CN108549739B

CN108549739B - 基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法及系统

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Publication number: CN108549739B
Application number: CN201810179559.3A
Authority: CN
Inventors: 叶远波; 谢民; 黄太贵; 孙月琴; 王同文; 程晓平; 王栋; 俞斌; 王薇; 吴宝文; 王玉; 王占欣; 张楠
Original assignee: BEIJING JOIN BRIGHT DIGITAL POWER TECHNOLOGY CO LTD; State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Current assignee: BEIJING JOIN BRIGHT DIGITAL POWER TECHNOLOGY CO LTD; State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2038-03-05
Also published as: CN108549739A

Abstract

本发明公开了一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法及系统，其中，方法包括：建立保护装置定值信息的矩阵模型，其中，矩阵模型具有多个定值信息区域；根据保护装置定值信息的类型，将矩阵模型划分为多个区域；通过矩阵运算读取矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息；建立具体的保护装置的取值模板，并将取值模板转换成用于矩阵运算的矩阵表达；根据取值模板与矩阵模型的运算，对矩阵模型中定值信息进行提取。该方法可以通过稀疏矩阵的建立和运算对继电保护装置定值信息进行建模和读取，具有提高保护定值查询效率、减少数据交换时格式转换、保证定值信息完整性的优点，并为定值分析奠定基础。

Description

基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护装置信息管理技术领域，特别涉及一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法及系统。

背景技术

继电保护在电力系统领域中对保证电力系统的安全稳定运行具有重大意义，因此对保护装置定值的性能和正确性提出较高要求。此外，电力系统的智能应用也需要对保护装置定值信息读取、搜索查询和快速分析。

相关技术中，对于保护装置定值的测量准确性和效率不高，且无法进行数据共享，导致无法保证定值信息的完整性，进而无法快速响应继电保护装置定值信息的搜索和查询，造成难以对继电保护装置定值信息进行全面分析的后果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一方面目的在于提出一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法。该方法可以提高查询效率，保证定值信息完整性。

本发明的另一方面目的在于提出一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统。

为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法，包括以下步骤：建立保护装置定值信息的矩阵模型，其中，所述矩阵模型具有多个定值信息区域；根据保护装置定值信息的类型，将所述矩阵模型划分为多个区域；通过矩阵运算读取所述矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息；建立具体的保护装置的取值模板，并将所述取值模板转换成用于矩阵运算的矩阵表达；根据所述取值模板与矩阵模型的运算，对所述矩阵模型中定值信息进行提取。

本发明实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法，通过对保护装置定值信息建立矩阵模型并分为不同信息区域，并进行矩阵运算读取各区域信息，便于数据共享和方便计算，进而建立保护装置的取值模板，提高提取矩阵模型中定值信息的效率和准确性，具有提高保护定值查询效率、减少数据交换时格式转换、保证定值信息完整性的优点，并为保护装置定值分析奠定基础。

在一些示例中，所述多个定值信息区域包括第一至第四定值信息区域，所述多个区域包括第一至第四区域。

在一些示例中，所述第一至第四区域分别为常规定值信息区域、时间定值及控制字信息区域、SV软压板信息区域和设备信息区域。

在一些示例中，通过如下矩阵运算读取所述矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息，所述矩阵运算为：

G_A＝[E_A 0]×G×[E_A 0]，

G_B＝[E_B 0]×G×[0 E_B]，

G_C＝[0 E_C]×G×[E_C 0]，

G_D＝[0 E_D]×G×[0 E_D]。

在一些示例中，所述根据所述取值模板与矩阵模型的运算，对所述矩阵模型中定值信息进行提取，包括：对于一个矩阵P中序列为(i,j)的元素p_ij的值，通过如下公式获取，所述公式为：

p_ij＝Lⁱ×P×R^j，

其中，Lⁱ为行矩阵，其中的第i列为1，其他值为零，R^j为列矩阵，其中的第j行元素为1，其他值为零；

通过所述矩阵运算，将取值模板和所述矩阵模型中元素为1的序列(i,j)表达为行矩阵Lⁱ和列矩阵R^j，其中，通过如下公式获取某保护装置型号的保护定值信息，所述公式为：

