CN105429803A - 基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，首先对“网采网跳”或“点采网跳”的智能变电站过程层网络连接进行虚链路及物理链路建模，以及虚链路及物理链路的关联映射配置；再采用有向图理论，对智能变电站过程层网络连接进行模型抽象，抽象获取有向连通图；接着根据接收侧发出的通信链路异常信息，当接收到虚链路发生故障时，启动故障诊断定位系统，通过判断虚链路的通断状态，不断迭代承载通虚链路、断虚链路的物理链路的差集，定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点位置。实现对智能变电站二次虚回路故障的监视、判断、诊断和故障定位，辅助运维人员快速发现故障、排除故障、恢复正常，保证电网安全可靠运行。

Description

基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法

技术领域

本发明涉及一种故障定位方法，特别是涉及一种基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

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。如何对二次回路进行监测，以及当回路发生故障时，如何快速的定位故障点，是智能变电站建设过程中急需解决的问题。

目前，智能变电站虚回路通信链路的监视功能是在接收方完成的，在通信链路异常时，接收方将无法正常的接收数据，从而判断通信链路发生了异常。但是实际上接收方无法直接判断是链路的哪个环节出现了问题，因为发送方光纤接口、通信链路或者接收方光纤接口都有可能发生异常。此外，由于通信链路的复杂性，常会产生大量告警报文；这些报文都是基于各装置自身判断做出的，运维人员面对这些分散的局部性质的告警，很难快速精确定位故障点并尽快采取措施。因此，有必要研究可快速精确定位的智能变电站二次虚回路故障定位方法。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，可实现对智能变电站二次虚回路故障的监视、判断、诊断和故障定位，辅助运维人员快速发现故障、快速解决故障、快速恢复系统正常，从而保证电网安全可靠运行。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，包括以下步骤：

1)故障定位前的信息配置；

包括对“网采网跳”或“点采网跳”的智能变电站过程层网络连接进行虚链路及物理链路建模，以及虚链路及物理链路的关联映射配置；

2)定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点；

采用有向图理论，对智能变电站过程层网络连接进行模型抽象，抽象获取有向连通图，有向连通图中的有向回路即为虚链路所承载的物理链路；根据接收侧发出的通信链路异常信息，当接收到虚链路发生故障时，启动故障诊断定位系统，通过判断虚链路的通断状态，不断迭代承载通虚链路、断虚链路的物理链路的差集，基于有向回路故障区域差分逼近推理，定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点位置。

本发明进一步设置为：所述步骤1)的虚链路及物理链路建模包括装置及交换机的物理端口，以及装置端口与交换机端口连接、交换机端口与交换机端口级联。

本发明进一步设置为：所述步骤1)的虚链路及物理链路的关联映射配置包括虚端子连接在接收端中定义了内部信号的端口配置，以及虚端子开出信号的关联端口配置。

本发明进一步设置为：所述步骤1)故障定位前的信息配置，具体是，

1-1)从智能变电站过程层组网信息的SCD文件中解析出过程层网络拓扑结构和过程层GOOSE、SV信息虚回路，基于过程层网络拓扑结构构建网络链路实回路对象及其连接模型，基于过程层GOOSE、SV信息虚回路构建虚链路及虚回路对象及其连接模型；

1-2)根据所构建的网络链路实回路对象及其连接模型和虚链路及虚回路对象及其连接模型，实现虚回路和过程层网络链路关联映射，生成装置间GOOSE、SV数据信息集经过的物理路径。

本发明进一步设置为：所述步骤2)定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点，具体为，

2-1)将智能变电站过程层网络连接抽象成一张有向连通图，该有向连通图的顶点集合为所有虚回路涉及到的转置端口与交换机端口集合，该有向连通图的边集合为所有过程层网络连接线集合；

即将每一条虚链路所承载的物理链路表示为虚端子的开出信号所关联映射的装置物理端口到接收端的内部信号所关联映射的装置物理端口的一条有向通路，可用物理端口序列{P1，P2，P3，..........，Px}标识承载虚链路Vx的实际物理链路，其中x为常数；

2-2)假设有虚链路Vi所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pi}，有虚链路Vk所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pk}，其中i<k；

如果虚链路Vi状态正常，而虚链路Vk状态中断，则根据Vi、Vk经过的物理链路所对应的物理端口序列的差集，可初步断定故障点在{Pi，..........，Pk}之间；

2-3)在故障诊断定位系统中查找另一条虚链路Vj所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pi，..........，Pj}，结合虚链路Vj的状态来进一步定位故障点；

