CN104753173A - 一种自动诊断电网ems系统遥测数据传输故障的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，通过实时对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听，在检测到遥测数据值发生变化后，触发遥测不刷新/跳变检测流程，检测是否在收到IED侧遥测数据M1后正常获取同一量测对象远动装置侧遥测数据M2、交换机侧遥测数据M3和主站前置通信装置侧遥测数据M4，并判断M1、M2、M3、M4值是否相同；根据监测结果生成相应设备的遥测不刷新、跳变预警；从而能够第一时间发现EMS系统中存在的遥测数据不刷新和跳变情况，且能够自动准确定位不刷新或跳变节点，在保障电网EMS系统中量测信息传输准确性的同时，大大减轻了操作人员负担。
Description
技术领域
本发明涉及工业物联网领域，尤其涉及一种电力系统故障诊断技术。
背景技术
随着电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，需要实时传送的信息量成倍增多，这对变电站自动化系统(SAS，Substation Automation System)和能量管理系统(EMS，Energy Management System)的数据通信提出了更高的要求。为了确保SAS系统和EMS系统的正常运行，完善、安全、正确的自动化调度必不可少。
在调度自动化系统通信领域，系统或者设备之间是通过通信规约进行信息交换的，通信规约是系统功能得以实现的基础。由于通信通道或设备误发数据的原因，调度自动化系统中遥信误报、漏报以及遥控不能执行或执行不正确、遥测不刷新或跳变等情况时有发生，干扰了整个调度自动化系统的正常运行，尤其是当这些情况发生在远方或就地自动闭环控制的无功电压自动控制（AVQC）、自动发电控制（AGC）等系统时其严重性更为突出。在实际运行中，工作人员一般是通过人机界面来了解系统当前的工作状况的，只有系统提供的信息才能查看的到。当发现自动化信息异常时，由于缺乏有效的监测技术手段，往往只能凭借经验分析故障，盲目性大，从而影响故障排除。为了弄清楚异常原因，技术人员需要对各个环节进行仔细检查，从设备或系统提供的信息中还原事情真相，在这种情况下系统运行过程中出现过的情况需要进行严格的记录。对于通信规约这种在通信线路上传送的二进制数据来说，也应该能够进行记录和分析，以便于日后需要时进行判断。虽然当前很多系统厂商提供的电力监控系统或者设备能够对电力系统的运行工况以及运行过程中的操作等进行记录，如各种电力保护装置、测控设备、故障录波器等，但是建立在一体化信息集成平台基础上对通信网络进行监视和预警的统一的信息应用系统目前还尚未有成熟的产品。
现有的能量管理EMS系统和变电站自动化系统的通信网络示意图如图1所示，包括主站侧和厂站侧两部分，主站侧由多个工作台和前置通信装置等构成（各设备间一般通过内网连接），厂站侧由交换机、远动设备、保护/测控类IED、以及底层的一次设备等构成（各设备间一般通过内网连接）。在调度自动化系统中，远动通道是连接调度主站和厂站系统的桥梁，厂站数据通过远动通道上传到主站接收监测，主站通过该远动通道对厂站设备下发指令。所以调度自动化系统的运营质量很大程度上由远动通道决定。而远动通讯的故障通常表现为通讯过程不畅，但要具体判断是通道本身故障还是通讯规约使用故障，目前缺乏有效的手段和工具，导致远动通道故障的修复常常需要较长的时间，投入较大的力量。
远动信息的基本内容包括：遥信信息、遥测信息、遥控信息、遥调信息。这些信息是调度人员进行决策判断的依据。对电力系统运行状态采集的数据不正确反映到调度中心，将会影响调度人员做出正确的判断和决策。所以，保证远动数据的实时性和准确性十分重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，确保能够在第一时间发现系统中存在的遥测数据的不刷新和跳变情况，并且能够自动准确定位不刷新或跳变的节点，在保障电网EMS系统中量测信息传输准确性的同时，大大减轻了操作人员的负担。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，电网EMS系统中包含设置于主站的前置通信装置、和设置于厂站的保护/测控类智能设备IED、远动装置、交换机，所述保护/测控类IED通过内网与远动装置相连，所述远动装置通过内网与交换机相连，所述交换机通过外网与前置通信装置相连，包含以下步骤：