a_ij＝Lⁱ×G_A×R^j。

本发明的另一方面的实施例公开了一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统，包括：矩阵模型建立模块，用于建立保护装置定值信息的矩阵模型，其中，所述矩阵模型具有多个定值信息区域；划分模块，用于根据保护装置定值信息的类型，将所述矩阵模型划分为多个区域；计算模块，用于通过矩阵运算读取所述矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息；取值模板建立模块，用于建立具体的保护装置的取值模板，并将所述取值模板转换成用于矩阵运算的矩阵表达；提取模块，用于根据所述取值模板与矩阵模型的运算，对所述矩阵模型中定值信息进行提取。

本发明实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统，通过对保护装置定值信息建立矩阵模型并分为不同信息区域，并进行矩阵运算读取各区域信息，便于数据共享和方便计算，进而建立保护装置的取值模板，提高提取矩阵模型中定值信息的效率和准确性，具有提高保护定值查询效率、减少数据交换时格式转换、保证定值信息完整性的优点，并为保护装置定值分析奠定基础。

在一些示例中，所述计算模块通过如下矩阵运算读取所述矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息，所述矩阵运算为：

G_A＝[E_A 0]×G×[E_A 0]，

G_B＝[E_B 0]×G×[0 E_B]，

G_C＝[0 E_C]×G×[E_C 0]，

G_D＝[0 E_D]×G×[0 E_D]。

在一些示例中，所述提取模块用于：

对于一个矩阵P中序列为(i,j)的元素p_ij的值，通过如下公式获取，所述公式为：

p_ij＝Lⁱ×P×R^j，

a_ij＝Lⁱ×G_A×R^j。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述的或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法中继电保护装置定值建模及数据汲取过程示意图；以及

图3是根据本发明一个实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法的流程图。如图1所示，结合图2可知本发明一个实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法，包括如下步骤：

S1：建立保护装置定值信息的矩阵模型，其中，矩阵模型具有多个定值信息区域。

具体来说，通过研究和分析多个系统应用对保护装置定值信息数据的要求，建立继电保护装置定值信息的稀疏矩阵模型。其中，矩阵模型具有多个定值信息区域。

作为一个具体的示例，对于一个一致的保护装置模型，可以定义一个二维数组：

G＝{a_ij}，

其中，i为保护类别编码，j为定值项编码。据此可对一个保护装置模型形成m×n的矩阵。例如，以线路保护装置为例，形成下面的矩阵G：

可以理解的是，因为不同厂家、不同型号的保护装置，在定值项上有明显的差别，所以元素数目并不能被预测，这时则可以预先估计最大可能的注入元素数目，确定最大注入元素数目，并据此为每一个存储区域放置足够的空间，当然，m、n的取值还是依据具体使用情况而定。所以基于上述理论形成的数学矩阵是一个0的元素数目远远多于非0元素的数目的稀疏矩阵。

S2：根据保护装置定值信息的类型，将矩阵模型划分为多个区域。

具体地，根据具体装置定值信息的类型，将上述矩阵模型划分为多个定值信息区域，例如：可以将上述矩阵G划分为第一至第四区域。其中，第一至第四区域分别为常规定值信息区域、时间定值及控制字信息区域、SV软压板信息区域和设备信息区域，在矩阵中可由A、B、C、D四个区域表示，其矩阵G划分为：

其中，常规定值信息区域包含但不仅包含距离保护定值、零序保护定值、差动保护定值等信息；时间定值及控制字信息区域包含但不仅包含时间延时定值、重合闸时间、距离保护控制字等信息；SV软压板信息区域包含但不仅包含主保护压板、距离保护压板、SV软压板的投退等信息；设备信息区域包含但不仅包含串口1波特率、串口2波特率、IP地址等信息。

