CN105068477B - 一种基于soe时标的变电站双测控无缝切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，包括变电站双测控冗余配置设计，通道库与测控信号一一对应，实际信号与信号库对应，通过主机和测控的通讯状态来决定值班通道，选择值班通道做为主数据源；将备用通道SOE信号进行最大生命周期时间的缓存。同时，设计两台测控采集信号一致性的判据，当值班通道变化后，在原备用通道缓存队列中，查找原值班通道最后处理的信号。以其作为时间分界点，将原备用通道缓存队列在该点之后的信号进行处理，完成主备通道的无缝切换过程，实现了变电站双测控冗余配置以及双测控的，做到主备测控切换时信号不多报也不漏报，使得切换的平滑过渡，不影响运维人员正常监视，使得数据的唯一性和有效性。

Description

一种基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法
技术领域
本发明属电工技术领域，具体涉及的是一种基于SOE(Sequence Of Event，事件顺序记录系统)时标的变电站双测控无缝切换的方法。
背景技术
随着变电站间隔层继电保护和测控装置一体化的不断推进，有效地减少了中低压间隔层采集装置的投资，同时打通了保护专业和自动化专业之间的隔阂，并且实际运营效果良好。目前，变电站自动化系统均采用单测控进行数据采集后，上送监控系统和远传调度。测控单重化模式数据抗风险能力较低，一旦测控装置发生故障，当地监控和调度中心均将失去对该设备间隔信息进行监控的能力。随着保护测控一体化由低压设备向高压设备的推进，双测控模式是一种发展趋势。由于110kV及以下保护设备是单重配置，保护测控一体化不存在双测控数据源选择的问题。而220kV及以上电压等级继电保护装置是双重配置，保护测控一体化使得测控也双重化配置，带来了数据源取舍问题。这是造成目前变电站220kV电压及以上无法推广实施保护测控一体化的重要原因之一。
另外，值班和备用测控间切换时，存在信息监控盲点。当值班测控异常时，主机需要时间(通讯中断超时时间)判定后才能进行值班、备用切换，该段时间内发生的信号将会丢失。双测控技术主要有双测控主备模式和双测控双主模式。主备模式即双测控之间通过某种联系互为主备，只有主测控上送信号和接收命令，备测控处于热备用状态。而双主模式下，双测控对信号不额外处理，直接有主机自行选择一份数据源进行处理。
变电站能够收集到全景数据，包括所有事故信息、告警信息、自诊断信息、辅助设备信息、保护运行参数、故障波形数据等。借助智能变电站IEC61850模型技术组建故障分析模型库，在变电站发生故障的情况下，在线对变电站的继电保护事件数据、定值信息，波形信息进行集中采集、分析、推理，进而快速推断出故障点和故障性质并提供画面动态展示、报告展示、故障暂态波形分析工具等辅助工具，以满足大检修、大运行体系中对变电站故障信息在线辅助分析和决策的要求。
文献一《数字化变电站双测控实现方案探讨》(广东电力2011年10月第24卷第10期)提出一种以装置闭锁互为开入来确定主备模式的双测控主备模式。装置闭锁信号的产生具体逻辑没有阐述，切换时存在信号漏报或多报，无法实现无缝切换。测控与多台上位机通讯中断判据逻辑较复杂，存在测控A与主机1通讯中断，测控B与主机2通讯中断的死叉情况，不能有效的满足实际复杂多变的生产运行情况。
文献二《数字化智能变电站远动双测控实现方法》(电力自动化设备2012年7月第32卷第7期)提出了一种基于数据健康状态的双测控主备选择的模式，该文同样未对主备测控切换时信号丢失进行考虑，切换中的信号将会丢失。
发明内容
为克服现有技术上的不足，本发明目的是在于提供一种实现变电站双测控冗余配置以及双测控的无缝切换的基于SOE时标变电站双测控无缝切换的方法，做到主备测控切换时信号不多报也不漏报，使得切换的平滑过渡，不影响运维人员正常监视，使得数据的唯一性和有效性。
为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：
一种基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，包括下列步骤：
(1)建立数据库；将数据库划分为信号库和通道库，信号库与变电站实际信号一一对应，通道库对应测控信号，双测控(本文称测控A和测控B)就有两份一样的通道库，只是通道号不一致，分通道A和通道B。
(2)建立值班通道和备用通道，主机根据与两台测控之间的通讯工况来进行值班和备用通道的切换，设定通道优先级通道A>通道B，即两台测控通讯均正常时，通道A为值班通道，主机仅处理值班通道的数据，并刷新信号库；备用通道数据仅刷新通道库，通讯超时则判断中断时间为Tout毫秒。
(3)实时记录值班通道最新的SOE记录，SOE记录包括该信号在数据库中的关键字Ksoe、状态Ssoe和SOE时标Tsoe毫秒，并缓存SOE队列soeList，队列中的每个SOE信号最大生命周期为Ts毫秒；
(4)当主机与测控A通讯中断而与测控B通讯正常时，将测控B对应的通道B升为值班通道，同时将测控A对应的通道A降为备用通道；
