CN108053041B - 变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力二次系统异常状态识别与防误操作领域，特别涉及一种变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统及方法。基于变电站信息描述的规范化和操作流程的规范化，在装置、站端服务器及调度端服务器二次系统各层级的装置中部署和配置综合防误功能和防误策略，对变电站内二次装置及二次系统的运行状态进行信息建模和识别。同时在变电站一次、二次操作之前，根据电网拓扑结构和二次装置运行设置状态，预演出操作是否会引起系统异常或误操作，如果引起系统异常或误操作，通过分析主动发出告警，禁止或提示，并对系统中出现的误操作及异常运行状态进行防误和补救，实现对现场运维工作的正向干预。
Description
技术领域
本发明属于电力二次系统异常状态识别与防误操作领域，特别涉及一种在变电站多关联场景下通过标准化模型信息描述识别变电站异常状态与误操作，并基于防误策略的执行避免恶性事故发生的防误系统及方法。
背景技术
电力系统的运行可靠性是电力生产运行功能实现的基础和最重要的技术指标之一，由变电站内的误操作及系统的异常运行可能导致恶性事故的发生，造成人员、电网、设备的损失。现在已有变电站一次设备的防误闭锁系统，亦称“五防”，在调控主站和变电站监控系统的现场已广泛应用。现场运维、检修过程中多次发生因合并单元等二次设备导致的继电保护误动事件，针对二次系统的防误操作技术目前缺乏统一、规范的意见及解决方案。智能化变电站防误闭锁的全面性、强制性、信息共享等还存在问题，需要进一步完善二次系统部分。借助IEC61850和CIM系列标准化信息模型及通信规范和一次防误闭锁系统和顺序控制在变电站中的成熟工作模式，将对变电站二次系统的防误结合并纳入一次系统的防误闭锁系统功能中，扩展一次、二次系统间顺序控制操作防误功能和二次系统操作逻辑防误功能，实现涵盖全站一次、二次系统的综合防误能力。
发明内容
发明目的：
为解决上述二次系统防误存在的问题，本发明提出一种变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统及方法，通过分析智能变电站运行维护过程中出现的故障和问题，制定对策，建立标准化的操作控制流程，实现变电站运维智能防误技术规范化，提升运维工作的智能化水平。
技术方案：
变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统，其特征在于：该系统包括：一次系统、采集控制装置、过程层网络、保护测控装置、站控层网络、站端服务器、关联变电站、调度端服务器、防误策略库；一次系统接入采集控制装置，采集控制装置通过过程层网络与保护测控装置进行通信，保护及测控装置通过站控层网络与站端服务器进行通信，保护测控装置经站间通信通道与关联变电站的保护测控装置连接，站端服务器连接调度端服务器，调度端服务器连接关联变电站；防误策略库分别通过采集控制装置、保护测控装置、站端服务器、关联变电站、调度端服务器进行各种防误策略的部署。
关联变电站包括关联变电站一次系统、采集控制装置、保护测控装置、关联站服务器；关联变电站一次系统连接采集控制装置，采集控制装置连接保护测控装置，保护测控装置连接关联站服务器；调度端服务器连接关联变电站的关联站服务器。
上述变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统进行异常识别和防误的方法，其特征在于：分析智能变电站运行维护过程中出现的故障和问题，制定对策，建立标准化的操作控制流程，实现变电站运维智能防误技术规范化，提升运维工作的智能化水平；通过在二次装置、站端服务器及调度端服务器二次系统各层级的装置中部署和配置综合防误功能和防误策略，对变电站内二次装置及由全站装置所构成的二次系统的运行状态进行信息建模和识别；同时在变电站一次、二次操作之前，根据电网拓扑结构和二次装置运行设置状态，预演出操作是否会引起系统异常或误操作，如果引起系统异常或误操作，通过分析主动发出告警，禁止或提示，并对系统中出现的误操作及异常运行状态进行防误和补救，实现对现场运维工作的正向干预；
