CN113452142B - 一种厂站端自动化设备远程监视与重启装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厂站端自动化设备远程监视与重启装置及方法，信息采集模块采集厂站端自动化设备的运行状态和故障信息，上传到计算处理模块，进行数据处理，生成遥信或遥测数据，通过安全通讯模块加密认证后上传到自动化设备监控主站；安全通讯模块同时接收自动化设备监控主站的故障处置指令，并下发给计算处理模块进行处理；计算处理模块根据信息采集模块上送的信息对故障处置指令进行校验，校验通过后，向远控模块下发动作指令；远控模块根据动作指令通过串接于供电回路的继电器重启自动化设备。本发明可实时监视厂站端自动化设备运行状态，根据设备故障信息远程重启站端设备，快速消除故障，节省多次现场处理的人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及厂站端自动化设备远程监控领域，具体地，涉及一种厂站端自动化设备远程监视与重启装置及方法。
背景技术
近年来，随着电网建设规模增大，数据通信网关机、同步相量测量装置(PMU)、电量采集终端等厂站端自动化设备的数量逐年增加，因厂站端自动化设备各类故障导致的自动化系统信息异常问题日渐突出，这对自动化系统的安全稳定运行造成了很大的影响。
目前，绝大多数厂站端自动化设备的运行状态和故障信息并没有有效地上传到主站调度自动化系统，一旦发生故障，设备维护人员必须到达现场，通过现场查看设备告警指示进行判断。因不能在达到现场前精准判断故障类型，往往会在现场找出故障原因后，由于准备不足，无法及时处理。
在厂站端自动化设备故障中，设备老化或长时间运行导致的死机故障占了很大比例，这类故障往往可以通过重启设备解决，但目前也需要到现场进行处理。因为设备维护人员数量和距离等因素，故障处理时间较长，时间和人员成本较大。
为了解决上述问题，部分厂站端自动化设备可以通过规约将部分设备信息传输到自动化设备监控主站。但这种功能局限性很强，绝大部分故障情况下，厂站端自动化设备和主站端已失去联系，无法建立起有效连接，厂站端设备信息无法上传至自动化设备监控主站，也无法实现设备的远控重启。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种厂站端自动化设备远程监视与重启装置及方法，实时监控站端设备运行状态，当有异常告警时，结合信号采集情况判断故障原因，对于可以通过重启设备恢复正常的部分故障，通过远程控制厂站端自动化设备的供电回路实现设备强制重启，达到快速消除故障的目的，降低成本，缩短故障处理时间。
本发明采用如下的技术方案。
一种厂站端自动化设备远程监视与重启装置，所述装置包括信息采集模块、计算处理模块、安全通讯模块和远控模块；
信息采集模块采集厂站端自动化设备的运行状态和故障信息，将采集到的信息上传到计算处理模块；
计算处理模块对信息采集模块上传的信息进行数据处理，生成遥信或遥测数据，通过安全通讯模块加密认证后上传到自动化设备监控主站；
安全通讯模块同时接收自动化设备监控主站的故障处置指令，并下发给计算处理模块进行处理；
计算处理模块接收故障处置指令后，根据信息采集模块上送的信息对故障处置指令进行校验，校验通过后，向远控模块下发动作指令；
远控模块接收到计算处理模块下发的动作指令后，通过串接于供电回路的继电器重启厂站端自动化设备。
进一步地，信息采集模块通过信号电缆以无源硬接点方式接入厂站端自动化设备。
进一步地，运行状态包括CPU占用率、内存占用率、闭锁状态、数据传输状态、网络通道建立状态；故障信息包括失电告警、设备故障告警、存储空间不足告警、网络中断告警。
进一步地，计算处理模块对采集的信息进行处理，
首先对运行状态和故障信息进行滤波，排除瞬时误报信息，然后将剩余有效信息合并，生成遥信或遥测数据。
进一步地，计算处理模块对故障处置指令进行校验，
校验是否发生设备故障，CPU占用率和内存占用率是否不变化；若发生设备故障，且CPU占用率和内存占用率不变化，则校验通过。
进一步地，远控模块串接在厂站端自动化设备的CPU板与供电电源的回路中，远控模块包含继电器常闭触点；远控模块收到计算处理模块下发的动作指令后，通过控制继电器线圈使继电器常闭触点瞬时断开，延时一定时间后重新闭合，实现厂站端自动化设备重启。
