CN117348466A - 一种二次设备管控的集中式监管控制平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种二次设备管控的集中式监管控制平台，涉及计算机技术领域，包括：设备信息采集模块，设备信息分析模块，预警模块和设备管控模块。设备信息采集模块是负责将现场运行的二次设备状态信息通过线上通讯的方式采集到本平台；设备信息分析模块是对上述模块采集的设备信息进行分析的模块；预警模块是根据设备信息分析结果进行设备预警，告知维护人员及时处理，并提示设备状态信息以供判断；设备管控模块是对二次设备进行管理的模块，通过网络通讯远程发送指令或下发配置文件。实现了对二次设备线上监测和控制，摒弃“到期就检”的传统方式，提升为“该检则检，精准运维”智能方式，有效减少下站工作量。

Description

一种二次设备管控的集中式监管控制平台及方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种二次设备管控的集中式监管控制平台及方法。

背景技术

当前二次设备运维和故障诊断领域存在信息未实施系统化、经验化和规范化管控，运维水平过度依赖定期反措和专项整改，缺乏设备状态远程主动感知和预警手段，信息呈碎片化和孤岛化，造成二次设备运维和故障诊断方面自动化和智能化程度滞后，数据运用和挖掘质量不高，故障诊断水平受限等问题。随着大数据以及云计算的兴起，建立二次设备远程运维主动感知、预警和故障分析机制。取代目前按计划现场勘查、巡检、反措、消缺等被动式运维方式，开展信息化、智能化的远程常态化主动感知、故障诊断和事故分析，提前锁定故障范围和具体设备，对故障严重程度进行分级分类，支持提前制定下站计划，摒弃“到期就检”的传统方式，提升为“该检则检，精准运维”智能方式，有效减少下站工作量，是发展的必然趋势。

鉴于此，需要一种二次设备管控的集中式监管控制平台及方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种二次设备管控的集中式监管控制平台及方法，能够对二次设备实现该检则检，精准运维，有效减少下站工作量效果。具体技术方案如下：

一种二次设备管控的集中式监管控制平台，包括设备信息采集模块、设备信息分析模块、预警模块以及设备管控模块；所述设备信息采集模块用于将现场运行的二次设备自检信息以及通讯报文通过线上通讯的方式采集到本平台；所述设备信息分析模块用于对上述模块采集的自检信息以及通讯报文进行分析；所述预警模块用于根据上述设备信息分析结果进行设备预警；所述设备管控模块用于对二次设备进行管理，通过网络通讯远程发送指令或下发配置文件。

优选的，所述二次设备置于智能变电站内，所述智能变电站对二次设备生成用于存储所述自检信息的配置文件以及用于生成所述通讯报文；

所述设备信息采集模块通过采集所述配置文件获取二次设备的设备状态信息，通过采集所述通讯报文获取二次设备通讯信息。

优选的，所述配置文件为SCD文件，所述通讯报文包括GOOSE报文、SV报文以及MMS报文。

一种二次设备管控的集中式监管控制方法，通过上述系统实现，包括以下步骤：

S1、通过网络通信向智能变电站建立连接，获取SCD文件和设备通信报文；

S2、对SCD文件进行解析，获取设备状态信息，对设备通信报文解析，获取设备通信信息；

S3、根据分析信息进行数据处理，判断设备是否有异常，如有异常进行告警处理；

S4、在通信网络通畅的情况下，可以远程对设备发出指令进行调整或重新下发配置文件。

优选的，上述步骤S2中，所述对设备通信报文解析包括GOOSE报文分析、SV报文分析以及MMS报文分析。

优选的，所述GOOSE报文分析内容包括语法语义的一致性检查、符合性检查、报文连续和中断检查以及报文流量检查。

优选的，所述SV报文分析内容有报文配置与SCD文件是否一致、采样功能是否同步以及流量的监测。

优选的，所述MMS报文分析内容包括ACSI应用分析、MMS层分析以及ETHENET层分析。

优选的，上述步骤S3中，根据二次设备安全值计算结果进行判断设备状态信息是否存在异常，如有异常进行设备状态异常告警，所述二次设备安全值的计算公式如下：

其中ε为设备运行状态，运行状态正常为1，运行状态异常为0，Z为设备运行的风险因子，α为设备状态安全因子，λ为该安全因子对安全程度影响的权重，i为每一项设备检测标准，n为检测标准项总数，为主机设备安全因子，φ为主机设备安全因子对安全程度影响的权重，j为主机设备检测项，m为主机设备检测项总数，w为传感器安全因子，θ为传感器安全因子对安全程度影响的权重，k为传感器检测项，s为传感器检测项总数。

