CN106571689B - 一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统，所述的遥测故障检测装置至少具备5个以太网络监听端口，4个网口分别与间隔层网络、站控网络、远动网络和WAMS网络的交换机镜像口连接，建立与这些网络的监听链路，另外一个以太网口，实现与遥测故障监测终端的通信连接；遥测故障检测装置包括配置管理模块、通信报文抓取模块、通讯协议解析模块、实时数据库、多数据源比对模块、报警管理模块、历史数据库、后台通信和运行控制模块。本发明由于部署在变电站层级，有效利用变电站已有的数据源，缺陷诊断原理简单，不但可检测存在遥测故障，还可初步定位故障源，并列出最有可能的故障原因。

Description

一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统

技术领域

本发明涉及一种诊断变电站遥测故障的方法，特别是一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统。

背景技术

电网遥测数据是电网调度指挥与电网运行监控的主要依据，遥测数据不准确直接影响对电网运行方式的正确判断，严重影响电网安全，尤其是当这些情况发生在具有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）等功能的系统时，其严重性更为突出。目前电网公司对变电站遥测数据的考核力度越来强，要求越来越高，迫切需要判断和诊断遥测故障。

遥测数据由于变化范围大，相互之间关联性强，遥测是否准确难以通过人工方式简单判断。状态估计利用电网SCADA（数据采集与监控系统）提供的实时信息和网络拓扑分析的结果，对电网内的母线电压和各线路、变压器等支路潮流进行估计计算，通过计算结果与实际测量值的比较，不但可以检测和辨识出不良的遥信状态，还可以辨识和剔除错误的遥测数据，因此广泛用于电网EMS系统的遥测准确性的判断。一方面，由于状态估计方法是基于电网模型参数计算和实时数据展开的，因此电网模型参数的测试方法和实时数据的刷新速度会影响到状态估计的精确度，进而影响遥测故障准确度的判断，另一方面，由于变电站是电网的一个节点，在变电站层次不能有效应用状态估计来判断变电站出现的遥测故障。因此，当上级调控中心EMS系统利用状态估计等方法检测到遥测不准确时，往往很难落实到具体变电站的某条出线，在实际工作中，变电站运行和维护人员发现遥测数据异常时，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，为电网的高效运行带来安全隐患，迫切需要一种能够在变电站层次自动诊断和定位遥测故障的方法和工具。

基于不同的应用需要，现代变电站通常建立了多种具备量测功能的控制或保护系统，这些系统的量测在变电站自动化系统中传输，采集原理各不相同，以遥测数据为例，现有变电站遥测数据采集原理主要有三种：1)基于积分原理采样：利用多周期平均计算的遥测采集，数据稳定，数据更新周期长；2）利用同步向量测量的数据（PMU数据），主要基于电网基波数据采样，刷新周期较短，数据准确度较高；3）基于傅立叶级数变换原理的的保护测量值采样。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种在变电站层次，提供一种实施简便、能够自动检测变电站各间隔、包括母线、主变、进线和出线各类遥测故障，并进行报警的方法，为变电站运维人员诊断遥测故障、提升遥测合格率提供一种独立于变电站监控系统的有效的在线监测的一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统。

一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统，包括遥测故障检测装置和遥测故障监测终端，所述的遥测故障检测装置至少具备5个以太网络监听端口，4个网口分别与间隔层网络、站控网络、远动网络和WAMS网络的交换机镜像口连接，建立与这些网络的监听链路，另外一个以太网口，实现与遥测故障监测终端的通信连接；遥测故障检测装置包括配置管理模块、通信报文抓取模块、通讯协议解析模块、实时数据库、多数据源比对模块、报警管理模块、历史数据库、后台通信和运行控制模块；

遥测故障监测终端至少具备一个以太网口，用于与遥测故障检测装置连接，运行遥测故障装置配置管理模块和报警管理模块所需的人机界面。

综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：

本发明的多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统具有以下特点：

1. 部署在变电站层级，有效利用变电站已有的数据源，缺陷诊断原理简单，不但可检测存在遥测故障，还可初步定位故障源，并列出最有可能的故障原因；

2. 相关数据源已经在变电站自动化通信网络中传输，通过通讯监听的方式获取相关数据，无需更改现有变电站通讯网路，在实施时，不需要进行停电及任何额外的测试工作，实现方便；

3. 在线诊断，集中式报警，及时发现遥测缺陷，提高了遥测缺陷处理的时效性。

附图说明

图1是本发明的多数据源比较技术诊断变电站遥测故障系统的工作流程图。

图2是本发明的一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障系统的架构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

附图1是本发明的工作流程图，第一步，预先定义需要监控的遥测点的列表。遥测点的名称与变电站监控系统遥测名称和单位保持一致，便于在变电站运行维护人员理解系统的输出结果，快速定位遥测故障所属的间隔.

