CN108054719A - 智能变电站网络化二次回路建模方法及故障诊断方法 - Google Patents

智能变电站网络化二次回路建模方法及故障诊断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能变电站网络化二次回路建模方法，包括建立智能变电站网络化二次回路所涉及的二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型、二次元器件对象模型以及二次设备容器类对象模型；建立二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型以及二次元器件对象模型之间的聚合关系；建立通信介质对象模型；建立二次设备对象模型和二次元器件对象模型之间的通信回路连接关系；建立二次设备对象模型和二次设备容器类对象模型之间的关联关系，得到智能变电站网络化二次回路模型。提升了智能变电站二次设备及网络化二次回路运维管理的标准化水平、信息化水平以及二次设备运维管理精益化水平。同时提出了故障诊断方法，实现了故障诊断和定位等高级应用功能。

Description

智能变电站网络化二次回路建模方法及故障诊断方法
技术领域
本发明涉及一种智能变电站网络化二次回路建模方法及故障诊断方法，属于智能变电站二次运维应用领域。
背景技术
随着我国智能变电站建设步伐的进一步加快，变电站智能化二次设备规模也将快速增长，智能变电站采样网络化二次回路代替了传统电缆回路，这使得变电站的电力二次设备的数量和重要性也在不断上升，二次设备的正常稳定运行直接影响了变电站一次系统的安全可靠运行。因此，加强对智能变电站二次设备及网络化二次回路的状态监视和运维管理，实现二次设备状态全景化、数据分析智能化、生产指挥集约化、运检管理精益化，切实提高智能变电站运检效率和智能化水平，是当前电网智能运检体系建设的重要环节。
构建面向智能变电站二次运维管理业务需要的二次设备运维管理信息模型，是实现变电站运检信息化和智能化的基础和关键。IEC 61970公共信息模型(CIM)在二次系统建模方面，提供了保护包(Protection)，但仅仅包含了保护设备对象和继电器对象信息模型的建模，相关文献中涉及智能变电站其他二次设备及网络化二次回路设备对象及其回路连接模型的建立也比较缺乏，无法支撑对智能变电站二次设备及网络化二次回路的状态监视、运维管理、故障诊断定位等高级应用的需要。因此，亟需要开展智能网络化二次回路运维管理信息模型建模的研究。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能变电站网络化二次回路建模方法及故障诊断方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
智能变电站网络化二次回路建模方法，包括以下步骤，
建立智能变电站网络化二次回路所涉及的二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型、二次元器件对象模型以及二次设备容器类对象模型；
建立二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型以及二次元器件对象模型之间的聚合关系；
建立通信介质对象模型；
建立二次设备对象模型和二次元器件对象模型之间的通信回路连接关系；
建立二次设备对象模型和二次设备容器类对象模型之间的关联关系，得到智能变电站网络化二次回路模型。
二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型和二次元器件对象模型均是基于IEC61970 CIM核心包Core中设备类的扩展类，扩展的类包括保护设备类、测控装置类、合并单元类、智能终端类、安自装置类、故障录波器类、交换机类、板卡类、端口类、光模块类以及光端子类；
二次设备容器类对象模型是基于IEC 61970 CIM核心包Core中设备容器类的扩展类，扩展的类包括二次设备小室容器类、二次设备屏柜容器类以及光纤配线架容器类。
通过在设备类对象上扩展BoardContain关系属性，来描述二次设备包含的所有二次设备板卡，通过在板卡类对象上建立ComponentContain关系属性，来描述二次设备板卡上包含的所有二次元器件，从而建立二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型以及二次元器件对象模型之间的聚合关系。
通过在保护设备类对象上扩展BoardContain关系属性，来描述保护设备包含的所有二次设备板卡，通过在板卡类对象上建立ComponentContain关系属性，来描述二次设备板卡上包含的所有端口。
通过端口类对象和光模块类对象之间的关联关系，表示二次设备板卡上端口和光模块之间的关联关系。
通信介质对象模型包括光缆对象模型和光纤对象模型，两者均是基于IEC 61970CIM核心包Core中设备类的扩展类，扩展的类包括屏柜间光缆类、屏柜间光缆纤芯类以及屏柜内光纤类。
通过屏柜间光缆纤芯对象和光端子对象之间的关联关系、屏柜内光纤对象和光端子对象之间的关联关系以及屏柜内光纤对象和光模块对象之间的关联关系，建立二次设备对象模型和二次元器件对象模型之间的通信回路连接关系。
通过在二次设备小室对象上建立CabinetContain关系属性，来描述二次设备小室包含的所有二次屏柜，通过在二次设备屏柜对象上建立FrameContain关系属性，来描述二次设备屏柜包含的所有二次设备，通过在光纤配线架对象上建立OpticalTerminalContain关系属性，来描述光纤配线架上包含的所有光端子，从而建立二次设备对象模型和二次设备容器类对象模型之间的关联关系。
智能变电站网络化二次回路故障诊断方法，包括以下步骤，