具体实现方式为：
S1. 根据变电站现场工作各环节中的可行方案，利用智能变电站内二次装置及站端服务器、调度端服务器采集或发出的信息，在二次装置、站端服务器和调度端服务器分别通过二次系统状态的可视化、装置逻辑功能实时监视、系统运维信息的展示形成现场可实施的运行及运维工作规范流程及可视化，通过全站及系统关联实时数据，形成一次系统拓扑结构图，同时根据电网结构实时监测保护装置的功能投/退情况和与一次系统的匹配情况，发现包括装置运行状态、人员误操作、系统关联功能间失去匹配在内的异常状态，并进行告警和闭锁、防误处理，解决由于运行人员误操作导致的保护功能的误投退问题；
S2. 基于变电站标准化信息模型形成多关联场景下的二次系统运维防误策略；通过电力系统信息模型和通信的规范化标准和二次系统功能与信息描述的规范化标准对变电站内运行的二次装置及二次系统进行信息标准化建模，形成在现行通用性技术标准规范下可被各装置/系统解析与语义识别的二次系统模型状态描述，在此基础上将各关联性应用场景相应防误策略库进行状态识别与匹配，根据相应策略对异常状况进行处理；
S3. 在二次装置和站端、调度端系统后台间形成二次系统异常识别和防误系统；接入并反映监控系统和智能告警的信息，构建变电站及关联系统的全景运行仿真模型，对接和系统后台的操作界面，完成对一次系统和二次系统误操作和异常的告警显示、防误控制或防误策略的执行引导信息的展示。
步骤S2中多关联场景下的二次系统运维防误策略包括：
a）针对各类单个二次装置的操作需求，实现面向单个二次装置的包括功能投入、压板投入、定值整定、参数匹配在内的操作或配置的合理、合规的顺序防误策略；
b）针对存在双重化布局的装置的操作需求，实现面向两套双重化配置的二次装置配合工作中的相关的功能配置、定值（区）整定、软压板投/退操作的防误策略；
c）针对智能变电站的运维检修工作过程中涉及多装置配合关系间操作，实现面向多个二次装置间复杂顺序操作过程的逻辑防误策略。
d）针对一次系统投运、检修工作需求，实现面向变电站一、二次系统间关联操作的安全防误策略。
步骤S2中防误策略库所包含的防误策略种类及具体的策略内容能够进行动态的扩展变更，根据系统运行中对各种状态的积累和运行方式改变后出现的新增或变更的运行状态及其防误策略进行调整；防误策略及其匹配方式采用专家系统的方式实现人工设置，或采用由配置了防误功能的二次装置或二次系统根据运行状态进行在线的智能学习和积累；形成后的防误策略库由人工或自动进行校核验证与更正。
步骤S3中的二次系统异常识别和防误系统能够实现装置、站端、站间、调度端系统各部分的独立防误功能，也能够实现各部分间的信息交互与功能配合，由各级装置主动交互站内系统、站间联络线和关联系统、区域电网的信息与防误功能，实现层级化的站内与远程防误体系。
步骤S3中二次系统异常识别和防误系统的实现方式包括允许式防误和补救式防误；
允许式防误为在任一系统操作前实现对操作命令的感知与判别，从而执行相应防误策略，其功能表现为对二次装置的操作工作（包括装置手动操作、监控平台手动操作、或顺序控制操作指令等），都经由防误功能进行管控，出现与系统状态和其他保护功能配置出现冲突时，防误功能会提出操作告警，并禁止或提示确认，避免二次操作出现问题；
补救式防误为变电站现场运行过程中，当出现在防误系统未能预先感知操作的情况下发生系统异常或无法预先经过防误系统闭锁的强制性操作时，快速补救式的防误；其功能表现为二次系统异常识别和防误系统通过实时巡检一次、二次系统状态，识别操作引起的系统运行状态变化以及该操作是否会引起其他二次装置功能出现异常的故障，防误功能会对异常后的系统状态提出操作告警，并投入相关功能的补救措施，避免进一步误操作。
