CN218549944U - 一种智能变电站遥控信息故障诊断系统和装置 - Google Patents

Abstract

一种智能变电站遥控信息故障诊断系统和装置,该系统包括标准名称规则库、遥控故障定位规则库、遥控信息通信链路数据模型、站控层监测模块、间隔层监测模块、过程层监测模块、故障诊断定位模块。该装置包括上位机综合处理器、数据采集器、液晶显示器、存储器、电源板、键盘板。当智能变电站运行过程中二次设备出现通信故障时，技术人员能够快速、准确地进行故障诊断定。

Description

一种智能变电站遥控信息故障诊断系统和装置

技术领域

本发明涉及智能变电站故障诊断领域，具体为一种智能变电站遥控信息故障诊断系统和装置。

背景技术

智能化变电站作为国内电网建设的发展趋势，其基数占比越发提高。同时，在智能变电站运行过程中，通常会出现二次设备通信链路故障问题。智能变电站中二次设备数量庞大，形成的虚连接数也很多，且虚回路存在交叉、重叠的可能，这也使得技术人员在故障诊断定位工作上存在困难。

目前，国内外存在一些智能变电站二次设备故障的研究，其中，大多数为针对智能站二次设备自身故障、光纤故障、保护与控制逻辑故障等问题进行研究，对遥控信息通信故障的研究较少。同时，智能变电站虚回路的物理连接端口信息不明确导致虚回路与物理回路难以对应，相关的MMS类信号与GOOSE信号也难以关联，这也使得遥控信息通信故障诊断更加有难度。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种智能变电站遥控信息故障诊断方法、系统和装置。

本发明采用的技术方案为：

建立标准名称规则库和遥控故障定位规则库，以遥控命令做为激励事件，建立事件产生后，站控层、间隔层、过程层的动作行为，建立动作行为的期望值，基于SCD文件，实例化遥控产生的一系列动作行为的对像及期望值等，建立完整的遥控遥控信息通信链路数据模型，实时监测站控层、间隔层、过程层报文，当监测到站控层报文产生遥控事件后，启动间隔层和过程层报文分析机制，动态检查通信链路、交换机、智能终端、测控装置产生的数据是否与建立的通信链路数据模型中的值一致，如不一致，则检查缺失项，从而定位遥控产生故障发生的位置，达到智能诊断故障定位的目的，从而避免人工在众多设备、网络、报文中寻找产生故障的原因。

该系统包括标准名称规则库、遥控故障定位规则库、遥控信息通信链路数据模型、站控层监测模块、间隔层监测模块、过程层监测模块、故障诊断定位模块。

标准名称规则库,用于建立遥控对像产生的标准名称，用于识别监控后台遥控的具体对像，同时能与SCD文件中的数据路径关联，是建立遥控对像产生一系动作行为的基础。

遥控故障定位规则库，用于根据不同的遥控对像发出命令后，站控层、间隔层、站控层网络、设备将产生的一系列行为和数据值等建立用于故障定位规则

行为规则库，为具体定位建立规则。

遥控信息通信链路数据模型，用于基于SCD文件、标准名称规则库、遥控故障定位规则库，实例化生成遥控对像产生的一系列动作行为及行为产生的数据值，建立可判断的遥控信息通信链路数据模型。

站控层监测模块，用于监测站控层发出和返回的遥控命令、开关、刀闸位置信号等。

间隔层监测模块，用于监测间隔层测控装置、保护装置、交换机自身故障、端口故障、网络故障。

过程层监测模块，用于监测过程层智能终端、交换机自身故障、光纤故障等

配置信息模型生成模块，用于导入配置文件获取配置信息，建立遥控信息

通信链路数据模型，预定遥控信息链路各节点数据值；

故障诊断定位模块，根据监测的站控层、间隔层、过程层报文，并基于遥控信息通信链路数据模型，判断产生遥控命令后，各层报文在遥控信息通信链路数据模型中是否有缺失项，如有缺失项，根据缺失项的先后顺序，综合判断故障产生的原因，达到故障诊断定位的目的。

遥控信息通信链路数据模型包括激励数据、关联数据及过程数据，所述的激励数据抓取站控层MMS报文获取，关联数据通过抓取过程层GOOSE、SV报文获取，所述的过程数据包括交换机数据、光纤数据等，通过SNTP协议获取获取交换机数据。

所述的遥控信息通信链路各节点包括：站控层交换机设备状态、站控层交换机各端口状态、过程层交换机设备状态、过程层交换机端口状态、相关光纤状态。一种智能变电站遥控信息故障诊断装置，该装置包括上位机综合处理器、数据采集器、液晶显示器、存储器、电源板、键盘板，其特征在于：上位机综合处理器负责解析静态配置信息建立遥控信息通信链路数据模型，以及整理实际监测数据，并完成数据分析处理实现遥控信息故障诊断定位；数据采集器负责采集二次系统在线监测数据，整理站控层MMS报文、过程层GOOSE、SV报文、基于SNTP协议获取交换机工况等；液晶显示器负责显示遥控信息通信链路、故障诊断定位结果。

