CN112615437B - 一种电力网络信号控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力网络信号控制系统，包括：数据信号处理模块、监控分析模块和遥控节点管理模块。本发明的一种电力网络信号控制系统，通过双遥过程检测信号故障并进行遥控命令配置管理，同时对遥控节点的网络拓扑进行搜索标注，实现变电站的全方位监控和分析管理。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理领域，具体涉及一种电力网络信号控制系统。
背景技术
电力网络系统中的控制管理主要包括两方面：一是网络系统中存储和传输的信号数据；二是网络系统中的各类设备拓扑。这关系到生产、经营业务的正常运行，同时防止和避免信息数据被错误配置所带来的损失。
在信号隔离后，对信号的遥控配置，以及针对电力网络中遥控节点的拓扑管理和监控，成为了电力网络控管的关键点。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明一种电力网络信号控制系统，包括：数据信号处理模块、监控分析模块和遥控节点管理模块；其中。
所述数据信号处理模块的输入信号是状态量或者数字量。所述数据信号处理模块将断路器、隔离开关位置、保护信号、一次设备机构异常信号和主变压器挡位位置以无源辅助触点形式的信号，经过光电耦合电路隔离后变为二进制遥信信号供处理器处理。其中辅助触点的电压为220V,进入处理器处理的信号电压为5V,所述辅助触点和处理器之间通过光电耦合电路进行隔离。所述处理器对比输入信号量信号的电平值与电平的设定值，小于设定值的信号被认为是触点抖动而丢弃，大于设定值的信号被认为有效信号并被处理。
同时，所述数据信号处理模块通过遥信形式接收所述检修压板的状态，当压板投入时，中断发送三遥信号到网络上，仅发送通信链路状态和该压板状态。如果通信状态正常，但是所有三遥功能都失效时，则检查该压板位置。所述数据信号处理模块还进行事件顺序记录，在发生事故后分析出保护和开关动作的先后顺序，所述事件顺序记录信号能够带时标传送，在事故分析时可以辨认出事件发生的先后顺序。对于保护动作、间隔事故、断路器变位信号，则生成带时标的变化遥信。
对于输出信号，采用无原触点输出方式，并且配置了远方/就地方式选择开关，远方位置时，允许遥控操作；就地位置时，遥控操作失效，可以手动操作。所述遥控全过程包括。
1）控制端向被控端发送选择命令，命令包含遥控对象、遥控性质。
2）被控端向控制端返送返校信息，返校信息包含被控端对收到的遥控选择命令进行执行条件的核查，遥控对象若满足执行条件则遥控执行命令或者遥控撤销命令。
3）被控端根据收到的遥控执行或者撤销命令进入执行操作。
所述遥控节点包括控制端和被控端。
当厂站发送返校命令后，如果在预定时间没有收到执行命令，或者在遥控过程中发生了遥信变位，则自动执行撤销命令，撤销本次遥控。
所述监控分析模块，用于。
集中监控总体运行情况，统计应纳入集中监控的变电站数量，变电站集中监控覆盖率、监控变电站电压无功控制覆盖和所述故障响应及时率，并对变电站未实现集中监控和电压无功控制，以及故障响应时间大于备案时间的故障事件进行原因分析说明。
其中变电站集中监控覆盖率表征了区域内变电站设备是否满足集中监控技术条件、监控信息的规范程度和统计时刻的区域电网运行状态。其中集中监控覆盖率与区域电网运行稳定性成正比，即覆盖率越高则电网运行越稳定；监控变电站电压无功控制覆盖率表征区域电网电压自动调节的能力，故障响应及时率表征区域内运维人员到达事故现场时间的快慢。
集中监控信息接入情况，统计集中监控信息接入总量、周期内的监控信息变化量、监控信息接入变更情况和变电站监控信息接入合格率。其中监控信息总量正比于集中监控变电站数量；监控信息变化量和监控信息接入变更条次反映了统计时段内变电站扩建或改造情况。
