CN107391812A - 一种智能变电站scd回路校验方法及装置 - Google Patents

一种智能变电站scd回路校验方法及装置 Download PDF

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周泽昕
詹荣荣
周春霞
詹智华
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陈争光
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种智能变电站SCD回路校验方法及装置，包括：根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；利用所述信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测。使得最终获得检测结果及校验报告可靠性高，是智能变电站设计审查的有效办法；从而大大提高了智能变电站设计和调试周期。

Description

一种智能变电站SCD回路校验方法及装置
技术领域
本发明涉及一种校验方法及装置，具体涉及一种智能变电站SCD回路校验方法及装置。
背景技术
智能变电站以SCD文件为核心，无论是智能变电站建设时的设计环节、配置文件移交环节，还是智能变电站检修时的配置文件变更环节，任务执行者和配置文件管理者都需要对SCD文件的正确性进行把关。SCD(Substation Configuration Description)，全站系统配置文件描述了所有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，以及信号联系信息，为全站统一的数据源。
目前，智能变电站已进入大规模建设、运维阶段。但是由于各厂家对于IEC61850扩展规则以及继电保护工程应用模型理解不正确以及本身配置工具功能的不完善，导致SCD文件在语法、语义、模型层面存在各种各样的问题。
对SCD文件审查内容的重点不仅仅是语法和模型，更是二次回路接线、端子连线信息等影响变电站安全可靠运行的关键技术环节。而面对大量的设计、检修工作，各相关单位的任务执行者和管理者都没有精力投入到每一个SCD文件的正确性排查工作中，人工排查效率低下的问题已经成为智能变电站建设、检修的主要瓶颈之一。
公开号CN 104951620A《基于业务规则的智能变电站配置文件SCD文件审核方法》及公开号CN 105184659A《智能站智能装置虚端子和装置间虚拟二次回路审核方法》提出了基于业务规则的SCD文件虚拟二次回路审核方法，但是此方法对装置虚端子名称的规范性要求非常高，即如果虚端子名与规定的标准端子名称不完全一致的情况下，则方法失效：故必须严格遵循相关技术规范和标准的统一性。
而目前大量在运行、在建设的智能变电站所用的保护装置并不能完全达到上述技术规范和标准的统一性要求，无法保证各厂家智能装置虚端子命名与标准名完全一致；因此，若要开展智能变电站SCD文件的回路审核，亟需采用灵活性和适应性较强的校验方法。
发明内容
为了弥补上述缺陷，本发明提供一种智能变电站SCD回路校验方法及装置，保证了智能变电站设计审查的效率；作为智能变电站设计审查的有效办法，可大大提高智能变电站设计、调试周期的优点。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种智能变电站SCD回路校验方法，包括：
根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；
解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；
利用所述信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测。
优选的，所述建立信号语义特征字典库包括：
定义功能回路及其功能信号；
根据每个功能信号的语义特征确定其关联的语义特征对；
将智能变电站所有电压等级和功能类型的装置之间的功能回路以及功能信号的语义特征对进行存储，形成信号语义特征字典库。
进一步地，所述定义功能回路及其功能信号包括：
将每一条二次回路定义为功能回路；
将所述功能回路的输入/输出信号定义为功能信号，其包括功能输入信号和功能输出信号；功能输入信号所在的装置为接收端装置，功能输出信号所在的装置为发送端装置；根据智能变电站SCD的设备类型与型号定义功能信号名称，所述功能信号名称包括输入信号名称和输出信号名称；所述功能输入/输出信号对应多个输入/输出信号名称。
进一步地，所述根据每个功能信号的语义特征确定其关联的语义特征对包括：
基于同义词语义，将功能信号包含的多个字符串对应的特征定义为功能信号的语义特征；
每个功能信号包括多个语义特征，选取相同语义特征的功能输入信号与对应语义特征的功能输出信号构成的功能回路，将构成功能回路的两个功能信号的语义特征定义为关联的语义特征对。
优选的，所述对智能变电站SCD中功能回路进行语义检测包括：
a)选取被检测智能装置A和B，检测A发送到B的虚拟二次回路；
