CN107465185A - 一种基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，在智能变电站技术以及信息技术的基础上，根据智能变电站各种智能设备关联关系，形成二次系统运行方式库，并建立二次系统运行方式与故障评估、运行管理维护之间的关系。通过辨识的方法对二次系统运行方式特征以及当前二次系统的状态特征进行比对，根据比对结果获取当前运行方式，并得出相对应的运维方案，本发明一方面深化了对二次系统信息流与设备关联关系的描述，形成二次系统运行方式描述体系与运行方式知识库，另一方面，为智能变电站二次系统的智能运维提供了有效方法手段。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及变电站二次运维系统。
背景技术
随着智能变电站推广建设，智能变电站呈现出设备建模标准化、二次系统网络化、一次设备智能化等特征。同一次系统相类似，变电站二次系统存在多种可能的运行情况，随着标准化变电站建模、网络分析以及设备状态检测技术的发展，使得变电站二次系统变得可描述。通过定义变电站二次系统运行方式的方法，整合变电站二次系统各种信息，形成变电站二次系统运行方式库，通过辨识的方法，确定系统所处的二次系统运行事件或运行事故，并获取所处运行方式下所对应的二次系统管理方法，为变电站二次系统运行描述以及故障评估，以及二次系统监测管理提供有效手段。
现阶段尚缺乏对变电站二次系统运行方式的具体描述方法，缺少统一的定义，对变电站运行缺乏整体的描述与管理，对变电站的运行情况描述集中反映为离散的事件以及分立的运行设备描述。对变电站故障评估，采取传统的定检以及设备自身状态自检的模式。
1)缺乏对变电站运行状态的整体描述，从各个变电站设备分立运行的角度，仅能够获取设备的自身运行状态，不能体现全局功能；
2)每一次系统的运行方式确立都要进行计算与校验，没有形成知识库，影响变电站运行管理与运行维护的效率。
发明内容
本发明提出一种基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，在智能变电站技术以及信息技术的基础上，根据智能变电站各种智能设备关联关系，对二次系统运行方式进行定义与描述，并在此基础上解析二次系统运行方式的状态描述与关键特征，形成二次系统运行方式库，通过辨识的方法对二次系统运行方式特征描述以及设备的状态信息的比对，建立二次系统运行方式与故障评估、运行管理维护之间的关系，形成变电站智能运维系统，一方面深化了对二次系统信息流与设备关联关系的描述，形成二次系统运行方式描述体系与运行方式知识库，另一方面，为智能变电站二次系统的智能运维提供了有效方法手段。
本发明具体采用以下技术方案：
基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，所述变电站智能运维系统包括基础支持部分模块、运行方式库、运行方式辨识模块以及智能运维管理模块；其特征在于：
通过基础支持部分模块获取变电站二次系统连接关系并上传至运行方式库，运行方式库根据上传的变电站二次系统连接关系定义变电站的运行方式，并获得运行方式特征以及运维方法，运行方式辨识模块将运行方式库中变电站运行方式特征与基础支持部分模块提供的当前运行状态特征进行比对，获得当前变电站二次系统的运行方式，智能运维管理模块根据当前所处运行方式以及运行方式库所对应的运维方法，得出运维方案。
本发明进一步包括以下优选方案：
所述基础支持部分模块包括设备运行状态采集单元和设备、网络、功能连接描述单元；其中，运行状态采集单元通过各种智能电子装置获取一次设备运行的电气量、开关量信息以及温度、湿度、绝缘状态信息上送至运行方式辨识模块；所述设备、网络、功能连接描述单元则通过解析配置文件解析变电站二次系统连接关系，包括设备连接、网络连接以及功能连接关系，所述设备、网络、功能连接描述单元将解析获得的变电站二次系统连接关系解析结果上送至运行方式库中。
所述运行方式库包括运行方式记录模块、运行特征库以及运行状态管理库，运行方式记录模块由二次系统信息流特点定义了变电站二次系统运行方式，表示二次系统可能出现的不同运行事故以及运行事件，运行事故表示二次系统某一设备发生故障或设备故障组合，运行事件则表示二次系统某些设备执行特定功能所对应的不同工作状态。运行方式记录模块定义二次系统运行方式，运行特征库记录不同二次系统运行方式所具有的运行特征，运行状态管理库则记录不同二次系统运行方式的应对决策。所述对应关联是指通过特定二次系统运行方式可以对应得到运行方式特征以及运行方式管理决策，即在某种运行方式下，状态量应呈现怎样的数值以及应采取的网络、设备控制检修策略。
在运行方式辨识模块判断当前变电站二次系统的运行方式，运行方式辨识模块分别从基础支持部分模块获得设备状态采集信息以及运行方式库中提取运行方式特征，通过匹配、比较获得最吻合的当前运行方式。
智能运维管理模块从运行方式辨识模块获得当前所处运行方式辨识结果，并从运行方式库中调取当前运行状态对应运行状态管控方法，得出运维方案。
