CN112531911B - 一种设备网络测控管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设备网络测控管理系统，包括：交互单元、自动化管理单元和网络维护单元。本发明的一种设备网络测控管理系统，通过交互功能采集数据进行质量管理，并通过不同接口实现检修和自检，同时根据电气间隔配置自动化管理单元进行电网事件自动化管理，同时还能进行高效地电网网络维护管理，实现全方面的设备网络测控。

Description

一种设备网络测控管理系统
技术领域
本发明涉及网络测控领域，具体涉及一种设备网络测控管理系统。
背景技术
随着我国电网的发展,电网测控系统的重要性越来越突出.现有的测控装置,保护装置及其他装置各自处理信息,未建立统一的信息模型,因此造成了可靠性,可扩展性,性能和维护性等问题,不能满足未来智能变电站的需要。
如何在监测设备状态的同时，提高管理设备的分配效率和网络维护能力，是增强测控系统管理能力的重要课题。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种设备网络测控管理系统，包括：交互单元、自动化管理单元和网络维护单元；其中。
所述交互单元同步采集多路电流、电压瞬时数据后按照预定格式发送给保护、测控二次设备。所述交互单元与所述电子式互感器的采集单元配合，所述交互单元的输入形式是数字量或模拟量，其中数字输入格式是私有格式，且输入数据是异步的，经过交互单元输出数据处理后输出的采样数据是标准格式，而且采样中的电流、电压数据是同步的。
当交互单元基于外部时钟信号同步采样时，通过接收同步的时钟信号输入以同步交互单元的采样脉冲，具体地，交互单元用于。
采集电压、电流瞬时数据。如果交互单元与电子式互感器接口连接，则所述交互单元通过光纤实时接收电子式互感器输出的数字量报文。如果交互单元与常规互感器接口连接，则其通过单元内部模数转换器件直接采集电压电流瞬时值。对于与电子式电流互感器配合的交互单元，其单元内部还集成了供能单元，为电子式互感器的采集单元提供能量。
采样值质量处理。与电子式互感器接口连接时，交互单元对电子式互感器采样值质量进行判别，所述质量判别包括失步、失真、有效性、接收数据周期和检修状态等，同时对故障数据事件进行记录。如果交互单元与常规互感器接口连接，则其对单元内部的模数转换采样正确性进行自检。交互单元对单元本身的硬件或通信状态进行自检，并能对自检事件进行记录；具有失电保持功能，并显示记录的事件。记录的事件包括电子互感器通道故障、时钟失效、网络中断和参数配置改变。
采样值输出。交互单元通过以太网或串口向包括保护、测控、计量、录波和相量测量单元在内的智能电子设备输出采样值，同时提供配置文件。交互单元输出的信息中不仅包含采样数据，还包含整体的采样响应延时和数据有效性。
时钟同步及守时。交互单元基于外部时钟进行同步采样时，接收外部基准时钟的同步信号并实现守时。交互单元同步电子互感器的采样数据，还向电子式互感器提供同步采样脉冲。
电压切换和并列。如果接入了两段及以上母线电压的母线电压,则交互单元获取断路器、隔离开关位置信息，配置母线电压的切换和并列。
所述自动化管理单元用于变电站所有一、二次设备的数据采集与处理、控制操作、报警、事件顺序记录及事故追忆、远动、时间同步、人机联系和与其他设备接口连接。还用于数据采集和控制，遥测数据采集及计算、遥信数据处理、遥控命令接收与执行、检同期合闸、逻辑闭锁、时间同步、MMI接口通信、网络或者串口通信，其中时间同步接口支持B码或者秒/分脉冲方式。
根据电气间隔配置自动化管理单元的要求确定变电站自动化管理单元的数量。具体地，1条出线配置1个自动化管理单元，1台主变压器配置1个自动化管理单元，或者按照本体、高、低压侧分别配置自动化管理单元；或者按照电压等级配置，不同电压等级的母线分别配置1个自动化管理单元，也可以根据自动化管理单元可以接入的电压通道数量进行配置；对于交直流系统、消防火灾系统和在线监测系统，配置1个或者多个自动化管理单元，另外，当自动化管理单元插件足够时，母线和自动化管理单元能够进行集成。
所述网络维护单元用于进行如下操作。
