CN105529831A - 一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，包括硬件系统和软件系统；硬件系统包括网络分析设备、站控层交换机、过程层交换机以及监控系统主机；网络分析设备通过站控层交换机与后台连接，过程层交换机独立组网后与后台单独连接，软件系统部署于监控系统主机上；软件系统包括全景数据解析模块、前置通信模块、逻辑组态模块、分析展示模块；本发明针对现有智能变电站内二次设备告警信息数量大且分析深度不够的盲区，提出一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，能够深度处理大量的告警信息。

Description

一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统

技术领域

本发明涉及智能变电站技术领域，尤其涉及一种智能变电站内二次设备故障辅助分析系统。

背景技术

长期以来，当变电站出现故障需要检修时，一般需要运行人员将告警信息反馈给检修人员，检修人员通过告警信息进行人工分析，然后根据分析结果制定检修策略。然而，随着智能变电站的推广，一方面变电站的信息量已经发生成倍的增长，增加了大量的数字化接口信息，运行和检修人员想要准确了解各类告警信息的详细含义变得已经不现实，另一方面随着信息量的增加，发现告警信息的分析深度不够，发生告警的设备不一定是故障设备，也不一定是故障发生位置，表面的告警信息可能是由多种原因造成的，缺乏对告警信息的深度数据分类和挖掘，缺乏各类告警信息的联动分析，缺乏导致告警的可能原因分析，基于以上的变电站运检盲区，有必要针对各类告警信息研究进行再分析和再处理，帮助运行人员更加清楚的理解各类告警信息含义，帮助检修人员进行故障辅助分析，实现故障快速定位和快速诊断，为运检人员提供的故障检修提供有效指导，提高智能站维护便利性。

智能变电站所有设备采用IEC61850标准进行建模及通信，设备信息采集较为方便。通过后台监控可以获取各类设备信息的站控层信息，通过网络分析（以下简称网分）设备可以获取各类设备过程层信息，通过SNMP协议可以获取交换机信息，综合三者的信息及一定的逻辑分析流程，在现行的技术条件下，可以给出更为详细和人性化的故障分析报告。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，针对现有智能变电站内二次设备告警信息数量大且分析深度不够的盲区，提出一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，能够深度处理大量的告警信息。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，包括硬件系统和软件系统；硬件系统包括网络分析设备、站控层交换机、过程层交换机以及监控系统主机；网络分析设备通过站控层交换机与后台连接，过程层交换机独立组网后与后台单独连接，软件系统部署于监控系统主机上；软件系统包括全景数据解析模块、前置通信模块、逻辑组态模块、分析展示模块；其中，

全景数据解析模块：包括SCD解析模块、SPCD解析模块；

前置通信模块：包括IEC61850通信模块、网分内部协议模块、交换机SNMP协议模块；

逻辑组态模块：用于完成故障信息的逻辑分析流程的设计，根据具体的信号含义设计不同的逻辑分析流程；

分析展示模块：包括在线分析模块、结果展示模块。

进一步的，所述SCD解析模块用于解析IED、虚回路以及端口信息，SPCD解析模块用于解析物理回路连接信息，两者通过虚回路中接收侧的物理端口进行数据耦合。

进一步的，所述IEC61850通信模块用于获取二次设备的MMS数据，网分内部协议模块，用于获取网分的告警数据，交换机SNMP协议模块，用于获取交换机的端口数据。

进一步的，所述在线分析模块通过告警数据触发相应的逻辑分析流程并依照预定的分析逻辑进行在线分析；结果展示模块对故障定位结果和故障诊断结果进行展示。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，该系统可完成对各类告警数据的在线分析，可根据告警信息自动触分析逻辑，实现故障快速定位和快速诊断，主要对象类别包括监控系统、继电保护、测控设备、合并单元、智能终端、网络交换机、时间同步设备、网络系统等。

1、能减轻现场运检人员的工作负担，不需要对大量的告警信息深刻了解其含义，借助辅助分析系统可以帮助运检人员分析故障来源和故障原因，降低人工分析的难度，减少人为分析的错误，提高了运行人员故障缺陷汇报的准确性和检修人员维护的便利性。

2、首次引入SPCD物理回路描述文件，能够给出准确的故障定位点，如果仅采用SCD文件，由于SCD文件中缺少详细的光缆连接走向描述，因此仅能给出较为模糊的故障点。详细故障点的诊断有利于检修人员的快速定位故障发生处。

