CN113067414B - 一种基于lirs算法配电网保信系统及通信任务管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于LIRS算法的配电网保信系统及通信任务管理方法，该方法包括下列步骤：数据存储模块获取并存储配电网继电保护装置的告警、动作和录波信息；数据统计分析模块配电网继电保护装置告警、动作、录波文件信息构建LIR文件和HIR文件；任务管理模块基于LIR、HIR文件对保信系统的通信模块进行通信任务的动态分配；通信模块获取了相关的通信任务后按任务规定执行。本发明提供的一种基于LIRS算法的配电网保信系统及通信管理方法对高频率故障设备实现差异化检测，更及时发现故障设备；差异化分配CPU以及网络资源，提高平整个保信系统的运作效率；确保了配电网保信系统在大量厂站接入后的主、子站数据交互的高效性与稳定性。

Description

一种基于LIRS算法配电网保信系统及通信任务管理方法
技术领域
本发明涉及配电网保信系统通信任务的管理方法，适用于配电网保信系统主、子站通信与数据交互，属于电力系统自动化通信技术领域。
背景技术
目前，配电网保信系统是以满足调度中心对于配电网继电保护设备信息管理方面的应用要求为目标的管理系统，是面向智能调度集控一体化系统的一个重要组成部分。配电网保信系统的核心管理对象是确保配电网安全运行的智能设备主要包括继电保护、故障录波器、测控装置等，此类设备的实时运行状态以及电网产生故障以后的动作行为信息是配电网运维管理的核心信息化支撑。此类设备的运行信息主要包括：装置参数、定值数据、采样数据、自检信息、状态变位信息、告警信息、动作信息、录波文件信息等，在此类信息中装置参数、定值数据、采样数据属于巡检信息，需要通过数据请求、数据返回的过程；其中告警信息、动作信息以及录波文件信息属于突发信息，不需要数据请求，设备主动上送。
继电保护信息管理系统承担区域配电网全部设备运行信息收集、预处理及发布功能。如此繁多的设备运行信息对系统的数据通信管理是一个很大的挑战。现阶段大部分继电保护信息管理系统的通信管理仍然采用预配置的方式进行处理。针对设备主动上送的突发数据，系统可以实时分析与存储；针对设备的巡检信息，一般通过固定周期按设备依次进行数据请求与数据处理，此种方案在设备比少的时间，基本可以满足功能需要，但是在配电网规模越来越大的情况下，此种方案随着现场接入的设备越来越多，基于全网设备平等处理原则从而导致设备巡检的周期越来越长，特别是在电网出现故障的情况下，对于重点区域的设备无法差异化获取的巡检数据，直接影响到继电保信系统的运维支撑工作。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于LIRS算法配电网保信系统及其通信任务管理方法，该配电网保信系统包括：若干个通信模块、数据储存模块、数据统计分析模块、任务管理模块、实时数据库；
各个所述通信模块均与配电网继电保护装置通过网络连接并与数据存储模块信号连接，用于获取继电保护装置传输的多种信息并将该些信息传输至数据存储模块；
所述数据存储模块、数据统计分析模块、任务管理模块分别与实时数据库信号连接并进行数据交互，数据存储模块将通信模块传送来的多种信息存储于实时数据库中；
数据统计分析模块从实时数据库中获取多种信息并处理，并将处理的结果存入实时数据库中；
任务管理模块从实时数据库中获取数据统计分析模块的处理结果，并依据该处理结果分配任务并将该任务存储于实时数据库中；
通信模块从实时数据库中获取任务并执行，将执行结果存入实时数据库中。
进一步地，该配电网保信系统还包括实时监测模块、故障发布模块、配置管理模块、关系数据库管理系统；实时监测模块、故障发布模块、配置管理模块、关系数据库管理系统分别与实时数据库建立信号连接并进行数据交互。
利用上述配电网保信系统实现一种通信任务管理方法，其方法包含以下步骤：
