CN112398079A

CN112398079A - 智能化继电保护定值修改与核对系统及方法

Info

Publication number: CN112398079A
Application number: CN202011437361.4A
Authority: CN
Inventors: 段慧芹; 白永祥; 黄志勇; 易品; 杜书平; 郝长端; 代国印; 邱乐; 王发义; 冯叶; 赵文哲; 胡鹏
Original assignee: Xinyang Power Supply Co of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Current assignee: Xinyang Power Supply Co of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-02-23

Abstract

本发明属于继电保护装置校核技术领域，具体涉及一种智能化继电保护定值修改与核对系统及校核方法，该系统包括便携式定值校核装置及与其连接的定值智能管理后台服务器，便携式定值校核装置包括壳体，内置便携式定值校核装置嵌入式软件，便携式定值校核装置包括设置在壳体上的多个网口、多个串口、显示屏幕、可导入系统程序文件以及升级系统程序的USB接口、用于开发人员对设备进行调试的调试串口、通过外部电源对设备进行充电的充电接口、控制设备开机和关机的电源按键。所述的定值智能管理后台服务器包括有基于Linux的定值管理后台软件。使用该系统及方法实现保护定值高效修改和校核，提高了员工的工作效率。

Description

智能化继电保护定值修改与核对系统及方法

技术领域

本发明属于继电保护装置校核技术领域，具体涉及一种智能化继电保护定值修改与核对系统及方法。

背景技术

继电保护装置内部设定的各项保护定值及设备参数是中高压系统保护正确动作的依据，是决定保护是否能准确可靠反映电网各类故障的重要参数，定值的正确性和适应性对保护的正确动作及电网的安全运行有着非常重要的作用，它随着保护装置的投入运行而固定。但是它也不是一成不变，随着整个系统的变化、运行方式的调整，保护定值及设备参数也需要做一定的调整才能适应当前的运行方式。随着电力系统的不断发展，电网的运行方式变化十分频繁，为保证电网的安全、稳定、可靠运行，各电压等级保护装置也要随着运行方式的变化进行调整和校核。

目前定值校核主要是使用纸张、电话、传真和邮件等方式通过手工完成。保护设备日益增多，型号版本繁多，逻辑、格式多样，因此在短时间内无法完成对所有装置的定值校核。现今保护定值不断增加且趋于复杂，给定值的校核工作提出了更高的要求。目前站端保护定值核对工作是通过保护装置的定值打印，或直接在保护后台管理软件打开定值列表，与调度下发的保护定值单内容进行人工比对。这种方式存在速度慢、效率低、容易出错的问题。省调级公司规定每年迎峰度夏、迎峰度冬前对电网所辖保护装置定值进行两次“三校核”，尤其是高速铁路等高危用户用电可靠性要求越来越高，因此从电力公司各级生产、调度系统均不定期的要求加强电网特巡，特别是保护定值的核查，工作量大、时间紧、强度大。通过人员核查可能存在疏漏，无法查出所有问题。同时由于装置原因可能出现定值飘移，无法及时查出，存在较大的安全隐患，严重的将导致保护误动。由此，提出继电保护定值及设备参数智能校核的方法意义重大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种智能化继电保护定值修改与核对系统及校核方法，使用该系统及方法实现保护定值高效修改和校核，提高了员工的工作效率，实现继电保护装置和保护定值的全生命周期管理，真正实现保护定值管理可量化、可追溯、可监控，完善并形成闭环的定值修改管理流程。

本发明的技术方案是：

智能化继电保护定值修改与核对系统，包括便携式定值校核装置及与其连接的定值智能管理后台服务器。

所述的便携式定值校核装置包括壳体，内置便携式定值校核装置嵌入式软件，所述的便携式定值校核装置包括设置在壳体上的对继电保护装置进行定值读写的多个网口、对继电保护装置进行定值读写的多个串口、对结果进行显示的显示屏幕、可导入系统程序文件以及升级系统程序的USB接口、用于开发人员对设备进行调试的调试串口、通过外部电源对设备进行充电的充电接口、控制设备开机和关机的电源按键。

所述的定值智能管理后台服务器包括有基于Linux的定值管理后台软件。

具体的，所述的便携式定值校核装置嵌入式软件的采用嵌入式VxWorks操作系统。

具体的，所述的基于Linux的定值管理后台软件采用RedHat操作系统和MySQL桌面数据库。

使用以上所述智能化继电保护定值修改与核对系统进行校核的方法，包括如下步骤：

S1. 将便携式定值校核装置带到变电站后和所管理的继电保护装置连接进行校核定值工作，同时将便携式定值校核装置通过网络与定值智能管理后台服务器连接；

S2.同步定值单数据导入便携式定值校核装置中，并将便携式定值校核装置中的现场工作记录导入到定值智能管理后台服务器的MySQL桌面数据库中，并自动形成可追溯的定值校核日志，MySQL桌面数据库建立所管理型号的继电保护装置最新定值单、定值模板库、通信协议库，上传定值校核记录、最新定值；