(5)在缓存SOE队列soeList中查找关键字Ksoe和状态Ssoe一致的SOE信号，其时标即为T，并且满足|T-Tsoe|<ΔT，取时间分界Td＝T，否则Td＝Tsoe–ΔT，其ΔT为两台测控即测控A与测控B对同一信号的容许时间差，Tsoe为(3)中的值班通道最新的SOE时标。
(6)将缓存SOE队列soeList中在Td之前的信号丢弃，设为Td之前的信号在通道变化前已经处理，将Td之后的信号全部按SOE时标顺序依次处理，确保主备切换过程中的信号不会丢失，也不会重复处理；
(7)刷新新的值班通道最新的SOE记录，Ksoe、Ssoe和Tsoe，为下次通道切换准备。
优选的，所述步骤(1)中，所述的变电站实际信号指的是实际运行中产生的所有信号，测控信号指的是测控采集到的信号，双测控冗余配置导致一个实际信号有两份一样的测控信号，存放在对应的通道库中；所述的变电站实际信号录入在信号库中，测控信号录入在通道库中，以通道号区分两份测控信号。无需冗余配置的信号设计为单通道，增加设计的灵活性。
步骤(5)中，即使全站GPS统一对时的情况下，同一个实际信号，测控A和测控B采集的SOE时间很可能是不一致的，因为不同测控采集到的硬节点信号存在毫秒级的时间差别。不能直接将备通道SOE队列中的SOE时标与该间隔最后收到的SOE时间直接比较。在这里引入两台测控对同一信号的容许时间差ΔT，|T-Tsoe|<ΔT，认为双测控采集的两个信号是同一个实际信号。
本发明通过变电站双测控冗余配置设计，通道库与测控信号一一对应，实际信号与信号库对应，一级通过主机和测控的通讯状态来决定值班通道，选择值班通道做为主数据源；将备用通道SOE信号进行最大生命周期时间的缓存。同时，设计两台测控采集信号一致性的判据，当值班通道变化后，在原备用通道缓存队列中，查找原值班通道最后处理的信号，以其作为时间分界点，将原备用通道缓存队列在该点之后的信号进行处理，完成主备通道的无缝切换过程，实现变电站双测控冗余配置以及双测控的无缝切换，做到主备测控切换时信号不多报也不漏报，使得切换的平滑过渡，不影响运维人员正常监视，使得数据的唯一性和有效性。
附图说明
图1是基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法双测控设计图。
图2是基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法流程图。
具体实施方式：
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1和图2，为了实现变电站双测控冗余配置，并使得数据的唯一性和有效性；并且实现双测控的无缝切换，做到主备测控切换时信号不多报也不漏报，使得切换的平滑过渡，不影响运维人员正常监视，本实施例提出一种基于SOE时标变电站双测控无缝切换的方法，为更好阐述本发明，详细介绍如下：
从图1可以看出，系统数据库设计分为信号库和通道库，信号库与变电站实际信号一一对应，通道库和测控信号一一对应，测控A采集信号对应通道库A①，测控B采集的信号对应通道库B②，而测控A、测控B私有信号和不需要冗余配置的信号对应单通道库③。④则是系统通过通讯状态决定值班通道后，对值班通道的信号进行处理后，为主机提供唯一的信号。其中单通道数据不需要进行数据源选择，直接处理，从而实现变电站双测控冗余配置。⑤全站统一GPS对时，保证全站时钟同步。该技术灵活，不要求测控完全冗余，可以适应各种变电站双测控设计。建议通讯超时时间Tout＝30000ms，
图2是双测控无缝切换流程图，
系统收到变电站运行产生的SOE信号①，判断其来自哪个通道。如果该SOE信号来自双通道的值班通道，记录该SOE信号，包括数据库的关键字Ksoe，动作状态Ssoe和动作时间Tsoe③。如果SOE信号来自备用通道，将其加入到该间隔备用通道缓存SOE队列soeList中⑤，SOE队列中的记录同样包括数据库的关键字，动作状态和动作时间。⑦⑧⑨定时检查并从缓存SOE队列中删除超过最大缓存时间(最大生命周期)的SOE记录，这是避免长期运行后队列无限增长，系统消耗不断增加；另外，超过最大生命周期Ts的SOE信号已经在值班通道处理过，可以从队列中删除。最大生命周期Ts取值建议如式(1)。
Ts＝Tout+5000(ms) (1)
当值班通道发生变化时⑩，在原备用缓存SOE队列soeList中查找数据库关键字K，动作状态S，动作时间T同时满足式(2)、(3)、(4)的SOE记录。
Ksoe＝K (2)
Ssoe＝S (3)
|T-Tsoe|<ΔT (4)
即使全站GPS统一对时的情况下，同一个实际信号，测控A和测控B采集的SOE时间很可能是不一致的，因为不同测控采集到的硬节点信号存在毫秒级的时间差别。不能直接将备通道SOE队列中的SOE时标与该间隔最后收到的SOE时间直接比较。在这里引入两台测控对同一信号的容许时间差ΔT，在满足式(2)和式(3)的前提下同时，满足式(4)，认为两个不同测控信号是同一个实际信号。
