CN108683253A - 一种输变电设备全景监视方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统自动化领域，尤其涉及一种输变电设备全景监视方法。所述方法包括如下步骤：(S1)一、二次设备监控建模；(S2)信息模型可视化组织；(S3)一、二次设备信息模型关联；(S4)电网监视模型整体展示。所述方法为调控运行人员提供了全场景电网监视感知，方便了电网监控人员的监视工作，并具有智能可视化辅助决策的功能。

Description

一种输变电设备全景监视方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，尤其涉及一种输变电设备全景监视方法。

背景技术

随着电力系统的日益发展，电网越来越庞大，也越来越复杂，电网监控范围也越来越大，对电网监控运行人员的要求也越来越高。

电网调度监控方法一般通过告警信息窗的显示，监控员发现信息，依据自己的知识分析设备异常。并且各条信息独立显示，需要监控员来梳理，从细节着手，加大了监控员的思想压力。厂站索引图以厂站为单位，显示哪些厂站发生了故障或异常，厂站之间的联系需要监控员来分析思考，人的作用很重要。变电站间隔索引图能使监控员对整站设备情况有初步的了解，但是各间隔的关系需要监控员来凭记忆分析。间隔监视图能看到本间隔里发生的一些信息，信息之间的联系需要监控员来分析。

现有电网监视方法无论是信息窗进行监视还是主接线图、间隔图监视，从本质上还是从微观到宏观，从点到面的监视，需要监控人员对信息与设备及电网的关系有较深入的理解，而且容易漏监，对整个电网不好掌控。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明为电网调控运行人员提供一套输变电设备三维全景监视方法，改变现有电网的监视方式，将原有的离散监视、单点监视转变为电网运行的态势监视，改变原有的从单点监视开始转化为从全局监视；从而实现对调控系统从监控信息到回路，从回路到具体设备，从设备到电网的全范围监视功能。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种输变电设备全景监视方法，所述方法包括如下步骤：

(S1)一、二次设备监控建模；

(S2)信息模型可视化组织；

(S3)一、二次设备信息模型关联；

(S4)电网监视模型整体展示。

进一步地，所述步骤(S1)又包括如下步骤：

(S1-1)一次设备监控建模

根据一次设备类型及采集信息，建立相应的监控信息模型，并与一次设备形成对应关系，把采集信息的逻辑关系和造成的后果建立相应的数学模型；

(S1-2)二次设备监控建模

根据二次设备类型及采集信息，建立相应的监控信息模型，并与相应的二次设备对应，并对采集信息的逻辑关系和造成的后果建立相应的数学模型。

进一步地，在所述步骤(S2)中，利用步骤(S1)的结果，对一、二次设备的信息模型进行可视化组织，将信息与设备的关系及信息与信息之间的关系采用原理图的形式绘制出相应的模板，形成设备信息可视化模板库；

在所述的可视化模板库中，包括监控信息之间的关系有向图和每个信息的可信度计算模型。

进一步地，在所述步骤(S3)中，根据电网实际一、二次设备的配置情况，利用步骤(S2)形成的设备信息可视化模板库，实例化具体变电站相关一、二次设备，形成实际电网的真实情况，并将一、二次设备信息之间的连接关系进行对接，形成完整的一、二次设备之间的关联及后果的关联。

进一步地，所述步骤(S4)又包括如下步骤：

(S4-1)绘制电网地理接线图，并将各电压等级的线路走廊都在地理图上绘制出来，同时将与线路相关的信息以类似光字牌的类似形式标注在线路两端，厂站内部的信息标注在厂站节点上；

(S4-2)在变电站俯视图上根据清晰程度和设备层次，将各设备的监视信息进行标注，对于厂站的公用信息，标注在厂站俯视图的空白处或厂站的进门附近；

(S4-3)根据采集五类信息的数量及信息的严重程度对标注点进行着色展示。

进一步地，在所述步骤(S4-3)中，所述五类信息包括事故信息、异常信息、越限信息、变位信息和告知信息；

在展示过程中，可以单独展示某类信息，也可以同时展示所有信息；

根据系统层级进行不同的展示，在地理接线图上，展示的是线路监控信息出现的可信度之和与厂站内五类信息的可信度之和，或者线路和厂站某类信息的可信度之和，标注点色彩深浅与可信度之间的关系可以自定义几个区间；