S1.数组初始化，将节点数组、支路数组清空。
S2.从数据库中将所有的电源、负荷节点和馈线段读入内存中，得到本次查找的全部节点数。
S3.做邻接矩阵存入拓扑元素,并将邻接矩阵读入内存数组。
S4.将所有的节点重新设置为未处理；选取电源节点进行查找。
S5.取未处理的节点进行查找，一直查找出所有的孤立节点，直到所有的节点全部处理完毕。
具体包括：取一个未处理节点进行查找处理，包括以此节点为源进行变量查找，得到一个集合，标记为拓扑集合，判断节点是否有未处理，若是则继续取下一个未处理节点进行查找处理，若否则进入步骤S6。
所述变量查找过程如下。
（1）给定查找起始节点和全部的查找节点，其中全部查找节点已经进行了初始化，也就是全部置为0。
（2）初始化前向变量和后向变量,这两个变量表示节点查找的前向链接和后向链接。
（3）将起始节点设为已处理，并将其压入查找到的节点队列中，将后向变量累加，查找进程向前驱动。
（4）判断是否已到末端，也就是前向变量和后向变量相等，是则结束整个查找过程，否则继续向下查找。
（5）前向变量进行累加,从查找到的队列中取出这个前向节点。
（6）以取出的这个前向节点为起点，通过邻接矩阵找到前向节点的所有连接节点，如果前向节点没有处理，那么将这个前向节点标为已处理。
（7）后向变量进行累加，将扩展到的新节点加入到节点队列中。
（8）重复上述（5）-（7）,直到所有的连接节点都已经全部找到为止。
S6.输出处理结果，并根据处理结果赋予母线编号，包括。
1）从电源点开始进行查找，每向下查找到一个节点时，就给这个节点赋予一个计算母线编号。
2）如果支路是开关设备，那么将开关设备的对侧节点赋予相同的计算母线编号。
3）在开关进行合并时，对每个计算母线所合并的全部开关进行记录，以根据计算母线查找到所合并掉的开关。
优选地，所述自动化管理单元包括以下设备中的一个或多个。
与远动信息采集有关的变送器、—自动化管理单元及相应二次回路；远动终端设备主机、远动通信工作站；与其他系统的通信接口设备；用于站内网络通信的交换机；电力调度数据网络接入设备和二次系统安全防护设备；专用的时间同步装置；配电网自动化系统远动终端；接入电能量计量系统的关口表计及专用计量屏/柜、电能量远方终端；相量测量装置；向子站自动化系统设备供电的专用电源设备及其连接电缆和专用空调设备。
本发明的一种设备网络测控管理系统，通过交互功能采集数据进行质量管理，并通过不同接口实现检修和自检，同时根据电气间隔配置自动化管理单元进行电网事件自动化管理，同时还能进行高效地电网网络维护管理，实现全方面的设备网络测控。
附图说明
图1为本发明一种设备网络测控管理系统的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种设备网络测控管理系统，包括：交互单元、自动化管理单元和网络维护单元；其中。
所述交互单元同步采集多路电流、电压瞬时数据后按照预定格式发送给保护、测控二次设备。所述交互单元与所述电子式互感器的采集单元配合，所述交互单元的输入形式是数字量或模拟量，其中数字输入格式是私有格式，且输入数据是异步的，经过交互单元输出数据处理后输出的采样数据是标准格式，标准格式是电网设备数据传输的采用的符合标准的通用格式，而且采样中的电流、电压数据是同步的。
当交互单元基于外部时钟信号同步采样时，通过接收同步的时钟信号输入以同步交互单元的采样脉冲，具体地，交互单元用于。
采集电压、电流瞬时数据。如果交互单元与电子式互感器接口连接，则所述交互单元通过光纤实时接收电子式互感器输出的数字量报文。如果交互单元与常规互感器接口连接，则其通过单元内部模数转换器件直接采集电压电流瞬时值。对于与电子式电流互感器配合的交互单元，其单元内部还集成了供能单元，为电子式互感器的采集单元提供能量。
采样值质量处理。与电子式互感器接口连接时，交互单元对电子式互感器采样值质量进行判别，所述质量判别包括失步、失真、有效性、接收数据周期和检修状态等，同时对故障数据事件进行记录。如果交互单元与常规互感器接口连接，则其对单元内部的模数转换采样正确性进行自检。交互单元对单元本身的硬件或通信状态进行自检，并能对自检事件进行记录；具有失电保持功能，并显示记录的事件。记录的事件包括电子互感器通道故障、时钟失效、网络中断和参数配置改变。