所述的二次系统异常识别和防误系统在信息显示时不对经判别正确的操作流程产生影响，使经二次系统异常识别和防误系统的操作与工作体验和原操作方式保持一致，仅在操作或系统状态发生异常时进行弹窗告警或操作选择失效的防误处理，以避免对正常的运维操作流程造成影响。
优点及效果：
本发明所述的变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统及方法，具有如下优点：
所提出二次系统防误技术基于变电站交互信息模型的标准化与可视化，实现了通用性的防误系统功能和可扩展的二次系统防误策略，避免了现场误操作的可能性，减少因保护系统不正确动作引起的停电损失。能够主动发现运行过程中的故障和异常问题，提前消除运维事故，实时对现场工作人员的运维操作指令进行识别与评估，为变电站正确运行操作提供了保证。完善一次系统防误配置，提升一次、二次系统间和二次系统内部的协调防误能力，提高电网安全稳定运行能力，降低大规模停电的风险。提高变电站运维工作的智能化水平，提升对继电保护运行状态的潜在风险辨识和事故分析评价水平，减少现场运维人员的工作量，提高电网事故分析效率，缩短停电时间，减少一次系统的设备损坏。
附图说明
图1为本发明实施例的系统示意图。
图2为本发明实施例的方法流程图。
附图标记说明：
图中：1、一次系统，2、采集控制装置，3、过程层网络，4、保护测控装置，5、站控层网络，6、站端服务器，7、关联变电站，8、调度端服务器，9、防误策略库。
具体实施方式
本发明提出了一种变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统，如图1所示，该系统包括：一次系统1、采集控制装置2、过程层网络3、保护及测控装置4、站控层网络5、站端服务器6、关联变电站7、调度端服务器8、防误策略库9；一次系统1接入采集控制装置2，采集控制装置通过过程层网络3与保护测控装置4进行通信，保护及测控装置4通过站控层网络5与站端服务器6进行通信，保护测控装置4经站间通信通道与关联变电站7的保护测控装置连接，站端服务器6连接调度端服务器8，调度端服务器8连接关联变电站7；防误策略库9分别通过采集控制装置2、保护测控装置4、站端服务器6、关联变电站7、调度端服务器8进行各种防误策略的部署。
关联变电站7包括关联变电站一次系统、采集控制装置、保护测控装置、关联站服务器；关联变电站一次系统连接采集控制装置，采集控制装置连接保护测控装置，保护测控装置连接关联站服务器；调度端服务器8连接关联变电站7的关联站服务器。
用所述变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统进行异常识别和防误的方法如下：
分析智能变电站运行维护过程中出现的故障和问题，制定对策，建立标准化的操作控制流程，实现变电站运维智能防误技术规范化，提升运维工作的智能化水平；通过在二次装置、站端服务器及调度端服务器二次系统各层级的装置中部署和配置综合防误功能和防误策略，对变电站内二次装置及由全站装置所构成的二次系统的运行状态进行信息建模和识别；同时在变电站一次、二次操作之前，根据电网拓扑结构和二次装置运行设置状态，预演出操作是否会引起异常或误操作，如果引起异常，通过分析主动发出告警，禁止或提示，并对系统中出现的误操作及异常运行状态进行防误和补救，实现对现场运维工作的正向干预。
如图2所示，具体实施例如下：
S1. 根据变电站现场工作各环节中的可行方案，利用智能变电站内采集控制装置2、保护测控装置4、站端服务器6和调度端服务器8的信息，通过二次系统状态的可视化、装置逻辑功能实时监视、系统运维信息的展示形成现场可实施的运行及运维工作规范流程及可视化，通过全站及与一次系统1关联实时数据，形成一次系统1拓扑结构图，同时根据电网结构通过系统各部分间的交互及通信实时监测保护测控装置4、采集控制装置2的功能投/退情况和与一次系统1的匹配情况，发现不合理的装置运行状态、人员误操作、系统关联功能间失去匹配等异常，并进行告警和闭锁、防误处理，解决由于运行人员误操作导致的保护功能的误投退等问题。