所述遥控节点管理模块，用于。
S10.初始化节点数组和支路数组，将数组内容清空。
S20.通过在内存中导入数据库中存储的所有电源、负荷节点和馈线段，得到需要查找的全部节点数。
S30.做遥控管理表存入拓扑元素,并将遥控管理表读入内存数组进行标注；包括。
（1）支路数据存入；使用数据库选择语句将所有的支路选择出来。
将全部拓扑信息读入支路管理表中；通过去重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，则在所述数据库选择语句中结合关键字进行多次过滤；将全部支路数据选出后，插入支路管理表中。
（2）拓扑节点数据存入；将所述支路管理表写入节点管理表，或者利用去重关键字，将所有的节点读入节点管理表中；所述节点管理表中还包括电源点、母线、负荷等设备信息。
当节点管理表写入完成后，通过整型字段对所有的节点进行排序，用整型ID号进行快速查找，包括先做临时矩阵处理整型字段，再插入全部内容进行排序。
（3）临时表数据存入；建立相关矩阵，如果节点之间有支路关联，则在相关矩阵中存入1,否则存入0；然后，在相关矩阵中，提取上或下三角的非零和非对角元素存入临时表，同时将节点管理表的数据插入临时表。
（4）构建遥控管理表；通过执行数据库语句给临时表加上整型的ID号形成遥控管理表；基于遥控管理表进行母线节点查找，直接搜索遥控管理表,通过支路进行驱动，找到对应的母线节点。
（5）基于查找到的母线节点标注遥控管理表，将标注后的遥控管理表读入内存数组；如果遥控管理表是二维数组，则将所述遥控管理表转换为一维数组后存入内存。
S40.输出标注后的遥控管理表，并根据标注后的遥控管理表计算母线形成。
优选地，所述母线节点查找包括。
A.将所有的节点和支路都设为未处理。
B.从电源点开始搜索，将电源点作为起始搜索节点加入到扩展堆栈中。
C.从堆栈中弹出一个节点，将其作为扩展节点并标记为已处理。
D.循环所有的支路，找到与扩展节点连接的支路，并将支路标记为已处理，找到支路的旁路节点，如果旁路节点未处理，则将所述旁路节点作为母线节点加入到扩展堆栈中。
E.如果扩展堆栈不为空，循环C-D,直至将堆栈中所有的扩展节点全部搜索到。
本发明的一种电力网络信号控制系统，通过双遥过程检测信号故障并进行遥控命令配置管理，同时对遥控节点的网络拓扑进行搜索标注，实现变电站的全方位监控和分析管理。
附图说明
图1为本发明一种电力网络信号控制系统的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种电力网络信号控制系统，包括：数据信号处理模块、监控分析模块和遥控节点管理模块；其中。
所述数据信号处理模块的输入信号是状态量或者数字量。所述数据信号处理模块将断路器、隔离开关位置、保护信号、一次设备机构异常信号和主变压器挡位位置以无源辅助触点形式的信号，经过光电耦合电路隔离后变为二进制遥信信号供处理器处理。其中辅助触点的电压为220V,进入处理器处理的信号电压为5V,所述辅助触点和处理器之间通过光电耦合电路进行隔离。所述处理器对比输入信号量信号的电平值与电平的设定值，小于设定值的信号被认为是触点抖动而丢弃，大于设定值的信号被认为有效信号并被处理。
遥信的重要指标“消抖时间”的设置就是为了这个目的。一般每个遥信都可以设置消抖时间，通常设置为20ms。这是因为消抖时间越长，真实动作的遥信发送到监控人员的时间也越长，为了避免降低遥信实时性指标，消抖时间不宜过长，一般消抖时间最长为2s。
同时，所述数据信号处理模块通过遥信形式接收所述检修压板的状态，当压板投入时，中断发送三遥信号到网络上，仅发送通信链路状态和该压板状态。如果通信状态正常，但是所有三遥功能都失效时，则检查该压板位置。所述数据信号处理模块还进行事件顺序记录，在发生事故后分析出保护和开关动作的先后顺序，所述事件顺序记录信号能够带时标传送，在事故分析时可以辨认出事件发生的先后顺序。对于保护动作、间隔事故、断路器变位信号，则生成带时标的变化遥信。