若虚链路Vj状态正常，则可进一步缩小范围而断定故障点在{Pj，..........，Pk}之间，并将引起虚链路Vk中断的故障点定位为{Pj，..........，Pk}之间而完成故障定位；

若虚链路Vj状态中断，则可推断在{Pi，..........，Pj}之间存在故障点，从而可判断引起虚链路Vk中断的原因是由于{Pi，..........，Pj}之间的故障点引起的，并进入下一步；

2-4)继续在{Pi，..........，Pj}之间重复步骤3)，逐步缩小故障范围，逐步逼近故障点，直到完成故障定位为止，将引起虚链路Vk中断的故障点定位为{Pi，..........，Pn}之间，其中i<n≤j。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、在“网采网跳”或“点采网跳”的智能变电站环境下，实现了虚链路及物理链路建模，为虚回路的故障诊断定位提供模型基础。

2、通过对虚链路与物理链路进行关联映射配置，并采用有向图理论，实现二次虚回路物理链路的有向图表示，为虚回路故障诊断定位分析提供了数学支撑手段。

3、以虚链路状态判断端为起点，不断迭代承载通虚链路、断虚链路的实际物理链路的差集，基于差分逼近推理的方法，找到故障区域，缩小故障定位的范围，得到引起虚链路故障的实际物理链路的位置。

4、通过反复迭代，逐步逼近，可实现对智能变电站二次虚回路故障的快速精确定位，辅助运维人员快速恢复变电站正常，从而保证电网安全可靠运行。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明故障定位方法的流程图；

图2为本发明故障定位方法的实例示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，包括以下步骤：

1)故障定位前的信息配置；

包括对“网采网跳”或“点采网跳”的智能变电站过程层网络连接进行虚链路及物理链路建模，以及虚链路及物理链路的关联映射配置；其中，虚链路及物理链路建模包括装置及交换机的物理端口，以及装置端口与交换机端口连接、交换机端口与交换机端口级联；虚链路及物理链路的关联映射配置，根据Q/GDW1396-2012《IEC61850工程继电保护应用模型》，虚端子连接在接收端intAddr中定义了内部信号的端口配置，但对于虚链路与物理链路的映射，还需要关联映射虚端子开出信号的关联端口。

如图1所示，在进行基于有向回路故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位前，先要进行如下信息配置，具体是，

1-1)从智能变电站过程层组网信息的SCD文件中解析出过程层网络拓扑结构和过程层GOOSE、SV信息虚回路，基于过程层网络拓扑结构构建网络链路实回路对象及其连接模型，基于过程层GOOSE、SV信息虚回路构建虚链路及虚回路对象及其连接模型；

1-2)根据所构建的网络链路实回路对象及其连接模型和虚链路及虚回路对象及其连接模型，实现虚回路和过程层网络链路关联映射，生成装置间GOOSE、SV数据信息集经过的物理路径。

2)定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点；

采用有向图理论，对智能变电站过程层网络连接进行模型抽象，抽象获取有向连通图，有向连通图中的有向回路即为虚链路所承载的物理链路；根据接收侧发出的通信链路异常信息，当接收到虚链路发生故障时，启动故障诊断定位系统，通过判断虚链路的通断状态，不断迭代承载通虚链路、断虚链路的物理链路的差集，基于有向回路故障区域差分逼近推理，定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点位置。

所述定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点，具体为，

2-1)将智能变电站过程层网络连接抽象成一张有向连通图，该有向连通图的顶点集合为所有虚回路涉及到的转置端口与交换机端口集合，该有向连通图的边集合为所有过程层网络连接线集合；

即将每一条虚链路所承载的物理链路表示为虚端子的开出信号所关联映射的装置物理端口到接收端的内部信号所关联映射的装置物理端口的一条有向通路，可用物理端口序列{P1，P2，P3，..........，Px}标识承载虚链路Vx的实际物理链路，其中x为常数；

2-2)假设有虚链路Vi所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pi}，有虚链路Vk所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pk}，其中i<k；

如果虚链路Vi状态正常，而虚链路Vk状态中断，则根据Vi、Vk经过的物理链路所对应的物理端口序列的差集，可初步断定故障点在{Pi，..........，Pk}之间；

2-3)在故障诊断定位系统中查找另一条虚链路Vj所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pi，..........，Pj}，结合虚链路Vj的状态来进一步定位故障点；

