CN109543156A - 一种基于iec61850的变电站操作票自动开票系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，该自动开票系统包括信号接收模块、信号解析模块、自动开票模块，信号接收模块进行IEC61850配置文件SSD的接收，信号解析模块解析变电站SSD文件以获得变电站拓扑信息和相关的逻辑节点；自动开票模块对变电站电气倒闸操作涉及的一次设备的典型间隔分别进行建模，根据五防逻辑生成各设备的操作规则，根据实际站内情况结合典型间隔生成一次接线图，通过解析操作输入指令，提取相应间隔设备的当前状态和目标状态，通过求解算法将当前状态转到目标状态，并不断判断设备状态是否为目标状态，是则自动生成操作票。本发明的系统能够智能开票，提升变电站智能化程度和安全水平。
Description
技术领域
本发明涉及变电站操作票系统研究领域，具体地说是一种能够用于变电站操作票的自动开取的的基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统。
背景技术
IEC61850标准是由国际电工委员会制定的用于变电站通信网络和系统的国际标准，在其第6部分定义一种用于描述智能电子设备相关功能及变电站结构的配置描述语言SCL。SCL语言在语法上符合 XML（可扩展标记语言）语言规定，在语义上包含变电站自动化系统所涉及的各类对象。
目前，根据变电站配置的不同阶段，IEC61850标准规定了6种SCL文件，其中的全站系统配置文件SCD和系统规范描述文件SSD包含了变电站拓扑信息和设备连接关系，其中SCD文件描述的内容比较全面，包括变电站拓扑、 IED设备的功能和逻辑节点和系统通讯网络，SSD文件描述的就是变电站拓扑信息和设备信息以及相应的逻辑节点。SSD文件符合XML语法规定，故选择SSD文件进行解析来获取变电站拓扑信息。
操作票制度是保证变电站准确安全运行操作的重要组织措施，尤其是大型变电站结构复杂而且担负地区负荷传输和分配的枢纽任务，电气操作的正确性尤其重要，因此要求运行人员在开列操作票时具备丰富的经验，同时也要求其始终保持高度的注意力。开列操作票是一项非常复杂的工作，从数学上讲出错的概率始终存在，而且手写操作票工作量大，票面质量要求高，耗费时间精力超过操作本身。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够用于变电站操作票的自动开取的的基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统；该自动开票系统基于NI公司Labview平台进行开发，它能够接收智能变电站二次回路中的IEC61850配置文件并对其进行有效的解析，分析出变电站的拓扑结构并根据自动开票算法完成变电站操作票的自动生成，以解决目前变电站开写操作票效率低和操作票系统通用性差的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，其特征在于：该自动开票系统包括信号接收模块、信号解析模块、自动开票模块，所述的信号接收模块通过以太网接口进行IEC61850配置文件SSD的接收并传递给信号解析模块，信号解析模块通过从文本形式的XML文档里面提取数据和结构信息并解析变电站SSD文件以获得变电站拓扑信息和相关的逻辑节点；自动开票模块根据信号解析模块获得的变电站拓扑信息和相关的逻辑节点，对变电站电气倒闸操作涉及的一次设备的典型间隔分别进行建模，根据五防逻辑生成各设备的操作规则，根据实际站内情况结合典型间隔生成一次接线图，通过解析操作输入指令，提取相应间隔设备的当前状态和目标状态，通过求解算法将当前状态转到目标状态，并不断判断设备状态是否为目标状态且同时将可操作的设备加入操作序列，是则自动生成操作票。
所述的信号接收模块为基于NI公司编程软件Labview开发的客户端，信号接收模块通过以太网接口并采用客户端/服务器模式进行IEC61850配置文件SSD的接收，变电站二次系统作为服务器，客户端向服务器发生请求，服务器接收到请求之后发送SSD文件给客户端。