第二步，将遥测点与至少两种具有不同采集原理的装置的通讯点表进行关联，定义判断出现差错的测点值的阈值和容许时间差错的阈值；选择其中一种采样精度更高的协议作为多数据源比对的基准值，如选择基于电网基波数据采样、刷新周期较短、数据准确度较高的协议作为比对的基准值。

第三步，利用通讯监听技术，分别建立从相关装置与上级系统间的通信网络中实时获取报文的监听网络；对于采用以太网作为通信链路的协议，通过对所在网络的交换机设置镜像端口的方式建立通讯报文监听网络，对于采用RS232或RS485总线技术作为通信链路的协议，通过在通信电缆接线端子并接线路的方式建立获取通讯报文监听网络。

第四步，从监听网络中分别获取通讯报文；为了处理在某时刻同时接收到多条报文的情形，需要设置一个通讯报文缓存区，将同时接收到的通信报文打上时标后放入放入缓冲区，供后续处理使用调用；

第五步，按相关装置与上级系统间的通讯协议对接收到的通讯报文进行解包，分别获取遥测量的传输值，加上获取报文的时标后保存到状态数据库中；

第六步，分别比较从非基准协议获取的测点的值与从基准协议获取的测点的值，如果不存在值的差异，转第八部。如果必要，在比较值前，首先检查遥测点的被比较值与遥测点的基准值的最近刷新时间，如果时间差异在容许刷新时间差异外，也算存在值的差异，据此可检测是否存在采样装置故障的情形；

第七步，对于每种差异，分别产生遥测值异常报警信息，将相关报警信息传输到后台遥测故障检测终端，进行实时监控，并将相关信息保存在报警数据库中，供事后查询。在产生的报警信息中，包含协议对应的通信链路以及数据发出装置的标识信息，以此定位发生遥测异常的错误源，帮助判断遥测故障发生的位置；报警信息还包含该报警发生的原因，是因为刷新不及时还是量测值存在差异导致该报警发生的原因，以此初步判断是传感器出现问题还是采样装置出现问题。 对于有人值守变电站，后台遥测故障检测终端可以是固定的PC终端，实时监测是否有遥测故障，对于无人值守的变电站，后台遥测故障检测终端可以采用移动终端，在有需要时查阅历史报警记录。

第八步，判断是否需要结束系统运行，如果是，则结束系统，否则转第五步。

附图2是本发明的系统框架图，该实施例应用的对象是一个典型的配备广域测量系统子站装置（PMU）的智能变电站系统，在该变电站中，PMU装置、保护装置、测控装置以及远动装置是四种具备不同采样原理的遥测量采集和集中装置，分别通过间隔层网络、站控层网络、远动网络和WAMS数据传输网络与上级装置或系统通信。遥测故障可能因合并单元故障、传统PT/CT故障以及PMU装置、保护装置、测控装置以及远动装置处理故障导致，相比较而言，PMU装置因其采样原理与其它装置不同，测量值比较准确，因此，被本实施例用作多数据源比对的基准值，而其它协议传输的值作为诊断值，用于检测和诊断在哪些环节出现了遥测故障。

在数字化变电站中，间隔层基于GOOSE或SV协议构建，站控层网络、远动网络和WAMS数据传输均基于TCP/IP协议构建，其中站控层应用协议采用MMS，远动层应用协议采用IEC60870-5-104，而WAMS传输网络采用国家电网企标《Q/GDW 131-2006 电力系统实时动态监测系统技术规范》，这两种类型的网络，均可在相关网络的交换机上设置镜像端口的方式，构建通信报文监听网络，实现本发明步骤三所需的功能。