S3.现场使用时，根据具体的继电保护装置，在保证物理通信链路畅通的情况下，通过网络或者串口读取指定继电保护装置的当前定值，并与定值库中的最新定值单进行比较，发现差异，记录操作信息，通过显示屏幕显示操作结果，即可正确完成定值校核工作。

具体的，所述的步骤S3中通过LCD查询继电保护装置的定值单、校对操作记录；读取、修改、写入、核对保护装置的定值，定值单及定值模板的存储及查找算法使用效率高的哈希查找。

本发明的有益效果是：该便携式定值校核装置能够管理软件同步保护定值数据库（建立所管理型号保护装置最新定值单、定值模板库、通信协议库，上传定值校核记录、最新定值）；通过网络或者串口读取指定保护装置的当前定值，并与定值库中的最新定值单进行比较,发现差异，记录操作信息，通过LCD显示操作结果；通过LCD查询保护装置的定值单、校对操作记录；读取、修改、写入、核对保护装置的定值。

本发明定值智能管理后台服务器包括有基于Linux的定值管理后台软件，可实现如下功能：台账管理功能，台账管理按照变电站、间隔、保护装置级别分类进行展示和管理，并能进行添加、修改、删除；定值管理功能， 1.定值模板管理：具备新建、编辑、导入、导出定值模板功能，支持Excel、PDF等格式的定值模板数据；定值单管理：2.具备新建、查看、编辑、导入、导出、下装、切换、对比定值单功能，支持从Excel、PDF等文件中导入、导出定值单；3.建立定值单原始数据库（PDF盖章），实现从后台系统数据库中调取并查看调度下发原始定值单；日志管理功能，导入日志：从PA上导入日志至管理后台；导出日志：从管理后台导出指定格式日志、从管理后台下装日志至PA终端；查看日志：从B/S客户端查看日志。

本发明整体技术方案具有如下有益效果1.能够实现保护定值高效修改和校核，提高员工工作效率；（2）调度端实现继电保护装置和保护定值的全生命周期管理，真正实现保护定值管理可量化、可追溯、可监控，完善并形成闭环的定值修改管理流程；（3）提高定值整定可靠性，通过定值的智能校核功能和“一键式”数据同步功能，能够实现站端和调度端对定制的“双校核”，保证现场运行定值和调度下发定值单的一致性；（4）建立完备的保护台账库，包括保护的型号库，保护的通信规约库，保护的定值管理库等，提高保护运行管理水平；（5）建立完善的定值单管理数据库，可将原始定值单（PDF/Excel格式）保存至系统中，方便调阅。

本发明改变传统的站端的定值修改的模式和调度端的定值管理的流程，自动高效的完成保护装置台账管理和定值固化，应用于10kV-500kV电压等级多种类型保护装置的定值修改及管理，实现定值单与继电保护装置内部固化定值的自动比对和判断及形成定值单的管理数据库。

本发明能够有效地提高站端定值固化、校核的效率，提升调度端保护定值单的管理水平，节省大量的现场施工时间，降低了电网的运行风险，提高了电网的持续稳定供电的能力。

附图说明

图1是本发明的操作流程示意图；

图2是基于Linux的定值管理后台软件架构图。

1WEB客户端、2定值智能管理后台服务器、3便携式定值校核装置、4继电保护装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细的描述。

本发明提供的智能化继电保护定值修改与核对系统，包括便携式定值校核装置及与其连接的定值智能管理后台服务器。

所述的便携式定值校核装置包括壳体，内置便携式定值校核装置嵌入式软件，所述的便携式定值校核装置包括设置在壳体上的对继电保护装置进行定值读写的多个网口、对继电保护装置进行定值读写的多个串口、对结果进行显示的显示屏幕、可导入系统程序文件以及升级系统程序的USB接口、用于开发人员对设备进行调试的调试串口、通过外部电源对设备进行充电的充电接口、控制设备开机和关机的电源按键。所述的便携式定值校核装置嵌入式软件的采用嵌入式VxWorks操作系统。

