CN112671106B - 基于图理论的一二次设备的管控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于图理论的一二次设备的管控方法，属于通信技术领域。包括：基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型；接收所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备向管控系统上报的信号；根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作。本发明还提供基于图理论的一二次设备的管控系统。

Description

基于图理论的一二次设备的管控方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤费其涉及一种基于图理论的一二次设备的管控方法及系统。

背景技术

随着电网建设的进一步发展，电网调度实现了调控一体化，但是调度只负责一次设备的操作状态监控，对于相应的二次设备不监控，属于监控盲区，仅仅依靠运维监护人和操作人员现场把控，不能完全保证一次设备的安全运行；同时，变电站中的二次设备数字化、智能化程度越来越高，对运维人员技术水平及操作速度提高了更高要求，操作时相关度关联密切，执行逻辑错综复杂，对运维人员操作水平提出了更高要求，操作中经常出现误投退、漏投退、操作顺序错误等问题，极易引起恶性误操作，造成保护装置的误动或拒动，引发电力事故，造成系统安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于图理论的一二次设备的管控方法及系统，实现对二次设备工作状态的管控，通过自动化管理代替人工监管，提升电力系统的安全性和可靠性。

本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于图理论的一二次设备的管控方法，包括：

基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型；

接收所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备向管控系统上报的信号；

根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作。

较优地，所述基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型包括：

根据CIM模型提取所述变电站中互为行为逻辑关系的一次设备；

将具有所述行为逻辑关系的所述一次设备抽象定义为有向图中的一次设备顶点；

将各个所述一次设备之间的层次关系、连接拓扑关系抽象成各个所述一次设备顶点之间的有向边，通过同一个所述有向边相连的两个所述一次设备顶点之间的顶点关系包括引用、包含或继承关系中一种；

根据IEC61850模型提取所述变电站中互为消息逻辑关系的二次设备；

将所述二次设备抽象定义为所述有向图中的二次设备顶点；

将各个所述二次设备之间的监控信号传输方向抽象成所述二次设备顶点之间的所述有向边；

将所述一次设备与所述二次设备之间的监控对应关系抽象成所述一次设备顶点与所述二次设备顶点之间的所述有向边；

将各个所述二次设备之间传递的所述监控信号抽象成以所述有向边为路径传递的消息，形成所述一二次设备图理论模型。

较优地，所述根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作包括：

所述一次设备执行操作票发生状态改变时，所述管控系统更改所述一二次设备图理论模型中所述一次设备所对应的一次设备顶点的状态信息；

根据所述一次设备顶点的状态信息，所述一二次设备图理论模型中所有所述一次设备顶点根据所述行为逻辑关系更改自身状态信息；

根据所述一次设备顶点的状态信息，所述一二次设备图理论模型中所有所述二次设备顶点根据所述消息逻辑关系沿着所述有向边依次传递状态消息；

根据所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备发送的所述信号核对各个所述二次设备顶点传递的所述状态消息是否一致；

若存在所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致的，确定所述二次设备非正常工作。

较优地，所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致的事件包括误投退事件、漏投退事件、以及操作顺序错误事件。

较优地，所述一次设备包括一号一次设备和与所述一号一次设备互为行为逻辑关系的二号一次设备，所述二次设备包括用于直接监控所述一号一次设备的一号二次设备、用于直接监控所述二号一次设备的二号二次设备、用于接收监控信号的三号二次设备和四号二次设备、用于监控所述三号二次设备和所述四号二次设备的五号二次设备，所述一号一次设备发生行为形成状态改变时，所述二号一次设备相应地状态改变，所述根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作包括：

所述一号一次设备发生行为形成状态改变时，所述管控系统获取所述一号一次设备的状态，并将所述一二次设备图理论模型中所述一号一次设备顶点的状态对应更改为第一状态信息；

根据所述第一状态信息和所述行为逻辑关系，所述二号一次设备顶点更改为第二状态信息；

根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，所述一号二次设备顶点发送第一监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第一监控消息包含所述第一状态信息；

根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，所述二号二次设备顶点发送第二监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第二监控消息包含所述第二状态信息；

根据所述消息逻辑关系，所述三号二次设备顶点发送第三监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第三监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

根据所述消息逻辑关系，所述四号二次设备顶点发送第四监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第四监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

