CN104767280A - 一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法 - Google Patents
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Abstract
一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，涉及电力系统继电保护领域。智能变电站的二次回路以光纤数字通信为基础，每一根光纤中同时传输多路信号，无法再从外部直接的物理连线去分析整个回路。本发明基于智能变电站全站配置SCD文件，通过分析SCD文件中的各装置间虚端子链接关系、虚回路与软压板逻辑关系并将这些关系信息以装置为单位导入到故障信息子站中，故障信息子站采集装置间的GOOSE信息，整理虚端子链接、软压板信息，并将这些信息以图形化方式显示在链接图中；保护装置动作后，通过采集、分析、整理二次虚回路输出信息并以图形化方式展示给用户。本技术方案实现了装置控制回路的可视化，为检修提供可视化支撑。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护领域，具体涉及到一种实现智能变电站二次虚回路可视化的方法。
背景技术
智能变电站使用的通信标准是IEC61850标准体系，信息传输方式由常规变电站内电缆传输的电信号转变为光纤传输的数字信号，以数字化的方式实现了监控联闭锁、保护采样、跳合闸、启动、闭锁等变电站二次系统分布式功能，因此数字化变电站在设计、调试、验收、检修等各生产环节均需随之而变化，如何适应新的二次回路调试方式，是目前智能变电站建设过程中急需解决的问题。
智能变电站的二次回路不再是以电缆传输单一信号构成的纯电路结构，而是以光纤数字通信为基础的网络化结构，每一根光纤中同时传输多路信号，无法再从外部直接的物理连线去分析整个回路，取而代之的则是二次虚拟回路。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法的方法，以方便工作人员迅速、准确地掌控保护系统的运行和动作状况的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，其特征在于：
1）系统配置器从全站配置SCD文件中获取要导出IED订阅发布的其他IED信息，
获取两设备间虚端子、订阅发布信息，获取虚回路与软压板的逻辑关系，根据这些信息绘制图元、连线，形成装置虚端子连接关系图，装置虚端子连接关系图为SVG格式；
2）故障信息子站根据步骤1）中生成的装置虚端子连接关系图中GOOSE订阅关系、虚端子信息、软压板信息，形成子站可以识别打开的GOOSE链接状态图；
3）故障信息子站配置器解析SCD文件中GOOSE控制块通讯状态信息及二次虚回路输出信息，并将这些信息形成模型库表导入到子站数据库；
4）子站通信模块接收过程层的GOOSE报文，解析GOOSE报文并将报文中的信息按照模型库中格式写入相应的子站数据库中；
5）根据装置虚端子连接关系图中提供的虚端子信息从步骤3）生成的子站模型库表中找到相应的GOOSE控制块通讯状态信息点，然后将其关联到由步骤2）生成的GOOSE链接状态图上，根据步骤4）的报文数据实时刷新GOOSE控制块通讯状态信息，实现二次虚回路通讯状态可视化；
6）保护动作后，从历史库数据中查出保护动作开始到结束时间这段的二次虚回路输出信息，将这些信息经过分析、过滤、整理后显示在保护动作报告中，并存入历史库中，可视化模块读取历史库中整理后的二次虚回路信息，并将这些信息显示在图形中。点击保护动作报告中的二次虚回路连接，打开二次虚回路可视化页面，在此页面中可以看到本次动作后，虚回路的GOOSE动作流向信息。本技术方案基于全站配置模型SCD文件，故障信息子站端直接接入GOOSE信息流，子站根据SCD文件中的各装置订阅发布关系、软压板信息，生成虚回路链接状态图，并根据GOOSE通讯状态信息动态展示虚回路的链接状态及装置的检修状态；保护装置动作情况下，子站整理、分析GOOSE回路出口信息，并将分析后的GOOSE回路出口信息显示在故障可视化图中，方便工作人员迅速、准确地掌控保护系统的运行和动作状况。