3、不采用独立的设备，不增加硬件投资，不增加变电站屏柜和设备，在现行的智能变电站中仅需要增加辅助分析高级应用，可以方便在已有智能变电站中的推广和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统的结构示意图；

图2为本发明软件部分的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1-图2所示，一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，包括硬件系统和软件系统。

硬件系统方面，本发明不采用独立的硬件设备，而基于监控系统的计算机做高级应用开发，网络分析设备（以下简称网分）和站控层交换机通过站控层网与后台连接、过程层交换机独立组网后与后台（本系统中后台为监控机）单独连接，监控系统主机、网分、站控层交换机、过程层交换机共同构成二次设备故障辅助分析系统的硬件基础。

软件系统方面，本发明采用如下的软件模块构成：全景数据解析模块、前置通信模块、逻辑组态模块、分析展示模块。

全景数据解析模块包括SCD（变电站逻辑回路配置文件）解析模块、SPCD（变电站物理回路配置文件）解析模块：SCD解析模块主要解析IED（智能电子设备）、虚回路、端口等信息，SPCD解析模块主要解析物理回路连接信息，两者通过虚回路中接收侧的物理端口进行数据耦合，实现“虚实对应”，即通过虚拟回路信息能够获知物理回路信息路径，通过物理回路信息也能够获知虚拟回路信息路径。

前置通信模块包括IEC61850通信模块、网分内部协议模块、交换机SNMP（简单网络管理协议）协议模块：IEC61850通信模块，用于获取二次设备的MMS数据，监控系统已具有该功能；网分内部协议模块，用于获取网分的告警数据；交换机SNMP协议模块，用于获取交换机的端口数据。

逻辑组态模块，主要完成故障信息的逻辑分析流程的设计，需要根据具体的信号含义设计不同的逻辑分析流程。

分析展示模块主要包括在线分析模块、结果展示模块。在线分析模块主要通过告警数据触发相应的逻辑分析流程，并依照预定的分析逻辑进行在线分析；结果展示模块包括故障定位结果展示和故障诊断结果展示。

下面以“GOOSE断链”告警信号为例对本发明实施流程做更进一步的解释。

“GOOSE断链”是由接收设备报出，与其他外部设备的GOOSE通信发生异常。实施步骤如下：

1、全景解析模块中，解析SCD文件和SPCD文件。通过SCD文件解析模块解析SCD文件，获取IED、虚回路、端口信息；通过SPCD文件解析模块解析SPCD文件，获取设备间的物理连接回路。

2、前置通信模块中，配置IEC61850、SNMP、网分内部协议相关参数，并与设备通信正常。

3、编制逻辑组态流程

3.1判断是否为经过交换机链路，如果是没有经过交换机链路，即直连链路，则执行3.2，如果是经过交换机链路，则执行3.3；

3.2获取接收设备的接收光口数据（IED2_Rx_Port），和发送设备的发送光口数据(IED1_Tx_Port)，通过网分获取发布参数不匹配告警（IED1_Tx_Alm）。

3.2.1如果（IED1_Tx_Port==无数据），故障定位发送侧设备，诊断结果为：

a)发送侧设备故障，如断电、硬件故障、软件故障，请检查发送侧设备。

b）发送侧光模块损坏，请检查光模块。

3.2.2如果（IED1_Tx_Port==正常&&IED2_Rx_Port==无数据或异常），故障定位于IED1_Tx_Port和IED2_Rx_Port的所有路径，诊断结果为：

a)光纤损坏，需要更换备用光纤；

b）光纤接口有未接触牢靠或存在有灰尘的现象存在，检查各个光纤连接点；

c)接收侧光模块损坏，影响接收的光强数据读取，请检查光模块。

3.2.3如果（IED1_Tx_Port==正常&&IED2_Rx_Port==正常&&IED1_Tx_Alm==0），故障定位于接收侧设备，诊断结果为：

a)接收侧配置下载不正确,无法匹配正确的GOOSE发布参数;

b)接收侧设备自身的软件或硬件故障；

3.2.4如果（IED1_Tx_Port==正常&&IED2_Rx_Port==正常&&IED1_Tx_Alm==1），故障定位于发送侧设备，诊断结果为：

a)发送侧配置下载不正确,没有正确的发送GOOSE报文;

b)发送侧设备自身的软件或硬件故障；

3.3获取接收设备的接收光口数据（IED2_Rx_Port），和发送设备的发送光口数据(IED1_Tx_Port)，通过SNMP协议获取交换机端口连接发送侧设备的发送光口数据（SWI_IED1_Rx_Port）和连接接收侧设备接收光口数据（SWI_IED2_Tx_Port），通过网分获取发布参数不匹配告警（IED1_Tx_Alm）。