进一步地，信息采集模块和远控模块可以同时连接多个厂站端自动化设备，并且可以有选择性地重启任一故障设备，重启任一设备时不会影响其它自动化设备和系统的正常运行。
进一步地，安全通讯模块通过功能协议和安全协议实现与自动化设备监控主站之间的安全通信。
一种厂站端自动化设备远程监视与重启方法，所述方法包括步骤：
(1)当厂站端自动化设备发生故障告警时，自动化设备监控主站的监控人员或系统运维人员在主站进行远程故障诊断；
(2)如果判断为厂站端自动化设备故障，则由自动化设备监控主站下发指令，通过厂站端自动化设备远程监视与重启装置重启故障的自动化设备；设备重启后，通知相应系统主站重新测试故障是否消除，进入步骤(4)；
(3)如果判断为非厂站端自动化设备故障，可通知相关运维人员到现场处理，处理结束后，通知相应系统主站重新测试故障是否消除，进入步骤(4)；
(4)主站相应自动化系统运维人员重新测试故障是否消除；如果故障已消除，则结束告警处理工作并记录故障处理情况；如果故障未消除，则通知相关运维人员到现场处理。
进一步地，非厂站端自动化设备故障包括失电告警、网络中断告警、存储空间不足告警。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明厂站端自动化设备远程监视与重启装置和厂站端自动化设备之间仅有弱电硬接点关联，无任何网络通信联系，可以跨安全分区进行信息采集，无信息和网络安全隐患。
本发明通过直接控制厂站端自动化设备供电回路的方式实现故障自动化设备的强制重启，不同于其它通过网络报文方式，避免了故障自动化设备因故障无法接收到通信报文而导致的远程重启失败风险。
本发明可以在监控主站实时采集厂站端设备故障信息，便于日常监视。当发生故障告警时，可以配合相关自动化系统快速、精准定位故障。如果通过重启厂站端设备可以大概率解决故障，则监控主站可以下发指令远程重启故障设备，以便能快速消除故障。重启故障自动化设备不会对自动化系统其它设备的正常运行造成影响，
本发明可以实时监控厂站端自动化设备运行状态。当有异常告警时，结合各自动化设备相关系统的信号采集情况来判断故障原因。重启厂站端自动化设备后如果故障未解决，可以作为一项有效判据，分析故障原因和选择合理的处理方案。不仅能快速定位故障，还可以快速处理故障，节省多次现场处理的人工成本。
附图说明
图1是本发明所述的厂站端自动化设备远程监视与重启装置示意图；
图2是多个厂站端自动化设备接入到装置的物理连接示意图；
图3是厂站端电量采集终端远程监视与重启过程物理连接示意图；
图4是厂站端电量采集终端远程监视与重启方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本发明所述的厂站端自动化设备远程监视与重启装置，包括信息采集模块、计算处理模块、安全通讯模块和远控模块四个模块。
信息采集模块通过信号电缆直接接入相应厂站端自动化设备的硬接点输出端子和相关传感器，以无源硬接点方式采集厂站端自动化设备的运行状态(如CPU占用率、内存占用率、闭锁状态、数据传输状态、网络通道建立状态等)和故障信息(如失电告警、设备故障告警、存储空间不足告警、网络中断告警等)，将采集到的信息上传到计算处理模块。
计算处理模块对信息采集模块采集到的厂站端自动化设备的运行状态和故障信息进行数据处理和分析。首先对采集的信息进行滤波，排除因信息采集模块误动作、故障接点抖动等引起的瞬时误报信息，然后将所有有效信息合并后，生成遥测或遥信数据，通过安全通讯模块加密认证后上传到自动化设备监控主站。
安全通讯模块通过功能协议(如IEC60870-5-104规约、IEC60870-5-102规约、IEC61850规约等)和安全协议(如安全套接层SSL、互联网安全协议IPSec等)实现与自动化设备监控主站之间的安全通信，确保通信过程的机密性、完整性、真实性和不可否认性。安全通讯模块一方面将计算处理模块处理后的厂站端自动化设备的运行状态和故障信息上传到自动化设备监控主站，另一方面接收自动化设备监控主站的故障处置指令，并下发给计算处理模块进行处理。
计算处理模块接收到自动化设备监控主站下发的故障处置指令后，根据信息采集模块上送的厂站端自动化设备运行状态和故障信息对故障处置指令进行校验。若收到主站的远程重启指令，先校验是否发生设备故障，CPU占用率和内存占用率是否不变化；若发生设备故障，且CPU占用率和内存占用率不变化，则校验通过。确定故障处置指令正确后，向远控模块下发动作指令。