所述五号二次设备顶点接收所述第三监控消息和所述第四监控消息；

所述管控系统获取所述二号一次设备的状态，并分析所述第二状态信息与当前所述二号一次设备的状态是否一致；

所述管控系统接收所述一号二次设备上报的第一监控信号，并分析所述第一监控消息与所述第一监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述二号二次设备上报的第二监控信号，并分析所述第二监控消息与所述第二监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述三号二次设备上报的第三监控信号，并分析所述第三监控消息与所述第三监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述四号二次设备上报的第四监控信号，并分析所述第四监控消息与所述第四监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述五号二次设备上报的第五监控信号，并分析所述第五监控消息与所述第五监控信号是否一致；

若所述管控系统未能接收到所述二次设备上报的所述信号，或者所述二次设备上报的所述信号与其所对应顶点发送的消息不一致，则所述二次设备非正常工作。

本发明实施例还提供一种基于图理论的一二次设备管控系统，包括：

建立模块，用于基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型；

接收模块，用于接收所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备向管控系统上报的信号；

分析模块，用于根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作。

较优地，所述建立模块包括：

提取单元，用于根据CIM模型提取所述变电站中互为行为逻辑关系的一次设备；抽象单元，用于将具有所述行为逻辑关系的所述一次设备抽象定义为有向图中的一次设备顶点；

所述抽象单元，还用于将各个所述一次设备之间的层次关系、连接拓扑关系抽象成各个所述一次设备顶点之间的有向边，通过同一个所述有向边相连的两个所述一次设备顶点之间的顶点关系包括引用、包含或继承关系中一种；

所述提取单元，还用于根据IEC61850模型提取所述变电站中互为消息逻辑关系的二次设备；

所述抽象单元，还用于将所述二次设备抽象定义为所述有向图中的二次设备顶点；

所述抽象单元，还用于将各个所述二次设备之间的监控信号传输方向抽象成所述二次设备顶点之间的所述有向边；

所述抽象单元，还用于将所述一次设备与所述二次设备之间的监控对应关系抽象成所述一次设备顶点与所述二次设备顶点之间的所述有向边；

抽象单元，还用于将各个所述二次设备之间传递的所述监控信号抽象成以所述有向边为路径传递的消息，形成所述一二次设备图理论模型。

较优地，所述分析模块包括：

更改单元，用于所述一次设备执行操作票发生状态改变时，所述管控系统更改所述一二次设备图理论模型中所述一次设备所对应的一次设备顶点的状态信息；

所述更改单元，还用于根据所述一次设备顶点的状态信息，所述一二次设备图理论模型中所有所述一次设备顶点根据所述行为逻辑关系更改自身状态信息；

传递单元，用于根据所述一次设备顶点的状态信息，所述一二次设备图理论模型中所有所述二次设备顶点根据所述消息逻辑关系沿着所述有向边依次传递状态消息；

分析单元，用于根据所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备发送的所述信号核对各个所述二次设备顶点传递的所述状态消息是否一致；

确定单元，用于存在所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致时，确定所述二次设备非正常工作。

较优地，所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致的事件包括误投退事件、漏投退事件、以及操作顺序错误事件。

较优地，所述一次设备包括一号一次设备和与所述一号一次设备互为行为逻辑关系的二号一次设备，所述二次设备包括用于直接监控所述一号一次设备的一号二次设备、用于直接监控所述二号一次设备的二号二次设备、用于接收监控信号的三号二次设备和四号二次设备、用于监控所述三号二次设备和所述四号二次设备的五号二次设备，所述一号一次设备发生行为形成状态改变时，所述二号一次设备相应地状态改变，所述分析模块还包括：

获取单元，用于所述一号一次设备发生行为形成状态改变时，获取所述一号一次设备的状态；

所述更改单元，还用于将所述一二次设备图理论模型中所述一号一次设备顶点的状态对应更改为第一状态信息；

所述更改单元，还用于根据所述第一状态信息和所述行为逻辑关系，将所述二号一次设备顶点更改为第二状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，使所述一号二次设备顶点发送第一监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第一监控消息包含所述第一状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，使所述二号二次设备顶点发送第二监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第二监控消息包含所述第二状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述消息逻辑关系，使所述三号二次设备顶点发送第三监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第三监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述消息逻辑关系，使所述四号二次设备顶点发送第四监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第四监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

所述传递单元，还用于使所述五号二次设备顶点接收所述第三监控消息和所述第四监控消息；

获取单元，用于获取所述二号一次设备的状态；

所述分析单元，还用于分析所述第二状态信息与当前所述二号一次设备的状态是否一致；

接收单元，用于接收所述一号二次设备上报的第一监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第一监控消息与所述第一监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述二号二次设备上报的第二监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第二监控消息与所述第二监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述三号二次设备上报的第三监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第三监控消息与所述第三监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述四号二次设备上报的第四监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第四监控消息与所述第四监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述五号二次设备上报的第五监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第五监控消息与所述第五监控信号是否一致；