3.3.1如果（IED1_Tx_Port==无数据），故障定位发送侧设备，诊断结果为：

a)发送侧设备故障，如断电、硬件故障、软件故障，请检查发送侧设备。

b）发送侧光模块损坏，请检查光模块。

3.3.2如果（IED1_Tx_Port==正常&&SWI_IED1_Rx_Port==无数据或异常），故障定位于发送设备和交换机之间，诊断结果为：

a)光纤损坏，需要更换备用光纤；

b）光纤接口有未接触牢靠或存在有灰尘的现象存在，检查各个光纤连接点；

c)接收侧光模块损坏，影响接收的光强数据读取，请检查光模块。

3.3.3如果（IED1_Tx_Port==正常&&SWI_IED1_Rx_Port==正常&&SWI_IED2_Tx_Port==无数据或异常），故障定位于交换机，诊断结果为：

a）交换机故障，如断电、硬件故障、软件故障，请检查交换机。

b）交换机发送光模块损坏，请检查光模块。

3.3.4如果（IED1_Tx_Port==正常&&SWI_IED1_Rx_Port==正常&&SWI_IED2_Tx_Port==正常&&IED2_Rx_Port==无数据或异常），故障定位于交换机和接收设备之间，诊断结果为：

a)光纤损坏，需要更换备用光纤；

b）光纤接口有未接触牢靠或存在有灰尘的现象存在，检查各个光纤连接点；

c)接收侧光模块损坏，影响接收的光强数据读取，请检查光模块。

3.3.5如果（IED1_Tx_Port==正常&&SWI_IED1_Rx_Port==正常&&SWI_IED2_Tx_Port==正常&&IED2_Rx_Port==正常&&IED1_Tx_Alm==0），故障定位于接收侧设备或网络，诊断结果为：

a)接收侧配置下载不正确,无法匹配正确的GOOSE发布参数;

b)接收侧设备自身的软件或硬件故障；

c)网络问题，如交换机VLAN配置不正确、GOOSE网络风暴等。

3.3.6如果（IED1_Tx_Port==正常&&SWI_IED1_Rx_Port==正常&&SWI_IED2_Tx_Port==正常&&IED2_Rx_Port==正常&&IED1_Tx_Alm==1），故障定位于发送侧设备，诊断结果为：

a)发送侧配置下载不正确,没有正确的发送GOOSE报文;

b)发送侧设备自身的软件或硬件故障；

4、分析展示模块中，对“GOOSE断链”数据进行在线分析，并将分析结果进行展示。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，其特征在于：包括硬件系统和软件系统；硬件系统包括网络分析设备、站控层交换机、过程层交换机以及监控系统主机；网络分析设备通过站控层交换机与后台连接，过程层交换机独立组网后与后台单独连接，软件系统部署于监控系统主机上；软件系统包括全景数据解析模块、前置通信模块、逻辑组态模块、分析展示模块；其中，

全景数据解析模块：包括SCD解析模块、SPCD解析模块；

前置通信模块：包括IEC61850通信模块、网分内部协议模块、交换机SNMP协议模块；

逻辑组态模块：用于完成故障信息的逻辑分析流程的设计，根据具体的信号含义设计不同的逻辑分析流程；

分析展示模块：包括在线分析模块、结果展示模块。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，其特征在于：所述SCD解析模块用于解析IED、虚回路以及端口信息，SPCD解析模块用于解析物理回路连接信息，两者通过虚回路中接收侧的物理端口进行数据耦合。

3.根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，其特征在于：所述IEC61850通信模块用于获取二次设备的MMS数据，网分内部协议模块，用于获取网分的告警数据，交换机SNMP协议模块，用于获取交换机的端口数据。

4.根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备故障辅助分析系统，其特征在于：所述在线分析模块通过告警数据触发相应的逻辑分析流程并依照预定的分析逻辑进行在线分析；结果展示模块对故障定位结果和故障诊断结果进行展示。