b)以所述虚拟二次回路中的每一个信号回路作为被检测回路，在信号语义特征字典库中查找智能装置A与B之间的功能回路P1、P2、……、Pn，并通过计算语义特征匹配度对被检测回路进行检测，直至完成A和B之间的所有虚拟二次回路中的每一个信号回路的检测；所述匹配度为信号名称匹配的语义特征个数/功能信号语义特征总数；
c)循环执行步骤a)-b)，完成智能变电站SCD中所有智能装置之间的虚拟二次回路的检测。
进一步地，所述智能装置A与语义特征字典库中的发送端装置的电压等级和功能类型一致，且智能装置B与语义特征字典库中的接收端装置的电压等级和功能类型一致；
在信号语义特征字典库中查找满足上述条件的智能装置A与B之间的功能回路P1、P2、……、Pn。
进一步地，所述通过计算语义特征匹配度对被检测回路进行检测包括：
设Pi对应的功能输出信号为Pia，Pi对应的功能输入信号为Pib，依次计算被检测回路的输出信号名称与P1a～Pna的语义特征匹配度，获取匹配度等于1的对应功能回路Pm；
计算被检测回路输入信号名称与Pmb的匹配度，如果匹配度等于1，则被检测回路语义检测合格，如果匹配度小于1，则被检测回路语义不正确；
如果一个信号回路的输出信号名称或输入信号名称无法找到匹配度等于1的语义特征，则被检测回路语义不正确。
一种智能变电站SCD回路校验装置，包括：
字典库建立模块，用于根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；
解析模块，用于解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；
检测模块，用于利用信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测。
优选的，所述字典库建立模块包括：
定义单元，用于定义功能回路及其功能信号；
语义特征获取单元，用于根据每个功能信号的语义特征确定其关联的语义特征对；
存储单元，将智能变电站所有电压等级和功能类型的装置之间的功能回路以及功能信号的语义特征对进行存储，形成信号语义特征字典库。
优选的，所述检测模块包括：
第一检测单元，用于选取被检测智能装置A和B，检测A发送到B的虚拟二次回路；
第二检测单元，用于以所述虚拟二次回路中的每一个信号回路作为被检测回路，在信号语义特征字典库中查找智能装置A与B之间的功能回路P1、P2、……、Pn，并通过计算语义特征匹配度对被检测回路进行检测，直至完成A和B之间的虚拟二次回路中的所有信号回路的检测；所述匹配度为信号名称匹配的语义特征个数/功能信号语义特征总数；
迭代单元，用于利用第一、第二检测单元，以循环执行的方式完成智能变电站SCD中所有装置之间虚拟二次回路的检测。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开的智能变电站SCD回路校验方法及装置，根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；基于回路功能语义的唯一性，解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；最后，利用所述信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测；完成虚拟二次回路的自动化审核。在变电站工程施工设计完成后即可提早检查出各种文件错误，保证了智能变电站设计审查的效率，是智能变电站设计审查的有效办法，可大大提高智能变电站设计和调试周期。
附图说明
图1是本发明实施例中基于语义模型的智能变电站SCD回路校验方法流程图；
图2是本发明实施例中功能信号的语义特征与语义特征语义的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
1)功能回路及功能信号
二次回路是为了实现某种特定功能，所以每一条二次回路的功能是确定且唯一的，定义为功能回路，每个功能回路对应一个输入信号和一个输出信号，定义为功能信号，功能信号分为功能输入信号和功能输出信号两类。
每个功能信号在不同的类型和型号的设备中会有不同的信号名称，具体分为输入信号名称和输出信号名称两类。
功能输入信号对应多个输入信号名称，功能输出信号对应多个输出信号名称。
例如：功能输出信号“保护用A相电流第一路采样”在不同厂家产品中可以有如下产品输出信号名称对应：
a)保护A相电流1
b)保护A相Ia1
c)保护Ia1
2)功能信号的语义特征
同一功能信号对应的各厂家不同型号设备的产品信号名称虽然不完全一样，但各个产品信号名称要从语义功能上描述清楚信号就需要表达出信号的多个关键特征，这些关键特征成为确定产品信号名称归属于哪个功能信号的必备属性，也是区分各个产品信号名称的区别点，定义这种特征为功能信号的语义特征，同一个功能信号的语义特征是唯一的。
例如功能输出信号“保护用A相电流第一路采样”的语义特征有四个分别是“保护用”、“A相”“电流”“第一路”。
3)语义特征的语义表达
每个功能信号的语义特征表达了该信号的一种功能语义，由于各设备厂家和行业习惯的原因，在产品信号名称中表达每个特征时会有多个说法，即每个语义特征会对应多个表达方式，定义为特征元素的语义表达。功能信号的语义特征、语义表达的关系如图2所示。
元素语义表达是功能信号与各厂家产品信号名称结合的关键点，各厂家产品信号名称是对应功能信号全部语义特征元素的某一语义表达的组合。