对于输出信号，采用无原触点输出方式，并且配置了远方/就地方式选择开关，远方位置时，允许遥控操作；就地位置时，遥控操作失效，可以手动操作。所述遥控全过程包括。
1）控制端向被控端发送选择命令，命令包含遥控对象、遥控性质。
2）被控端向控制端返送返校信息，返校信息包含被控端对收到的遥控选择命令进行执行条件的核查，遥控对象若满足执行条件则遥控执行命令或者遥控撤销命令。
3）被控端根据收到的遥控执行或者撤销命令进入执行操作。
所述遥控节点包括控制端和被控端。
当厂站发送返校命令后，如果在预定时间没有收到执行命令，或者在遥控过程中发生了遥信变位，则自动执行撤销命令，撤销本次遥控。
监控分析是按一定统计周期对变电站集中监控运行情况进行全方面、多维度的分析，涵盖了集中监控运行总体情况、运行管理业务评价指标以及异常情况分析等。定期统计分析分为月度分析和年度统计分析。
所述监控分析模块，用于。
集中监控总体运行情况，统计应纳入集中监控的变电站数量，变电站集中监控覆盖率、监控变电站电压无功控制覆盖和所述故障响应及时率，并对变电站未实现集中监控和电压无功控制，以及故障响应时间大于备案时间的故障事件进行原因分析说明。
其中变电站集中监控覆盖率表征了区域内变电站设备是否满足集中监控技术条件、监控信息的规范程度和统计时刻的区域电网运行状态。其中集中监控覆盖率与区域电网运行稳定性成正比，即覆盖率越高则电网运行越稳定；监控变电站电压无功控制覆盖率表征区域电网电压自动调节的能力，故障响应及时率表征区域内运维人员到达事故现场时间的快慢。
集中监控信息接入情况，统计集中监控信息接入总量、周期内的监控信息变化量、监控信息接入变更情况和变电站监控信息接入合格率。其中监控信息总量正比于集中监控变电站数量；监控信息变化量和监控信息接入变更条次反映了统计时段内变电站扩建或改造情况。
所述遥控节点管理模块，用于。
S10.初始化节点数组和支路数组，将数组内容清空。
S20.通过在内存中导入数据库中存储的所有电源、负荷节点和馈线段，得到需要查找的全部节点数。
S30.做遥控管理表存入拓扑元素,并将遥控管理表读入内存数组进行标注；包括。
（1）支路数据存入；使用数据库选择语句将所有的支路选择出来。
将全部拓扑信息读入支路管理表中；通过去重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，则在所述数据库选择语句中结合关键字进行多次过滤；将全部支路数据选出后，插入支路管理表中。
（2）拓扑节点数据存入；将所述支路管理表写入节点管理表，或者利用去重关键字，将所有的节点读入节点管理表中；所述节点管理表中还包括电源点、母线、负荷等设备信息。
当节点管理表写入完成后，通过整型字段对所有的节点进行排序，用整型ID号进行快速查找，包括先做临时矩阵处理整型字段，再插入全部内容进行排序。
（3）临时表数据存入；建立相关矩阵，如果节点之间有支路关联，则在相关矩阵中存入1,否则存入0；然后，在相关矩阵中，提取上或下三角的非零和非对角元素存入临时表，同时将节点管理表的数据插入临时表。
（4）构建遥控管理表；通过执行数据库语句给临时表加上整型的ID号形成遥控管理表；基于遥控管理表进行母线节点查找，直接搜索遥控管理表,通过支路进行驱动，找到对应的母线节点，母线节点为承载了母线负荷的节点。
（5）基于查找到的母线节点标注遥控管理表，将标注后的遥控管理表读入内存数组；如果遥控管理表是二维数组，则将所述遥控管理表转换为一维数组后存入内存。
S40.输出标注后的遥控管理表，并根据标注后的遥控管理表计算母线形成。
优选地，所述母线节点查找包括。
A.将所有的节点和支路都设为未处理。