采样值输出。交互单元通过以太网或串口向包括保护、测控、计量、录波和相量测量单元在内的智能电子设备输出采样值，同时提供配置文件。交互单元输出的信息中不仅包含采样数据，还包含整体的采样响应延时和数据有效性。
时钟同步及守时。交互单元基于外部时钟进行同步采样时，接收外部基准时钟的同步信号并实现守时。交互单元同步电子互感器的采样数据，还向电子式互感器提供同步采样脉冲。
电压切换和并列。如果接入了两段及以上母线电压的母线电压,则交互单元获取断路器、隔离开关位置信息，配置母线电压的切换和并列。
所述自动化管理单元用于变电站所有一、二次设备的数据采集与处理、控制操作、报警、事件顺序记录及事故追忆、远动、时间同步、人机联系和与其他设备接口连接。还用于数据采集和控制，遥测数据采集及计算、遥信数据处理、遥控命令接收与执行、检同期合闸、逻辑闭锁、时间同步、MMI接口通信、网络或者串口通信，其中时间同步接口支持B码或者秒/分脉冲方式。
根据电气间隔配置自动化管理单元的要求确定变电站自动化管理单元的数量。具体地，1条出线配置1个自动化管理单元，1台主变压器配置1个自动化管理单元，或者按照本体、高、低压侧分别配置自动化管理单元；或者按照电压等级配置，不同电压等级的母线分别配置1个自动化管理单元，也可以根据自动化管理单元可以接入的电压通道数量进行配置；对于交直流系统、消防火灾系统和在线监测系统，配置1个或者多个自动化管理单元，另外，当自动化管理单元插件足够时，母线和自动化管理单元能够进行集成。
所述网络维护单元用于进行如下操作。
S1.数组初始化，将节点数组、支路数组清空。
S2.从数据库中将所有的电源、负荷节点和馈线段读入内存中，得到本次查找的全部节点数。
S3.做邻接矩阵存入拓扑元素,并将邻接矩阵读入内存数组。
S4.将所有的节点重置为未处理；选取电源节点进行查找。
S5.取未处理的节点进行查找，一直查找出所有的孤立节点，直到所有的节点全部处理完毕。
具体包括：取一个未处理节点进行查找处理，包括以此节点为源进行变量查找，得到一个集合，标记为拓扑集合，判断节点是否有未处理，若是则继续取下一个未处理节点进行查找处理，若否则进入步骤S6。
所述变量查找过程如下。
（1）给定查找起始节点和全部的查找节点，其中全部查找节点已经进行了初始化，也就是全部置为0。
（2）初始化前向变量和后向变量,这两个变量表示节点查找的前向链接和后向链接。
（3）将起始节点设为已处理，并将其压入查找到的节点队列中，将后向变量累加，查找进程向前驱动。
（4）判断是否已到末端，也就是前向变量和后向变量相等，是则结束整个查找过程，否则继续向下查找。
（5）前向变量进行累加,从查找到的队列中取出这个前向节点。
（6）以取出的这个前向节点为起点，通过邻接矩阵找到前向节点的所有连接节点，如果前向节点没有处理，那么将这个前向节点标为已处理。
（7）后向变量进行累加，将扩展到的新节点加入到节点队列中。
（8）重复上述（5）-（7）,直到所有的连接节点都已经全部找到为止。
S6.输出处理结果，并根据处理结果赋予母线编号，包括。
1）从电源点开始进行查找，每向下查找到一个节点时，就给这个节点赋予一个计算母线编号。
2）如果支路是开关设备，那么将开关设备的对侧节点赋予相同的计算母线编号。
3）在开关进行合并时，对每个计算母线所合并的全部开关进行记录，以根据计算母线查找到所合并掉的开关。
优选地，所述自动化管理单元包括以下设备中的一个或多个。
与远动信息采集有关的变送器、—自动化管理单元及相应二次回路；远动终端设备主机、远动通信工作站；与其他系统的通信接口设备（如规约转换装置）；用于站内网络通信的交换机；电力调度数据网络接入设备和二次系统安全防护设备（包括路由器、交换机、硬件防火墙、加密认证网关等）；专用的时间同步装置；配电网自动化系统远动终端；接入电能量计量系统的关口表计及专用计量屏/柜、电能量远方终端；相量测量装置；向子站自动化系统设备供电的专用电源设备及其连接电缆（包括不间断电源）和专用空调设备。