优选的，上述步骤S3中，根据设备通信安全值计算结果，判断是否有设备通信异常，如果有异常进行设备通信异常告警，所述设备安全值的计算公式如下：

其中，G为GOOSE报文安全因子，ρ₁为GOOSE报文安全因子对安全程度影响的权重，i为GOOSE报文检测项，n为GOOSE报文检测项总数，V为SV报文安全因子，ρ₂为SV报文安全因子对安全程度影响的权重，k为SV报文检测项，m为SV报文检测项总数，M为MMS报文安全因子，ρ₃为MMS报文安全因子对安全程度影响的权重，j为MMS报文检测项，k为MMS报文检测项总数。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可提前锁定故障范围和具体设备，对故障严重程度进行分级分类，支持提前制定下站计划，摒弃“到期就检”的传统方式，提升为“该检则检，精准运维”智能方式，有效减少下站工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的系统原理框图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供一种二次设备管控的集中式监管控制平台，包括设备信息采集模块，设备信息分析模块，预警模块和设备管控模块。

(1)设备信息采集模块是负责将现场运行的二次设备状态信息通过线上通讯的方式采集到本平台。目前二次设备是具备一定的自检功能的，对自身的状态情况、功能性等自动检测后形成信息，将数据存储于模型中，设备是否正常健康，通过自检信息的反馈情况就能了解。设备信息的采集基于智能变电站来实现，智能变电站对二次设备里的保护、合并单元、故障录波、智能终端等智能电子设备，采用相同协议、相同建模方式，IED模型中存有自检数据，通讯和交互在各IDE之间来回。

智能变电站有着“三层两网”的结构，即站控层、间隔层、过程层三层和站控层网络和过程层网络两网。站内二次设备自检信息是按照IEC61850-7标准标准数据集的概念以数据集方式管理，站内的配置文件对数据集中的各数据详细的描述，分析解读配置文件，从二次设备中提取有用信息，其中配置文件是对IED进行信息模型，由IID、SSD、SCD、CID四类文件组成了智能变电站的配置文件，采用XML标准格式，符合SCL定义，监测站内二次设备只需解析SCD文件即可。

自检信息可以通过MMS网络传输到平台，自检信息可通过主动上送、定期上送和人工召唤来完成。通讯报文的获取则是通过智能变电站的网络报文记录分析仪获得。

设备信息分析模块是对上述模块采集的设备信息进行分析的模块，设备状态信息通过解析SCD文件来获取，通过解析完成的文件即可判断设备状态信息，通过解析报文即可判断设备通信是否有异常。

智能变电站的通信链路频繁断线、误码率高等异常状况的出现往往预示着二次设备将要发生故障，分析处理异常报文，设备异常就能发现。对设备通讯状态的监视，可利用通信报文的故障提示功能，解析报文，提取IED间有效通信信息，来分析IED的通信行为。若分析报文异常，就会发出告警信息，以此判断二次设备异常。

GOOSE报文和SV报文EtherType值不同，解码过程相同，MMS具体形式具体分析，具体地：

GOOSE报文分析内容有四种检查检测，分别为语法语义的一致性检查、符合性检查、报文连续和中断检查、报文流量检查，当不同的检查检测出现错误时发出的告警信号有明显不同。

SV报文分析内容有报文配置与SCD文件是否一致、采样功能是否同步、流量的监测，当这三种监测发生异常时也会出现告警信息。

MMS报文分析内容由ACSI应用分析、MMS层分析、ETHENET层分析三个组成，报文的收发顺序、控制命令和过程准确连续性均可通过这三层分析判断发现，也可发现通讯中断等问题。

预警模块是根据设备信息分析结果进行设备预警，告知维护人员及时处理，并提示设备状态信息以供判断。

用公式计算二次设备状态的安全值，其中ε为设备运行状态，运行状态正常为1，运行状态异常为0，Z为设备运行的风险因子，α为设备状态安全因子，λ为该安全因子对安全程度影响的权重，i为每一项设备检测标准，n为检测标准项总数，为主机设备安全因子，φ为主机设备安全因子对安全程度影响的权重，j为主机设备检测项，m为主机设备检测项总数，w为传感器安全因子，θ为传感器安全因子对安全程度影响的权重，k为传感器检测项，s为传感器检测项总数。根据安全值计算结果进行判断设备状态信息是否存在异常，如有异常进行设备状态异常告警。