在厂站俯视图层级，展示的是各设备五类信息的可信度之和或某类信息的可信度之和；

在间隔层级，则展示的是具体间隔的一、二次设备的监控信息关系图及可信度数值。

本发明的有益效果在于：

本发明实现了一种输变电设备全景监视的方法，该方法针对目前电网监视设备信息的孤立性和离散性缺陷，提出一套全新的监视理念：基于信息感知到逻辑感知再到设备感知，最后提升为电网态势感知的全景监视。为电网调控运行人员提供一套输变电设备三维全景监视方法，实现对调控系统从监控信息到回路，从回路到具体设备，从设备到电网的全范围监视功能；该方法为调控运行人员提供了全场景电网监视感知，方便了电网监控人员的监视工作，并具有智能可视化辅助决策的功能。

本发明先从宏观电压等级及地理分布来进行监视电网，在此基础上再对变电站设备位置及设备信息进行监视，在设备信息表现上，建立设备信息之间的逻辑关系，通过信息逻辑图来监视设备及电网，该方法改变了现有电网的监视方式，将原有的离散监视、单点监视转变为电网运行的态势监视，改变原有的从单点监视开始转化为从全局监视开始，更加符合人的思维方式，大大地减轻了监控员的劳动强度。

附图说明

图1是变电设备全景监视制作方法流程。

图2是实施例1中的关系有向图。

图3是实施例2中的关系有向图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方案作详细的阐述。这些实施例仅供叙述而并非用来限定本发明的范围或实施原则，本发明的保护范围仍以权利要求为准，包括在此基础上所作出的显而易见的变化或变动等。

图1是变电设备全景监视制作方法流程，如附图1所示，一种输变电设备全景监视方法的具体步骤如下：

步骤一：一、二次设备监控建模

(1)一次设备监控建模

该步骤根据一次设备类型及采集信息，建立相应的监控信息模型，并与一次设备形成对应关系，把采集信息的逻辑关系和造成的后果建立相应的数学模型。

以某类液压机构的SF6开关为例，其监控的信息为本体信息号分别是SF6压力低告警、SF6压力低闭锁，机构信号分别为油压低分合闸总闭锁、油压低合闸闭锁、油压低重合闸闭锁、N2泄漏告警、N2泄漏闭锁、油泵启动、油泵打压超时，监控信息是离散的，对一次设备造成的影响主要是开关不能合闸、开关不能重合闸、开关不能分合闸(拒动)，在这些离散信息中从设备原理来说有其固有的逻辑关系，在所有采集都正常的情况下，对于SF6压力低告警、N2泄漏告警、油泵启动这三个信号，只是纯粹的告警信息，提醒工作人员注意监视，联系人处理，此三信号不影响电网设备的运行，对于SF6压力低闭锁信号，它一定有相应的伴随信号SF6压力低告警，同时开关不能分闸，也不能合闸和重合闸，对于N2泄漏闭锁信号，它与SF6压力低闭锁信号类似，有其伴随信号和相应对开关的影响，等等，通过分析这些信号出现的规律和原理，把这些有相关性的信息表示出来形成有向图，如图2所示。

例如：油压低分合闸总闭锁信号出现，则必然导致开关拒动，同时一定会有伴随信号油压低重合闸闭锁、油压低合闸闭锁和油泵打压超时信号，如果没有伴随的相应信号，则可能是误报、漏报或传输错误。对于每一个采集到的信息，认为其初始可信度R0＝1，各信息之间的关联性，有三种情况，分别为不相关性，正相关性(出来某个信息一定会伴随某个信息)、反相关性(两个信号互斥，即出来此信息，另一个信息肯定不会出现)，对于正相关性信息，该信息的可信度R为有向图中前面出现的信息可信度之和加1(本身可信度初值)，对于反相关性信号出现，则该信息的可信度为R＝R正-R反，后果可信度R为能导致该后果的所有信息可信度之和。根据这些可信度数据可以方便地判别设备信息状态及设备健康状态。

计算可信度举例如下：假设系统采集到某开关监控信息油泵打压超时、油压低合闸闭锁、油压低重合闸闭锁、油压低分合闸总闭锁、N2泄露告警动作，则按照计算可信度规则，油泵打压超时可信度R为1，油压低合闸闭锁可信度R为2，油压低重合闸闭锁可信度R为3，油压低分合闸总闭锁可信度R为4，N2泄露告警可信度为1，开关拒动结果可信度R为4。

