤(3-9)；

步骤(3-9)：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(3-11)；如果是第一次校验失败就返回步骤(3-3)；如果是第二次校验失败就进入步骤(3-10)；

步骤(3-10)：使用默认的IED性能描述文件和映射文件；进入步骤(3-11)；

步骤(3-11)：变电站用电源设备正常启动。

10.如权利要求9所述的一种变电站智能辅助监控系统的监控方法，其特征是，所述步骤(3-1)的端口配置包括设备类型和设备数量；

所述步骤(3-3)的IED性能描术文件生成时使用下述命名规则：

(3-31)：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；

(3-32)：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：如果同一类型的逻辑节点LN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。

11.如权利要求7所述的一种变电站智能辅助监控系统的监控方法，其特征是，智能推图模块对应的智能推图方法，包括：

(4-1).变电站视频监控人机界面接收到上级的联动事件响应后，首先判断该联动事件是否是对视频设备的遥调，如果是，转入下一步，否则，直接结束；

(4-2).取得对视频设备的遥调对象YTobj，判断所述遥调对象YTobj所在位置是否为视频服务器，如果是，转入下一步，否则，直接结束；

(4-3).获取所述遥调对象YTobj的物理通道PhyChannel；由物理通道PhyChannel获取视频服务器的地址以及相应摄像头编号；并将所述视频服务器地址和摄像头编号发送至视频监控界面；

(4-4).获取当前人机界面推图状态，判断推图界面是否打开，如果推图界面已打开则重新设定当前编辑窗口；否则，打开推图界面并设定当前编辑窗口；

(4-5).智能辅助监控平台根据联动配置项下发遥控命令，在人机界面视频中查看视频转换过程中的全过程。

12.如权利要求7所述的一种变电站智能辅助监控系统的监控方法，其特征是，基于XML的界面配置模块对应的配置方法，包括：

步骤(5-1)：使用XMLCreater辅助工具设计界面，生成对应XML配置文件，将XML配置文件下载到目标板内，对XML配置文件描述信息进行解构处理；获取XML配置文件描述的界面组织层级关系、菜单条目与菜单的层级关系、菜单条目与叶子节点的层级关系、界面属性、菜单属性和叶子节点属性；

步骤(5-2)：利用步骤(5-1)获取的XML配置文件描述的界面组织层级关系、菜单条目与菜单的层级关系、菜单条目与叶子节点的层级关系，依次创建菜单界面类实例、叶子节点类实例、菜单与菜单间和菜单与显示界面间的父子关联关系；

步骤(5-3)：建立每个页面的组织结构模型：利用步骤(5-1)获取的菜单属性信息和叶子节点属性信息，对步骤(5-2)创建的菜单界面类实例和叶子节点类实例进行属性扩充，扩充每个菜单显示内容以及每个叶子节点具体显示内容；使字符点阵液晶界面能按照XML配置文件中的描述进行显示；

步骤(5-4)：建立界面切换与按键之间的关联关系：利用步骤(5-2)中建立的界面组织层级关系及步骤(5-3)建立的每个页面的组织结构模型，建立每个页面对每种按键的相应规则；选择矩阵按键的交互方式，获取的矩阵按键消息与每个界面切换、光标移动或内容变更的关联，需根据配置文件中的具体描述实现每个页面规则的创建；

步骤(5-5)：启动主界面进行显示并监测按键动作。

13.如权利要求12所述的一种变电站智能辅助监控系统的监控方法，其特征是，所述步骤(5-1)的具体步骤为：对配置文件载体XML配置文件调用XML配置文件分析类采用DOM接口对XML配置文件根元素<menu>进行解构，将文本描述的界面层次及其属性依次进行读取，并用预设的类对界面层次及其属性进行描述，从而获取XML文件描述的界面组织层级关系及界面属性；

所述步骤(5-3)的属性扩充的属性包括显示内容、不可更改项、可更改项、需要定时刷新项、刷新数据的来源和页面布局。