用公式计算设备通信安全值，G为GOOSE报文安全因子，ρ₁为GOOSE报文安全因子对安全程度影响的权重，i为GOOSE报文检测项，n为GOOSE报文检测项总数，V为SV报文安全因子，ρ₂为SV报文安全因子对安全程度影响的权重，k为SV报文检测项，m为SV报文检测项总数，M为MMS报文安全因子，ρ₃为MMS报文安全因子对安全程度影响的权重，j为MMS报文检测项，k为MMS报文检测项总数。根据设备通信安全值计算结果，判断是否有设备通信异常，如果有异常进行设备通信异常告警。

设备管控模块是对二次设备进行管理的模块，可通过网络通讯远程发送指令或下发配置文件。

IEC61850通讯规约下的智能变电站可以实现IED之间信息的自由交互传递，通过网络对接智能变电站站控层的通信系统，即可实现向现场设备发送指令，或下发配置文件。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二提供一种二次设备管控的集中式监管控制方法。

步骤S10：通过网络通信向智能变电站建立连接，获取SCD文件和设备通信报文。

目前二次设备是具备一定的自检功能的，对自身的状态情况、功能性等自动检测后形成信息，将数据存储于模型中，设备是否正常健康，通过自检信息的反馈情况就能了解。设备信息的采集基于智能变电站来实现，智能变电站对二次设备里的保护、合并单元、故障录波、智能终端等智能电子设备，采用相同协议、相同建模方式，IED模型中存有自检数据，通讯和交互在各IDE之间来回。

智能变电站有着“三层两网”的结构，即站控层、间隔层、过程层三层和站控层网络和过程层网络两网。站内二次设备自检信息是按照IEC61850-7标准标准数据集的概念以数据集方式管理，站内的配置文件对数据集中的各数据详细的描述，分析解读配置文件，从二次设备中提取有用信息，其中配置文件是对IED进行信息模型，由IID、SSD、SCD、CID四类文件组成了智能变电站的配置文件，采用XML标准格式，符合SCL定义，监测站内二次设备只需解析SCD文件即可。

自检信息可以通过MMS网络传输到平台，自检信息可通过主动上送、定期上送和人工召唤来完成。通讯报文的获取则是通过智能变电站的网络报文记录分析仪获得。

步骤S20：对SCD文件进行解析，获取设备状态信息，对设备通信报文解析，获取设备通信信息。

设备状态信息通过解析SCD文件来获取，通过解析完成的文件即可判断设备状态信息，通过解析报文即可判断设备通信是否有异常。

智能变电站的通信链路频繁断线、误码率高等异常状况的出现往往预示着二次设备将要发生故障，分析处理异常报文，设备异常就能发现。对设备通讯状态的监视，可利用通信报文的故障提示功能，解析报文，提取IED间有效通信信息，来分析IED的通信行为。若分析报文异常，就会发出告警信息，以此判断二次设备异常。

GOOSE报文和SV报文EtherType值不同，解码过程相同，MMS具体形式具体分析，具体地：

GOOSE报文分析内容有四种检查检测，分别为语法语义的一致性检查、符合性检查、报文连续和中断检查、报文流量检查，当不同的检查检测出现错误时发出的告警信号有明显不同。

SV报文分析内容有报文配置与SCD文件是否一致、采样功能是否同步、流量的监测，当这三种监测发生异常时也会出现告警信息。

MMS报文分析内容由ACSI应用分析、MMS层分析、ETHENET层分析三个组成，报文的收发顺序、控制命令和过程准确连续性均可通过这三层分析判断发现，也可发现通讯中断等问题。

步骤S30：根据分析信息进行数据处理，判断设备是否有异常，如有异常进行告警处理。

用公式计算二次设备状态的安全值，其中ε为设备运行状态，运行状态正常为1，运行状态异常为0，Z为设备运行的风险因子，α为设备状态安全因子，λ为该安全因子对安全程度影响的权重，i为每一项设备检测标准，n为检测标准项总数，为主机设备安全因子，φ为主机设备安全因子对安全程度影响的权重，j为主机设备检测项，m为主机设备检测项总数，w为传感器安全因子，θ为传感器安全因子对安全程度影响的权重，k为传感器检测项，s为传感器检测项总数。根据安全值计算结果进行判断设备状态信息是否存在异常，如有异常进行设备状态异常告警。

用公式计算设备通信安全值，G为GOOSE报文安全因子，ρ₁为GOOSE报文安全因子对安全程度影响的权重，i为GOOSE报文检测项，n为GOOSE报文检测项总数，V为SV报文安全因子，ρ₂为SV报文安全因子对安全程度影响的权重，k为SV报文检测项，m为SV报文检测项总数，M为MMS报文安全因子，ρ₃为MMS报文安全因子对安全程度影响的权重，j为MMS报文检测项，k为MMS报文检测项总数。根据设备通信安全值计算结果，判断是否有设备通信异常，如果有异常进行设备通信异常告警。