分别对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从所述通讯报文中提取遥测数据信息；
如果所述保护/测控类IED侧提取到的遥测数据信息M1发生变化，则触发遥测不刷新/跳变检测流程，检测是否在相应的时间段内分别获取同一量测对象的远动装置侧遥测数据信息M2、交换机侧遥测数据信息M3和主站前置通信装置侧遥测数据信息M4，并判断M1、M2、M3、M4的值是否相同；如果检测得到未在相应的时间段内获取M2或M3或M4遥测数据信息，则判定对应的远动装置或交换机或主站前置通信装置发生漏报，生成遥测不刷新预警；如果M2、M3、M4中至少一个遥测数据的值与M1的不一致，则判定该不一致的值对应的远动装置或交换机或主站前置通信装置发生遥测信息跳变，生成遥测跳变预警。
作为进一步改进，该方法还包含以下步骤：
如果所述远动装置、交换机或主站的前置通信装置侧的遥测数据信息M2、M3或M4发生变化，则判断同一量测对象是否已触发所述遥测不刷新/跳变检测流程，如果未触发所述遥测不刷新/跳变检测流程，则判定该发生变化的遥测数据信息对应的位置产生信息跳变，生成遥测跳变预警。
作为进一步改进，所述遥测不刷新/跳变检测流程进一步包含以下步骤：
A判断在第一预设时间后是否获取同一量测对象最新的M2遥测数据信息，如果未获取，则生成遥测不刷新预警；如果获取则判断M2的值与M1是否相同，如果不同则生成遥测跳变预警；
B如果在第一预设时间内获取M2且M2的值与M1相同，则在第二预设时间后判断是否获取同一量测对象最新的M3遥测数据信息，如果未获取，则生成遥测不刷新预警；如果获取则判断M3的值与M2否相同，如果不同则生成遥测跳变预警；
C如果在第二预设时间内获取M3且M3的值与M2相同，则在第三预设时间后判断是否获取同一量测对象最新的M4遥测数据信息，如果未获取，则生成遥测不刷新预警；如果获取则判断M4的值与M3否相同，如果不同则生成遥测跳变预警；如果在第三预设时间内获取M4且M4的值与M3相同，则所述遥测不刷新/跳变检测流程结束；
所述第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间相同或不同。
作为进一步改进，所述遥测数据信息的结构由数据值、质量码、时间戳三部分构成，所述判断是否获取同一量测对象最新的M2、M3或M4遥测数据信息的步骤中，根据所述时间戳进行判断。
作为进一步改进，所述从通讯报文中提取遥测数据信息的步骤之后，还包含以下步骤：
将所述遥测数据信息存储到实时数据库中，在实时数据库中比较待存入的遥测数据的值与当前的遥测数据的值，根据比较结果确定所述保护/测控类IED、远动装置、交换机或主站的前置通信装置侧的遥测数据信息M1、M2、M3或M4的值是否发生变化。
作为进一步改进，在主站侧设置一主站数据诊断装置，执行所述对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机、和主站的前置通信装置进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从所述通讯报文中提取遥测数据信息的步骤；并执行所述遥测不刷新/跳变检测流程。
作为进一步改进，在厂站侧设置一本地数据分析装置，执行所述对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从所述通讯报文中提取遥测数据信息的步骤；
在主站侧设置一主站数据诊断装置，执行所述对主站进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从该通讯报文中提取遥测数据信息的步骤。
作为进一步改进，所述遥测不刷新/跳变检测流程中，由所述本地数据分析装置执行所述步骤A和步骤B，由所述主站数据诊断装置执行所述步骤C。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：实时对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从这些通讯报文中提取遥测数据信息；实时检测各保护/测控类IED侧提取到的遥测数据信息M1是否发生变化，一旦发生变化则触发遥测不刷新/跳变检测流程，检测是否在预设时间内正常获取同一量测对象的远动装置侧遥测数据信息M2、交换机侧遥测数据信息M3和主站前置通信装置侧遥测数据信息M4，并判断M1、M2、M3、M4的值是否相同；如果检测得到未在预设时间内获取M2或M3或M4遥测数据信息，则判定对应的远动装置或交换机或主站前置通信装置发生漏报，生成遥测不刷新预警；如果M2、M3、M4中至少一个遥测数据的值与M1的不一致，则判定该不一致的值对应的远动装置或交换机或主站前置通信装置发生跳变，生成遥测跳变预警。通过对电网EMS系统中不同通信节点进行实时的多点监听和实时的检测判断，能够第一时间发现系统中存在的遥测数据信息的不刷新和跳变情况，并且能够自动准确定位不刷新或跳变的节点，在保障电网EMS系统中量测信息传输准确性的同时，大大减轻了操作人员的负担。