(2)二次设备监控建模

该步骤根据二次设备类型及采集信息，建立相应的监控信息模型，并与相应的二次设备对应，并对采集信息的逻辑关系和造成的后果建立相应的数学模型。

以线路保护为例，线路保护监控信息模型包括：主保护出口、后备保护出口、保护重合闸出口、保护远跳发信、保护远跳收信、保护TA断线、保护TV断线、保护A相跳闸出口、保护B相跳闸出口、保护C相跳闸出口、装置故障、装置异常、通道异常等，通过分析这些信号出现的规律和原理，把有相关性的信息表示出来形成有向图，如图3所示，其中保护全拒动结果与保护出口结果是反相关性结果。与一次设备监控建模类似计算方法，可以各信息及导致的后果的可信度R。

步骤二：信息模型可视化组织

该步骤利用步骤一的结果，对一、二次设备的信息模型进行可视化组织，将信息与设备的关系及信息与信息之间的关系采用原理图的形式绘制出相应的模板，形成设备信息可视化模板库。在相应的可视化模板库中，不仅包括监控信息之间的关系有向图，还包含每个信息的可信度计算模型。

步骤三：一、二次设备信息模型关联

该步骤根据电网实际一、二次设备的配置情况，利用步骤二形成的设备信息可视化模板库，实例化具体变电站相关一、二次设备，形成实际电网的真实情况，并将一、二次设备信息之间的连接关系进行对接，形成完整的一、二次设备之间的关联及后果的关联。

步骤四：电网监视模型整体展示

该步骤首先绘制电网地理接线图，并将各电压等级的线路走廊都在地理图上绘制出来，同时将与线路相关的信息以类似光字牌的类似形式标注在线路两端，厂站内部的信息标注在厂站节点上；其次在变电站俯视图上根据清晰程度和设备层次，将各设备的监视信息进行标注，对于厂站的公用信息，标注在厂站俯视图的空白处或厂站的进门附近；最后根据采集信息的数量及信息的严重程度对标注点进行着色展示。

在信息着色展示过程中，根据信息分类原则，分别展示事故、异常、越限、变位、告知五类信息，在展示过程中，可以单独展示某类信息，也可以同时展示所有信息，根据系统层级进行不同的展示，在地理接线图上，展示的是线路监控信息出现的可信度之和和厂站内五类信息的可信度之和，或者线路和厂站某类信息的可信度之和，标注点色彩深浅与可信度之间的关系可以自定义几个区间，在厂站俯视图层级，展示的是各设备五类信息的可信度之和或某类信息的可信度之和，在间隔层级，则展示的是具体间隔的一、二次设备的监控信息关系图及可信度数值。可以展示某类信息的在某一段时间的统计个数，生成相应的监控信息报表。

在应用过程中，在地理图上展示站内设备信息和线路信息，通过五类信息的数量和严重程度对标注点进行着色，在整张图上展示电网的运行情况，监控员通过这张图就能可视化感知电网的运行状态，减轻监控员的工作强度。还可以单独展示某类信息，在单独展示故障信息时，可以作为事故可视化辅助决策。同时提供各类未确认监视信息的某段时间的统计数据。了解全网态势后，可以利用厂站俯视图，监视整个变电站的设备健康状况，对于设备状况的了解可以继续调出监视信息的信息模型逻辑框图，从此框图可以看出各信息的逻辑关系和导致的结果。

实施例1：

在一次设备监控建模中，以某类液压机构的SF6开关为例，其监控的信息为本体信息号分别是SF6压力低告警、SF6压力低闭锁，机构信号分别为油压低分合闸总闭锁、油压低合闸闭锁、油压低重合闸闭锁、N2泄漏告警、N2泄漏闭锁、油泵启动、油泵打压超时，监控信息是离散的，对一次设备造成的影响主要是开关不能合闸、开关不能重合闸、开关不能分合闸(拒动)，在这些离散信息中从设备原理来说有其固有的逻辑关系，在所有采集都正常的情况下，对于SF6压力低告警、N2泄漏告警、油泵启动这三个信号，只是纯粹的告警信息，提醒工作人员注意监视，联系人处理，此三信号不影响电网设备的运行，对于SF6压力低闭锁信号，它一定有相应的伴随信号SF6压力低告警，同时开关不能分闸，也不能合闸和重合闸，对于N2泄漏闭锁信号，它与SF6压力低闭锁信号类似，有其伴随信号和相应对开关的影响，等等，通过分析这些信号出现的规律和原理，把这些有相关性的信息表示出来形成有向图，如图2所示。