步骤S40：在通信网络通畅的情况下，可以远程对设备发出指令进行调整或重新下发配置文件。

IEC61850通讯规约下的智能变电站可以实现IED之间信息的自由交互传递，通过网络对接智能变电站站控层的通信系统，即可实现向现场设备发送指令，或下发配置文件。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM,Read-0nlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种二次设备管控的集中式监管控制平台，其特征在于，包括设备信息采集模块、设备信息分析模块、预警模块以及设备管控模块；

所述设备信息采集模块用于将现场运行的二次设备自检信息以及通讯报文通过线上通讯的方式采集到本平台；

所述设备信息分析模块用于对上述模块采集的自检信息以及通讯报文进行分析；

所述预警模块用于根据上述设备信息分析结果进行设备预警；

所述设备管控模块用于对二次设备进行管理，通过网络通讯远程发送指令或下发配置文件。

2.根据权利要求1所述的二次设备管控的集中式监管控制平台，其特征在于，所述二次设备置于智能变电站内，所述智能变电站对二次设备生成用于存储所述自检信息的配置文件以及用于生成所述通讯报文；

所述设备信息采集模块通过采集所述配置文件获取二次设备的设备状态信息，通过采集所述通讯报文获取二次设备通讯信息。

3.根据权利要求2所述的二次设备管控的集中式监管控制平台，其特征在于，所述配置文件为SCD文件，所述通讯报文包括GOOSE报文、SV报文以及MMS报文。

4.一种二次设备管控的集中式监管控制方法，通过权利要求1-3任一项所述的系统实现，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过网络通信向智能变电站建立连接，获取SCD文件和设备通信报文；

S2、对SCD文件进行解析，获取设备状态信息，对设备通信报文解析，获取设备通信信息；

S3、根据分析信息进行数据处理，判断设备是否有异常，如有异常进行告警处理；

S4、在通信网络通畅的情况下，可以远程对设备发出指令进行调整或重新下发配置文件。

5.根据权利要求4所述的二次设备管控的集中式监管控制方法，其特征在于，上述步骤S2中，所述对设备通信报文解析包括GOOSE报文分析、SV报文分析以及MMS报文分析。

6.根据权利要求4所述的二次设备管控的集中式监管控制方法，其特征在于，所述GOOSE报文分析内容包括语法语义的一致性检查、符合性检查、报文连续和中断检查以及报文流量检查。

7.根据权利要求4所述的二次设备管控的集中式监管控制方法，其特征在于，所述SV报文分析内容有报文配置与SCD文件是否一致、采样功能是否同步以及流量的监测。

8.根据权利要求4所述的二次设备管控的集中式监管控制方法，其特征在于，所述MMS报文分析内容包括ACSI应用分析、MMS层分析以及ETHENET层分析。

9.根据权利要求4所述的二次设备管控的集中式监管控制方法，其特征在于，上述步骤S3中，根据二次设备安全值计算结果进行判断设备状态信息是否存在异常，如有异常进行设备状态异常告警，所述二次设备安全值的计算公式如下：

其中ε为设备运行状态，运行状态正常为1，运行状态异常为0，Z为设备运行的风险因子，α为设备状态安全因子，λ为该安全因子对安全程度影响的权重，i为每一项设备检测标准，n为检测标准项总数，为主机设备安全因子，φ为主机设备安全因子对安全程度影响的权重，j为主机设备检测项，m为主机设备检测项总数，w为传感器安全因子，θ为传感器安全因子对安全程度影响的权重，k为传感器检测项，s为传感器检测项总数。

10.根据权利要求4所述的二次设备管控的集中式监管控制方法，其特征在于，上述步骤S3中，根据设备通信安全值计算结果，判断是否有设备通信异常，如果有异常进行设备通信异常告警，所述设备安全值的计算公式如下：

其中，G为GOOSE报文安全因子，ρ₁为GOOSE报文安全因子对安全程度影响的权重，i为GOOSE报文检测项，n为GOOSE报文检测项总数，V为SV报文安全因子，ρ₂为SV报文安全因子对安全程度影响的权重，k为SV报文检测项，m为SV报文检测项总数，M为MMS报文安全因子，ρ₃为MMS报文安全因子对安全程度影响的权重，j为MMS报文检测项，k为MMS报文检测项总数。