所述的信号解析模块采用XML解析算法，从文本形式的XML文档里面提取数据和结构信息，解析变电站SSD文件以获得变电站拓扑信息和相关的逻辑节点。
所述信号解析模块的工作流程为：通过创建指向 SSD 文件的根节点指针，通过子节点函数xmlChildrenNode（）寻找Substation节点；然后再创建指向Substation的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Voltage Level节点；然后再创建指向Voltage Level的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Bay节点；然后再创建指向Bay Level的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Equipment节点和连接关系Connectivity节点以及逻辑节点LNode，以获得变电站的拓扑连接和间隔设备。
所述的信号解析模块能够基于断路器和刀闸设备的逻辑节点获取的断路器状态信息XCBR.Pos 和刀闸设备状态信息XSWI.Pos。
所述自动开票模块的工作步骤具体如下：
①建立典型间隔模型：将变电站电气倒闸操作涉及的一次设备按其所属间隔分别独立建模，形成包含接线方式、组合图元和设备类型属性的一次典型间隔模型；
②定义典型间隔状态：对每个典型间隔，分别定义运行、热备用、冷备用和检修四种状态S，并定义典型间隔当前状态为Sst、目标状态为Sob；
③定义操作任务格式：将操作任务格式定义为：将XX间隔由Sst转为Sob；其中XX为典型间隔编号，Sst典型间隔当前状态、Sob为典型间隔目标状态；
④编写设备通用操作函数：分别针对双母出线、单母出线、单母带旁路出线、双母带旁母出线典型间隔，根据电力系统五防规则，编写典型间隔内各设备的通用合操作函数函数H(X)和通用分操作函数F(X)；
⑤输入操作任务：按照所定义的操作任务格式，输入实际操作需要的任务；
⑥设别操作任务：根据输入操作任务涉及的实际间隔，获取相应的典型间隔，并提取典型间隔当前状态Sst、目标状态Sob；
⑦生成操作系列：将各设备的当前状态值Sst带入各个设备的通用合操作函数函数H(X)和通用分操作函数F(X)进行逻辑运算；若F(X)=1或者H(X)=1，表示对应设备可进行合操作或分操作，并将操作添加到操作序列；每次只进行一个设备的分操作或者合操作，同时采用预处理计算，如果设备的下一次操作回到原状态，则操作不允许；
⑧输出操作票：判断操作序列内间隔设备当前状态Sst是否等于目标状态Sob，若相等则输出操作票；若不相等则转至步骤⑦。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的自动开票系统能够接收智能变电站二次回路中的IEC61850配置文件并对其进行有效的解析，分析出全变电站的拓扑结构并生成该站的全部设备，因此通用性较好，灵活性高；使用的的变电站操作票自动生成算法通过对典型间隔进行建模，根据五防逻辑生成典型间隔内各设备的通用操作规则，典型间隔组成变电站主接线，该算法采用正向推理方法，通过解析操作指令，提取相应间隔设备的当前状态和目标状态，通过求解算法将当前状态转到目标状态，并不断判断设备状态是否为目标状态且同时将可操作的设备加入操作序列，是则自动生成操作票，大大提高开票效率。
本发明的自动开票系统能够使其根据操作指令进行智能开票，代替工作人员拟写操作票， 从而大幅提高变电站操作票制定、修改、管理的效率和质量，提升变电站智能化程度和安全水平，对于变电站信息化管理水平的提高和电力系统的安全稳定运行具有重要的实际应用价值。
附图说明
附图1为本发明的自动开票系统模块关系图；
附图2为本发明的自动开票系统的信号解析模块解析流程图；