所述确定单元，还用于所述管控系统未能接收到所述二次设备上报的所述信号，或者所述二次设备上报的所述信号与其所对应顶点发送的消息不一致时，确定所述二次设备非正常工作。

由上述技术方案可知，本发明提供一种基于图理论的一二次设备的管控方法及基于图理论的一二次设备的管控系统，实现对二次设备工作状态的管控，通过自动化管理代替人工监管，提升电力系统的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的基于图理论的一二次设备的管控方法的流程图。

图2为本发明实施例的一二次设备图理论模型图。

图3为本发明实施例的一二次设备图理论模型图应用举例。

图4为本发明实施例的基于图理论的一二次设备管控系统的第一结构示意图。

图5为本发明实施例的基于图理论的一二次设备管控系统的第二结构示意图。

图6为本发明实施例的基于图理论的一二次设备管控系统的第三结构示意图。

图中：一号一次设备21、二号一次设备22、一号二次设备23、二号二次设备24、三号二次设备25、四号二次设备26、五号二次设备27、110kV分段断路器31、110kV母线32、110kV分段智能终端33、110kV分段合并单元34、110kV分段保护装置35、110kV分段测控装置36、远动网关机37。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

在变电站中，一次设备是直接用于生产变换、输送、疏导、分配及使用电能的电气设备，二次设备则是对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备。本发明实施例中，变电站中使用CIM模型对一次设备进行建模，使用计算机语言对变电站二次设备进行了描述，建立了变电站一次设备之间的层次和拓扑关系；智能变电站中使用IEC61850标准对二次设备进行建模，对变电站二次设备进行了抽象化服务功能定义，方便了对二次设备的管理和运行状态监视。为了加强对变电站一二次设备运行状态的监视，提升设备操作管控能力，需要对智能变电站的一次设备CIM模型和二次设备IEC61850模型进行合并关联，建立互相兼容、信息共享的智能变电站新型的一二次设备图理论模型，从而实现对一二次设备操作的全方位管控，一次设备处在失去保护或者保护值超过指定范围时，通过基于图理论的一二次设备的管控方法和基于图理论的一二次设备的管控系统(下面简称管控系统)，可发出明确的警告信息。

如图1所示，本发明实施例提供的一种基于图理论的一二次设备的管控方法，具体可包括以下包括：

步骤S1，基于有向图理论建立变电站中一二次设备图理论模型；

步骤S2，接收一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备向管控系统上报的信号；

步骤S3，根据一二次设备图理论模型中的各个顶点之间的有向关系、以及一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的信号，分析变电站中的二次设备是否正常工作。

步骤S1基于有向图理论建立变电站中一、二次设备的一二次设备图理论模型的具体实施可包括：

步骤S11，根据CIM模型提取变电站中互为行为逻辑关系的一次设备；其中，两个或者多个一次设备互为行为逻辑关系是指他们的动作行为有直接影响关系；CIM模型定义提取变电站一次设备的属性和行为，例如断路器，具有合和分两种状态属性，具有合闸和分闸两种动作行为。

步骤S12，将具有行为逻辑关系的一次设备抽象定义为有向图中的一次设备顶点。

步骤S13，将各个一次设备之间的层次关系、连接拓扑关系抽象成各个一次设备顶点之间的有向边，其中，通过同一个有向边相连的两个一次设备顶点之间的顶点关系包括引用、包含或继承关系中一种。

步骤S14，根据IEC61850模型提取变电站中互为消息逻辑关系的二次设备；其中，互为消息逻辑关系是指多个二次设备之间、或者二次设备关系网以及其中监控信号的有向传输。其中，二次设备与二次设备之间首先存在订阅关系，其次根据各个二次设备提供的服务功能，即传递和接收监控信号及传递方向，定义图的有向边。

步骤S15，将二次设备抽象定义为有向图中的二次设备顶点；

步骤S16，将各个二次设备之间的监控信号传输方向抽象成二次设备顶点之间的有向边；监控信号传输方向即是规定二次设备之间的订阅关系

步骤S17，将一次设备与二次设备之间的监控对应关系抽象成一次设备顶点与二次设备顶点之间的有向边；

步骤S18，将各个二次设备之间传递的监控信号抽象成以有向边为路径传递的消息，形成一二次设备图理论模型。

一二次设备图理论模型即是一次设备动作行为与一次设备动作行为、一次设备动作行为与二次设备监控信号以及二次设备监控信号与二次设备监控信号之间的逻辑关系，即消息之间的逻辑关系；一二次设备图理论模型中，每个顶点执行各自的任务，顶点根据自身的状态发送消息，接收到消息的顶点根据上述的消息之间的逻辑关系，改变自身的状态或发送消息。