优选地，所述做邻接矩阵存入拓扑元素,并将邻接矩阵读入内存数组；包括。
a.支路数据存入；使用SQL语句将所有的支路选择出来。
将全部拓扑信息读入支路邻接矩阵中；使用去重关键字将所连接的节点相关记录读入，同时滤掉重复的记录，如果要连接其他设备，则在所述SQL的后面用去重关键字进行多次关联；将全部支路数据选出后，直接插入支路邻接矩阵中。
b.拓扑节点数据存入；采用所述支路矩阵直接写入节点矩阵，或者采用去重关键字，将所有的节点读入节点矩阵中；所述节点矩阵中还包括电源点、母线、负荷等点状设备信息。
当节点矩阵插入完成后，做一个整型的字段对所有的节点进行排序，用整型作为ID号以进行快速查找，包括先做临时矩阵，处理好整型字段后再全部插入。
c.邻接矩阵存入；邻接矩阵是表述两个节点之间的关联关系的矩阵，如果节点之间有支路关联，就存入1,否则存入0；利用一条SQL语句将邻接矩阵一次形成。
具体地，在所述邻接矩阵中，只将上或下三角的非零且非对角元素存入内存，同时将非零且非对角元素存储在一个数组里，然后用一个行数组和一个列数组来存储这个元素在邻接矩阵中的坐标，需要提取这个元素时，用其在矩阵中的坐标进行检索。
d.构建节点支路关联表；将所述邻接矩阵中的上或下三角的非零且非对角元素与节点矩阵结合以生成节点支路关联表；结合后的节点支路关联表包括了节点，还包括节点之间的支路关联关系，基于节点支路关联表进行扩展查找，所述扩展查找包括。
A.初始化；将所有的节点都设为未处理；将支路队列清空。
B.从电源点开始查找，将电源点作为起始查找点加入到支路队列中。
C.将第一个节点标为已处理。
D.通过节点支路关联表得到节点关联的所有支路。
E.取一条支路作为扩展支路，将其对侧节点取出，如果其对侧节点为未处理，则将该对侧节点保存到下一步扩展节点中；否则将其压入支路队列进行存储。
F.利用扩展节点进行扩展，重复C-E,直到不能扩展为止。
G.如果一条扩展支路全部查找完毕，则从支路队列中弹出一个节点以确定新的节点支路。
H.重复D-F,直到所有的节点都查找到为止。
e.将邻接矩阵读入内存数组；如果邻接矩阵是二维数组，则将所述邻接矩阵转换为一维数组后存入内存。
其中，上述交互单元、自动化管理单元和网络维护单元通过对应的进程和线程实现单元功能，各单元之间通过逻辑连接或电连接，各单元具体功能可由物理处理器执行存储器中存储的程序代码实现。
本发明的一种设备网络测控管理系统，通过交互功能采集数据进行质量管理，并通过不同接口实现检修和自检，同时根据电气间隔配置自动化管理单元进行电网事件自动化管理，同时还能进行高效地电网网络维护管理，实现全方面的设备网络测控。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种设备网络测控管理系统，其特征在于，包括：交互单元、自动化管理单元和网络维护单元；其中，
所述交互单元同步采集多路电流、电压瞬时数据后按照预定格式发送给保护、测控二次设备；所述交互单元与电子式互感器的采集单元配合，所述交互单元的输入形式是数字量或模拟量，其中数字输入格式是私有格式，且输入数据是异步的，经过交互单元输出数据处理后输出的采样数据是标准格式，而且采样中的电流、电压数据是同步的；
当交互单元基于外部时钟信号同步采样时，通过接收同步的时钟信号输入以同步交互单元的采样脉冲，具体地，交互单元用于：
采集电压、电流瞬时数据；如果交互单元与电子式互感器接口连接，则所述交互单元通过光纤实时接收电子式互感器输出的数字量报文；如果交互单元与常规互感器接口连接，则其通过单元内部模数转换器件直接采集电压电流瞬时值；对于与电子式电流互感器配合的交互单元，其单元内部还集成了供能单元，为电子式互感器的采集单元提供能量；
采样值质量处理；与电子式互感器接口连接时，交互单元对电子式互感器采样值质量进行判别，所述质量判别包括失步、失真、有效性、接收数据周期和检修状态，同时对故障数据事件进行记录；如果交互单元与常规互感器接口连接，则其对单元内部的模数转换采样正确性进行自检；交互单元对单元本身的硬件或通信状态进行自检，并能对自检事件进行记录；具有失电保持功能，并显示记录的事件；记录的事件包括电子互感器通道故障、时钟失效、网络中断和参数配置改变；