基于本发明方法构建的变电站遥测在线检测系统，由“遥测故障检测装置”和“遥测故障监测终端”构成：

遥测故障检测装置至少具备5个以太网络监听端口，4个网口分别与间隔层网络、站控网络、远动网络和WAMS网络的交换机镜像口连接，建立与这些网络的监听链路，另外一个以太网口，实现与遥测故障监测终端的通信连接。遥测故障检测装置实现了支撑附图1定义的八个步骤所需的功能模块，包括“配置管理、通信报文抓取、通讯协议解析、实时数据库、多数据源比对、报警管理、历史数据库、后台通信和运行控制”等功能模块。在具体应用中，遥测故障检测装置硬件可以采用专用的多通讯口嵌入式计算，也可以采用具备多通讯口的通用工业计算机。

遥测故障监测终端至少具备一个以太网口，用于与遥测故障检测装置连接，运行遥测故障装置“配置管理”和“报警管理”所需的人机界面。在具体应用中，遥测故障监测终端硬件一般采用通用的工控计算机或商用计算机。

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (1)

1.一种多数据源比较技术诊断变电站遥测故障在线监测系统，包括遥测故障检测装置和遥测故障监测终端，所述的遥测故障检测装置至少具备5个以太网络监听端口，4个网口分别与间隔层网络、站控网络、远动网络和WAMS网络的交换机镜像口连接，建立与这些网络的监听链路，另外一个以太网口，实现与遥测故障监测终端的通信连接；遥测故障检测装置包括配置管理模块、通信报文抓取模块、通讯协议解析模块、实时数据库、多数据源比对模块、报警管理模块、历史数据库、后台通信和运行控制模块；

遥测故障监测终端至少具备一个以太网口，用于与遥测故障检测装置连接，运行遥测故障装置配置管理模块和报警管理模块所需的人机界面；

所述诊断变电站遥测故障在线监测系统流程如下：

第一步，预先定义需要监控的遥测点的列表，遥测点的名称与变电站监控系统遥测名称和单位保持一致；

第二步，将遥测点与至少两种具有不同采集原理的装置的通讯点表进行关联，定义判断出现差错的测点值的阈值和容许时间差错的阈值；选择其中一种采样精度更高的协议作为多数据源比对的基准值，如选择基于电网基波数据采样、刷新周期较短、数据准确度较高的协议作为比对的基准值；

第三步，利用通讯监听技术，分别建立从相关装置与上级系统间的通信网络中实时获取报文的监听网络；对于采用以太网作为通信链路的协议，通过对所在网络的交换机设置镜像端口的方式建立通讯报文监听网络，对于采用RS232或RS485总线技术作为通信链路的协议，通过在通信电缆接线端子并接线路的方式建立获取通讯报文监听网络；

第四步，从监听网络中分别获取通讯报文；为了处理在某时刻同时接收到多条报文的情形，需要设置一个通讯报文缓存区，将同时接收到的通信报文打上时标后放入缓冲区，供后续处理使用调用；

第五步，按相关装置与上级系统间的通讯协议对接收到的通讯报文进行解包，分别获取遥测量的传输值，加上获取报文的时标后保存到状态数据库中；

第六步，分别比较从非基准协议获取的测点的值与从基准协议获取的测点的值，如果不存在值的差异，转第八步，其中，在比较值前，首先检查遥测点的被比较值与遥测点的基准值的最近刷新时间，如果时间差异在容许刷新时间差异外，也算存在值的差异，据此可检测是否存在采样装置故障的情形；

第七步，对于每种差异，分别产生遥测值异常报警信息，将相关报警信息传输到后台遥测故障检测终端，进行实时监控，并将相关信息保存在报警数据库中，供事后查询；在产生的报警信息中，包含协议对应的通信链路以及数据发出装置的标识信息，以此定位发生遥测异常的错误源，帮助判断遥测故障发生的位置；报警信息还包含该报警发生的原因，是因为刷新不及时还是量测值存在差异导致该报警发生的原因，以此初步判断是传感器出现问题还是采样装置出现问题，对于有人值守变电站，后台遥测故障检测终端是固定的PC终端，实时监测是否有遥测故障，对于无人值守的变电站，后台遥测故障检测终端采用移动终端，在有需要时查阅历史报警记录；

第八步，判断是否需要结束系统运行，如果是，则结束系统，否则转第五步。