B.从电源点开始搜索，将电源点作为起始搜索节点加入到扩展堆栈中。
C.从堆栈中弹出一个节点，将其作为扩展节点并标记为已处理。
D.循环所有的支路，找到与扩展节点连接的支路，并将支路标记为已处理，找到支路的旁路节点，如果旁路节点未处理，则将所述旁路节点作为母线节点加入到扩展堆栈中。
E.如果扩展堆栈不为空，循环C-D,直至将堆栈中所有的扩展节点全部搜索到。
所述输出标注后的遥控管理表，并根据标注后的遥控管理表计算母线形成，包括。
1）初始化，将所有的节点都设为未处理；从输出结果中的电源点开始进行查找，将第一个计算母线设为1；每向下查找到一个节点时，就给这个节点赋予一个初始计算母线编号。
2）循环遥控管理表；将扩展堆栈清空，从遥控管理表取一个节点；如果该节点未处理，则将节点存入扩展堆栈。
3）在扩展堆栈中取一个节点，将节点标记为已处理，将新的计算母线编号赋给该节点；并且计算母线编号自增。
4）在遥控管理表中找到所有和该节点连接的支路，以该节点为支路的本级节点，取其中的一条支路进行节点扩展。
5）找到支路的旁路节点,如果旁路已处理，转4）,否则转6）。
6）判断支路属性；如果支路属于母线节点，那么将其上级节点的计算母线编号赋给该旁路节点。
7）如果支路是馈线段，则将新的计算母线编号赋给该旁路节点；并且计算母线编号自增。
8）将所述旁路节点加入到下一支路的扩展堆栈中进行扩展。
9）判断扩展堆栈是否为空，如果不为空，重复3）-8）将一个节点连接的所有支路进行处理；如果为空，则下一步。
10）判断节点是否都已经处理完毕，如果没有，重复2）-9）,否则下一步。
11）遥控管理表中所有的节点全部配置计算母线编号，计算母线网络形成。
如果支路是母线节点，也可以将母线节点的旁路节点赋予与本机节点相同的计算母线编号；同时在开关进行合并时，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。
其中，上述数据信号处理模块、监控分析模块和遥控节点管理模块通过对应的进程和线程实现模块功能，各模块之间通过逻辑连接或电连接，各模块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。
本发明的一种电力网络信号控制系统，通过双遥过程检测信号故障并进行遥控命令配置管理，同时对遥控节点的网络拓扑进行搜索标注，实现变电站的全方位监控和分析管理。
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)
1.一种电力网络信号控制系统，其特征在于，包括：数据信号处理模块、监控分析模块和遥控节点管理模块；其中，
所述数据信号处理模块的输入信号是状态量或者数字量；所述数据信号处理模块将断路器、隔离开关位置、保护信号、一次设备机构异常信号和主变压器挡位位置以无源辅助触点形式的信号，经过光电耦合电路隔离后变为二进制遥信信号供处理器处理；其中辅助触点的电压为220V,进入处理器处理的信号电压为5V,所述辅助触点和处理器之间通过光电耦合电路进行隔离；所述处理器对比输入信号量信号的电平值与电平的设定值，小于设定值的信号被认为是触点抖动而丢弃，大于设定值的信号被认为有效信号并被处理；
同时，所述数据信号处理模块通过遥信形式接收检修压板的状态，当压板投入时，中断发送三遥信号到网络上，仅发送通信链路状态和该压板状态；如果通信状态正常，但是所有三遥功能都失效时，则检查该压板位置；所述数据信号处理模块还进行事件顺序记录，在发生事故后分析出保护和开关动作的先后顺序，所述事件顺序记录信号能够带时标传送，在事故分析时辨认出事件发生的先后顺序；对于保护动作、间隔事故、断路器变位信号，则生成带时标的变化遥信；
对于输出信号，采用无原触点输出方式，并且配置了远方/就地方式选择开关，远方位置时，允许遥控操作；就地位置时，遥控操作失效，手动操作；所述遥控全过程包括：
