CN108304942A - 智能变电站二次系统异常智能处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能变电站二次系统异常智能处理方法，针对基于IEC61850智能变电站的二次系统特点，分析智能变电站SCD文件的特征，实现完整建模，以涵盖变电站一、二次模型信息及一、二次设备的关联关系，同时结合变电站实时采集的相关信息，根据变电所运行管理规程，采用人工智能技术，确定二次系统异常时的处理机制及基于隐性故障辨识模型的安全预警，为运行人员提供决策处理依据，有效提高供电可靠性。本发明还同时公开了一种智能变电站二次系统异常智能处理系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能变电站二次系统异常智能处理方法。
背景技术
随着经济发展、社会进步、科技和信息化水平不断提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。
随着IEC61850标准的正式发布，基于IEC61850体系的智能变电站逐步开展了工程实践，相比于常规综自系统的最大差异在于智能变电站的二次系统涵盖在SCD文件中，整个二次系统变为“黑匣子”，这对于智能变电站的运维带来了极大的挑战。
2012年有电力单位就“智能变电站配置信息的全生命周期管理”及“SCD管控技术方案分析”进行研究，但该研究仅仅考虑变电站过程层的管理问题，没有基于变电站一、二次设备的关联属性，未研究二次系统异常智能处理机制及基于隐性故障辨识模型的安全预警。
鉴于以上原因，有必要研究出一种新的智能变电站二次系统异常智能处理方法，有效提高供电可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种智能变电站二次系统异常智能处理方法，通过分析智能变电站二次系统特征，基于全模型SCD文件的解析和信息的实时采集，采用专家系统工具，实现二次系统异常智能判别，为运行人员提供决策处理依据，有效提高供电可靠性；本发明的目的之二是提供一种智能变电站二次系统异常智能处理系统。
本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：所述方法包括以下步骤：
(1)根据IEC61850体系及SCD全模型框架结构，提取工程化SCD文件特征，通过含有SSD信息的SCD配置文件扩展技术路径，实现变电站一、二次设备基于模型的关联，设计扩展SCD全模型文件；
(2)通过对智能变电站二次系统数字化异常信息进行分类、释义及原因探讨，设计建立智能变电站二次系统数字化异常信息释义及分析库；
(3)根据智能变电站现场运行规程，结合二次系统的设计方案，设计二次系统异常判定及定位策略，建立智能变电站二次系统运维决策支持策略库；
(4)通过保护装置原理图及事故/告警辅助分析、问题追溯技术，采用基于中间节点文件图形化显示保护装置内部动作逻辑、动作时序、故障量信息；
(5)通过SVG公共图形标准、热链接及图层分层展示技术，完成智能变电站主接线图、二次系统虚回路图、保护装置原理及决策流程图的设计，以及二次系统数字化异常信息释义、原因分析及处理方案展示区；
(6)在二次回路发生异常信息时，将二次系统数字化异常信息映射到展示区，并通过智能变电站二次系统数字化异常信息释义及分析库进行释义和原因分析，并通过智能变电站二次系统运维决策支持策略库出具对应的处理方案，所述释义、原因分析和处理方案也一并通过展示区进行展示。
本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：
智能变电站二次系统异常智能处理系统，包括：人机交互模块、网络通信模块、模型解析模块、异常信息释义及分析模块、运维决策支持策略库模块、数据存储模块；其中，
人机交互模块用于获取SCD文件，送至模型解析模块；
模型解析模块用于提取工程化SCD文件特征，通过含有SSD信息的SCD配置文件扩展技术路径，实现变电站一、二次设备基于模型的关联，设计扩展SCD全模型文件；并依据SCL标签搜索技术及预先设定的二次保护信号配置表，解析SCD文件中模型与二次系统的对应关系，并送至网络通信模块；
网络通信模块将反映二次系统状态的信息，及保护装置MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV三者的报文信息送至异常信息释义及分析模块；
异常信息释义及分析模块解析二次系统状态的信息得到二次保护信号配置表对应的IED装置特征值，解析保护装置MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文得到报文中断特征值，将IED装置特征值及报文中断特征值，与继电保护系统及模型之间的对应关系进行匹配，通过异常信息释义及分析数据库得到异常信息的释义以及原因分析数据，并将相关数据发送至运维决策支持策略库模块和数据存储模块；所述异常信息释义及分析数据库用于存储智能变电站二次系统数字化异常信息释义及对应的原因分析数据；