例如：油压低分合闸总闭锁信号出现，则必然导致开关拒动，同时一定会有伴随信号油压低重合闸闭锁、油压低合闸闭锁和油泵打压超时信号，如果没有伴随的相应信号，则可能是误报、漏报或传输错误。对于每一个采集到的信息，认为其初始可信度R0＝1，各信息之间的关联性，有三种情况，分别为不相关性，正相关性(出来某个信息一定会伴随某个信息)、反相关性(两个信号互斥，即出来此信息，另一个信息肯定不会出现)，对于正相关性信息，该信息的可信度R为有向图中前面出现的信息可信度之和加1(本身可信度初值)，对于反相关性信号出现，则该信息的可信度为R＝R正-R反，后果可信度R为能导致该后果的所有信息可信度之和。根据这些可信度数据可以方便地判别设备信息状态及设备健康状态。

计算可信度举例如下：假设系统采集到某开关监控信息油泵打压超时、油压低合闸闭锁、油压低重合闸闭锁、油压低分合闸总闭锁、N2泄露告警动作，则按照计算可信度规则，油泵打压超时可信度R为1，油压低合闸闭锁可信度R为2，油压低重合闸闭锁可信度R为3，油压低分合闸总闭锁可信度R为4，N2泄露告警可信度为1，开关拒动结果可信度R为4。

实施例2：

在二次设备监控建模中，以线路保护为例，线路保护监控信息模型包括：主保护出口、后备保护出口、保护重合闸出口、保护远跳发信、保护远跳收信、保护TA断线、保护TV断线、保护A相跳闸出口、保护B相跳闸出口、保护C相跳闸出口、装置故障、装置异常、通道异常等，通过分析这些信号出现的规律和原理，把有相关性的信息表示出来形成有向图，如图3所示，其中保护全拒动结果与保护出口结果是反相关性结果。与一次设备监控建模类似计算方法，可以各信息及导致的后果的可信度R。

Claims (6)

1.一种输变电设备全景监视方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(S1)一、二次设备监控建模；

(S2)信息模型可视化组织；

(S3)一、二次设备信息模型关联；

(S4)电网监视模型整体展示。

2.根据权利要求1所述的一种输变电设备全景监视方法，其特征在于：所述步骤(S1)又包括如下步骤：

(S1-1)一次设备监控建模

根据一次设备类型及采集信息，建立相应的监控信息模型，并与一次设备形成对应关系，把采集信息的逻辑关系和造成的后果建立相应的数学模型；

(S1-2)二次设备监控建模

根据二次设备类型及采集信息，建立相应的监控信息模型，并与相应的二次设备对应，并对采集信息的逻辑关系和造成的后果建立相应的数学模型。

3.根据权利要求1所述的一种输变电设备全景监视方法，其特征在于：在所述步骤(S2)中，利用步骤(S1)的结果，对一、二次设备的信息模型进行可视化组织，将信息与设备的关系及信息与信息之间的关系采用原理图的形式绘制出相应的模板，形成设备信息可视化模板库；

在所述的可视化模板库中，包括监控信息之间的关系有向图和每个信息的可信度计算模型。

4.根据权利要求1所述的一种输变电设备全景监视方法，其特征在于：在所述步骤(S3)中，根据电网实际一、二次设备的配置情况，利用步骤(S2)形成的设备信息可视化模板库，实例化具体变电站相关一、二次设备，形成实际电网的真实情况，并将一、二次设备信息之间的连接关系进行对接，形成完整的一、二次设备之间的关联及后果的关联。

5.根据权利要求1所述的一种输变电设备全景监视方法，其特征在于：所述步骤(S4)又包括如下步骤：

(S4-1)绘制电网地理接线图，并将各电压等级的线路走廊都在地理图上绘制出来，同时将与线路相关的信息以类似光字牌的类似形式标注在线路两端，厂站内部的信息标注在厂站节点上；

(S4-2)在变电站俯视图上根据清晰程度和设备层次，将各设备的监视信息进行标注，对于厂站的公用信息，标注在厂站俯视图的空白处或厂站的进门附近；

(S4-3)根据采集五类信息的数量及信息的严重程度对标注点进行着色展示。

6.根据权利要求5所述的一种输变电设备全景监视方法，其特征在于：在所述步骤(S4-3)中，所述五类信息包括事故信息、异常信息、越限信息、变位信息和告知信息；

在展示过程中，可以单独展示某类信息，也可以同时展示所有信息；

根据系统层级进行不同的展示，在地理接线图上，展示的是线路监控信息出现的可信度之和与厂站内五类信息的可信度之和，或者线路和厂站某类信息的可信度之和，标注点色彩深浅与可信度之间的关系可以自定义几个区间；

在厂站俯视图层级，展示的是各设备五类信息的可信度之和或某类信息的可信度之和；

在间隔层级，则展示的是具体间隔的一、二次设备的监控信息关系图及可信度数值。