1）控制端向被控端发送选择命令，命令包含遥控对象、遥控性质；
2）被控端向控制端返送返校信息，返校信息包含被控端对收到的遥控选择命令进行执行条件的核查，遥控对象若满足执行条件则遥控执行命令或者遥控撤销命令；
3）被控端根据收到的遥控执行或者撤销命令进入执行操作；
所述遥控节点包括控制端和被控端；
当厂站发送返校命令后，如果在预定时间没有收到执行命令，或者在遥控过程中发生了遥信变位，则自动执行撤销命令，撤销本次遥控；
所述监控分析模块，用于：
集中监控总体运行情况，统计应纳入集中监控的变电站数量，变电站集中监控覆盖率、监控变电站电压无功控制覆盖和故障响应及时率，并对变电站未实现集中监控和电压无功控制，以及故障响应时间大于备案时间的故障事件进行原因分析说明；
其中变电站集中监控覆盖率表征了区域内变电站设备是否满足集中监控技术条件、监控信息的规范程度和统计时刻的区域电网运行状态；其中集中监控覆盖率与区域电网运行稳定性成正比，即覆盖率越高则电网运行越稳定；监控变电站电压无功控制覆盖率表征区域电网电压自动调节的能力，故障响应及时率表征区域内运维人员到达事故现场时间的快慢；
集中监控信息接入情况，统计集中监控信息接入总量、周期内的监控信息变化量、监控信息接入变更情况和变电站监控信息接入合格率；其中监控信息总量正比于集中监控变电站数量；监控信息变化量和监控信息接入变更条次反映了统计时段内变电站扩建或改造情况；
所述遥控节点管理模块，用于：
S10.初始化节点数组和支路数组，将数组内容清空；
S20.通过在内存中导入数据库中存储的所有电源、负荷节点和馈线段，得到需要查找的全部节点数；
S30.做遥控管理表存入拓扑元素,并将遥控管理表读入内存数组进行标注；包括：
（1）支路数据存入；使用数据库选择语句将所有的支路选择出来；
将全部拓扑信息读入支路管理表中；通过去重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，则在所述数据库选择语句中结合关键字进行多次过滤；将全部支路数据选出后，插入支路管理表中；
（2）拓扑节点数据存入；将所述支路管理表写入节点管理表，或者利用去重关键字，将所有的节点读入节点管理表中；所述节点管理表中还包括电源点、母线、和负荷设备信息；
当节点管理表写入完成后，通过整型字段对所有的节点进行排序，用整型ID号进行快速查找，包括先做临时矩阵处理整型字段，再插入全部内容进行排序；
（3）临时表数据存入；建立相关矩阵，如果节点之间有支路关联，则在相关矩阵中存入1,否则存入0；然后，在相关矩阵中，提取上或下三角的非零和非对角元素存入临时表，同时将节点管理表的数据插入临时表；
（4）构建遥控管理表；通过执行数据库语句给临时表加上整型的ID号形成遥控管理表；基于遥控管理表进行母线节点查找，直接搜索遥控管理表,通过支路进行驱动，找到对应的母线节点；
（5）基于查找到的母线节点标注遥控管理表，将标注后的遥控管理表读入内存数组；如果遥控管理表是二维数组，则将所述遥控管理表转换为一维数组后存入内存；
S40.输出标注后的遥控管理表，并根据标注后的遥控管理表计算母线形成。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述母线节点查找包括：
A.将所有的节点和支路都设为未处理；
B.从电源点开始搜索，将电源点作为起始搜索节点加入到扩展堆栈中；
C.从堆栈中弹出一个节点，将其作为扩展节点并标记为已处理；
D.循环所有的支路，找到与扩展节点连接的支路，并将支路标记为已处理，找到支路的旁路节点，如果旁路节点未处理，则将所述旁路节点作为母线节点加入到扩展堆栈中；
E.如果扩展堆栈不为空，循环C-D，直至将堆栈中所有的扩展节点全部搜索到。
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