4)关联的语义特征对
由于功能信号是电力业务相关的，因此基于上述定义我们有如下结论：确定语义特征的功能输入信号一定要与对应语义特征的功能输出信号连在一起构成一条功能回路，我们将可以构成回路的两个功能信号的语义特征称为关联的语义特征对。由于电力业务在信号描述上的差异性，关联的语义特征对彼此不一定完全相同。
5)信号名称的语义特征匹配度
一个信号名称之所以能够对应一个功能信号是因为信号名称中具备了对应功能信号的语义特征，即与对应功能信号的语义特征是匹配的。
例如功能信号“保护用A相电流第一路采样”与常用产品信号名称的语义特征匹配度距离见表1。
表1
具体实现方案如图1所示。
1、根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；
按照前面叙述的概念和规则，对所有电压等级、各类型设备之间的功能回路的功能信号的语义特征进行归纳总结，建立形成“信号语义特征字典库”。具体步骤包括：
(1-1)定义功能回路及其功能信号；将每一条二次回路定义为功能回路；
根据智能变电站SCD的设备类型与型号定义功能信号的信号名称，所述信号名称包括输入信号名称和输出信号名称。
(1-2)根据每个功能信号的语义特征确定产品信号名称并生成关联的语义特征对；功能回路的输入/输出信号定义为功能信号，其包括功能输入信号和功能输出信号；所述功能输入/输出信号对应多个产品输入/输出信号名称；功能输入信号所在的装置为接收端装置，功能输出信号所在的装置为发送端装置；
基于同义词语义，将功能信号包含的多个字符串对应的特征定义为功能信号的语义特征；
每个功能信号包括多个语义特征，检验相同语义特征的功能输入信号与对应语义特征的功能输出信号构成的功能回路，将构成功能回路的两个功能信号的语义特征定义为关联的语义特征对。
(1-3)将智能变电站所有电压等级和功能类型的装置之间的功能回路及其功能信号的语义特征对进行存储，形成信号语义特征字典库。
为了要描述清楚所有关联的语义特征，例如，220kV线路合并单元与同间隔220kV线路保护的之间的功能信号及其语义特征如下表2所示。
2、解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；智能变电站SCD中的智能装置之间的功能回路，以及智能装置列表与类型等是基于IEC61850标准和Q/GDW1396-2012《IEC6engge1850工程继电保护应用模型》规范内对智能变电站SCD文件进行语法定义，并通过解析智能变电站SCD文件获得。
3、利用信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测；选定要检测的某两个智能装置A和B之间的虚拟二次回路；
①在语义特征字典库中寻找的A与B之间的所有的关联的语义特征对P，判断语义特征对可用的依据是A与B与语义特征字典库中收发端装置的电压等级与装置类型一致；
②选中A和B之间的虚拟二次回路中某一个信号回路做为被检回路，计算其两端信号名称与P中各个语义特征对的匹配度：
a)首先计算输出信号名称的匹配度，找到匹配度等于1的对应语义特征a；
b)与a关联的语义特征为b，计算步骤③中被检测回路输入信号名称与b的匹配度，如果匹配度等于1则该信号回路语义检测合格，如果匹配度小于1，则该条被检测回路语义不正确；所述匹配度为产品信号名称匹配的语义特征个数/功能信号语义特征总数；
c)如果某一个信号回路的信号(输出)或信号(输入)无法找到匹配度等于1的语义特征，则该条被检测回路语义不正确；
③循环执行步骤③直至完成A和B之间的所有虚拟二次回路的检测。
④循环执行①-④，完成智能变电站SCD中所有装置之间的虚拟二次回路的语义检测；
记录检测结果，最终生成校验报告。
基于同一发明构思，本发明还提供一种智能变电站SCD回路校验装置，其特征在于，包括：
字典库建立模块，用于根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；
解析模块，用于解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；
检测模块，用于利用信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测。
其中，字典库建立模块包括：
定义单元，用于定义功能回路及其功能信号；
语义特征获取单元，用于根据每个功能信号的语义特征确定产品信号名称并生成关联的语义特征对；
存储单元，将智能变电站所有电压等级和功能类型的装置之间的功能回路以及功能信号的语义特征对进行存储，形成信号语义特征字典库。
检测模块包括：
第一检测单元，用于选取被检测智能装置A和B，检测A发送到B的虚拟二次回路；
第二检测单元，用于以所述虚拟二次回路中的每一个信号回路作为被检测回路，在信号语义特征字典库中查找智能装置A与B之间功能回路P1、P2、……、Pn，并通过计算语义特征匹配度对被检测回路进行检测，直至完成A和B之间的虚拟二次回路中的所有信号回路的检测；所述匹配度为产品信号名称匹配的语义特征个数/功能信号语义特征总数；