步骤S3根据一二次设备图理论模型中的各个顶点之间的有向关系、以及一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的信号，分析变电站中的二次设备是否正常工作的具体实施可包括：一次设备发生状态改变时，即当操作票任务开始执行时，管控系统更改一二次设备图理论模型中一次设备所对应的一次设备顶点的状态信息；根据一次设备顶点的状态信息，一二次设备图理论模型中所有一次设备顶点根据行为逻辑关系更改自身状态信息；根据一次设备顶点的状态信息，一二次设备图理论模型中所有二次设备顶点根据消息逻辑关系沿着有向边依次传递状态消息；根据一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备发送的信号核对各个二次设备顶点传递的状态消息是否一致；若存在二次设备发送的信号与二次设备所对应顶点传递的状态消息不一致的，确定二次设备非正常工作。

其中，二次设备发送的信号与二次设备所对应顶点传递的状态消息不一致的事件可包括误投退事件、漏投退事件、以及操作顺序错误事件等。

请参照图2，图2为一二次设备图理论模型的一示例，其中顶点包括一号一次设备21、二号一次设备22、一号二次设备23、二号二次设备24、三号二次设备25、四号二次设备26、五号二次设备27，所对应的设备如下：

一次设备包括一号一次设备和与一号一次设备互为行为逻辑关系的二号一次设备，二次设备包括用于直接监控一号一次设备的一号二次设备、用于直接监控二号一次设备的二号二次设备、用于接收监控信号的三号二次设备和四号二次设备、用于监控三号二次设备和四号二次设备的五号二次设备，其中，一号一次设备发生行为形成状态改变时，二号一次设备相应地状态改变：

当一号一次设备发生行为形成状态改变时，管控系统获取一号一次设备的状态，并将一二次设备图理论模型中一号一次设备顶点21的状态对应更改为第一状态信息；

根据第一状态信息和行为逻辑关系，二号一次设备顶点22更改为第二状态信息；

根据第一状态信息、监控对应关系以及消息逻辑关系，一号二次设备顶点23发送第一监控消息给三号二次设备顶点25和四号二次设备26顶点，其中，第一监控消息包含第一状态信息；

根据第一状态信息、监控对应关系以及消息逻辑关系，二号二次设备24顶点发送第二监控消息给三号二次设备顶点25和四号二次设备顶点26，其中，第二监控消息包含第二状态信息；

根据消息逻辑关系，三号二次设备顶点25发送第三监控消息给五号二次设备顶点27，其中，第三监控消息包含第一状态信息和第二状态信息；

根据消息逻辑关系，四号二次设备顶点26发送第四监控消息给五号二次设备顶点27，其中，第四监控消息包含第一状态信息和第二状态信息；

五号二次设备顶点27接收第三监控消息和第四监控消息；

管控系统获取二号一次设备的状态，并分析二号一次设备顶点22的第二状态信息与当前二号一次设备的状态是否一致；若不一致，则一次设备的线路故障。

管控系统接收一号二次设备上报的第一监控信号，并分析一号二次设备顶点23的第一监控消息与第一监控信号是否一致；其中，第一监控信号是携带一号一次设备的状态信息，是用于发送给三号二次设备和四号二次设备的；经管控系统分析其不一致或者管控系统没有接收到一号二次设备上报的第一监控信号，那么一号二次设备故障。

管控系统接收二号二次设备上报的第二监控信号，并分析二号二次设备顶点24的第二监控消息与第二监控信号是否一致；其中，第二监控信号是携带二号一次设备的状态信息，是用于发送给三号二次设备和四号二次设备的；经管控系统分析其不一致或者管控系统没有接收到二号二次设备上报的第二监控信号，那么二号二次设备故障。

管控系统接收三号二次设备上报的第三监控信号，并分析三号二次设备顶点25的第三监控消息与第三监控信号是否一致；其中，第三监控信号是携带两个一次设备的状态信息，是用于发送给五号二次设备；经管控系统分析其不一致或者管控系统没有接收到三号二次设备上报的第三监控信号，那么三号二次设备故障。

管控系统接收四号二次设备上报的第四监控信号，并分析第四监控消息与第四监控信号是否一致；其中，第四监控信号是携带两个一次设备的状态信息，是用于发送给五号二次设备；经管控系统分析其不一致或者管控系统没有接收到四号二次设备上报的第三监控信号，那么四号二次设备故障。