运维决策支持策略模块根据异常信息的释义以及原因分析数据，根据二次系统异常判定规则和运维决策支持策略数据库，提出运维决策支持及定位策略，并发送至数据存储模块；
数据存储模块将异常信息的释义以及原因分析数据以及运维决策支持及定位策略送至人机交互模块；
人机交互模块以可视化的方式展示智能变电站主接线图、二次系统虚回路图、保护装置原理及决策流程图，以及二次系统数字化异常信息释义、原因分析及处理方案数据，为运行检修人员提供技术支撑手段
本发明的有益效果是：
针对基于IEC61850智能变电站的二次系统特点，分析智能变电站SCD文件的特征，实现智能变SCD完整建模，以涵盖变电站一、二次模型信息及一、二次设备的关联关系，同时结合变电站实时采集的相关信息，根据变电所运行管理规程，采用人工智能技术，确定二次系统异常时的处理机制及基于隐性故障辨识模型的安全预警，为运行人员提供决策处理依据，有效提高供电可靠性；并且能够提高智能变电站二次系统的可维护性、二次系统抵御风险的能力及故障处理效率，减少隐性故障发生的几率，为变电站无人值守、调控一体化、运维一体化管理模式的推进提供技术支撑；同时有效支撑未来智能变电站的各种高级应用，提高智能变电站二次系统的可用率以及供电可靠性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的系统架构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的智能变电站二次系统异常智能处理方法，包括如下步骤：
(1)根据IEC61850体系及SCD全模型框架结构，提取工程化SCD文件特征，通过含有SSD信息的SCD配置文件扩展技术路径，实现变电站一、二次设备基于模型的关联，设计扩展SCD全模型文件；建模过程中，应保证过程层虚端子、虚回路的一致性；
(2)通过对智能变电站二次系统数字化异常信息进行分类、释义及原因探讨，设计建立智能变电站二次系统数字化异常信息释义及分析库；
(3)根据智能变电站现场运行规程，结合二次系统的设计方案，设计二次系统异常判定及定位策略，建立智能变电站二次系统运维决策支持策略库；
(4)通过保护装置原理图及事故/告警辅助分析、问题追溯技术，采用基于中间节点文件图形化显示保护装置内部动作逻辑、动作时序、故障量信息；
(5)通过SVG公共图形标准、热链接及图层分层展示技术，完成智能变电站主接线图、二次系统虚回路图、保护装置原理及决策流程图的设计，以及二次系统数字化异常信息释义、原因分析及处理方案展示区；
(6)在二次回路发生异常信息时，将二次系统数字化异常信息映射到展示区，并通过智能变电站二次系统数字化异常信息释义及分析库进行释义和原因分析，并通过智能变电站二次系统运维决策支持策略库出具对应的处理方案，所述释义、原因分析和处理方案也一并通过展示区进行展示。
在步骤1)中，SCD文件涵盖了智能变电站二次系统的所有关联关系，对于智能变电站二次系统的分析必须基于SCD展开。对SCD模型文件中的一次设备以及一、二次关联信息的建模进行规范,利用SSD文件描述整个变电站的一次设备以及相关的测控、保护和录波需求，形成与工程实施无关的、计算机可读的变电站需求模型文档,SSD文件描述的变电站需求模型被实例化后(即实际IED中的逻辑节点与SSD中的LNode进行关联)，可以对整个变电站的一次和二次模型进行自动闭环测试，从而获得完备的信息(包括一次、二次以及一二次关联信息)、可自动测试的电力系统模型，为进一步构建高级应用奠定模型基础。
如图2所示，根据上述方法的设计思想，本发明还提供了智能变电站二次系统异常智能处理系统，从而能够实现上述智能处理方法。系统包括：人机交互模块、网络通信模块、模型解析模块、异常信息释义及分析模块、运维决策支持策略库模块、数据存储模块；其中，
人机交互模块用于获取SCD文件，送至模型解析模块；
模型解析模块用于提取工程化SCD文件特征，通过含有SSD信息的SCD配置文件扩展技术路径，实现变电站一、二次设备基于模型的关联，设计扩展SCD全模型文件；并依据SCL标签搜索技术及预先设定的二次保护信号配置表，解析SCD文件中模型与二次系统的对应关系，并送至网络通信模块；
网络通信模块将反映二次系统状态的信息，及保护装置MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV三者的报文信息送至异常信息释义及分析模块；本实施例中，网络通信模块是以IEC61850通信规约方式进行数据通信。