迭代单元，用于利用第一、第二检测单元，以循环执行的方式完成智能变电站SCD中所有装置之间虚拟二次回路的检测。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能变电站SCD回路校验方法，其特征在于，包括：
根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；
解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；
利用所述信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立信号语义特征字典库包括：
定义功能回路及其功能信号；
根据每个功能信号的语义特征确定其关联的语义特征对；
将智能变电站所有电压等级和功能类型的装置之间的功能回路以及功能信号的语义特征对进行存储，形成信号语义特征字典库。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定义功能回路及其功能信号包括：
将每一条二次回路定义为功能回路；
将所述功能回路的输入/输出信号定义为功能信号，其包括功能输入信号和功能输出信号；功能输入信号所在的装置为接收端装置，功能输出信号所在的装置为发送端装置；根据智能变电站SCD的设备类型与型号定义功能信号名称，所述功能信号名称包括输入信号名称和输出信号名称；所述功能输入/输出信号对应多个输入/输出信号名称。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个功能信号的语义特征确定其关联的语义特征对包括：
基于同义词语义，将功能信号包含的多个字符串对应的特征定义为功能信号的语义特征；
每个功能信号包括多个语义特征，选取相同语义特征的功能输入信号与对应语义特征的功能输出信号构成的功能回路，将构成功能回路的两个功能信号的语义特征定义为关联的语义特征对。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对智能变电站SCD中功能回路进行语义检测包括：
a)选取被检测智能装置A和B，检测A发送到B的虚拟二次回路；
b)以所述虚拟二次回路中的每一个信号回路作为被检测回路，在信号语义特征字典库中查找智能装置A与B之间的功能回路P1、P2、……、Pn，并通过计算语义特征匹配度对被检测回路进行检测，直至完成A和B之间的所有虚拟二次回路中的每一个信号回路的检测；所述匹配度为信号名称匹配的语义特征个数/功能信号语义特征总数；
c)循环执行步骤a)-b)，完成智能变电站SCD中所有智能装置之间的虚拟二次回路的检测。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述智能装置A与语义特征字典库中的发送端装置的电压等级和功能类型一致，且智能装置B与语义特征字典库中的接收端装置的电压等级和功能类型一致；
在信号语义特征字典库中查找满足上述条件的智能装置A与B之间的功能回路P1、P2、……、Pn。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过计算语义特征匹配度对被检测回路进行检测包括：
设Pi对应的功能输出信号为Pia，Pi对应的功能输入信号为Pib，依次计算被检测回路的输出信号名称与P1a～Pna的语义特征匹配度，获取匹配度等于1的对应功能回路Pm；
计算被检测回路输入信号名称与Pmb的匹配度，如果匹配度等于1，则被检测回路语义检测合格，如果匹配度小于1，则被检测回路语义不正确；
如果一个信号回路的输出信号名称或输入信号名称无法找到匹配度等于1的语义特征，则被检测回路语义不正确。
8.一种智能变电站SCD回路校验装置，其特征在于，包括：
字典库建立模块，用于根据智能变电站SCD的功能回路及其功能信号的语义特征建立信号语义特征字典库；
解析模块，用于解析智能变电站SCD的智能装置之间的功能回路；
检测模块，用于利用信号语义特征字典库，对智能变电站SCD中功能回路进行检测。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述字典库建立模块包括：
定义单元，用于定义功能回路及其功能信号；
语义特征获取单元，用于根据每个功能信号的语义特征确定其关联的语义特征对；
存储单元，将智能变电站所有电压等级和功能类型的装置之间的功能回路以及功能信号的语义特征对进行存储，形成信号语义特征字典库。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：
第一检测单元，用于选取被检测智能装置A和B，检测A发送到B的虚拟二次回路；
第二检测单元，用于以所述虚拟二次回路中的每一个信号回路作为被检测回路，在信号语义特征字典库中查找智能装置A与B之间的功能回路P1、P2、……、Pn，并通过计算语义特征匹配度对被检测回路进行检测，直至完成A和B之间的虚拟二次回路中的所有信号回路的检测；所述匹配度为信号名称匹配的语义特征个数/功能信号语义特征总数；
迭代单元，用于利用第一、第二检测单元，以循环执行的方式完成智能变电站SCD中所有装置之间虚拟二次回路的检测。
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