采样值输出；交互单元通过以太网或串口向包括保护、测控、计量、录波和相量测量单元在内的智能电子设备输出采样值，同时提供配置文件；交互单元输出的信息中不仅包含采样数据，还包含整体的采样响应延时和数据有效性；
时钟同步及守时；交互单元基于外部时钟进行同步采样时，接收外部基准时钟的同步信号并实现守时；交互单元同步电子互感器的采样数据，还向电子式互感器提供同步采样脉冲；
电压切换和并列；如果接入了两段以上母线电压,则交互单元获取断路器、隔离开关位置信息，配置母线电压的切换和并列；
所述自动化管理单元用于变电站所有一、二次设备的数据采集与处理、控制操作、报警、事件顺序记录及事故追忆、远动、时间同步、人机联系和与其他设备接口连接；还用于数据采集和控制，遥测数据采集及计算、遥信数据处理、遥控命令接收与执行、检同期合闸、逻辑闭锁、时间同步、MMI接口通信、网络或者串口通信，其中时间同步接口支持B码或者秒/分脉冲方式；
根据电气间隔配置自动化管理单元的要求确定变电站自动化管理单元的数量；具体地，1条出线配置1个自动化管理单元，1台主变压器配置1个自动化管理单元，或者按照本体、高、低压侧分别配置自动化管理单元；或者按照电压等级配置，不同电压等级的母线分别配置1个自动化管理单元，或者根据自动化管理单元接入的电压通道数量进行配置；对于交直流系统、消防火灾系统和在线监测系统，配置1个或者多个自动化管理单元，另外，当自动化管理单元插件足够时，母线和自动化管理单元能够进行集成；
所述网络维护单元用于进行如下操作：
S1.数组初始化，将节点数组、支路数组清空；
S2.从数据库中将所有的电源、负荷节点和馈线段读入内存中，得到本次查找的全部节点数；
S3.做邻接矩阵存入拓扑元素,并将邻接矩阵读入内存数组；
S4.将所有的节点重新设置为未处理；选取电源节点进行查找；
S5.取未处理的节点进行查找，一直查找出所有的孤立节点，直到所有的节点全部处理完毕；
具体包括：取一个未处理节点进行查找处理，包括以此节点为源进行变量查找，得到一个集合，标记为拓扑集合，判断节点是否有未处理，若是则继续取下一个未处理节点进行查找处理，若否则进入步骤S6，
所述变量查找过程如下；
（1）给定查找起始节点和全部的查找节点，其中全部查找节点已经进行了初始化，也就是全部置为0；
（2）初始化前向变量和后向变量,这两个变量表示节点查找的前向链接和后向链接；
（3）将起始节点设为已处理，并将其压入查找到的节点队列中，将后向变量累加，查找进程向前驱动；
（4）判断是否已到末端，也就是前向变量和后向变量相等，是则结束整个查找过程，否则继续向下查找；
（5）前向变量进行累加,从查找到的队列中取出这个前向节点；
（6）以取出的这个前向节点为起点，通过邻接矩阵找到前向节点的所有连接节点，如果前向节点没有处理，那么将这个前向节点标为已处理；
（7）后向变量进行累加，将扩展到的新节点加入到节点队列中；
（8）重复上述（5）-（7）,直到所有的连接节点都已经全部找到为止；
S6.输出处理结果，并根据处理结果赋予母线编号，包括：
1）从电源点开始进行查找，每向下查找到一个节点时，就给这个节点赋予一个计算母线编号；
2）如果支路是开关设备，那么将开关设备的对侧节点赋予相同的计算母线编号；
3）在开关进行合并时，对每个计算母线所合并的全部开关进行记录，以根据计算母线查找到所合并掉的开关。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述自动化管理单元包括以下设备中的一个或多个：
与远动信息采集有关的变送器、—自动化管理单元及相应二次回路；远动终端设备主机、远动通信工作站；与其他系统的通信接口设备；用于站内网络通信的交换机；电力调度数据网络接入设备和二次系统安全防护设备；专用的时间同步装置；配电网自动化系统远动终端；接入电能量计量系统的关口表计及专用计量屏/柜、电能量远方终端；相量测量装置；向子站自动化系统设备供电的专用电源设备及其连接电缆和专用空调设备。
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