异常信息释义及分析模块解析二次系统状态的信息得到二次保护信号配置表对应的IED装置特征值，解析保护装置MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文得到报文中断特征值，将IED装置特征值及报文中断特征值，与继电保护系统及模型之间的对应关系进行匹配，通过异常信息释义及分析数据库得到异常信息的释义以及原因分析数据，并将相关数据发送至运维决策支持策略库模块和数据存储模块；所述异常信息释义及分析数据库用于存储智能变电站二次系统数字化异常信息释义及对应的原因分析数据；
运维决策支持策略模块根据异常信息的释义以及原因分析数据，根据二次系统异常判定规则和运维决策支持策略数据库，提出运维决策支持及定位策略，并发送至数据存储模块；
数据存储模块将异常信息的释义以及原因分析数据以及运维决策支持及定位策略送至人机交互模块；
人机交互模块以可视化的方式展示智能变电站主接线图、二次系统虚回路图、保护装置原理及决策流程图，以及二次系统数字化异常信息释义、原因分析及处理方案数据，为运行检修人员提供技术支撑手段。
本实施例中，人机交互模块包括人机操作单元、数据接口单元、图形展示单元；其中人机操作单元依据人工指令，确定需下载的SCD文件及预先设定的二次保护信号配置表，并将下载指令下达至数据接口单元；
数据接口单元依据来自人机操作单元的下载指令，接收SCD文件的下载，并将SCD文件及信号配置表送至模型解析模块；
图形展示单元接收来自数据存储模块发来的各类数据，实现可视化展示，为运行检修人员提供二次系统异常信息处理的判断依据。同时图形展示单元还用于显示以下数据信息：
a.通过保护装置原理图及事故/告警辅助分析、问题追溯技术，采用基于中间节点文件图形化显示保护装置内部动作逻辑、动作时序、故障量信息；
b.通过SVG公共图形标准、热链接及图层分层展示技术完成的智能变电站主接线图、二次系统虚回路图、保护装置原理及决策流程图。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.智能变电站二次系统异常智能处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)根据IEC61850体系及SCD全模型框架结构，提取工程化SCD文件特征，通过含有SSD信息的SCD配置文件扩展技术路径，实现变电站一、二次设备基于模型的关联，设计扩展SCD全模型文件；
(2)通过对智能变电站二次系统数字化异常信息进行分类、释义及原因探讨，设计建立智能变电站二次系统数字化异常信息释义及分析库；
(3)根据智能变电站现场运行规程，结合二次系统的设计方案，设计二次系统异常判定及定位策略，建立智能变电站二次系统运维决策支持策略库；
(4)通过保护装置原理图及事故/告警辅助分析、问题追溯技术，采用基于中间节点文件图形化显示保护装置内部动作逻辑、动作时序、故障量信息；
(5)通过SVG公共图形标准、热链接及图层分层展示技术，完成智能变电站主接线图、二次系统虚回路图、保护装置原理及决策流程图的设计，以及二次系统数字化异常信息释义、原因分析及处理方案展示区；
(6)在二次回路发生异常信息时，将二次系统数字化异常信息映射到展示区，并通过智能变电站二次系统数字化异常信息释义及分析库进行释义和原因分析，并通过智能变电站二次系统运维决策支持策略库出具对应的处理方案，所述释义、原因分析和处理方案也一并通过展示区进行展示。
2.智能变电站二次系统异常智能处理系统，其特征在于：所述系统包括：人机交互模块、网络通信模块、模型解析模块、异常信息释义及分析模块、运维决策支持策略库模块、数据存储模块；其中，
人机交互模块用于获取SCD文件，送至模型解析模块；
模型解析模块用于提取工程化SCD文件特征，通过含有SSD信息的SCD配置文件扩展技术路径，实现变电站一、二次设备基于模型的关联，设计扩展SCD全模型文件；并依据SCL标签搜索技术及预先设定的二次保护信号配置表，解析SCD文件中模型与二次系统的对应关系，并送至网络通信模块；
网络通信模块将反映二次系统状态的信息，及保护装置MMS、智能终端GOOSE、合并单元SV三者的报文信息送至异常信息释义及分析模块；
异常信息释义及分析模块解析二次系统状态的信息得到二次保护信号配置表对应的IED装置特征值，解析保护装置MMS报文、智能终端GOOSE报文、合并单元SV报文得到报文中断特征值，将IED装置特征值及报文中断特征值，与继电保护系统及模型之间的对应关系进行匹配，通过异常信息释义及分析数据库得到异常信息的释义以及原因分析数据，并将相关数据发送至运维决策支持策略库模块和数据存储模块；所述异常信息释义及分析数据库用于存储智能变电站二次系统数字化异常信息释义及对应的原因分析数据；
运维决策支持策略模块根据异常信息的释义以及原因分析数据，根据二次系统异常判定规则和运维决策支持策略数据库，提出运维决策支持及定位策略，并发送至数据存储模块；
数据存储模块将异常信息的释义以及原因分析数据以及运维决策支持及定位策略送至人机交互模块；
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