管控系统接收五号二次设备上报的第五监控信号，并分析第五监控消息与第五监控信号是否一致；五号二次设备是用于接收三号二次设备和四号二次设备的监控信号，是将两条路线的信号汇总。

同时出现相邻的设备故障预警，则优先分析有向图中传递顺序靠前的设备故障。预警可分为误操作告警、二次设备异常状态等告警。误操作是指按操作票执行操作项目时，相关联的二次保护设备的状态与操作完成后应有状态不一致。异常状态指设备正常运行时遇到的电流、电压突变，越限。对于告警信息，可以通过移动短信终端发送给相关人员，让其知悉情况，并及时作出相应措施。

请一并参照图3，图3是图2所示管控系统的一应用实例，其中，根据CIM模型将110kV分段断路器31、110kV母线32作为一次设备抽象为图的顶点，根据IEC61850模型将110kV分段智能终端33、110kV分段合并单元34、110kV分段保护装置35、110kV分段测控装置36、远动网关机37作为二次设备抽象为图的顶点，其中，110kV分段智能终端33作为直接监控110kV分段断路器31的二次设备，110kV分段合并单元34作为直接监控110kV母线32的二次设备，以上二次设备之间的通信方式和监测方式体现了有向图的边，如图中连线以及箭头方向所示，一二次设备图理论模型建立。

110kV分段断路器31一经驱动，110kV分段智能终端33循环执行监测110kV分段断路器31状态任务，当110kV分段断路器合31上时，110kV分段智能终端33监测到110kV分段断路器31状态变化，进行应用业务处理并上送110kV分段断路器状态信息；

110kV分段测控装置36循环执行与110kV分段智能终端33通信任务，收到110kV分段智能终端33上送的110kV分段断路器状态信息，进行应用业务处理并上送110kV分段断路器状态信息；

远动网关机37循环执行与110kV分段测控装置36通信任务，收到110kV分段测控装置36上送的110kV分段断路器状态信息，进行应用业务处理并上送110kV分段断路器状态信息；

110kV母线32作为互为行为逻辑关系的一次设备，当断路器驱动时，110kV母线32的状态有所变化，110kV分段合并单元34循环执行监测110kV母线32状态任务，进行应用业务处理并上送110kV母线状态信息；

110kV分段测控装置36循环执行与110kV分段合并单元34通信任务，收到110kV分段合并单元34上送的110kV母线状态信息，进行应用业务处理并上送110kV母线状态信息；

远动网关机37循环执行与110kV分段测控装置36通信任务，收到110kV分段测控装置36上送的110kV母线状态信息，进行应用业务处理并上送110kV母线状态信息。

通过一二次设备图理论模型，可以对断路器以及监控断路器的设备进行管控。

如图4-6所示，本发明实施例还提供一种一二次设备管控系统，用于实施图1所示的方法，具体可包括：

建立模块41，用于基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型；

接收模块42，用于接收一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备向管控系统上报的信号；

分析模块43，用于根据一二次设备图理论模型中的各个顶点之间的有向关系、以及一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的信号，分析变电站中的二次设备是否正常工作。

具体的，建立模块41可进一步包括：

提取单元411，用于根据CIM模型提取变电站中互为行为逻辑关系的一次设备；抽象单元412，用于将具有行为逻辑关系的一次设备抽象定义为有向图中的一次设备顶点；

抽象单元412，还用于将各个一次设备之间的层次关系、连接拓扑关系抽象成各个一次设备顶点之间的有向边，通过同一个有向边相连的两个一次设备顶点之间的顶点关系包括引用、包含或继承关系中一种；

提取单元411，还用于根据IEC61850模型提取变电站中互为消息逻辑关系的二次设备；

抽象单元412，还用于将二次设备抽象定义为有向图中的二次设备顶点；

抽象单元412，还用于将各个二次设备之间的监控信号传输方向抽象成二次设备顶点之间的有向边；

抽象单元412，还用于将一次设备与二次设备之间的监控对应关系抽象成一次设备顶点与二次设备顶点之间的有向边；

输送抽象单元412，还用于将各个二次设备之间传递的监控信号抽象成以有向边为路径传递的消息，形成一二次设备图理论模型。

具体的，分析模块43可进一步包括：

更改单元431，用于一次设备发生状态改变时，管控系统更改一二次设备图理论模型中一次设备所对应的一次设备顶点的状态信息；

更改单元431，还用于根据一次设备顶点的状态信息，一二次设备图理论模型中所有一次设备顶点根据行为逻辑关系更改自身状态信息；

传递单元432，用于根据一次设备顶点的状态信息，一二次设备图理论模型中所有二次设备顶点根据消息逻辑关系沿着有向边依次传递状态消息；

分析单元433，用于根据一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备发送的信号核对各个二次设备顶点传递的状态消息是否一致；