智能运维管理模块包括网络评估，设备评估故障处理以及三个部分。分别进行网络监管以及网络设备评估，并优化信息流分布、设备运行状态及寿命评估、故障分析，告警处理以及故障检修策略的制定，三者之间独立进行。
本发明技术方案带来的有益效果：
本发明提出的基于二次系统运行方式设计的变电站智能运维系统，通过借鉴电力系统对一次系统运行方式的描述方法，结合变电站二次系统可能出现的运行状态，对智能变电站二次系统的运行方式进行定义与描述，通过建立变电站二次系统运行事件与二次系统运行事故特征描述，形成变电站二次系统运行方式库。通过辨识对比的方式对比当前设备状态与运行方式特征，获取运行方式，最后由运行方式对应得到运维方法，减少了不必要的计算，实现智能管理。
附图说明
图1为基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统结构框图；
图2为二次系统运行方式的变电站智能运维方法的流程示意图；
图3为运行方式定义流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本申请的技术方案做进一步详细介绍。
本发明提出的变电站智能运维系统可分为四个部分，如图1所示，包括基础支持部分，运行方式库，运行方式辨识以及智能运维管理等。
基础支持部分为运行方式库模块提供二次系统运行方式描述依据以及运行方式辨识模块提供运行状态判定数据来源包括设备、网络、功能连接描述部分以及设备运行状态采集部分。设备、网络、功能连接描述部分获取智能设备之间的关系、网络连接描述，包括物理连接，逻辑连接与功能连接关系，物理连接关系表示设备端口与通信链路之间的设备连接关系，逻辑连接表示设备之间通过虚拟局域网或者组播等以及报文订阅关系所构成的信息流传播关系，功能连接关系则是指关联设备之间为实现某一功能时，需要哪些设备共同参与。设备运行状态采集部分包括采样值大小、开关量信息、非电气量设备状态信息、以及各种反映网络状态的性能指标的获取。
运行方式库定义了变电站二次系统可能存在的运行方式，运行方式库包括运行方式记录模块、运行特征库以及运行状态管理库。运行方式表示二次系统可能出现的运行事件以及运行事故，运行事件表示系统正常运行时不同功能，运行事故表示系统可能出现的不同故障。运行特征库存储了二次系统不同运行方式下，信息流分布特点以及信息数据取值大小，不同的变电站事件以及变电站事故将会产生不同的信息流以及状态特征。通过网络连接关系以及数据报文订阅关系，计算出不同运行方式下网络通信链路负载率；根据专家知识库中对于设备功能的功能连接关系，获得设备状态特征对应情况。运行状态管理库提供了运行人员对不同运行方式管控方法。
变电站运行方式辨识综合基础支持部分模块获取当前运行状态，与运行方式库中对于运行方式的描述，通过设备运行状态采集结果与运行方式库形成的运行方式特征进行对比、匹配与辨识，辨识通过对所有状态特征进行比对，可以通过累计对比对结果相同的运行特征数，具有相同特征数最多的运行方式最可能反应当前系统运行方式，匹配包括数值比较以及字符匹配等，由此确定二次系统所处的运行方式，运行方式包括运行事件以及运行事故类型。
智能运维管理模块是建立在运行方式辨识模块基础上的功能应用，针对所处运行方式，从运行方式库中获取二次系统运行方式评估结果，并获得相应的运行管理方法策略。智能运维管理模块包括网络评估、设备评估、故障处理以及三个部分。分别进行网络监管与网络调度策略、设备运行状态及可靠性评估、故障分析以及故障处理，三者之间独立进行。网络评估模块进行网络运行决策，根据网络拥挤程度进行网络设备备用管理、确定网络运行风险；设备评估模块给出设备状态评估与判断结果，进行设备使用寿命估计，确定检修安排等；故障处理模块进行故障判断、故障定位以及设备维修工作安排。三者之间独立进行，在辨识结果为事件运行状态时，二次系统出狱正常运行，则进入网络评估以及设备评估模块，优化网络信息流分布，并实现设备的状态估计；在辨识结果为事故运行状态时，二次系统处于故障运行，进入故障评估模块，实现故障检修。
本申请变电站智能运维系统的变电站智能运维方法，流程如图2所示，所述变电站智能运维方法包括以下步骤：
步骤1：运行方式描述特征采样
在智能变电站基本设备设置智能电子设备进行设备状态采集、在网络中关键节点设立网络分析装置进行网络状态采集，电子设备以及网络分析仪状态采集结果定时上送给智能运维系统；网络分析仪获取的网络状态包括，关键链路流量，报文延时等。
表 运行方式特征获取方法
步骤2：运行方式的定义与特征
变电站二次系统根据信息流的不同可以划分不同运行方式。变电站二次系统运行方式的生成，可以分为两种类别，一类是变电站运行事件，另一类为变电站运行事故。
运行方式获得方法如图3所示，由变电站SCD文件获取变电站二次设备之间的物理连接关系，再通过解析交换机的端口连接关系以及虚拟局域网等技术形成的端口逻辑连接关系，通过设备之间的订阅关系形成功能连接关系。分别假设物理连接发生故障以及逻辑连接发生故障，对应得到运行事故，从功能连接关系中梳理不同变电站二次系统执行功能对应变电站运行事件。