若虚链路Vj状态正常，则可进一步缩小范围而断定故障点在{Pj，..........，Pk}之间，并将引起虚链路Vk中断的故障点定位为{Pj，..........，Pk}之间而完成故障定位；

若虚链路Vj状态中断，则可推断在{Pi，..........，Pj}之间存在故障点，从而可判断引起虚链路Vk中断的原因是由于{Pi，..........，Pj}之间的故障点引起的，并进入下一步；

2-4)继续在{Pi，..........，Pj}之间重复步骤3)，逐步缩小故障范围，逐步逼近故障点，直到完成故障定位为止，将引起虚链路Vk中断的故障点定位为{Pi，..........，Pn}之间，其中i<n≤j。

如图2所示，通过本发明提供的基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，可以快速精确定位出图中所示的故障范围。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。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)

1.一种基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)故障定位前的信息配置；

包括对“网采网跳”或“点采网跳”的智能变电站过程层网络连接进行虚链路及物理链路建模，以及虚链路及物理链路的关联映射配置；

2)定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点；

采用有向图理论，对智能变电站过程层网络连接进行模型抽象，抽象获取有向连通图，有向连通图中的有向回路即为虚链路所承载的物理链路；根据接收侧发出的通信链路异常信息，当接收到虚链路发生故障时，启动故障诊断定位系统，通过判断虚链路的通断状态，不断迭代承载通虚链路、断虚链路的物理链路的差集，基于有向回路故障区域差分逼近推理，定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点位置。

2.根据权利要求1所述的基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，其特征在于：所述步骤1)的虚链路及物理链路建模包括装置及交换机的物理端口，以及装置端口与交换机端口连接、交换机端口与交换机端口级联。

3.根据权利要求1所述的基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，其特征在于：所述步骤1)的虚链路及物理链路的关联映射配置包括虚端子连接在接收端中定义了内部信号的端口配置，以及虚端子开出信号的关联端口配置。

4.根据权利要求1所述的基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，其特征在于：所述步骤1)故障定位前的信息配置，具体是，

1-1)从智能变电站过程层组网信息的SCD文件中解析出过程层网络拓扑结构和过程层GOOSE、SV信息虚回路，基于过程层网络拓扑结构构建网络链路实回路对象及其连接模型，基于过程层GOOSE、SV信息虚回路构建虚链路及虚回路对象及其连接模型；

1-2)根据所构建的网络链路实回路对象及其连接模型和虚链路及虚回路对象及其连接模型，实现虚回路和过程层网络链路关联映射，生成装置间GOOSE、SV数据信息集经过的物理路径。

5.根据权利要求1所述的基于故障区域差分逼近推理的二次虚回路故障定位方法，其特征在于：所述步骤2)定位出引起虚链路发生故障的物理链路故障点，具体为，

2-1)将智能变电站过程层网络连接抽象成一张有向连通图，该有向连通图的顶点集合为所有虚回路涉及到的转置端口与交换机端口集合，该有向连通图的边集合为所有过程层网络连接线集合；

即将每一条虚链路所承载的物理链路表示为虚端子的开出信号所关联映射的装置物理端口到接收端的内部信号所关联映射的装置物理端口的一条有向通路，可用物理端口序列{P1，P2，P3，..........，Px}标识承载虚链路Vx的实际物理链路，其中x为常数；

2-2)假设有虚链路Vi所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pi}，有虚链路Vk所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pk}，其中i<k；

如果虚链路Vi状态正常，而虚链路Vk状态中断，则根据Vi、Vk经过的物理链路所对应的物理端口序列的差集，可初步断定故障点在{Pi，..........，Pk}之间；

2-3)在故障诊断定位系统中查找另一条虚链路Vj所经过的物理端口序列为{P1，P2，P3，..........，Pi，..........，Pj}，结合虚链路Vj的状态来进一步定位故障点；

若虚链路Vj状态正常，则可进一步缩小范围而断定故障点在{Pj，..........，Pk}之间，并将引起虚链路Vk中断的故障点定位为{Pj，..........，Pk}之间而完成故障定位；

若虚链路Vj状态中断，则可推断在{Pi，..........，Pj}之间存在故障点，从而可判断引起虚链路Vk中断的原因是由于{Pi，..........，Pj}之间的故障点引起的，并进入下一步；

2-4)继续在{Pi，..........，Pj}之间重复步骤3)，逐步缩小故障范围，逐步逼近故障点，直到完成故障定位为止，将引起虚链路Vk中断的故障点定位为{Pi，..........，Pn}之间，其中i<n≤j。