根据所述智能变电站网络化二次回路建模方法，建立智能变电站网络化二次回路模型；
根据智能变电站网络化二次回路模型，构建智能变电站网络化二次回路有向图；
分析智能变电站网络化二次回路有向图上各节点的状态，找出故障节点。
本发明所达到的有益效果：1、本发明基于IEC 61970 CIM核心包Core中的设备类，继承和扩展了二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型和二次元器件对象模型，基于IEC61970 CIM核心包Core中的设备容器类，继承和扩展了二次设备容器类对象模型，然后建立各模型之间的关系，构成二次回路模型，为智能变电站二次设备及网络化二次回路运维管理建立了标准化的信息模型，提升了智能变电站二次设备及网络化二次回路运维管理的标准化水平、信息化水平以及二次设备运维管理精益化水平；2、根据建立的智能变电站网络化二次回路模型，提出了智能变电站网络化二次回路故障诊断方法，实现了智能变电站网络化二次回路故障诊断和定位等高级应用功能。
附图说明
图1为扩展的各种类图；
图2为扩展的各种类的关系图；
图3为一个智能变电站典型间隔GOOSE网络化二次回路有向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
智能变电站网络化二次回路建模方法，包括以下步骤：
步骤1，建立智能变电站网络化二次回路所涉及的二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型、二次元器件对象模型以及二次设备容器类对象模型。
二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型和二次元器件对象模型均是基于IEC61970 CIM核心包Core中设备类(Equipment)的扩展类，这里扩展的类包括保护设备类(ProtectionEquipment)、测控装置类(MeasCtrlDevice)、合并单元类(MergingUnit)、智能终端类(IntelligentTerminal)、安自装置类(SecurityAutomaticEquipment)、故障录波器类(FaultRecorder)、交换机类(Switch)、板卡类(Board)、端口类(Port)、光模块类(OpticalModule)以及光端子类(OpticalTerminal)。
其中通过建立板卡对象类型(Type)属性区分不同的板卡，如表1所示，板卡类型主要有以下几种。
表1 板卡类型
板卡类型 type属性
电源插件 Type＝“Power”
CPU插件 Type＝“CPU”
前置插件 Type＝“PreCom”
开入插件 Type＝“DI”
开出插件 Type＝“DO”
采样插件 Type＝“AC”
MMI插件 Type＝“MMI”
装置面板 Type＝“Panel”
装置母板 Type＝“Motherboard”
二次设备容器类对象模型是基于IEC 61970 CIM核心包Core中设备容器类的扩展类，这里扩展的类包括二次设备小室容器类、二次设备屏柜容器类以及光纤配线架容器类。
步骤2，建立二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型以及二次元器件对象模型之间的聚合关系。
通过在设备类(Equipment)对象上扩展BoardContain关系属性，来描述二次设备包含的所有二次设备板卡，通过在板卡类(Board)对象上建立ComponentContain关系属性，来描述二次设备板卡上包含的所有二次元器件，从而建立二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型以及二次元器件对象模型之间的聚合关系。
更具体的是：通过在保护设备类对象上扩展BoardContain关系属性，来描述保护设备包含的所有二次设备板卡，通过在板卡类对象上建立ComponentContain关系属性，来描述二次设备板卡上包含的所有端口，具体的聚合关系形式为保护设备→板卡→端口，其中端口包含了端口类型、端口号、端口状态等属性。
端口类对象和光模块类对象之间，通过指定端口号的端口类对象和具体某个光模块类对象之间的关联关系，表示二次设备板卡上端口和光模块之间的关联关系。
步骤3，建立通信介质对象模型。
通信介质对象模型包括光缆对象模型和光纤对象模型，两者均是基于IEC 61970CIM核心包Core中设备类(Equipment)的扩展类，这里扩展的类包括屏柜间光缆类(OpticalCable)、屏柜间光缆纤芯类(FibreCore)以及屏柜内光纤类(IntCore)，具体所有扩展的类如图1所示；其中，屏柜间光缆对象包含一个或多个屏柜间光缆纤芯对象。
步骤4，建立二次设备对象模型和二次元器件对象模型之间的通信回路连接关系。
通过屏柜间光缆纤芯对象和光端子对象之间的关联关系、屏柜内光纤对象和光端子对象之间的关联关系以及屏柜内光纤对象和光模块对象之间的关联关系，建立二次设备对象模型和二次元器件对象模型之间的通信回路连接关系。
步骤5，建立二次设备对象模型和二次设备容器类对象模型之间的关联关系，得到智能变电站网络化二次回路模型，各模型之间的关系用各扩展类表示如图2所示。
通过在二次设备小室对象上建立CabinetContain关系属性，来描述二次设备小室包含的所有二次屏柜，通过在二次设备屏柜对象上建立FrameContain关系属性，来描述二次设备屏柜包含的所有二次设备，通过在光纤配线架对象上建立OpticalTerminalContain关系属性，来描述光纤配线架上包含的所有光端子，从而完整的建立二次设备小室、二次屏柜、二次设备以及光纤配线架、光端子的关联关系，具体形式为二次设备小室→二次屏柜→二次设备以及光纤配线架→光端子。