确定单元434，用于存在二次设备发送的信号与二次设备所对应顶点传递的状态消息不一致时，确定二次设备非正常工作。

下面根据图2所示管控系统示例图，对管控系统中分析模块43进行说明。示例图中，一次设备包括一号一次设备和与一号一次设备互为行为逻辑关系的二号一次设备，二次设备包括用于直接监控一号一次设备的一号二次设备、用于直接监控二号一次设备的二号二次设备、用于接收监控信号的三号二次设备和四号二次设备、用于监控三号二次设备和四号二次设备的五号二次设备，一号一次设备发生行为形成状态改变时，二号一次设备相应地状态改变。

获取单元435，用于一号一次设备发生行为形成状态改变时，获取一号一次设备的状态；

更改单元431，还用于将一二次设备图理论模型中一号一次设备顶点的状态对应更改为第一状态信息；

更改单元431，还用于根据第一状态信息和行为逻辑关系，将二号一次设备顶点更改为第二状态信息；

传递单元432，还用于根据第一状态信息、监控对应关系以及消息逻辑关系，使一号二次设备顶点发送第一监控消息给三号二次设备顶点和四号二次设备顶点，第一监控消息包含第一状态信息；

传递单元432，还用于根据第一状态信息、监控对应关系以及消息逻辑关系，使二号二次设备顶点发送第二监控消息给三号二次设备顶点和四号二次设备顶点，其中，第二监控消息包含第二状态信息；

传递单元432，还用于根据消息逻辑关系，使三号二次设备顶点发送第三监控消息给五号二次设备顶点，其中，第三监控消息包含第一状态信息和第二状态信息；

传递单元432，还用于根据消息逻辑关系，使四号二次设备顶点发送第四监控消息给五号二次设备顶点，其中，第四监控消息包含第一状态信息和第二状态信息；

传递单元432，还用于使五号二次设备顶点接收第三监控消息和第四监控消息；

获取单元435，用于获取二号一次设备的状态；

分析单元433，还用于分析第二状态信息与当前二号一次设备的状态是否一致；

接收单元436，用于接收一号二次设备上报的第一监控信号；

分析单元433，还用于分析第一监控消息与第一监控信号是否一致；

接收单元436，还用于接收二号二次设备上报的第二监控信号；

分析单元433，还用于分析第二监控消息与第二监控信号是否一致；

接收单元436，还用于接收三号二次设备上报的第三监控信号；

分析单元433，还用于分析第三监控消息与第三监控信号是否一致；

接收单元436，还用于接收四号二次设备上报的第四监控信号；

分析单元433，还用于分析第四监控消息与第四监控信号是否一致；

接收单元436，还用于接收五号二次设备上报的第五监控信号；

分析单元433，还用于分析第五监控消息与第五监控信号是否一致；

综上所述，确定单元434可具体用于管控系统未能接收到其中二次设备上报的信号，或者二次设备上报的信号与其所对应顶点发送的消息不一致时，确定该二次设备非正常工作。

本发明实施例结合智能变电站的CIM模型和IEC61850模型，基于图理论，生成一二次设备图理论模型，以图的方式形象直观的展示智能变电站一二次设备之间的关系和行为，为智能变电站设备操作监视与管控提供有力支撑，实现对二次设备工作状态的管控，通过自动化管理代替人工监管，提升了电力系统的安全性和可靠性。

在电力系统当中，变电站的一二次设备图理论模型可基于厂站主线图布置；在对操作票进行编制的过程中涉及到了一次设备防误操作与二次设备保护信息警告功能，使对电网模拟仿真更加真实，进而提高了操作票防误的可靠性；对操作票的实时监视，能够让工作人员清晰了解到操作票任务目前的执行情况，和检修申请之间形成良性闭环管理状态，让所产生的操作票在实践和内容上都做到有据可查。本发明实施例的一二次设备管控系统是一个现代化电网管理不可或缺的信息技术支持系统，它能够有效的防止运行电气设备误操作，以及二次有效地管控二次设备运行情况。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种基于图理论的一二次设备的管控方法，其特征在于，包括：