远控模块串接在厂站端自动化设备的CPU板与供电电源(该供电电源包括设备内电源模块和设备外的供电线路)的回路中，远控模块包含继电器常闭触点；远控模块收到计算处理模块下发的动作指令后，通过控制继电器线圈使继电器常闭触点瞬时断开，延时一定时间(如15秒)后重新闭合，达到远程重启厂站端自动化设备的目的。
如图2所示，厂站端自动化设备远程监视与重启装置的信息采集模块和远控模块可以同时连接多个厂站端自动化设备。将厂站端自动化设备运行状态和故障信息上传至自动化设备监控主站，在主站监控台实时显示当前设备运行状态。当有故障告警时，主站监控人员可根据厂站端自动化设备实时运行状态和故障信息，进行远程重启操作，或通知相应系统运维人员配合检查。
本发明还提供一种厂站端自动化设备远程监视与重启方法，包括步骤：
(1)当厂站端自动化设备发生故障告警时，自动化设备监控主站的监控人员或系统运维人员在主站进行远程故障诊断；
(2)如果判断为厂站端自动化设备故障，则由自动化设备监控主站下发指令，通过厂站端自动化设备远程监视与重启装置重启故障的自动化设备；设备重启后，通知相应系统主站重新测试故障是否消除，进入步骤(4)；
(3)如果判断为非厂站端自动化设备故障，可通知相关运维人员到现场处理，处理结束后，通知相应系统主站重新测试故障是否消除，进入步骤(4)；
(4)主站相应自动化系统运维人员重新测试故障是否消除；如果故障已消除，则结束告警处理工作并记录故障处理情况；如果故障未消除，则通知相关运维人员到现场处理。
以厂站端电量采集终端为例。
如图3所示，厂站端自动化设备远程监视与重启装置的信息采集模块通过硬接点方式采集厂站端电量采集终端的运行状态和故障信息，并通过功能协议和安全协议传送至自动化设备监控主站，便于统一监控管理。
厂站端电量采集终端的业务信息通过DL/T719网络通信协议，传送至电量采集主站，用于开展相关业务工作。
一种厂站端自动化设备远程监视与重启方法的工作流程如图4所示。
(1)当厂站端电量采集终端发生故障告警时，自动化设备监控主站的监控人员通知电量采集主站运维人员配合检查，同时将故障告警情况发送给电量采集主站运维人员。电量采集主站运维人员通过本站的数据采集情况、报文收发情况等，结合故障告警情况做出故障诊断，反馈给自动化设备主站的监控人员。
具体地，可包括如下情况：
设备故障告警，报文收发正常，采集数据显示异常，无增量变化，可判断为电量采集终端故障；设备故障告警，下行报文正常，无上行报文，可判断电量采集终端故障。
设备故障告警，网络中断无告警，通过Ping指令诊断网关正常，通过Ping指令诊断厂站端电量采集终端的IP地址，若该地址不可达，可判断疑似电量采集终端故障。
其它故障告警，如设备失电告警、网络中断告警等不属于电量采集终端自身故障范畴。
(2)如果判断为电量采集终端故障，则由自动化设备监控主站下发指令，通过厂站端自动化设备远程监视与重启装置重启该故障设备。设备重启后，查看自动化设备监控主站的故障告警是否恢复，并通知电量采集主站重新测试故障是否消除。进入步骤(4)。
接收到自动化设备监控主站下达的控制命令后，厂站端自动化设备远程监视与重启装置远控模块继电器动作，继电器触点瞬时断开，延时15S后闭合，达到远程重启厂站端电量采集终端的目的。
(3)如果判断为非电量采集终端本身故障，可根据告警信息判断是否网络中断、设备失电等原因造成的采集故障。如果是其它告警，如电源故障、网络故障，可通知相关运维人员到现场检查处理。当电源、网络恢复正常后，通知电量采集主站重新测试故障是否消除。进入步骤(4)。
(4)电量采集主站重新测试故障是否消除；如果故障已消除，则记录故障处理情况，以便进行统计分析，作为厂站端设备更换计划的一个重要依据，酌情制定更换计划；如果故障未消除，可通知相关设备运维人员及设备厂家携带备品备件到现场处理故障。
本实施例中，利用设备监控系统和电量采集系统相互配合，精准、快速判断故障原因，在保证不会对自动化系统安全运行造成影响的前提下，可远控重启厂站端电量采集终端，快速消除重启可恢复类故障，准确定位故障原因，减少了人工成本，大大缩减了故障处理时间。
其它厂站端自动化设备发生故障时，若自身重启不会对其它自动化设备和系统造成影响，均可参照此例进行故障判断和处理，对于重启影响较大的自动化设备，可只作为故障判断依据，不接入远控重启功能，以免影响安全运行。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明厂站端自动化设备远程监视与重启装置和厂站端自动化设备之间仅有弱电硬接点关联，无任何网络通信联系，可以跨安全分区进行信息采集，无信息和网络安全隐患。