S2. 基于变电站标准化信息模型形成多关联场景下的二次系统运维防误策略库9中各类运维防误策略。通过电力系统信息模型和通信的规范化标准（包括IEC61850、CIM等系列标准）和二次系统功能与信息描述的规范化标准对变电站内运行的采集控制装置2、保护测控装置4及二次系统进行信息标准化建模，形成在现行通用性技术标准规范下可被各装置/系统解析与语义识别的二次系统模型状态描述，在此基础上将各关联性应用场景相应防误策略库9进行状态识别与匹配，根据相应策略对异常状况进行处理。
S3. 在采集控制装置2、保护测控装置4和站端服务器6、调度端服务器8系统后台间形成二次系统异常识别和防误系统；接入并反映监控系统和智能告警的信息，构建变电站及关联系统的全景运行仿真模型，对接和系统后台的操作界面（如装置液晶显示、监控系统画面和顺序控制、智能操作票等），完成对一次系统1和由二次系统误操作和异常的告警显示、防误控制或防误策略的执行引导等信息的展示。
所述的多关联场景下的二次系统运维防误策略包括：
a）针对各类单台采集控制装置2、或保护测控装置4的操作需求，实现面向单采集控制装置2、保护测控装置4的功能投入、压板投入、定值整定、参数匹配等装置操作或配置的合理、合规的顺序防误策略。
b）针对存在双重化布局的采集控制装置2或保护测控装置4的操作需求，实现面向两套采集控制装置2或保护测控装置4装置配合工作中的相关的功能配置、定值（区）整定、软压板投/退等操作的防误策略。
c）针对智能变电站的运维检修工作过程中涉及变电站内的多装置配合关系间操作，实现面向多个二次装置、对侧关联变电站7内的部分二次装置（如有关联）间复杂顺序操作过程的逻辑防误策略。
d）针对一次系统1投运、检修工作需求，实现一次系统1、各二次装置及对侧关联变电站7内的部分二次装置（如有关联）间关联操作的安全防误策。
防误策略库9中的各种防误策略种类及具体的策略可以进行动态的扩展变更，根据系统运行中对各种状态的积累和运行方式改变后出现的新增或变更的运行状态及其防误策略进行调整。防误策略及其匹配方式可采用专家系统的方式实现人工设置，也可由配置了防误功能的二次装置或二次系统根据运行状态进行在线的智能学习和积累。形成后的防误策略库9可由人工或自动进行校核验证与更正。
所提出的二次系统异常识别和防误系统可实现采集控制装置2，保护测控装置4，站端服务器6、与关联变电站7、调度端服务器8等系统各部分的独立防误功能，也可实现各部分间的信息交互与功能配合，由各级装置主动交互站内系统、站间联络线和关联系统、区域电网的信息与防误功能，实现层级化的站内与远程防误体系。
防误功能的实现方式包括允许式防误和补救式防误：
允许式防误为在任一系统操作前可实现对操作命令的感知与判别，从而执行相应防误策略，其功能表现为对二次装置的操作工作（包括经采集控制装置2，二次装置4的手动操作，经站端服务器6或调度端服务器8的监控平台手动操作、顺序控制操作指令等），都经由防误功能进行管控，出现与系统状态和其他保护功能配置出现冲突时，防误功能会提出操作告警，并禁止或提示确认，避免二次操作出现问题。
补救式防误为当变电站现场运行过程中，当出现在防误系统未能预先感知操作的情况下发生系统异常或无法预先经过防误系统闭锁的强制性操作时，快速补救式的防误。其功能表现为二次系统异常识别和防误系统通过实时巡检一次系统1、二次系统状态，识别操作引起的系统运行状态变化以及该操作是否会引起其他二次装置功能出现误动等故障，防误功能会对异常后的系统状态提出操作告警，并投入相关功能的补救措施，避免进一步误操作。