S1：通信模块通过网络均与配电网继电保护装置进行数据通信并获取配电网继电保护装置的告警信息、动作事件信息、录波文件信息、相应的继电保护装置的身份标识信息；
S2：数据存储模块实时接收通信模块传输的告警信息、动作事件信息、录波文件信息、身份标识信息，并存储于实时数据库中；
S3：数据统计分析模块从实时数据库中获取特定日期范围内的告警信息、动作事件信息、录波文件信息以及相应的身份标识信息，并记录相应的告警、动作事件的间隔时长；
并按照告警间隔时长对产生告警信息的继电保护装置进行排序得到LIR文件，该LIR文件记录了继电保护装置的标识信息以及相应的出现告警的间隔时间；
按照动作事件信息以及录波文件信息记录的动作事件的间隔时长对产生动作信息的继电保护装置进行排序得到HIR文件，该HIR文件记录了继电保护装置的标识信息及其相应的出现动作事件的间隔时间；
将LIR文件、HIR文件存入实时数据库；
S4：任务管理模块通过实时数据库获取LIR文件、HIR文件，按LIR文件、HIR文件中继电保护装置排序进行任务配置，根据LIRS算法构件2个任务表；
S5：任务管理模块根据S4步骤的2个任务表中的继电保护装置的优先序列进行CPU以及网络资源的优先分配与使用；
S6：通信模块通过实时数据库获取S4步骤的2个任务表，利用S5步骤优先分配的CPU以及网络资源优先处理2个所述任务表中的继电保护装置的任务，再根据剩余的时间完成未在任务表中的继电保护装置的任务；
S7：通信模块在完成相关任务以后将相关任务完成情况的结果存入数据库中；
S8：在出现异常情况时，将无法完成任务的继电保护装置进行标识并及时存储在实时数据库的日志表中并对外发布。
其中，S4步骤中的2个所述任务表，其中一个任务表是基于栈构建的第一任务表，第一任务表里面的任务按LIR文件中继电保护装置的排序进行任务配置；另一个任务表是基于FIFO队列构建的第二任务表，里面的任务按HIR文件中继电保护装置的排序进行任务配置。
进一步地，2个所述任务表根据S3步骤中的LIR文件以及HIR文件中记录的继电保护装置进行更新。
优选地，所述S4步骤中的对继电保护装置的任务配置包括：对继电保护装置的定值、模拟量、开关量、告警信息、动作事件信息、录波文件信息的采集。
优选地，所述S3步骤中数据统计分析模块从实时数据库中获取上个月的告警信息、动作事件信息、录波文件信息以及相应的身份标识信息。
优选地，对所述S4步骤按LIR文件、HIR文件中记录的继电保护装置进行任务配置时，优先对HIR文件中记录的继电保护装置进行任务配置，然后对LIR文件中的继电保护装置进行任务配置。
综上所述，本发明提供的一种基于LIRS算法配电网保信系统及通信任务管理方法，一方面可以取代原来的固定周期配置模式的设备运行信息采集方式，根据设备的突发信息构建设备运行状态巡检指标，并根据指标进行通信任务的优先级的分配，在配电网海量数据采用任务的前提下，可以实现设备的差异化管理与在线监测；另一方面可以提升现有保信系统所依赖的软件、硬件以及网络资源的利用率，完善整个保信系统针对复杂配电网主、子站网络条件下的通信数据采集任务，特别是基于无线传输后的数据通信效率的问题，大大提高了配电网调控中心对于全区域电网的设备运行监测与故障信息获取的能力，为电网运行安全的提供充分的保障。
本发明具有以下有益效果：
1.对高频率故障设备实现差异化检测，及时发现故障设备；
2.差异化分配CPU以及网络资源，提高平整个保信系统的运作效率；
3.提高了配电网调控中心对故障设备的获取能力。
本发明提出种基于LIRS算法的配电网保信系统通信任务管理方法，可以基于现有的软件、硬件以及网络资源，大幅提高保信系统对于配电网设备突发数据、巡检数据的采集与处理效率，从根本上提升配电网保信系统的实用性、实时性。
附图说明
图1为本发明基于LIRS算法配电网保信系统结构示意图；