其中GOOSE是一种通用面向对象变电站事件，主要用于实现在多IED之间的信息传递，包括传输跳合闸信号，具有高传输成功概率。全站系统配置文件SCD：该文件描述所有IED的实例配置和通信参数、IED之间的通信配置以及变电站一次系统结构，由系统集成厂商完成。SCD文件应包含版本修改信息，明确描述修改时间、修改版本号等内容。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
在步骤1）中，系统配置器导出的装置虚端子连接关系图的图元包括连接线图元、压板图元，其中连接线图元包含信息包括：该连接线关联的虚端子图SVG文件名、控制块名、订阅方和发布方名、对应软压板的信息、APPID、MAC地址。
在步骤3）中，故障信息子站配置器解析SCD文件中的GOOSE控制块信息，解析控制块中的订阅信息点，将这些信息点根据子站数据库的格式写入子站数据库中，并作为子站订阅的信息点写入ini配置文件，配置文件立GOOSE订阅信息点和子站实时库中GOOSE信息表的映射关系；
在导入子站数据库时，为每一个控制块分配一个通信状态遥信点，导入遥信表中；控制块中订阅信息点值为BOOL或INT 类型的GOOSE信息点导入遥信表中；订阅信息点值为FLOAT类型的GOOSE信息点导入遥测表中。
在步骤4）中，子站通信模块接收GOOSE报文并更新子站数据库中GOOSE通讯状态信息点和二次虚回路输出信息点：在更新子站数据库中GOOSE通讯状态信息点时，若该点信息为单点BOOL或双点数据类型，则写入遥信表关联信息点的数据库，若该点信息为FLOAT或INT数据类型，则写入遥测表关联信息点的数据库；更新完相应数据库后，发送遥信变位或遥测变化消息给子站其他模块，并将这些变化信息存入历史库中。
在步骤5）中，通过装置虚端子连接关系图中订阅方和发布方虚端子信息，查找步骤3）模型库中的GOOSE通讯状态信息点，并且将图形中GOOSE连接线图元与查找的GOOSE通讯状态信息点相关联，根据数据库中点值实时刷新通讯链接图，通过链接线的颜色查看两个设备之间的GOOSE通讯状态，绿色表示GOOSE通讯状态正常，红色表示GOOSE通讯状态异常；
通过装置虚端子连接关系图中软压板的信息，查找步骤3)模型库中压板信息点，并将图形中压板图元与查找的压板信息点相关联，根据数据库中遥信点值实时刷新压板投退状态。
在步骤6）中，整理保护动作后的二次虚回路出口信息，具体为：从保护启动动作开始为故障起始时间，保护故障序号上送到子站为故障结束时间；查找故障开始、结束这段时间内历史库中遥信变位信息，将查询到的变位信息根据遥信点的装置类型过滤出属于智能终端装置在这段时间内的变位信息点，再根据订阅关系过滤出属于保护装置订阅的智能终端的变位信息，过滤出属于本次和本次故障相别相关的变位信息；最后将整理后的信息写入历史库数据表中，故障可视化页面根据动作报告的ID查询历史库中与此报告相关的出口回路信息，并将这些信息显示在页面上供用户查看与操作。
有益效果：本发明实现了二次虚回路的可视化，以直观的方式将智能变电站二次虚回路的运行状况反映给智能变电站运检人员，为智能变电站二次系统的日常运维、异常处理及电网事故智能分析提供决策依据。
附图说明
图1是本发明流程示意图；
图2是本发明子站GOOSE信息导入子站数据库流程图；
图3是本发明出口虚回路动作可视化流程图。
具体实施方式
下面根据说明书附图并结合具体实例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示为本发明的可视化方法示意图，二次虚回路可视化方法具体包括如下步骤：
1) 系统配置器从全站配置SCD文件中获取要导出IED订阅发布的其他IED信息，获取两设备间虚端子、订阅发布信息，获取虚回路与软压板的逻辑关系，根据这些信息绘制图元、连线，形成装置虚端子连接关系图，格式为SVG格式；