本发明可以通过监控主站采集厂站端设备故障信息，便于日常监视。当发生故障告警时，可以配合相关系统快速、精准定位故障。如果通过重启厂站端设备可以大概率解决故障，并且重启该设备不会对自动化系统的安全稳定运行造成影响，则监控主站可以下发重启指令，厂站端自动化设备远程监视与重启装置收到指令后重启故障设备，以便能快速消除故障。
本发明可以实时监控厂站端自动化设备运行状态。当有异常告警时，结合各自动化设备相关系统的信号采集情况来判断故障原因。重启厂站端自动化设备后如果故障未解决，可以作为一项有效判据，分析故障原因和选择合理的处理方案。不仅能快速定位故障，还可以快速处理故障，节省多次现场处理的人工成本。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种厂站端自动化设备远程监视与重启装置，其特征在于，所述装置包括信息采集模块、计算处理模块、安全通讯模块和远控模块；
信息采集模块采集厂站端自动化设备的运行状态和故障信息，将采集到的运行状态和故障信息上传到计算处理模块；
计算处理模块对信息采集模块上传的运行状态和故障信息进行数据处理，生成遥信或遥测数据，通过安全通讯模块加密认证后上传到自动化设备监控主站；
安全通讯模块同时接收自动化设备监控主站的故障处置指令，并下发给计算处理模块进行处理；
计算处理模块接收故障处置指令后，根据信息采集模块上送的运行状态和故障信息对故障处置指令进行校验，校验通过后，向远控模块下发动作指令；
远控模块接收到计算处理模块下发的动作指令后，通过串接于供电回路的继电器重启厂站端自动化设备；
远控模块串接在厂站端自动化设备的CPU板与供电电源的回路中，远控模块包含继电器常闭触点；远控模块收到计算处理模块下发的动作指令后，通过控制继电器线圈使继电器常闭触点瞬时断开，延时一定时间后重新闭合，实现厂站端自动化设备重启；
信息采集模块通过信号电缆以无源硬接点方式接入厂站端自动化设备；
运行状态包括CPU占用率、内存占用率、闭锁状态、数据传输状态、网络通道建立状态；故障信息包括失电告警、设备故障告警、存储空间不足告警、网络中断告警。
2.根据权利要求1所述的厂站端自动化设备远程监视与重启装置，其特征在于，计算处理模块对采集的信息进行处理，
首先对运行状态和故障信息进行滤波，排除瞬时误报信息，然后将剩余有效信息合并，生成遥信或遥测数据。
3.根据权利要求1所述的厂站端自动化设备远程监视与重启装置，其特征在于，计算处理模块对故障处置指令进行校验，
校验是否发生设备故障，CPU占用率和内存占用率是否不变化；若发生设备故障，且CPU占用率和内存占用率不变化，则校验通过。
4.根据权利要求1所述的厂站端自动化设备远程监视与重启装置，其特征在于，
信息采集模块和远控模块能够同时连接多个厂站端自动化设备，并且能够有选择性地重启任一故障设备，重启任一设备时不会影响其它自动化设备和系统的正常运行。
5.根据权利要求1所述的厂站端自动化设备远程监视与重启装置，其特征在于，
安全通讯模块通过功能协议和安全协议实现与自动化设备监控主站之间的安全通信。
6.一种厂站端自动化设备远程监视与重启方法，基于权利要求1-5任一项所述的厂站端自动化设备远程监视与重启装置，其特征在于，所述方法包括步骤：
（1）当厂站端自动化设备发生故障告警时，自动化设备监控主站的监控人员或系统运维人员在主站进行远程故障诊断；
（2）如果判断为厂站端自动化设备故障，则由自动化设备监控主站下发指令，通过厂站端自动化设备远程监视与重启装置重启故障的自动化设备；设备重启后，通知相应系统主站重新测试故障是否消除，进入步骤（4）；
（3）如果判断为非厂站端自动化设备故障，可通知相关运维人员到现场处理，处理结束后，通知相应系统主站重新测试故障是否消除，进入步骤（4）；
（4）主站相应自动化系统运维人员重新测试故障是否消除；如果故障已消除，则结束告警处理工作并记录故障处理情况；如果故障未消除，则通知相关运维人员到现场处理。
7.根据权利要求6所述的厂站端自动化设备远程监视与重启方法，其特征在于，
非厂站端自动化设备故障包括失电告警、网络中断告警、存储空间不足告警。
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