附图3为本发明的自动开票系统的自动开票模块算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，该自动开票系统包括信号接收模块、信号解析模块、自动开票模块，信号接收模块通过以太网接口进行IEC61850配置文件SSD的接收并传递给信号解析模块，信号解析模块通过从文本形式的XML文档里面提取数据和结构信息并解析变电站SSD文件以获得变电站拓扑信息和相关的逻辑节点；自动开票模块根据信号解析模块获得的变电站拓扑信息和相关的逻辑节点，对变电站电气倒闸操作涉及的一次设备的典型间隔分别进行建模，根据五防逻辑生成各设备的操作规则，根据实际站内情况结合典型间隔生成一次接线图，通过解析操作输入指令，提取相应间隔设备的当前状态和目标状态，通过求解算法将当前状态转到目标状态，并不断判断设备状态是否为目标状态且同时将可操作的设备加入操作序列，是则自动生成操作票。
在上述系统中，信号接收模块为基于NI公司编程软件Labview开发的客户端，信号接收模块通过以太网接口并采用客户端/服务器（C/S）模式进行IEC61850配置文件SSD的接收，变电站二次系统作为服务器，客户端向服务器发生请求，服务器接收到请求之后发送SSD文件给客户端。
信号解析模块采用XML解析算法，从文本形式的XML文档里面提取数据和结构信息，解析变电站SSD文件以获得变电站拓扑信息和相关的逻辑节点。信号解析模块的工作流程为：通过创建指向 SSD 文件的根节点指针，通过子节点函数xmlChildrenNode（）寻找Substation节点；然后再创建指向Substation的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Voltage Level节点；然后再创建指向Voltage Level的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Bay节点；然后再创建指向Bay Level的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Equipment节点和连接关系Connectivity节点以及逻辑节点LNode，以获得变电站的拓扑连接和间隔设备。整个解析过程如图2 所示，除了获取了变电站的拓扑连接和间隔设备外，通过断路器和刀闸设备的逻辑节点获取的断路器状态信息XCBR.Pos 和刀闸设备状态信息XSWI.Pos，描述的是断路器和刀闸设备的分合状态，这些状态用于推理机部分对间隔状态的识别。
自动开票模块通过对典型间隔进行建模，根据五防逻辑生成各设备的操作规则，根据实际站内情况结合典型间隔生成一次接线图，通过解析操作输入指令，提取相应间隔设备的当前状态和目标状态，通过求解算法将当前状态转到目标状态，并不断判断设备状态是否为目标状态且同时将可操作的设备加入操作序列，是则自动生成操作票。
如图3所示：自动开票模块的工作步骤具体如下：
①建立典型间隔模型：将变电站电气倒闸操作涉及的一次设备（如断路器、隔离开关、接地刀闸、接地线、开关手车、隔离手车、网门）按其所属间隔分别独立建模，形成包含接线方式、组合图元和设备类型属性的一次典型间隔模型。接线方式包括单母、双母、单母带旁路、双母带旁母；组合图元由调度与变电站一体化基础平台提供的画图包绘制而成，画图包提供断路器、隔离开关、接地刀闸、接地线、网门、主变、母线等含有设备属性的图元；设备类型中包含设备编号，采用“间隔编号”+“设备号”来给设备编号，对于同间隔类型内相同位置的设备仅间隔编号不同；在应用时，面对一座新站，仅需在典型间隔内输入全站的间隔编号，即可生成该站的全部设备。
②定义典型间隔状态：对每个典型间隔，分别定义运行、热备用、冷备用和检修四种状态S，并定义典型间隔当前状态为Sst、目标状态为Sob；以单母接线间隔为例，状态表如下表：
表中，QG1为母线侧隔离刀闸，CB为断路器，QG2为出线侧隔离刀闸，QGD1为母线侧接地刀闸，QGD2为断路器侧接地刀闸，QGD3为出线侧接地刀闸。
③定义操作任务格式：将操作任务格式定义为：将XX间隔由Sst转为Sob；其中XX为典型间隔编号，Sst典型间隔当前状态、Sob为典型间隔目标状态。
④编写设备通用操作函数：分别针对双母出线、单母出线、单母带旁路出线、双母带旁母出线典型间隔，根据电力系统五防规则，编写典型间隔内各设备的通用合操作函数函数H(X)和通用分操作函数F(X)；