所述的定值智能管理后台服务器包括有基于Linux的定值管理后台软件，所述的基于Linux的定值管理后台软件采用RedHat操作系统和MySQL桌面数据库。

S1. 将便携式定值校核装置带到变电站后和所管理的继电保护装置连接进行校核定值工作，同时将便携式定值校核装置通过网络与定值智能管理后台服务器连接，定值智能管理后台服务器与WEB客户端连接，如图1所示为其连接示意图；

其中，所述的步骤S3中通过LCD查询继电保护装置的定值单、校对操作记录；读取、修改、写入、核对保护装置的定值，定值单及定值模板的存储及查找算法使用效率高的哈希查找。

便携式定值校核装置内置便携式定值校核装置嵌入式软件拟采用嵌入式VxWorks操作系统，便于为应用软件提供一个稳定可靠的多任务平台和良好的扩展性支持。便携式定值校核装置软件采用模块化、插件式设计设计思路，将各种应用数据流关系归纳设计，各个应用数据流尽可能地采用独立的任务完成，各任务之间通过“消息总线”技术交换数据/信息，以提高装置软件的稳定性、可靠性和可扩展性。数据库拟采用嵌入式SQL Lite，将各种定值数据的管理标准化。由于保护装置的厂家和型号众多，因此需首先将各型号保护装置的定值模板规划好，并编写相应的通信程序模块，这些定值模板和通信程序模块分别形成“模板库”和“通信库”，其中“模板库”由比对装置和定值后台管理软件共享。

本发明在使用过程中需要兼容众多的继电保护装置，而综自型继电保护装置通信方式差异很大，现场应用时的继电保护装置通信协议的不确定性大，因此需首先研究各型号继电保护装置的通信接口和通信协议，归纳、总结、提炼为规范或标准的统一的“模板/模块”，并按串口通信和网络通信等进行合理的分类。

同时本发明再实施过程中需要分析众多类型的电子定值单格式，包括doc、xls、pdf、cime等，并从以上类型的文件中提取对应的定值、参数数据。因此对于不同的电子定值单在进行数据提取后需进行归纳、总结、提炼为规范或标准的统一的“模板/模块”，并按保护定值和设备参数等进行合理的分类，再与保护信息管理软件通信。

本发明中定值智能管理后台服务器包括有基于Linux的定值管理后台软件，该软件是基于Linux平台开发的程序，考虑到系统的安全性和稳定性，拟采用RedHat操作系统和MySQL桌面数据库。

便携式定值校核装置嵌入式软件的采用嵌入式VxWorks操作系统，负责根据电子定值单维护具体保护装置的定值信息，以灵活的表格形式导入或导出最新定值单，亦可从控保信息系统中实时读取现场校核记录，并自动形成可追溯的定值单。

其中定值单及定值模板的存储及查找算法使用效率极高的哈希查找，即使用一个简单的无序数组来实现：将键作为索引，值即为其对应的值，这样就可以快速访问任意键的值。这是对于简单的键的情况，我们将其扩展到可以处理更加复杂的类型的键。

散列函数的构造方法有如下几种：

(1) 直接定址法：f(key)=a*key+b,(a,b为常数)；

(2) 数字分析法；

(3) 平方取中法；

(4) 折叠法；

(5) 除留取余数法：f(key) = key mod p (p≤m)，m为散列表长；

(6) 随机数法：f(key) = random(key)，这里random是随机函数。

处理冲突时可考虑如下集中算法：

1. 线性探测法：f(key)=(f(key)+d)%m ，其中d取(0，1,2,3,4.....，m-1)，m为散列表的长度；

2. 二次探测法：f(key)=(f(key)+d)%m，其中d取

(0^2，1^2,-1^2,2^2,-2^2,3^2,-3^2,4^2,-4^2...,q^2,-q^2)，q<=m/2,m为散列表的长度。

3. 随机探测法：f(key)=(f(key)+d)%m, d为随机数列，而m为表长。

具体查找算法如下：

开放地址散列表存储表示

#define m 20 //散列表的长度typedef struct{

KeyType key;

InfoType otherinfo;

}HashTable;

1.给定待查找的关键字key，根据造表时设定的散列函数计算H0=H（key）。

2.若单元H0为空，则所查找元素不存在。

3.若单元H0中元素关键字为key，则查找成功。

4.否则重复下述解决冲突的过程：

按处理冲突的方法，计算下一个散列地址Hi；若单元Hi为空，则所查找元素不存在；若单元Hi中元素的关键字为key，则查找成功。

最后，便携式定值校核装置嵌入式软件依据查找算法查询具体保护装置的所有定值变更或定检记录，或给出某段时间内定值发生变化或定检异常的所有保护装置信息，并形成报表，真正实现对保护定值单的全生命周期可维护，保证对定值的管理形成一个闭合的管理流程，如图2所示。