附图说明
图1是背景技术中电网EMS系统和变电站自动化系统的通信网络示意图；
图2是本发明第一实施方式的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，电网EMS系统与变电站自动化系统的通信网络结构中包含：设置于主站的前置通信装置、和设置于厂站的保护/测控类智能设备IED、远动装置、交换机，其中保护/测控类IED、远动装置、交换机之间通过内网相连，由交换机通过外网与前置通信装置相连，形成远动通道，通过远动通道进行量测信息的传输。
本实施方式中，在主站侧设置一主站数据诊断装置，分别对设置于厂站的各保护/测控类IED、远动装置、和交换机，以及设置于主站的前置通信装置进行实时监听，抓取满足预设条件的通讯报文，并从该通讯报文中提取遥测数据信息，根据从多点提取到的遥测数据信息，进行多点的遥测不刷新/跳变检测，从而在全方位上保障遥测数据的正确传输，以及故障的及时检测。
具体流程如图2所示。
步骤201中，主站数据诊断装置对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听，抓取来自选定量测对象的通讯报文，并从通讯报文中提取遥测数据信息M1、M2、M3、M4。本实施方式中将从主站前置通信装置侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥测数据信息用M4表示；将从保护/测控等IED侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥测数据信息用M1表示；从远动装置侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥测数据信息用M2表示；从交换机侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥测数据信息用M3表示。由于工业数据具有明显的时间特性，因此一般情况下所提取到的遥测数据信息的结构可以用VQT（Value、Quality、Timestamp，数据值、质量码、时间戳）来表示。
步骤202中，主站数据诊断装置将监听到的选定量测对象的遥测数据信息存储到实时数据库中。
步骤203中，实时数据库比较同一量测对象同一位置（即M1-M4）待存储的遥测数据的值和前一次存储的值是否相同，如果发生变化，则进入步骤204，如果未发生变化，则结束本流程。具体实施时，可以设置一事件触发器，对实时数据库中存储遥测数据的部分存储空间进行实时监测，一旦发现某个数值（任意量测对象M1-M4值）发生变化，则触发事件，进入步骤204。
步骤204中，判断该发生变化的遥测数据是否为M1？如果是，则进入步骤205，启动遥测不刷新/跳变检测流程；如果不是M1，即是M2或M3或M4发生变化，则进入步骤211。
步骤205中，启动遥测不刷新/跳变检测流程，主站数据诊断装置在第一预设时间段后检测同一量测对象的M2遥测数据信息（即M2位置的遥测数据信息），根据M2遥测数据信息中的时间戳信息（t）判断当前是否收到该量测对象最新的M2遥测数据信息，如果收到则进入步骤206，如果未收到则进入步骤213，判定该位置存在遥测不刷新情况，产生遥测不刷新故障预警，结束本流程。
步骤206中，主站数据诊断装置判断该量测对象M2位置的遥测数据值与M1的是否相同，如果相同则进入步骤207，反之，如果不同则进入步骤212，判定该M2位置（即远动设备侧）存在遥测跳变情况，产生遥测跳变故障预警，结束本流程。
步骤207中，主站数据诊断装置在第二预设时间段后检测同一量测对象的M3遥测数据信息，根据M3遥测数据信息中的时间戳信息（t）判断当前是否收到该量测对象最新的M3遥测数据信息，如果收到则进入步骤208，否则进入步骤213，判定该位置存在遥测不刷新情况，产生遥测不刷新故障预警，结束本流程。
步骤208中，主站数据诊断装置判断该量测对象M3位置的遥测数据值与M2的是否相同，如果相同则进入步骤209，反之则进入步骤212，判定该M3位置（即交换机侧）存在误报情况，产生遥测跳变故障预警，结束本流程。