此外，二次系统异常识别和防误系统中的信息在显示时不对经判别正确的操作流程产生影响，使经二次系统异常识别和防误系统的操作与工作体验和原操作方式保持一致，仅在操作或系统状态发生异常时进行弹窗告警或操作选择失效等防误处理，以避免对正常的运维操作流程造成影响。
所提出二次系统异常识别和防误操作方法基于变电站交互信息模型的标准化与可视化，实现了通用性的防误系统功能和可扩展的二次系统防误策略，避免了现场误操作的可能性，减少因保护系统不正确动作引起的停电损失。能够主动发现运行过程中的故障和异常问题，提前消除运维事故，实时对现场工作人员的运维操作指令进行识别与评估，为变电站正确运行操作提供了保证。完善一次系统防误配置，提升一次、二次系统间和二次系统内部的协调防误能力，提高电网安全稳定运行能力，降低大规模停电的风险。提高变电站运维工作的智能化水平，提升对继电保护运行状态的潜在风险辨识和事故分析评价水平，减少现场运维人员的工作量，提高电网事故分析效率，缩短停电时间，减少一次系统的设备损坏。
Claims (8)
1.变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统，其特征在于：该系统包括：一次系统（1）、采集控制装置（2）、过程层网络（3）、保护测控装置（4）、站控层网络（5）、站端服务器（6）、关联变电站（7）、调度端服务器（8）、防误策略库（9）；一次系统（1）接入采集控制装置（2），采集控制装置通过过程层网络（3）与保护测控装置（4）进行通信，保护测控装置（4）通过站控层网络（5）与站端服务器（6）进行通信，保护测控装置（4）经站间通信通道与关联变电站（7）的保护测控装置连接，站端服务器（6）连接调度端服务器（8），调度端服务器（8）连接关联变电站（7）；防误策略库（9）分别通过采集控制装置（2）、保护测控装置（4）、站端服务器（6）、关联变电站（7）、调度端服务器（8）进行各种防误策略的部署。
2.根据权利要求1所述的变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统，其特征在于：关联变电站（7）包括关联变电站一次系统、采集控制装置、保护测控装置、关联站服务器；关联变电站一次系统连接采集控制装置，采集控制装置连接保护测控装置，保护测控装置连接关联站服务器；调度端服务器（8）连接关联变电站（7）的关联站服务器。
3.一种如权利要求1所述变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误系统进行异常识别和防误的方法，其特征在于：分析智能变电站运行维护过程中出现的故障和问题，制定对策，建立标准化的操作控制流程，实现变电站运维智能防误技术规范化，提升运维工作的智能化水平；通过在二次装置、站端服务器及调度端服务器二次系统各层级的装置中部署和配置综合防误功能和防误策略，对变电站内二次装置及由全站装置所构成的二次系统的运行状态进行信息建模和识别；同时在变电站一次、二次操作之前，根据电网拓扑结构和二次装置运行设置状态，预演出操作是否会引起系统异常或误操作，如果引起系统异常或误操作，通过分析主动发出告警，禁止或提示，并对系统中出现的误操作及异常运行状态进行防误和补救，实现对现场运维工作的正向干预；
具体实现方式为：
S1. 根据变电站现场工作各环节中的可行方案，利用智能变电站内二次装置及站端服务器、调度端服务器采集或发出的信息，在二次装置、站端服务器和调度端服务器分别通过二次系统状态的可视化、装置逻辑功能实时监视、系统运维信息的展示形成现场可实施的运行及运维工作规范流程及可视化，通过全站及系统关联实时数据，形成一次系统拓扑结构图，同时根据电网结构实时监测保护装置的功能投/退情况和与一次系统的匹配情况，发现包括装置运行状态、人员误操作、系统关联功能间失去匹配在内的异常状态，并进行告警和闭锁、防误处理，解决由于运行人员误操作导致的保护功能的误投退问题；