本发明达到的技术效果为：

通过该装置，当智能变电站运行过程中二次设备出现通信故障时，技术人员能够快速、准确地进行故障诊断定。

附图说明

图1为本发明的遥控信息故障诊断方法流程图；

图2为本发明的遥控信息通信链路示意图；

图3本发明的系统功能模块图；

图4为一种智能变电站遥控信息故障诊断装置示意图

图5为种智能变电站遥控信息故障诊断装置的外观结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

如图1所示为本申请本发明的遥控信息故障诊断方法流程图，提供了一种智能变电站遥控信息故障诊断方法，所述方法包括以下步骤：

S1、导入智能变电站静态配置文件SCD文件，获取智能电子设备配置信息及二次系统网络配置信息等；

静态配置文件包括全站系统配置文件SCD、系统规格文件SSD、IED能力描述文件ICD、IED实例配置文件CID，解析文件实现方式为基于XML语法解析。

S2、基于配置文件信息建立遥控信息通信链路数据模型，并预定各节点数据值；

建立遥控信息通信链路数据模型实现方式为基于配置信息及智能电子设备间的组网方式进行建立，同时，预定各节点数据值。

S3、采集二次系统在线监测信息，获取通信链路各节点实时值并与预定数据值进行关联；

S4、依次比对各节点预定数据值与实际数据值是否一致，达到遥控信息故障诊断定位的目的。

上述S3步骤中，遥控信息通信链路预定数据与实际数据关联方法具体包括以下步骤：

S31、基于专家经验及历史事件库建立报文信息名称规则库，规范报文信息；

S32、解析SCD文件，并将配置信息填入规则库，得到基于规则库及SCD文件的具体预定数据；

S33、将采集的二次系统在线监测数据填入规则库，得到基于规则库及实时数据的具体实际数据

S34、基于规则库将遥控信息通信链路预定数据与实际数据进行一一关联。

如图2所示，为本发明的遥控信息通信链路示意图，一条完整的遥控信息通信链路包括9个报文序列。

其中，序号1为监控后台A下发的遥控命令；序号2为测控装置转发的遥控命令到智能终端，序号3为智能终端下发命令到一次开关刀闸设备，序号4和5为开关刀闸返回的位置信号，序号6为智能终端收到开关刀闸位置信号，序号7、8、9为交换机连接到测控装置、保护装置A套、B套的开关刀闸位置信号，序号9为遥控返回命令和开关刀闸位置返回的信号。

上述可知，如序列报文如出现缺失或者不一致的情况，则可得出故障位置，具体为：

如序号1接收到遥控命令，序号2报文缺失，则故障节点包括：站控层交换机自身故障、站控层交换机接收端口、站控层交换机下发信号端口；

如序号1、2报文一致，序号3报文缺失，则故障节点包括：测控装置接收站控层交换机信号端口、测控装置自身故障、测控装置下发信号端口；

以此类推，可得到完整的、不同情况下的故障位置诊断规则。

根据上述逻辑，计算出遥控信息通信链路各节点，预定信号数据值，同时，通过二次系统监测数据集的分析，基于报文缺失情况、报文内容进行分析。

例如，通过二次系统监测数据分析实际报文，发现序号6后的报文信息无法监测到，同时，序号6以前的序号报文信息可监测到，并且与预定信号数据值一致，则可判断遥控信息故障发生在智能终端上送的开关位置信号以及测控装置上送的位置信号。

图3为本发明的系统功能模块图，一种智能变电站遥控信息故障诊断系统，主要分为标准名称规则库、遥控故障定位规则库、遥控信息通信链路数据模型、站控层监测模块、间隔层监测模块、过程层监测模块、故障诊断定位模块。

标准名称规则库,用于建立遥控对像产生的标准名称，用于识别监控后台遥控的具体对像，同时能与SCD文件中的数据路径关联，是建立遥控对像产生一系动作行为的基础。

遥控故障定位规则库，用于根据不同的遥控对像发出命令后，站控层、间隔层、站控层网络、设备将产生的一系列行为和数据值等建立用于故障定位规则

行为规则库，为具体定位建立规则。

遥控信息通信链路数据模型，用于基于SCD文件、标准名称规则库、遥控故障定位规则库，实例化生成遥控对像产生的一系列动作行为及行为产生的数据值，建立可判断的遥控信息通信链路数据模型。

站控层监测模块，用于监测站控层发出和返回的遥控命令、开关、刀闸位置信号等。

间隔层监测模块，用于监测间隔层测控装置、保护装置、交换机自身故障、端口故障、网络故障。

过程层监测模块，用于监测过程层智能终端、交换机自身故障、光纤故障等

故障诊断定位模块，根据监测的站控层、间隔层、过程层报文，并基于遥控信息通信链路数据模型，判断产生遥控命令后，各层报文在遥控信息通信链路数据模型中是否有缺失项，如有缺失项，根据缺失项的先后顺序，综合判断故障产生的原因，达到故障诊断定位的目的。