以复杂的双母出线间隔为例，定义双母出线间隔断路器设备号为CB，母线1侧隔离刀闸设备号为QG11，母线2侧隔离刀闸设备号为QG12，出线侧隔离刀闸设备号为QG2，母线侧接地刀闸设备号为QGD1，断路器侧接地刀闸设备号为QGD2，出线侧接地刀闸设备号为QGD3。母联间隔断路器设备号为MLCB，母联间隔母线1侧隔离刀闸设备号为MLQG1，母联间隔母线2侧隔离刀闸设备号为MLQG2。
根据五防编写的设备通用操作函数为：
H(CB)=CB*QG1*QG2；F(CB)=CB；
H(QG11)=QG11*QGD1*(CB*QG2*QG12+QG12*MLQG1*MLCB*MLQG2)；
F(QG11)=QG11*(CB*QG2*QG12+QG12*MLQG1*MLCB*MLQG2)；
H(QG12)=QG12*QGD1*(CB*QG2*QG11+QG11*MLQG1*MLCB*MLQG2)；
F(QG12)=QG12*(CB*QG2*QG11+QG11*MLQG1*MLCB*MLQG2)；
H(QGD1)=QGD1*QG1*QG2；F(QGD1)=QGD1；
H(QGD2)=QGD2*QG1*QG2；F(QGD2)=QGD2；
H(QG2)=QG2*CB*QGD2*QGD3*(QG11+QG12)；F(QG2)=QG2*CB*(QG11+QG12)；
H(QGD3)=QGD3*QG2；F(QGD3)=QGD3；
H(MLCB)=MLCB*MLQG1*MLQG2；F(MLCB)=MLCB；
H(MLQG1)=MLQG1*CB；F(MLQG1)=MLQG1*CB；
H(MLQG2)=MLQG2*CB；F(MLQG2)=MLQG2*CB；
函数H(X)和F(X)分别表示设备X的合操作函数和分操作函数，函数表达式中“*”表示与运算，“_”表示非运算，“+”表示或运算，“；”表示本操作函数结束。函数表达式中其他每项表示各个设备的状态，“0”表示设备X未投入运行，“1”表示设备X投入运行。将各设备状态带入操作函数，H(X)=1表示设备X可以进行合操作，F(X)=1表示设备X可以进行分操作。
⑤输入操作任务：按照所定义的操作任务格式，输入实际操作需要的任务；
⑥设别操作任务：根据输入操作任务涉及的实际间隔，获取相应的典型间隔，并提取典型间隔当前状态Sst、目标状态Sob；
⑦生成操作系列：将各设备的当前状态值Sst带入各个设备的通用合操作函数函数H(X)和通用分操作函数F(X)进行逻辑运算；若F(X)=1或者H(X)=1，表示对应设备可进行合操作或分操作，并将操作添加到操作序列；每次只进行一个设备的分操作或者合操作，同时采用预处理计算，如果设备的下一次操作回到原状态，则操作不允许。
⑧输出操作票：判断操作序列内间隔设备当前状态Sst是否等于目标状态Sob，若相等则输出操作票；若不相等则转至步骤⑦。
本发明的自动开票系统能够接收智能变电站二次回路中的IEC61850配置文件并对其进行有效的解析，分析出全变电站的拓扑结构并生成该站的全部设备，因此通用性较好，灵活性高；使用的的变电站操作票自动生成算法通过对典型间隔进行建模，根据五防逻辑生成典型间隔内各设备的通用操作规则，典型间隔组成变电站主接线，该算法采用正向推理方法，通过解析操作指令，提取相应间隔设备的当前状态和目标状态，通过求解算法将当前状态转到目标状态，并不断判断设备状态是否为目标状态且同时将可操作的设备加入操作序列，是则自动生成操作票，大大提高开票效率。该自动开票系统能够使其根据操作指令进行智能开票，代替工作人员拟写操作票， 从而大幅提高变电站操作票制定、修改、管理的效率和质量，提升变电站智能化程度和安全水平，对于变电站信息化管理水平的提高和电力系统的安全稳定运行具有重要的实际应用价值。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，其特征在于：该自动开票系统包括信号接收模块、信号解析模块、自动开票模块，所述的信号接收模块通过以太网接口进行IEC61850配置文件SSD的接收并传递给信号解析模块，信号解析模块通过从文本形式的XML文档里面提取数据和结构信息并解析变电站SSD文件以获得变电站拓扑信息和相关的逻辑节点；自动开票模块根据信号解析模块获得的变电站拓扑信息和相关的逻辑节点，对变电站电气倒闸操作涉及的一次设备的典型间隔分别进行建模，根据五防逻辑生成各设备的操作规则，根据实际站内情况结合典型间隔生成一次接线图，通过解析操作输入指令，提取相应间隔设备的当前状态和目标状态，通过求解算法将当前状态转到目标状态，并不断判断设备状态是否为目标状态且同时将可操作的设备加入操作序列，是则自动生成操作票。