S2. 基于变电站标准化信息模型形成多关联场景下的二次系统运维防误策略；通过电力系统信息模型和通信的规范化标准和二次系统功能与信息描述的规范化标准对变电站内运行的二次装置及二次系统进行信息标准化建模，形成在现行通用性技术标准规范下可被各装置/系统解析与语义识别的二次系统模型状态描述，在此基础上将各关联性应用场景相应防误策略库进行状态识别与匹配，根据相应策略对异常状况进行处理；
S3. 在二次装置和站端、调度端系统后台间形成二次系统异常识别和防误系统；接入并反映监控系统和智能告警的信息，构建变电站及关联系统的全景运行仿真模型，对接和系统后台的操作界面，完成对一次系统和二次系统误操作和异常的告警显示、防误控制或防误策略的执行引导信息的展示。
4.根据权利要求3所述多关联场景下二次系统异常识别和防误方法，其特征在于：步骤S2中多关联场景下的二次系统运维防误策略包括：
a）针对各类单个二次装置的操作需求，实现面向单个二次装置的包括功能投入、压板投入、定值整定、参数匹配在内的操作或配置的合理、合规的顺序防误策略；
b）针对存在双重化布局的装置的操作需求，实现面向两套双重化配置的二次装置配合工作中的相关的功能配置、定值和区整定、软压板投/退操作的防误策略；
c）针对智能变电站的运维检修工作过程中涉及多装置配合关系间操作，实现面向多个二次装置间复杂顺序操作过程的逻辑防误策略；
d）针对一次系统投运、检修工作需求，实现面向变电站一、二次系统间关联操作的安全防误策略。
5.根据权利要求3所述变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误方法，其特征在于：步骤S2中防误策略库所包含的防误策略种类及具体的策略内容能够进行动态的扩展变更，根据系统运行中对各种状态的积累和运行方式改变后出现的新增或变更的运行状态及其防误策略进行调整；防误策略及其匹配方式采用专家系统的方式实现人工设置，或采用由配置了防误功能的二次装置或二次系统根据运行状态进行在线的智能学习和积累；形成后的防误策略库由人工或自动进行校核验证与更正。
6.根据权利要求3所述变电站多关联场景下的二次系统异常识别和防误方法，其特征在于：步骤S3中的防误系统能够实现装置、站端、站间、调度端系统各部分的独立防误功能，也能够实现各部分间的信息交互与功能配合，由各级装置主动交互站内系统、站间联络线和关联系统、区域电网的信息与防误功能，实现层级化的站内与远程防误体系。
7.根据权利要求3所述变电站多关联场景下的二次系统异常识别和防误方法，其特征在于：步骤S3中防误系统的实现方式包括允许式防误和补救式防误；
允许式防误为在任一系统操作前实现对操作命令的感知与判别，从而执行相应防误策略，其功能表现为对二次装置的操作工作,包括装置手动操作、监控平台手动操作、或顺序控制操作指令，都经由防误功能进行管控，出现与系统状态和其他保护功能配置出现冲突时，防误功能会提出操作告警，并禁止或提示确认，避免二次操作出现问题；
补救式防误为变电站现场运行过程中，当出现在防误系统未能预先感知操作的情况下发生系统异常或无法预先经过防误系统闭锁的强制性操作时，快速补救式的防误；其功能表现为二次系统异常识别和防误系统通过实时巡检智能变电站一次、二次系统状态，识别操作引起的系统运行状态变化以及该操作是否会引起其他二次装置功能出现异常的故障，防误功能会对异常后的系统状态提出操作告警，并投入相关功能的补救措施，避免进一步误操作。
8.根据权利要求3所述的变电站多关联场景下二次系统异常识别和防误方法，其特征在于：所述的二次系统异常识别和防误系统在信息显示时不对经判别正确的操作流程产生影响，使经二次系统异常识别和防误系统的操作与工作体验和原操作方式保持一致，仅在操作或系统状态发生异常时进行弹窗告警或操作选择失效的防误处理，以避免对正常的运维操作流程造成影响。
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