步骤209中，主站数据诊断装置在第三预设时间段后检测同一量测对象的M4遥测数据信息，根据M4遥测数据信息中的时间戳信息（t）判断当前是否收到该量测对象最新的M4遥测数据信息，如果收到则进入步骤210，否则进入步骤213，判定该M4位置（即主站前置通信装置侧）存在遥测不刷新情况，产生遥测不刷新故障预警，结束本流程。上述第一预设时间段、第二预设时间段、第三预设时间段可以是相同的，也可以分别设置。
步骤210中，主站数据诊断装置判断该量测对象M4位置的遥测数据值与M3的是否相同，如果相同则本次遥测不刷新/跳变检测流程结束；反之则进入步骤212，判定该M4位置（即主站前置通信设备）存在遥测跳变情况，产生遥测跳变故障预警，结束本流程。
步骤211中，对于M2或M3或M4发生变化的情况，首先判断该量测对象是否已经存在遥测不刷新/跳变检测流程，即判断M1是否已经发生变化（如果M1发生变化，则必然会触发遥测不刷新/跳变检测流程，如果未触发该检测流程，则表明M1未发生变化），如果已进入该量测对象的遥测不刷新/跳变检测流程，则结束本流程；如果不存在该量测对象的遥测不刷新/跳变检测流程，则表明在同一量测对象M1遥测数据值未发生变化的情况下，M2或M3或M4的值发生了变化，进入步骤212，判定该发生变化的位置存在误报情况，产生遥测跳变故障预警，结束本流程。
本实施方式通过实时对分布于厂站和主站的多个主要通信节点（如厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置）进行监听，在检测到遥测数据值发生变化后，及时触发遥测不刷新/跳变检测流程，在检测流程中针对不同的节点位置，分别进行遥测不刷新和跳变的诊断，根据诊断结果生成相应设备的遥测不刷新、跳变预警；从而能够第一时间发现EMS系统与变电站自动化系统通信过程中存在的遥测数据不刷新和跳变情况，且能够自动准确定位不刷新或跳变节点，在保障电网EMS系统中量测信息传输准确性的同时，大大减轻了操作人员的负担。
本发明第二实施方式同样涉及一种自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，本实施方式与第一实施方式大致相同，其区别在于，第一实施方式中，由主站的数据诊断装置对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、和交换机、以及主站的前置通信装置进行监听和进行遥测不刷新/跳变检测，而本实施方式中，在厂站侧设置一本地数据分析装置，分别对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、和交换机进行监听，抓取满足预设条件的通讯报文，并从该通讯报文中提取遥测数据信息，将提取出的遥测数据信息上报到主站的实时数据库；主站的数据诊断装置仅对主站的前置通信装置进行监听，抓取满足预设条件的通讯报文，并从该通讯报文中提取遥测数据信息，将提取出的遥测数据信息上传到主站的实时数据库。
在触发遥测不刷新/跳变检测流程后，由厂站的本地数据分析装置对M1、M2、M3的遥测数据信息进行遥测不刷新/跳变的检测（判断），即第一实施方式中的步骤205-208由厂站的本地数据分析装置执行，如果判定存在不刷新或跳变情况，则由厂站的本地数据分析装置触发相应的遥测数据不刷新或跳变预警（步骤212和213）。主站的数据诊断装置仅对主站的前置通信装置侧的M4遥测数据信息进行不刷新/跳变的判断，即第一实施方式中的步骤209和210由主站的数据诊断装置执行，如果判定存在不刷新或跳变情况，则由主站的数据诊断装置触发相应的遥测数据不刷新或跳变预警（步骤212和213）。从而在一个主站管控多个厂站的情况下，面对每个厂站海量的量测数据信息，可以有效对主站进行负载均衡，大大减轻主站负担。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (8)
1.一种自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，电网EMS系统与变电站自动化系统的通信网络结构中包含设置于主站的前置通信装置、和设置于厂站的保护/测控类智能设备IED、远动装置、交换机，所述保护/测控类IED通过内网与远动装置相连，所述远动装置通过内网与交换机相连，所述交换机通过外网与前置通信装置相连，其特征在于，包含以下步骤：
分别对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从所述通讯报文中提取遥测数据信息；