图2为本发明基于LIRS算法配电网保信系统的通信任务管理方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的本发明基于间隔短的(LowInter-ReferenceRecencySet，LIRS，一种缓存替换算法)算法配电网保信系统及通信任务管理方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
如图1所示，本发明提供了一种基于LIRS算法配电网保信系统及其通信任务管理方法，该配电网保信系统包括：若干个通信模块1、数据储存模块2、数据统计分析模块3、任务管理模块4、实时数据库5；
各个所述通信模块1基于不同的通信协议均与配电网继电保护装置通过网络连接并与数据存储模块2信号连接，用于获取继电保护装置传输的多种信息并将该些信息传输至数据存储模块2；
所述数据存储模块2、数据统计分析模块3、任务管理模块4分别与实时数据库5信号连接并进行数据交互，数据存储模块2将各个通信模块1传送来的多种信息存储于实时数据库5中；
数据统计分析模块3从实时数据库5中获取多种信息并处理，并将处理的结果存入实时数据库中5；
任务管理模块4从实时数据库5中获取数据统计分析模块3的处理结果，并依据该处理结果分配任务并将该任务存储于实时数据库5中；
通信模块1从实时数据库5中获取任务并执行，将执行结果存入实时数据库5中。
进一步地，该配电网保信系统还包括实时监测模块、故障发布模块、配置管理模块、关系数据库管理系统；实时监测模块、故障发布模块、配置管理模块、关系数据库管理系统分别与实时数据库5建立信号连接并进行数据交互。
采用上述配电网保信系统实现一种通信任务管理方法，其方法包含以下步骤：
S1：通信模块1通过网络均与配电网继电保护装置进行数据通信并获取配电网继电保护装置的告警信息、动作事件信息、录波文件信息、相应的继电保护装置的身份标识信息；
S2：数据存储模块2实时接收通信模块传输的告警信息、动作事件信息、录波文件信息、身份标识信息，并存储于实时数据库5中；
S3：数据统计分析模块3从实时数据库5中获取上个月的告警信息、动作事件信息、录波文件信息以及相应的身份标识信息，并记录相应的告警、动作事件的间隔时长；
该数据统计分析模块3按照告警间隔时长对产生告警信息的继电保护装置进行排序得到LIR文件(low Inter-Reference Recency block set，属于一种数据文件)，LIR文件主要是记录了继电保护装置的身份列表以及其出现告警数据的间隔时间具有较小Inter-Reference Recency的继电保护装置集合，可以将这部分继电保护装置理解为容易产生告警数据的装置集合，并根据告警信息的间隔时长进行排序；
该数据统计分析模块3按照动作事件信息以及录波文件信息记录的动作事件的间隔时长对产生动作信息的继电保护装置进行排序得到HIR文件(high Inter-ReferenceRecency block set，一种数据文件)，HIR文件主要是记录了继电保护装置的身份列表及其出现突发动作事件与录波文件的间隔时间具有较高IRR(Inter-Reference Recency，表示一个缓存项最近两次的访问间隔)的继电保护装置集合，可以将这部分数据块理解为容易产生电网故障数据的装置集合，并根据间隔时长时行排序；
将LIR文件、HIR文件存入实时数据库5；
S4：任务管理模块4通过实时数据库5获取LIR文件、HIR文件，按LIR文件、HIR文件中继电保护装置排序进行任务配置，根据LIRS算法构件2个任务表；
其中，所述S4步骤中的对继电保护装置的任务配置包括：优先对任务表中的继电保护装置的定值、模拟量、开关量、告警信息、动作事件信息、录波文件信息的采集，然后再根据剩余的时间周期完成未在任务表中的继电保护装置的相关信息的采集。