上述建模方法基于IEC 61970 CIM核心包Core中的设备类，继承和扩展了二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型和二次元器件对象模型，基于IEC 61970 CIM核心包Core中的设备容器类，继承和扩展了二次设备容器类对象模型，然后建立各模型之间的关系，构成二次回路模型，为智能变电站二次设备及网络化二次回路运维管理建立了标准化的信息模型，提升了智能变电站二次设备及网络化二次回路运维管理的标准化水平、信息化水平以及二次设备运维管理精益化水平。
根据建立的智能变电站网络化二次回路模型，提出了智能变电站网络化二次回路故障诊断方法，实现了智能变电站网络化二次回路故障诊断和定位等高级应用功能，具体步骤如下：
A)根据所述智能变电站网络化二次回路建模方法，建立智能变电站网络化二次回路模型。
B)根据智能变电站网络化二次回路模型，构建智能变电站网络化二次回路有向图。
由于智能变电站网络化二次回路传递的GOOSE和SV信息采用发布、订阅方式，因此基于模型可以构建智能变电站网络化二次回路有向图，图3所示为一个智能变电站典型间隔GOOSE网络化二次回路有向图的表示方法的示意。
C)分析智能变电站网络化二次回路有向图上各节点的状态，找出故障节点。
若发生GOOSE链路中断的故障，则可对传递GOOSE的网络化二次回路对应的有向图上每个节点信息和状态进行分析，找出发生故障的节点，进而实现智能变电站网络化二次回路故障诊断定位。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：包括以下步骤，
建立智能变电站网络化二次回路所涉及的二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型、二次元器件对象模型以及二次设备容器类对象模型；
建立二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型以及二次元器件对象模型之间的聚合关系；
建立通信介质对象模型；
建立二次设备对象模型和二次元器件对象模型之间的通信回路连接关系；
建立二次设备对象模型和二次设备容器类对象模型之间的关联关系，得到智能变电站网络化二次回路模型。
2.根据权利要求1所述的智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型和二次元器件对象模型均是基于IEC 61970 CIM核心包Core中设备类的扩展类，扩展的类包括保护设备类、测控装置类、合并单元类、智能终端类、安自装置类、故障录波器类、交换机类、板卡类、端口类、光模块类以及光端子类；
二次设备容器类对象模型是基于IEC 61970 CIM核心包Core中设备容器类的扩展类，扩展的类包括二次设备小室容器类、二次设备屏柜容器类以及光纤配线架容器类。
3.根据权利要求2所述的智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：通过在设备类对象上扩展BoardContain关系属性，来描述二次设备包含的所有二次设备板卡，通过在板卡类对象上建立ComponentContain关系属性，来描述二次设备板卡上包含的所有二次元器件，从而建立二次设备对象模型、二次设备板卡对象模型以及二次元器件对象模型之间的聚合关系。
4.根据权利要求3所述的智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：通过在保护设备类对象上扩展BoardContain关系属性，来描述保护设备包含的所有二次设备板卡，通过在板卡类对象上建立ComponentContain关系属性，来描述二次设备板卡上包含的所有端口。
5.根据权利要求2所述的智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：通过端口类对象和光模块类对象之间的关联关系，表示二次设备板卡上端口和光模块之间的关联关系。
6.根据权利要求2所述的智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：通信介质对象模型包括光缆对象模型和光纤对象模型，两者均是基于IEC 61970 CIM核心包Core中设备类的扩展类，扩展的类包括屏柜间光缆类、屏柜间光缆纤芯类以及屏柜内光纤类。
7.根据权利要求6所述的智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：通过屏柜间光缆纤芯对象和光端子对象之间的关联关系、屏柜内光纤对象和光端子对象之间的关联关系以及屏柜内光纤对象和光模块对象之间的关联关系，建立二次设备对象模型和二次元器件对象模型之间的通信回路连接关系。
8.根据权利要求2所述的智能变电站网络化二次回路建模方法，其特征在于：通过在二次设备小室对象上建立CabinetContain关系属性，来描述二次设备小室包含的所有二次屏柜，通过在二次设备屏柜对象上建立FrameContain关系属性，来描述二次设备屏柜包含的所有二次设备，通过在光纤配线架对象上建立OpticalTerminalContain关系属性，来描述光纤配线架上包含的所有光端子，从而建立二次设备对象模型和二次设备容器类对象模型之间的关联关系。
9.智能变电站网络化二次回路故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤，
根据所述智能变电站网络化二次回路建模方法，建立智能变电站网络化二次回路模型；
根据智能变电站网络化二次回路模型，构建智能变电站网络化二次回路有向图；
分析智能变电站网络化二次回路有向图上各节点的状态，找出故障节点。
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