可以理解的是，将矩阵划分为多个区域便于计算，并为后续步骤提供基础。

S3：通过矩阵运算读取矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息。

具体地，通过设计的算法对上述矩阵模型进行矩阵运算，并读取矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息。

作为一个具体示例，可以通过以下运算实现对各个区域定值信息的获取：

G_A＝[E_A 0]×G×[E_A 0]，

G_B＝[E_B 0]×G×[0 E_B]，

G_C＝[0 E_C]×G×[E_C 0]，

G_D＝[0 E_D]×G×[0 E_D]，

S4：建立具体的保护装置的取值模板，并将取值模板转换成用于矩阵运算的矩阵表达

需要说明的是，相同类型(用于保护同一类设备的保护装置)的保护装置，其通用稀疏矩阵模型是一样的，但是不同型号的保护装置信息稀疏矩阵中取值的位置是不同的。基于上述原因，需要建立具体的保护装置的取值模板，并转换成矩阵运算来表达。

具体地，根据保护定值单中的定值清单，建立针对某保护装置型号的取值模板。用稀疏矩阵来表达此取值模板，并在取值的二维序列位置置1，其他二维序列位置置0。

例如，取RCS931A(V1.32)继电保护装置常规定值信息区域的取值模板为：

其时间定值及控制字信息区域的取值模板为：

并根据上述理论同理可得到SV软压板信息区域和设备信息区域的定值信息。

需要说明的是，因为保型号相同、版本不同的保护装置模板差别不大，在不同版本的保护装置模型的扩展时，仅需对原有稀疏矩阵模型中取值序列位置进行变更即可完成新保护装置模板的添加，方便快捷实用性高。

S5：根据取值模板与矩阵模型的运算，对矩阵模型中定值信息进行提取。

需要说明的是，通常，可以通过下列运算来获得矩阵P中序列为(i,j)的元素p_ij的值，其公式为：

p_ij＝Lⁱ×P×R^j，

其中，Lⁱ为行矩阵，其中的第i列为1，其他值为零；R^j为列矩阵，其中的第j行元素为1，其他值为零。

作为一个具体示例，通过上述矩阵运算，可将保护装置的取值模板的矩阵模型中元素为1的序列(i,j)表达为行矩阵Lⁱ和列矩阵R^j，并通过：a_ij＝Lⁱ×G_A×R^j，以获取某保护装置型号的保护定值信息。

例如，在RCS931A(V1.32)继电保护装置中，对常规定值信息区域进行提取，其取值为：

在另一个实施例中，不同型号保护装置常规定值信息区域取值可表达为：

并根据上述原理可读取不同型号保护装置的不同定值信息区的保护定值信息，以完成对于保护定值信息的提取以方便后续处理。

图3是根据本发明一个实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统的结构示意图。如图3所示，根据本发明一个基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统10，包括：矩阵模型建立模块100、划分模块200、计算模块300、取值模板建立模块400和提取模块500。

其中，矩阵模型建立模块100用于建立保护装置定值信息的矩阵模型，其中，矩阵模型具有多个定值信息区域。

划分模块200用于根据保护装置定值信息的类型，将矩阵模型划分为多个区域。

在一个实施例中，多个定值信息区域包括第一至第四定值信息区域，多个区域包括第一至第四区域且第一至第四区域分别为常规定值信息区域、时间定值及控制字信息区域、SV软压板信息区域和设备信息区域。

计算模块300用于通过矩阵运算读取矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息。

在一个实施例中，计算模块300通过如下矩阵运算读取矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息，矩阵运算为：