其中，在配置任务表中的继电保护装置时优先对HIR文件中记录的继电保护装置进行任务配置，然后对LIR文件中的继电保护装置进行任务配置，即产生动作事件信息的继电保护装置优先进行任务分配。
S5：任务管理模块4根据S4步骤的2个任务表中的继电保护装置的优先序列进行CPU以及网络资源的优先分配与使用；
S6：通信模块1通过实时数据库5获取S4步骤的2个任务表，利用S5步骤优先分配的CPU以及网络资源优先处理2个所述任务表中的继电保护装置的任务，再根据剩余的时间完成未在任务表中的继电保护装置的任务；
S7：通信模块1在完成相关任务以后将相关任务完成情况的结果存入数据库中；
S8：在出现异常情况时，将无法完成任务的继电保护装置进行标识并及时存储在实时数据库的日志表中，任务执行异常的信息在日运维统计报表中进行对外发布。
其中，S4步骤中的2个所述任务表，其中一个任务表是基于栈构建的第一任务表，第一任务表里面的任务按LIR文件中继电保护装置的排序进行任务配置；另一个任务表是基于FIFO队列构建的第二任务表，里面的任务按HIR文件中继电保护装置的排序进行任务配置。
进一步地，2个所述任务表根据S3步骤中获取的不同日期的告警信息、动作事件信息、录波文件信息得到的LIR文件以及HIR文件进行更新。
本实施例中提出的基于LIRS算法的保信系统的通信任务管理方法，技术解决方案详细说明如下：数据存储模块2对配电网的继电保护装置上送的告警、动作事件以及录波文件信息进行实时存储；数据分析模块3首先从实时数据库5中获取特定周期的设备突发信息并进行分解；然后系统根据LIRS算法对已有的继电保护装置突发数据进行分解并构建LIR、HIR文件并存入实时数据库5；接着任务管理模块4获取LIR、HIR文件后通过对数据采集项目进行量行评估并分配给相关的通信任务模块1；各个通信模块1通过实时数据库5获取分配的继电保护装置采集任务并完成机电保护装置的信息采集，采集任务执行完成以后将执行结果再存入实时数据库5中；任务管理模块4可依据各个通信模块1反馈的继电保护装置数据采集情况评估通信任务1的执行情况并对通信过程中的异常情况进行特殊处理。
本发明所述基于LIRS算法的配电网保信系统通信任务管理方法用于配电网保信管理系统中。该发明中的数据分析模块3根据统计周期内继电保护装置主动上送的自检、动作、录波文件的基于LIRS算法动态构建配电网内保护设备数据处理的优先级别并形成LIR、HIR二个队列模型。任务管理模块4基于LIR、HIR队列模型动态分配的继电保护装置信息采集任务是本发明的核心内容，通信模块1通过动态获取继电保护装置信息采集任务，而不是按固定周期对所有继电保护装置同等获取；这样就可以有针对性的完成电网中高风险区域继电保护装置的高效、及时的运行数据采集与监测；对于电网中低风险区的继电保护装置可以适当延后并拉长继电保护装置信息的巡检周期与时间，从而提升基于保信管理系统的配电网继电保护装置状态巡检的及时性与有效性。任务管理模块4同时对分配出来的通信采集任务执行情况进行跟踪与监测，在任务执行过程中出现异常时，及时进行记录并给出提示性信息。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于LIRS算法配电网保信系统，其特征在于，包括：若干个通信模块(1)、数据储存模块(2)、数据统计分析模块(3)、任务管理模块(4)、实时数据库(5)；
各个所述通信模块(1)均与配电网继电保护装置通过网络连接并与数据存储模块(2)信号连接，用于获取继电保护装置传输的多种信息并将该些信息传输至数据存储模块(2)；
所述数据存储模块(2)、数据统计分析模块(3)、任务管理模块(4)分别与实时数据库(5)信号连接并进行数据交互，数据存储模块(2)将通信模块(1)传送来的多种信息存储于实时数据库(5)中；
数据统计分析模块(3)从实时数据库(5)中获取多种信息并处理，并将处理的结果存入实时数据库(5)中；