如果所述保护/测控类IED侧提取到的遥测数据信息M1发生变化，则触发遥测不刷新/跳变检测流程，检测是否在相应的时间段内分别获取同一量测对象的远动装置侧遥测数据信息M2、交换机侧遥测数据信息M3和主站前置通信装置侧遥测数据信息M4，并判断M1、M2、M3、M4的值是否相同；如果检测得到未在相应的时间段内获取M2或M3或M4遥测数据信息，则判定对应的远动装置或交换机或主站前置通信装置发生漏报，生成遥测不刷新预警；如果M2、M3、M4中至少一个遥测数据的值与M1的不一致，则判定该不一致的值对应的远动装置或交换机或主站前置通信装置发生遥测信息跳变，生成遥测跳变预警。
2.根据权利要求1所述的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，其特征在于，还包含以下步骤：
如果所述远动装置、交换机或主站的前置通信装置侧的遥测数据信息M2、M3或M4发生变化，则判断同一量测对象是否已触发所述遥测不刷新/跳变检测流程，如果未触发所述遥测不刷新/跳变检测流程，则判定该发生变化的遥测数据信息对应的位置产生信息跳变，生成遥测跳变预警。
3.根据权利要求2所述的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，其特征在于，所述遥测不刷新/跳变检测流程进一步包含以下步骤：
A判断在第一预设时间后是否获取同一量测对象最新的M2遥测数据信息，如果未获取，则生成遥测不刷新预警；如果获取则判断M2的值与M1是否相同，如果不同则生成遥测跳变预警；
B如果在第一预设时间内获取M2且M2的值与M1相同，则在第二预设时间后判断是否获取同一量测对象最新的M3遥测数据信息，如果未获取，则生成遥测不刷新预警；如果获取则判断M3的值与M2否相同，如果不同则生成遥测跳变预警；
C如果在第二预设时间内获取M3且M3的值与M2相同，则在第三预设时间后判断是否获取同一量测对象最新的M4遥测数据信息，如果未获取，则生成遥测不刷新预警；如果获取则判断M4的值与M3否相同，如果不同则生成遥测跳变预警；如果在第三预设时间内获取M4且M4的值与M3相同，则所述遥测不刷新/跳变检测流程结束；
所述第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间相同或不同。
4.根据权利要求3所述的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，其特征在于，所述遥测数据信息的结构由数据值、质量码、时间戳三部分构成，所述判断是否获取同一量测对象最新的M2、M3或M4遥测数据信息的步骤中，根据所述时间戳进行判断。
5.根据权利要求3所述的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，其特征在于，所述从通讯报文中提取遥测数据信息的步骤之后，还包含以下步骤：
将所述遥测数据信息存储到实时数据库中，在实时数据库中比较待存入的遥测数据的值与当前的遥测数据的值，根据比较结果确定所述保护/测控类IED、远动装置、交换机或主站的前置通信装置侧的遥测数据信息M1、M2、M3或M4的值是否发生变化。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，其特征在于，在主站侧设置一主站数据诊断装置，执行所述对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机、和主站的前置通信装置进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从所述通讯报文中提取遥测数据信息的步骤；并执行所述遥测不刷新/跳变检测流程。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，其特征在于，在厂站侧设置一本地数据分析装置，执行所述对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从所述通讯报文中提取遥测数据信息的步骤；
在主站侧设置一主站数据诊断装置，执行所述对主站进行监听，抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文，并从该通讯报文中提取遥测数据信息的步骤。
8.根据权利要求7所述的自动诊断电网EMS系统遥测数据传输故障的方法，其特征在于，所述遥测不刷新/跳变检测流程中，由所述本地数据分析装置执行所述步骤A和步骤B，由所述主站数据诊断装置执行所述步骤C。
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