G_A＝[E_A 0]×G×[E_A 0]，

G_B＝[E_B 0]×G×[0 E_B]，

G_C＝[0 E_C]×G×[E_C 0]，

G_D＝[0 E_D]×G×[0 E_D]。

取值模板建立模块400用于建立具体的保护装置的取值模板，并将取值模板转换成用于矩阵运算的矩阵表达。

提取模块500用于根据取值模板与矩阵模型的运算，对矩阵模型中定值信息进行提取。

在一个实施例中，提取模块500用于：对于一个矩阵P中序列为(i,j)的元素p_ij的值，通过如下公式获取，公式为：

p_ij＝Lⁱ×P×R^j，

其中，Lⁱ为行矩阵，其中的第i列为1，其他值为零，R^j为列矩阵，其中的第j行元素为1，其他值为零；通过矩阵运算，将取值模板和矩阵模型中元素为1的序列(i,j)表达为行矩阵Lⁱ和列矩阵R^j，其中，通过如下公式获取某保护装置型号的保护定值信息，公式为：

a_ij＝Lⁱ×G_A×R^j。

需要说明的是，对于本发明实施例的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法的解释说明同样适用于该实施例的装置，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立保护装置定值信息的矩阵模型，其中，所述矩阵模型具有多个定值信息区域；

根据保护装置定值信息的类型，将所述矩阵模型划分为多个区域；

通过矩阵运算读取所述矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息，其中，所述矩阵运算为：

G_A＝[E_A 0]×G×[E_A 0]，

G_B＝[E_B 0]×G×[0 E_B]，

G_C＝[0 E_C]×G×[E_C 0]，

G_D＝[0 E_D]×G×[0 E_D]；

建立具体的保护装置的取值模板，并将所述取值模板转换成用于矩阵运算的矩阵表达；

根据所述取值模板与矩阵模型的运算，对所述矩阵模型中定值信息进行提取，包括：对于一个矩阵P中序列为(i,j)的元素p_ij的值，通过如下公式获取，所述公式为：

p_ij＝Lⁱ×P×R^j，

其中，Lⁱ为行矩阵，其中的第i列为1，其他值为零，R^j为列矩阵，其中的第j行元素为1，其他值为零；通过所述矩阵运算，将取值模板和所述矩阵模型中元素为1的序列(i,j)表达为行矩阵Lⁱ和列矩阵R^j，其中，通过如下公式获取某保护装置型号的保护定值信息，所述公式为：

a_ij＝Lⁱ×G_A×R^j。

2.根据权利要求1所述的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法，其特征在于，所述多个定值信息区域包括第一至第四定值信息区域，所述多个区域包括第一至第四区域。

3.根据权利要求2所述的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模方法，其特征在于，所述第一至第四区域分别为常规定值信息区域、时间定值及控制字信息区域、SV软压板信息区域和设备信息区域。

4.一种基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统，其特征在于，包括：

矩阵模型建立模块，用于建立保护装置定值信息的矩阵模型，其中，所述矩阵模型具有多个定值信息区域；

划分模块，用于根据保护装置定值信息的类型，将所述矩阵模型划分为多个区域；

计算模块，用于通过矩阵运算读取所述矩阵模型中每个定值信息区域的定值信息，所述矩阵运算为：

G_A＝[E_A 0]×G×[E_A 0]，

G_B＝[E_B 0]×G×[0 E_B]，

G_C＝[0 E_C]×G×[E_C 0]，

G_D＝[0 E_D]×G×[0 E_D]；

取值模板建立模块，用于建立具体的保护装置的取值模板，并将所述取值模板转换成用于矩阵运算的矩阵表达；

提取模块，用于根据所述取值模板与矩阵模型的运算，对所述矩阵模型中定值信息进行提取，所述提取模块具体用于：对于一个矩阵P中序列为(i,j)的元素p_ij的值，通过如下公式获取，所述公式为：

p_ij＝Lⁱ×P×R^j，

a_ij＝Lⁱ×G_A×R^j。

5.根据权利要求4所述的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统，其特征在于，所述多个定值信息区域包括第一至第四定值信息区域，所述多个区域包括第一至第四区域。

6.根据权利要求5所述的基于稀疏矩阵的保护装置定值信息建模系统，其特征在于，所述第一至第四区域分别为常规定值信息区域、时间定值及控制字信息区域、SV软压板信息区域和设备信息区域。