在图中，以箭头方向表示发布方向，订阅方向，连接线对应的图元中保留该连接线对应：该连接线关联的虚端子图SVG文件名；控制块名，IEDNAME-LD-LN-CBNAME；订阅方和发布方reference名，如PI/GOINGGIO11.SPCSO2.stVal ,PI/RBRF8.Str.general；对应软压板的信息，如 PT2201APROT/ GOINGGIO1. SPCSO1；APPID；MAC地址；
2）故障信息子站图形转换工具读取步骤1）中的装置虚端子连接关系图形文件，将读取的内容存入文档对象，然后将文档对象的内容以子站可以识别的格式输出到图形文件，形成子站可以识别打开的图形文件；
3）故障信息子站接收GOOSE信息，子站导库工具将SCD文件中的GOOSE控制块信息解析为遥信点、遥测点写入子站的数据库中，并生成相应的配置文件；
子站通信模块接收并解析GOOSE报文，根据导库工具生成的配置文件信息将解析后的GOOSE报文写入相应子站数据库中，并将GOOSE报文中遥信变位信息存入历史库中；
4）步骤2）中子站GOOSE通讯链接图通过装置虚端子连接关系图中订阅方和发布方信息，查找步骤3）中子站数据库的GOOSE通讯状态信息点，并且将图形中GOOSE连接线图元与查找的GOOSE通讯状态信息点相关联，根据数据库中点值实时刷新通讯连接线图，通过链接线的颜色查看两个设备之间的GOOSE通讯状态，绿色表示GOOSE通讯状态正常，红色表示GOOSE通讯状态异常；
通过装置虚端子连接关系图中软压板的信息，查找步骤3)数据库中GOOSE压板信息点，并将图形中压板图元与查找的压板信息点相关联，根据数据库中遥信点值实时刷新压板投退状态；
5）保护动作后，子站整理故障动作信息，从保护动作开始为故障起始时间，保护故障序号上送到子站的时间为故障结束时间；查找故障开始到结束这段时间内历史库中遥信变位信息，将收集到变位信息根据信息点的装置类型过滤出智能终端装置的遥信变位信息，再根据订阅关系过滤出属于保护装置订阅的智能终端的遥信变位信息，最后根据故障相别过滤出与故障相别相关的出口回路信息，最后将这些过滤后的信息存入历史库中，故障可视化模块根据动作报告的ID查询历史库中此动作报告相关的出口回路信息，并将这些信息显示在页面上供用户查看与操作。
如图2所示，为故障信息子站数据库导入GOOSE信息的流程图，及通信模块刷新数据库中点值的流程图。具体的为：
A、故障信息子站为了接收GOOSE信息，需要将全站SCD文件中的GOOSE信息生成相应的实时库表；
分析SCD文件中的每个GOOSE CB控制块信息，为每个GOCB分配一个GOCB状态量ID，并生成一个通信状态信息点，然后将通信状态量信息点写入遥信数据库表中；
分析SCD文件中GOOSE LN信息，每个信息点生成一个数据点，解析GOOSE信息点类型，根据信息点类型将对应的数据点写入相应的子站数据库表中；
以一个GOOSE信息点为例，说明如何将GOOSE信息添加进子站数据表中：
子站实时库: 如订阅高压1侧失灵联跳开入和装置电压采样值，则实时库部分字段如下设计:
遥信表（只包含实际发布信息）
ID REF 保护信息子类型 DESC
1 IB5001ARPIT/GGIO29.Ind, Goose告警 高压1侧失灵联跳开入
2 IB5001ARPIT/LLN0$GO$GoCB_In Goose链路状态 IB5001A_G1_ GoCB_In GOOSE链路状态
遥测表（只包含实际发布信息）：
ID REF DESC
1 装置电压采样值
在配置文件中，配置子站订阅的高压1侧失灵联跳开入信息点、此信息点所属GOCB对应数据库表中链路状态的ID、子站数据表中对应的突发变化遥信\遥测点的ID，通过这些配置建立GOOSE订阅信息点和子站数据库表的映射关系。
B、通信模块接收GOOSE报文并判断GOOSE通讯状态及解析报文中的订阅信息点值：
第一步读取配置文件，建立配置文件SCD中GOOSE订阅信息点和子站数据库表的映射关系；
第二步更新通信状态信息点到相应的数据库；