考虑到在GPS对时正常情况下，两台测控的SOE时标误差在±5ms内，硬节点实际信号继电器连续动作时间间隔应远大于100ms。也就是说在100ms内，不会在缓存soeList队列中出现多条同时满足式(2)和式(3)的SOE记录。建议取ΔT＝100ms。
Td＝T (5)
式(5)中的Td为缓存SOE队列时间界，即Td时间界之前的SOE信号在原值班通道已经处理，值班通道切换后不再处理Td之后的信号在原值班通道没有处理，值班通道切换后需重新处理
如果在soeList队列中找不到同时满足式(2)、式(3)和式(4)的SOE记录(只有在某种异常情况下，备用通道没有收到该SOE信号时出现)，为了避免丢失SOE信号，取
Td＝Tsoe-ΔT (6)
最后，值班通道切换后，刷新新的值班通道最新的SOE记录，Ksoe、Ssoe和Tsoe。
这样，本发明设计了一种变电站双测控冗余配置，并且在值班通道切换过程中，做到信号的不多报也不漏报，使得切换过程平滑可靠。
基于上述，本发明公开了基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，包括变电站双测控冗余配置设计，通道库与测控信号一一对应，实际信号与信号库对应，通过主机和测控的通讯状态来决定值班通道，选择值班通道做为主数据源；将备用通道SOE信号进行最大生命周期时间的缓存。同时，设计两台测控采集信号一致性的判据，当值班通道变化后，在原备用通道缓存队列中，查找原值班通道最后处理的信号。以其作为时间分界点，将原备用通道缓存队列在该点之后的信号进行处理，完成主备通道的无缝切换过程。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，包括下列步骤：
(1)建立数据库；将数据库划分为信号库和通道库，信号库与变电站实际信号一一对应，通道库对应测控信号，双测控即称为测控A和测控B，所述测控A和测控B为两份一样的通道库，且通道号不一致，分别为通道A和通道B；
(2)建立值班通道和备用通道，主机根据与两台测控之间的通讯工况来进行值班和备用通道的切换，设定通道优先级通道A>通道B，即两台测控通讯均正常时，通道A为值班通道，主机仅处理值班通道的数据，并刷新信号库；备用通道数据仅刷新通道库，若通讯超时则判断中断时间Tout毫秒；
(3)实时记录值班通道最新的SOE记录，SOE记录包括该信号在数据库中的关键字Ksoe、状态Ssoe和SOE时标Tsoe毫秒，并缓存SOE队列soeList，所述缓存SOE队列soeList中的每个SOE信号最大生命周期为Ts毫秒；
(4)当主机与测控A通讯中断而与测控B通讯正常时，将测控B对应的通道B升为值班通道，同时将测控A对应的通道A降为备用通道；
(5)在缓存SOE队列soeList中查找关键字Ksoe和状态Ssoe一致的SOE信号，该SOE信号的时标记为T，并且满足|T-Tsoe|<ΔT，取时间分界Td＝T，否则Td＝Tsoe–ΔT，其中ΔT为两台测控即测控A与测控B对同一信号的容许时间差，Tsoe为步骤(3)中的值班通道最新的SOE时标；
(6)将缓存SOE队列soeList中在Td之前的信号丢弃，设为Td之前的信号在通道变化前已经处理，将Td之后的信号全部按SOE时标顺序依次处理，确保主备切换过程中的信号不会丢失，也不会重复处理；
(7)刷新新的值班通道最新的SOE记录，Ksoe、Ssoe和Tsoe，为下次通道切换准备。
2.根据权利要求1所述的基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的变电站实际信号指的是实际运行中产生的所有信号，测控信号指的是测控采集到的信号，双测控冗余配置导致一个实际信号有两份一样的测控信号，存放在对应的通道库中；所述的变电站实际信号录入在信号库中，测控信号录入在通道库中，以通道号区分两份测控信号。
3.根据权利要求1所述的基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，其特征在于，步骤(2)中，值班通道和备用通道通过主机与双测控的通讯工况进行判定；具体原则参见下表：
所述通讯超时则判断中断时间Tout毫秒，指的是主机在Tout毫秒时间内收不到测控正确的通信报文，即判定该测控与主机通讯中断。
4.根据权利要求1所述的基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，其特征在于，所述步骤(3)中，上述缓存SOE队列soeList的结构与实时记录值班通道最新的SOE记录为一致的，最大生命周期Ts毫秒指的是从SOE信号进入队列后超过最大生命周期Ts的实时记录，则将该超过的实时记录从队列中删除，且Ts>Tout，Tout为步骤(3)中所述的主机与测控通讯超时时间。
5.根据权利要求1所述的基于SOE时标的变电站双测控无缝切换方法，其特征在于，上述步骤(5)中，|T-Tsoe|<ΔT，则为双测控采集的两个信号是同一个实际信号。
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