基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型；

接收所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备向管控系统上报的信号；

根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作；

所述基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型包括：

根据CIM模型提取所述变电站中互为行为逻辑关系的一次设备；

将具有所述行为逻辑关系的所述一次设备抽象定义为有向图中的一次设备顶点；

将各个所述一次设备之间的层次关系、连接拓扑关系抽象成各个所述一次设备顶点之间的有向边，通过同一个所述有向边相连的两个所述一次设备顶点之间的顶点关系包括引用、包含或继承关系中一种；

根据IEC61850模型提取所述变电站中互为消息逻辑关系的二次设备；

将所述二次设备抽象定义为所述有向图中的二次设备顶点；

将各个所述二次设备之间的监控信号传输方向抽象成所述二次设备顶点之间的所述有向边；

将所述一次设备与所述二次设备之间的监控对应关系抽象成所述一次设备顶点与所述二次设备顶点之间的所述有向边；

将各个所述二次设备之间传递的所述监控信号抽象成以所述有向边为路径传递的消息，形成所述一二次设备图理论模型；

所述根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作包括：

所述一次设备执行操作票发生状态改变时，所述管控系统更改所述一二次设备图理论模型中所述一次设备所对应的一次设备顶点的状态信息；

根据所述一次设备顶点的状态信息，所述一二次设备图理论模型中所有所述一次设备顶点根据所述行为逻辑关系更改自身状态信息；

根据所述一次设备顶点的状态信息，所述一二次设备图理论模型中所有所述二次设备顶点根据所述消息逻辑关系沿着所述有向边依次传递状态消息；

根据所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备发送的所述信号核对各个所述二次设备顶点传递的所述状态消息是否一致；

若存在所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致的，确定所述二次设备非正常工作。

2.如权利要求1所述的基于图理论的一二次设备的管控方法，其特征在于，所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致的事件包括误投退事件、漏投退事件、以及操作顺序错误事件。

3.如权利要求2所述的基于图理论的一二次设备的管控方法，其特征在于，所述一次设备包括一号一次设备和与所述一号一次设备互为行为逻辑关系的二号一次设备，所述二次设备包括用于直接监控所述一号一次设备的一号二次设备、用于直接监控所述二号一次设备的二号二次设备、用于接收监控信号的三号二次设备和四号二次设备、用于监控所述三号二次设备和所述四号二次设备的五号二次设备，所述一号一次设备发生行为形成状态改变时，所述二号一次设备相应地状态改变，所述根据所述一二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述一二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作包括：

所述一号一次设备执行操作票发生行为形成状态改变时，所述管控系统获取所述一号一次设备的状态，并将所述一二次设备图理论模型中所述一号一次设备顶点的状态对应更改为第一状态信息；

根据所述第一状态信息和所述行为逻辑关系，所述二号一次设备顶点更改为第二状态信息；

根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，所述一号二次设备顶点发送第一监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第一监控消息包含所述第一状态信息；

根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，所述二号二次设备顶点发送第二监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第二监控消息包含所述第二状态信息；

根据所述消息逻辑关系，所述三号二次设备顶点发送第三监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第三监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

根据所述消息逻辑关系，所述四号二次设备顶点发送第四监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第四监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

所述五号二次设备顶点接收所述第三监控消息和所述第四监控消息；

所述管控系统获取所述二号一次设备的状态，并分析所述第二状态信息与当前所述二号一次设备的状态是否一致；

所述管控系统接收所述一号二次设备上报的第一监控信号，并分析所述第一监控消息与所述第一监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述二号二次设备上报的第二监控信号，并分析所述第二监控消息与所述第二监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述三号二次设备上报的第三监控信号，并分析所述第三监控消息与所述第三监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述四号二次设备上报的第四监控信号，并分析所述第四监控消息与所述第四监控信号是否一致；

所述管控系统接收所述五号二次设备上报的第五监控信号，并分析所述第五监控消息与所述第五监控信号是否一致；

若所述管控系统未能接收到所述二次设备上报的所述信号，或者所述二次设备上报的所述信号与其所对应顶点发送的消息不一致，则所述二次设备非正常工作。

4.一种基于图理论的一二次设备的管控系统，其特征在于，包括：

建立模块，用于基于有向图理论建立变电站的一二次设备图理论模型；

接收模块，用于接收所述二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备向管控系统上报的信号；

分析模块，用于根据所述二次设备图理论模型中的各个所述顶点之间的有向关系、以及所述二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备上报的所述信号，分析所述变电站中的二次设备是否正常工作；