第三步订阅信息点该点为单点BOOL或双点数据类型，则写入遥信表关联信息点的数据库，若该点信息为FLOAT或INT数据类型，则写入遥测表关联信息点的数据库；
第四步更新完相应数据库后，发送遥信变位或遥测变化消息给子站其他模块，并将这些变化信息存入历史库中。
C、GOOSE通信状态链接图导入子站系统时，查找GOOSE通讯状态链接数据库，首先根据虚端子reference找到对应的通信状态点，然后将其关联上，根据通信模块刷新的数据值实时刷新链接图上的链接关系。
如图3所示：故障信息子站整理保护动作报告及二次虚回路出口信息流程图，具体的方案如下：
a) 保护装置动作后，子站接收保护事件消息，根据消息上送的信息判断此保护事件中信号点是否为保护启动信号，如果为保护启动信号，则新建动作报告，并生成一个动作报告ID，记录下此事件的发生时间，作为报告的起始时间；如果信号为保护动作信号，将这个事件的发生时间与当前报告的的起始时间比较，如果相差在一定时间段内，则此动作信号属于当前动作报告，如果相差超过一定时间段，则此信号不属于当前动作报告；
b) 根据步骤a) 中的第二种情况，保护动作信号关联上当前动作报告后，判断保护事件消息中是否有故障序号上送，如果消息中有故障序号上送到子站中，说明此动作报告结束，记录下此事件的发生时间，作为动作报告的结束时间，如果消息中没有故障序号上送到子站，则继续按照步骤a)接收保护事件消息；
c) 在动作报告结束之前，同时接收录波简报，判断录波简报的时间与当前动作报告的开始时间是否相差在一定时间段内，如果在一段时间内，则这个录波文件属于本次动作报告；
d) 根据步骤a)中动作报告的开始时间和步骤b）中动作报告的结束时间，查询子站历史库中这段时间内遥信变位的信息，然后将这些信息进行过滤，过滤的步骤为：
第一步将这些信息按照信息点所属装置进行过滤，将所属于智能终端的遥信变位信息过滤出来，其余的信息丢弃掉；
第二步将第一步中过滤出来的信息按描述查找，查找出命令源信息，命令出口信息；
第三步将第二步中命令源信息根据数据库中的发布订阅关系，找出这些命令源信息的发布装置，然后判断保护装置是否为动作报告所在的保护装置，如果是记录下命令源信息所在智能终端装置；
第四步将第二步的命令出口消息根据第三步中智能终端装置过滤，然后再根据动作报告中的相别信息对命令出口信息进行过滤；
e）将过滤后的信息保存到历史库中，可视化模块根据动作报告和保护装置信息查询历史库中整理后的信息，并将这些信息显示在页面。
以保护装置PCS931动作A跳 A重为例：
整理后的出口回路信息为：
A跳
2014-07-08 14:50:08 945 智能终端PCS222B:收到跳A命令 合
2014-07-08 14:50:08 970 智能终端PCS222B:跳A出口 合
A重
2014-07-08 14:50:10 030 智能终端PCS222B:收到跳A命令 合
2014-07-08 14:50:10 030 智能终端PCS222B:收到跳B命令 合
2014-07-08 14:50:10 030 智能终端PCS222B:收到跳C命令 合
2014-07-08 14:50:10 040 智能终端PCS222B:跳A出口 合。
Claims (6)
1.一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，其特征在于：
1）系统配置器从全站配置SCD文件中获取要导出IED订阅发布的其他IED信息，
获取两设备间虚端子、订阅发布信息，获取虚回路与软压板的逻辑关系，根据这些信息绘制图元、连线，形成装置虚端子连接关系图，装置虚端子连接关系图为SVG格式；
2）故障信息子站根据步骤1）中生成的装置虚端子连接关系图中GOOSE订阅关系、虚端子信息、软压板信息，形成子站可以识别打开的GOOSE链接状态图；
3）故障信息子站配置器解析SCD文件中GOOSE控制块通讯状态信息及二次虚回路输出信息，并将这些信息形成模型库表导入到子站数据库；