变电站运行事件类型运行特征的描述，可以由功能连接关系从各种变电站事件的触发关系进行描述，将由同功能触发所形成的不同设备响应状态作为一种变电站运行事件，并通过设备响应状态表示变电站运行特征，即在当前事件下，相应设备的各种相关状态量取值。
变电站运行事故的特征获取，同样可以表示为运行设备的运行特征，由故障源出发，获取故障所引起的对信息流传播的影响，以及设备所处的状态作为变电站运行特征。
通过变电站事件与变电站事故的对应运行特征形成变电站二次系统运行方式库可以通过为下表进行表述。
表 变电站二次系统运行方式及运行特征关系列表
步骤3：运行方式辨识与运行方式管理
在形成运行方式库后，可以通过当前变电站二次系统设备的运行状态与运行方式库中所形成的运行方式特征进行比对，当比对结果显示为同一运行方式或极大可能从属于某一运行方式时可以确定系统的运行方式。
在获取二次系统运行方式后，根据所处运行方式，进行运行方式管理。根据运行方式对应形成运行方式管理方法，管理方法对应智能运维高级应用，如当前变电站运行方式从属二次系统运行事故，可以通过运行方式获取故障源从而形成智能告警，避免非必要的告警信号干扰故障评估，而对于变电站运行事件，通过运行事件辨识能够对应获得二次系统的网络以及设备评估结果，为智能运维提供依据。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，所述变电站智能运维系统包括基础支持部分模块、运行方式库、运行方式辨识模块以及智能运维管理模块；其特征在于：
通过基础支持部分模块获取变电站二次系统连接关系并上传至运行方式库，运行方式库根据上传的变电站二次系统连接关系定义变电站的运行方式，并获得运行方式特征以及运维方法，运行方式辨识模块将运行方式库中变电站运行方式特征与基础支持部分模块提供的当前运行状态特征进行比对，获得当前变电站二次系统的运行方式，智能运维管理模块根据当前所处运行方式以及运行方式库所对应的运维方法，得出运维方案。
2.根据权利要求1所述的基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，其特征在于：
所述基础支持部分模块包括设备运行状态采集单元和设备、网络、功能连接描述单元；其中，运行状态采集单元通过各种智能电子装置获取一次设备运行的电气量、开关量信息以及温度、湿度、绝缘状态信息，状态采集结果上送至运行方式辨识模块；所述设备、网络、功能连接描述单元则通过解析配置文件解析变电站二次系统连接关系，包括设备连接、网络连接以及功能连接关系，所述设备、网络、功能连接描述单元将解析获得的变电站二次系统连接关系解析结果上送至运行方式库中。
3.根据权利要求1或2所述的基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，其特征在于：
所述运行方式库包括运行方式记录模块、运行特征库以及运行状态管理库，运行方式记录模块由二次系统信息流特点定义了变电站二次系统运行方式，反映二次系统可能出现的不同运行事故以及运行事件，其中，运行事故表示二次系统某一设备发生故障或设备故障组合，运行事件则表示二次系统某些设备执行特定功能所对应的不同工作状态；
运行特征库记录不同二次系统运行方式所具有的运行特征，运行状态管理库则记录不同二次系统运行方式的应对决策。
4.根据权利要求3所述的基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，其特征在于：
运行方式库从变电站二次系统连接关系中，提炼出二次系统不同运行方式可能呈现的状态采集量特征，通过网络连接关系以及数据报文订阅关系，计算出不同运行方式下网络通信链路负载率；根据专家知识库中对于设备功能的功能连接关系，获得设备状态特征对应情况。
5.根据权利要求1所述的基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，其特征在于：
在运行方式辨识模块判断当前变电站二次系统的运行方式，运行方式辨识模块分别从基础支持部分模块获得设备状态采集信息以及运行方式库中提取运行方式特征，通过匹配、比较获得最吻合的当前运行方式。
6.根据权利要求1或5所述的基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，其特征在于：
智能运维管理模块从运行方式辨识模块获得当前所处运行方式辨识结果，并从运行方式库中调取当前运行状态对应运行状态管控方法，得出运维方案。
7.根据权利要求6所述的基于二次系统运行方式的变电站智能运维系统，其特征在于：
所述智能运维管理模块包括网络评估、设备评估、故障处理以及三个部分，分别进行网络监管以及网络设备评估、设备运行状态及寿命评估、故障分析，告警处理以及故障检修策略的制定。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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