基于Linux的定值管理后台软件与便携式定值校核装置之间数据同步的可靠性；采用通信协议的CRC校验，以确保传输过程信息的正确性；便携式定值校核装置与基于Linux的定值管理后台软件之间基于定值项比对定值单，通信协议的校验方式，确保传输过程信息的正确性；继电保护装置与便携式定值校核装置之间基于定值项比对定值单。

保护定值模板，对继电保护装置的定值项类型和数量进行统计、分析；确定定值项的数据表达、存储和比对方式；根据上述确定的方式，在SQL数据库中建立统一的数据表（即定值模板）。

定值的闭环管理实现方式按照如下方式进行：在基于Linux的定值管理后台软件上人工输入保护定值，并记录修改过程，形成定值台账；通过管理软件与地调的整定计算软件程序接口、从程序内批量导入保护定值单，（需整定计算软件厂家开放接口与管理软件对接）；基于Linux的定值管理后台软件将各保护定值单下传给便携式定值校核装置；基于Linux的定值管理后台软件与便携式定值校核装置之间比对各个定值项正确性；便携式定值校核装置将定值写入保护装置；便携式定值校核装置从保护装置中读取定值单数据；将读取的定值单与便携式定值校核装置中待整定的定值单进行比对；将操作结果到记录到便携式定值校核装置；便携式定值校核装置将操作结果上传给基于Linux的定值管理后台软件；便携式定值校核装置与基于Linux的定值管理后台软件比对操作结果；记录操作结果到基于Linux的定值管理后台软件。

另外本发明中数据库拟采用嵌入式SQL Lite，将各种定值数据的管理标准化。由于保护装置的厂家和型号众多，因此需首先将各型号保护装置的定值模板规划好，并编写相应的通信程序模块，这些定值模板和通信程序模块分别形成“模板库”和“通信库”，其中“模板库”由校核装置和定值后台管理软件共享；在非现场环境下（如保护专责办公室），由基于Linux的定值后台管理软件根据“模板库”导入具体保护装置（如某局某站某线路某保护）的最新定值，并自动形成可追溯的历史定值存入数据库单；校核装置通过网络与定值后台管理软件，同步定值单数据到便携式定值校核装置中，并将便携式定值校核装置中的现场工作记录导入到定值后台管理软件数据库系统，并自动形成可追溯的定值校核日志；现场使用时，根据具体保护装置，在保证物理通信链路畅通的情况下，即可正确完成定值校核工作，包括保护装置的定值与定值校核；校核装置除了用于保护装置定值修改和定值校核，也用于保护装置定检时的正确性检查。

本发明实施过程中要对国内各种型号的继电保护装置进行定值管理。由于保护厂家众多，继电保护技术更新换代以及继电保护型号的推陈出新，不同时期，不同地区的综自型保护装置通信方式和定值单的差异很大，只有彻底研究各型号保护装置的定值单数据、接口方式和通信协议，归纳、总结、提炼为规范或标准的统一的“模板/模块”，制定出合理的硬件和主程序总体框架与这些“模板/模块”进行高效的通信，才能确保本项目的实用性和可扩展性。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.智能化继电保护定值修改与核对系统，其特征在于，包括便携式定值校核装置及与其连接的定值智能管理后台服务器；

所述的便携式定值校核装置包括壳体，内置便携式定值校核装置嵌入式软件，所述的便携式定值校核装置包括设置在壳体上的对继电保护装置进行定值读写的多个网口、对继电保护装置进行定值读写的多个串口、对结果进行显示的显示屏幕、可导入系统程序文件以及升级系统程序的USB接口、用于开发人员对设备进行调试的调试串口、通过外部电源对设备进行充电的充电接口、控制设备开机和关机的电源按键；

2.根据权利要求1所述智能化继电保护定值修改与核对系统，其特征在于，所述的便携式定值校核装置嵌入式软件的采用嵌入式VxWorks操作系统。

3.根据权利要求1所述智能化继电保护定值修改与核对系统，其特征在于，所述的基于Linux的定值管理后台软件采用RedHat操作系统和MySQL桌面数据库。

4.使用以上任意权利要求所述智能化继电保护定值修改与核对系统进行校核的方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述智能化继电保护定值修改与核对系统，其特征在于，所述的步骤S3中通过LCD查询继电保护装置的定值单、校对操作记录；读取、修改、写入、核对保护装置的定值，定值单及定值模板的存储及查找算法使用效率高的哈希查找。