4）子站通信模块接收过程层的GOOSE报文，解析GOOSE报文并将报文中的信息按照模型库中格式写入相应的子站数据库中；；
5）根据装置虚端子连接关系图中提供的虚端子信息从步骤3）生成的子站模型库表中找到相应的GOOSE控制块通讯状态信息点，然后将其关联到由步骤2）生成的GOOSE链接状态图上，根据步骤4）的报文数据实时刷新GOOSE控制块通讯状态信息，实现二次虚回路通讯状态可视化；
6）保护动作后，从历史库数据中查出保护动作开始到结束时间这段的二次虚回路输出信息，将这些信息经过分析、过滤、整理后显示在保护动作报告中，并存入历史库中，可视化模块读取历史库中整理后的二次虚回路信息，并将这些信息显示在图形中。
2.根据权利要求1所述的一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，其特征在于：在步骤1）中，系统配置器导出的装置虚端子连接关系图的图元包括连接线图元、压板图元，其中连接线图元包含信息包括：该连接线关联的虚端子图SVG文件名、控制块名、订阅方和发布方名、对应软压板的信息、APPID、MAC地址。
3.根据权利要求1所述的一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，其特征在于：在步骤3）中，故障信息子站配置器解析SCD文件中的GOOSE控制块信息，解析控制块中的订阅信息点，将这些信息点根据子站数据库的格式写入子站数据库中，并作为子站订阅的信息点写入ini配置文件，配置文件立GOOSE订阅信息点和子站实时库中GOOSE信息表的映射关系；
在导入子站数据库时，为每一个控制块分配一个通信状态遥信点，导入遥信表中；控制块中订阅信息点值为BOOL或INT 类型的GOOSE信息点导入遥信表中；订阅信息点值为FLOAT类型的GOOSE信息点导入遥测表中。
4.根据权利要求1所述的一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，其特征在于：在步骤4）中，子站通信模块接收GOOSE报文并更新子站数据库中GOOSE通讯状态信息点和二次虚回路输出信息点：在更新子站数据库中GOOSE通讯状态信息点时，若该点信息为单点BOOL或双点数据类型，则写入遥信表关联信息点的数据库，若该点信息为FLOAT或INT数据类型，则写入遥测表关联信息点的数据库；更新完相应数据库后，发送遥信变位或遥测变化消息给子站其他模块，并将这些变化信息存入历史库中。
5.根据权利要求1所述的一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，其特征在于：在步骤5）中，通过装置虚端子连接关系图中订阅方和发布方虚端子信息，查找步骤3）模型库中的GOOSE通讯状态信息点，并且将图形中GOOSE连接线图元与查找的GOOSE通讯状态信息点相关联，根据数据库中点值实时刷新通讯链接图，通过链接线的颜色查看两个设备之间的GOOSE通讯状态，绿色表示GOOSE通讯状态正常，红色表示GOOSE通讯状态异常；
通过装置虚端子连接关系图中软压板的信息，查找步骤3)模型库中压板信息点，并将图形中压板图元与查找的压板信息点相关联，根据数据库中遥信点值实时刷新压板投退状态。
6.根据权利要求1所述的一种实现智能变电站内二次虚回路可视化的方法，其特征在于：在步骤6）中，整理保护动作后的二次虚回路出口信息，具体为：从保护启动动作开始为故障起始时间，保护故障序号上送到子站为故障结束时间；查找故障开始、结束这段时间内历史库中遥信变位信息，将查询到的变位信息根据遥信点的装置类型过滤出属于智能终端装置在这段时间内的变位信息点，再根据订阅关系过滤出属于保护装置订阅的智能终端的变位信息，过滤出属于本次和本次故障相别相关的变位信息；最后将整理后的信息写入历史库数据表中，故障可视化页面根据动作报告的ID查询历史库中与此报告相关的出口回路信息，并将这些信息显示在页面上供用户查看与操作。
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