任务管理模块(4)从实时数据库(5)中获取数据统计分析模块(3)的处理结果，并依据该处理结果分配任务并将该任务存储于实时数据库(5)中；
通信模块(1)从实时数据库(5)中获取任务并执行，将执行结果存入实时数据库(5)中。
2.如权利要求1所述的配电网保信系统，其特征在于，还包括实时监测模块、故障发布模块、配置管理模块、关系数据库管理系统；实时监测模块、故障发布模块、配置管理模块、关系数据库管理系统分别与实时数据库(5)建立信号连接并进行数据交互。
3.一种基于LIRS算法配电网保信系统通信任务管理方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1：通信模块通过网络与配电网继电保护装置进行数据通信并获取配电网继电保护装置的告警信息、动作事件信息、录波文件信息、相应的继电保护装置的身份标识信息；
S2：数据存储模块实时接收通信模块传输的告警信息、动作事件信息、录波文件信息、身份标识信息，并存储于实时数据库中；
S3：数据统计分析模块从实时数据库中获取特定日期范围内的告警信息、动作事件信息、录波文件信息以及相应的身份标识信息，并记录相应的告警、动作事件的间隔时长；
将LIR文件、HIR文件存入实时数据库；
S4：任务管理模块通过实时数据库获取LIR文件、HIR文件，按LIR文件、HIR文件中继电保护装置排序进行任务配置，根据LIRS算法构件2个任务表；
S5：任务管理模块根据S4步骤的2个任务表中的继电保护装置的优先序列进行CPU以及网络资源的优先分配与使用；
S6：通信模块通过实时数据库获取S4步骤的2个任务表，利用S5步骤优先分配的CPU以及网络资源优先处理2个所述任务表中的继电保护装置的任务，再根据剩余的时间完成未在任务表中的继电保护装置的任务；
S7：通信模块在完成相关任务以后将相关任务完成情况的结果存入数据库中；
S8：在出现异常情况时，将无法完成任务的继电保护装置进行标识并及时存储在实时数据库的日志表中并对外发布。
4.如权利要求3所述配电网保信系统通信任务管理方法，其特征在于，所述S3步骤中按照告警间隔时长对产生告警信息的继电保护装置进行排序得到LIR文件，该LIR文件记录了继电保护装置的标识信息以及相应的出现告警的间隔时间；按照动作事件信息以及录波文件信息记录的动作事件的间隔时长对产生动作信息的继电保护装置进行排序得到HIR文件，该HIR文件记录了继电保护装置的标识信息及相应的出现动作事件的间隔时间。
5.如权利要求3所述配电网保信系统通信任务管理方法，其特征在于，S4步骤中的2个所述任务表，其中一个任务表是基于栈构建的第一任务表，第一任务表里面的任务按LIR文件中继电保护装置的排序进行任务配置；另一个任务表是基于FIFO队列构建的第二任务表，里面的任务按HIR文件中继电保护装置的排序进行任务配置。
6.如权利要求4所述配电网保信系统通信任务管理方法，其特征在于，2个所述任务表根据S3步骤中的LIR文件以及HIR文件中记录的继电保护装置进行更新。
7.如权利要求3所述配电网保信系统通信任务管理方法，其特征在于，所述S4步骤中的对继电保护装置的任务配置包括：对继电保护装置的定值、模拟量、开关量、告警信息、动作事件信息、录波文件信息的采集。
8.如权利要求3所述配电网保信系统通信任务管理方法，其特征在于，所述S3步骤中数据统计分析模块从实时数据库中获取上个月的告警信息、动作事件信息、录波文件信息以及相应的身份标识信息。
9.如权利要求3所述配电网保信系统通信任务管理方法，其特征在于，对所述S4步骤的LIR文件、HIR文件中记录的继电保护装置进行任务配置时，优先对HIR文件中记录的继电保护装置进行任务配置，然后对LIR文件中的继电保护装置进行任务配置。
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