所述建立模块包括：

提取单元，用于根据CIM模型提取所述变电站中互为行为逻辑关系的一次设备；抽象单元，用于将具有所述行为逻辑关系的所述一次设备抽象定义为有向图中的一次设备顶点；

所述抽象单元，还用于将各个所述一次设备之间的层次关系、连接拓扑关系抽象成各个所述一次设备顶点之间的有向边，通过同一个所述有向边相连的两个所述一次设备顶点之间的顶点关系包括引用、包含或继承关系中一种；

所述提取单元，还用于根据IEC61850模型提取所述变电站中互为消息逻辑关系的二次设备；

所述抽象单元，还用于将所述二次设备抽象定义为所述有向图中的二次设备顶点；

所述抽象单元，还用于将各个所述二次设备之间的监控信号传输方向抽象成所述二次设备顶点之间的所述有向边；

所述抽象单元，还用于将所述一次设备与所述二次设备之间的监控对应关系抽象成所述一次设备顶点与所述二次设备顶点之间的所述有向边；

抽象单元，还用于将各个所述二次设备之间传递的所述监控信号抽象成以所述有向边为路径传递的消息，形成所述二次设备图理论模型；

所述分析模块包括：

更改单元，用于所述一次设备发生状态改变时，所述管控系统更改所述二次设备图理论模型中所述一次设备所对应的一次设备顶点的状态信息；

所述更改单元，还用于根据所述一次设备顶点的状态信息，所述二次设备图理论模型中所有所述一次设备顶点根据所述行为逻辑关系更改自身状态信息；

传递单元，用于根据所述一次设备顶点的状态信息，所述二次设备图理论模型中所有所述二次设备顶点根据所述消息逻辑关系沿着所述有向边依次传递状态消息；

分析单元，用于根据所述二次设备图理论模型中各个顶点所对应设备发送的所述信号核对各个所述二次设备顶点传递的所述状态消息是否一致；

确定单元，用于存在所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致时，确定所述二次设备非正常工作。

5.如权利要求4所述的基于图理论的一二次设备的管控系统，其特征在于，所述二次设备发送的所述信号与所述二次设备所对应顶点传递的所述状态消息不一致的事件包括误投退事件、漏投退事件、以及操作顺序错误事件。

6.如权利要求5所述的基于图理论的一二次设备的管控系统，其特征在于，所述一次设备包括一号一次设备和与所述一号一次设备互为行为逻辑关系的二号一次设备，所述二次设备包括用于直接监控所述一号一次设备的一号二次设备、用于直接监控所述二号一次设备的二号二次设备、用于接收监控信号的三号二次设备和四号二次设备、用于监控所述三号二次设备和所述四号二次设备的五号二次设备，所述一号一次设备发生行为形成状态改变时，所述二号一次设备相应地状态改变，所述分析模块还包括：

获取单元，用于所述一号一次设备发生行为形成状态改变时，获取所述一号一次设备的状态；

所述更改单元，还用于将所述二次设备图理论模型中所述一号一次设备顶点的状态对应更改为第一状态信息；

所述更改单元，还用于根据所述第一状态信息和所述行为逻辑关系，将所述二号一次设备顶点更改为第二状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，使所述一号二次设备顶点发送第一监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第一监控消息包含所述第一状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述第一状态信息、所述监控对应关系以及所述消息逻辑关系，使所述二号二次设备顶点发送第二监控消息给所述三号二次设备顶点和所述四号二次设备顶点，所述第二监控消息包含所述第二状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述消息逻辑关系，使所述三号二次设备顶点发送第三监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第三监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

所述传递单元，还用于根据所述消息逻辑关系，使所述四号二次设备顶点发送第四监控消息给所述五号二次设备顶点，所述第四监控消息包含所述第一状态信息和所述第二状态信息；

所述传递单元，还用于使所述五号二次设备顶点接收所述第三监控消息和所述第四监控消息；

所述获取单元，用于获取所述二号一次设备的状态；

所述分析单元，还用于分析所述第二状态信息与当前所述二号一次设备的状态是否一致；

接收单元，用于接收所述一号二次设备上报的第一监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第一监控消息与所述第一监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述二号二次设备上报的第二监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第二监控消息与所述第二监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述三号二次设备上报的第三监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第三监控消息与所述第三监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述四号二次设备上报的第四监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第四监控消息与所述第四监控信号是否一致；

所述接收单元，还用于接收所述五号二次设备上报的第五监控信号；

所述分析单元，还用于分析所述第五监控消息与所述第五监控信号是否一致；

所述确定单元，还用于所述管控系统未能接收到所述二次设备上报的所述信号，或者所述二次设备上报的所述信号与其所对应顶点发送的消息不一致时，确定所述二次设备非正常工作。