2.根据权利要求1所述的基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，其特征在于：所述的信号接收模块为基于NI公司编程软件Labview开发的客户端，信号接收模块通过以太网接口并采用客户端/服务器模式进行IEC61850配置文件SSD的接收，变电站二次系统作为服务器，客户端向服务器发生请求，服务器接收到请求之后发送SSD文件给客户端。
3.根据权利要求1所述的基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，其特征在于：所述的信号解析模块采用XML解析算法，从文本形式的XML文档里面提取数据和结构信息，解析变电站SSD文件以获得变电站拓扑信息和相关的逻辑节点。
4.根据权利要求1所述的基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，其特征在于：所述信号解析模块的工作流程为：通过创建指向 SSD 文件的根节点指针，通过子节点函数xmlChildrenNode（）寻找Substation节点；然后再创建指向Substation的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Voltage Level节点；然后再创建指向Voltage Level的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Bay节点；然后再创建指向Bay Level的指针，继续通过函数xmlChildrenNode（）寻找Equipment节点和连接关系Connectivity节点以及逻辑节点LNode，以获得变电站的拓扑连接和间隔设备。
5.根据权利要求4所述的基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，其特征在于：所述的信号解析模块能够基于断路器和刀闸设备的逻辑节点获取的断路器状态信息XCBR.Pos 和刀闸设备状态信息XSWI.Pos。
6.根据权利要求1所述的基于IEC61850的变电站操作票自动开票系统，其特征在于：所述自动开票模块的工作步骤具体如下：
①建立典型间隔模型：将变电站电气倒闸操作涉及的一次设备按其所属间隔分别独立建模，形成包含接线方式、组合图元和设备类型属性的一次典型间隔模型；
②定义典型间隔状态：对每个典型间隔，分别定义运行、热备用、冷备用和检修四种状态S，并定义典型间隔当前状态为Sst、目标状态为Sob；
③定义操作任务格式：将操作任务格式定义为：将XX间隔由Sst转为Sob；其中XX为典型间隔编号，Sst典型间隔当前状态、Sob为典型间隔目标状态；
④编写设备通用操作函数：分别针对双母出线、单母出线、单母带旁路出线、双母带旁母出线典型间隔，根据电力系统五防规则，编写典型间隔内各设备的通用合操作函数函数H(X)和通用分操作函数F(X)；
⑤输入操作任务：按照所定义的操作任务格式，输入实际操作需要的任务；
⑥设别操作任务：根据输入操作任务涉及的实际间隔，获取相应的典型间隔，并提取典型间隔当前状态Sst、目标状态Sob；
⑦生成操作系列：将各设备的当前状态值Sst带入各个设备的通用合操作函数函数H(X)和通用分操作函数F(X)进行逻辑运算；若F(X)=1或者H(X)=1，表示对应设备可进行合操作或分操作，并将操作添加到操作序列；每次只进行一个设备的分操作或者合操作，同时采用预处理计算，如果设备的下一次操作回到原状态，则操作不允许；
⑧输出操作票：判断操作序列内间隔设备当前状态Sst是否等于目标状态Sob，若相等则输出操作票；若不相等则转至步骤⑦。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190329 |