主要包括以下功能为：

1、建立报文信息名称规则库，生成信号关联数据模型

2、基于XML语法解析SCD文件信息，获取遥控信息通信链路相关智能电子设备配置，如测控装置、智能终端配置数据等；

3、解析获取站控层设备MMS通信配置、过程层GOOSE、SV通信配置；

4、基于规则库生成遥控信息通信链路中具体信号关联数据模型。

在线监测数据采集模块302，用于采集二次系统在线监测数据，获取遥控信息通信链路各节点当前实际数据值，在线监测数据采集模块302则主要负责采集智能变电站中各智能电子设备当前数据值，获取方式为基于各种通信协议抓取相关报文获取。

例如，如上述图2中序号1、序号9的报文为站控层MMS报文，通过镜像口获取，序号2、6、7、8、9为GOOSE报文，通过组播报文获取。

故障诊断定位模块，用于综合分析遥控信息通信链路数据，达到故障诊断定位的目的，故障诊断定位模块主要负责综合分析数据模型，完成故障诊断定位。具体包括以下步骤：

A1、基于遥控信息通信链路数据模型，预定遥控信息通信链路数据值；

A2、采集站控层交换机、过程层交换机自身信息及各端口状态信息；

A3、采集整个遥控信息通信链路中各序号列报文数据，并查看实际报文完整情况及具体数据值情况；

A4、实际报文如出现缺失，则故障定位为该节点，实际报文如出现不一致，则故障定位为该节点。

其中，A4步骤中，故障定位具体分以下几种情况：

一是遥控信息通信链路中某些智能设备自身故障，如CPU故障、插件损坏等。此类故障根据所采集的报文信息所属数据集即可判断；

二是遥控信息通信链路中光纤通信异常，此类故障同样也可根据所采集的报文信息所述数据集进行故障判断；

三是遥控信息链路中某些智能设备未能对命令做出响应而形成的逻辑故障，此类故障则根据实际报文信息与智能设备预定状态数据进行比对进行故障判断。

图4为本发明的一种智能变电站遥控信息故障诊断装置的硬件组成框图，如图所示，硬件组成主要包含以下几部分：

上位机综合处理器、数据采集器、电源板、液晶显示屏，上位机综合处理器负责解析静态配置信息建立遥控信息通信链路数据模型，以及整理实际监测数据，并完成数据分析处理实现遥控信息故障诊断定位；数据采集器负责采集二次系统在线监测数据，整理站控层MMS报文、过程层GOOSE、SV报文、基于SNTP协议获取交换机工况等；液晶显示器负责显示遥控信息通信链路、故障诊断定位结果。数据采集器电连接上位机综合处理器，数据采集器为智能变电站二次系统设备的数据采集，为上位机综合处理器提供数据，电源板电连接上位机综合处理器，电源板实现上位机中和处理器的的电源供给，上位机综合处理器电连接液晶显示器，显示需要输出的数据信息，上位机综合处理器及液晶显示屏实现人机交互；

图5为本发明的一种智能变电站遥控信息故障诊断装置的外观结构示意图，该诊断装置为便携式机箱结构设计，包括前面板、左面板、右面板和上面版。

前面板安装液晶显示屏A1；左面板设置通信网口A2；右面板上设置电源接口A3和电源开关A4位置。

所述机箱进行组装时，将CPU、存储器、数据采集板以插件形式安装在主板上，置于机箱结构内，同时，将独立模块依次安装在相应位置，如液晶屏安装在前面板A1位置，电源开关安装在右面板A3位置，最后完成整机组装。

Claims (5)

1.一种智能变电站遥控信息故障诊断系统，其特征在于：所述的系统包括标准名称规则库、遥控故障定位规则库、遥控信息通信链路数据模型、站控层监测模块、间隔层监测模块、过程层监测模块、故障诊断定位模块。

2.如权利要求1所述的一种智能变电站遥控信息故障诊断系统，其特征在于：

标准名称规则库,用于建立遥控对像产生的标准名称，用于识别监控后台遥控的具体对像，同时能与SCD文件中的数据路径关联，是建立遥控对像产生一系动作行为的基础；

遥控故障定位规则库，用于根据不同的遥控对像发出命令后，站控层、间隔层、站控层网络、设备将产生的一系列行为和数据值建立用于故障定位规则；

行为规则库，为具体定位建立规则；

遥控信息通信链路数据模型，用于基于SCD文件、标准名称规则库、遥控故障定位规则库，实例化生成遥控对像产生的一系列动作行为及行为产生的数据值，建立可判断的遥控信息通信链路数据模型；

站控层监测模块，用于监测站控层发出和返回的遥控命令、开关、刀闸位置信号；

间隔层监测模块，用于监测间隔层测控装置、保护装置、交换机自身故障、端口故障、网络故障；

过程层监测模块，用于监测过程层智能终端、交换机自身故障、光纤故障；

配置信息模型生成模块，用于导入配置文件获取配置信息，建立遥控信息；

通信链路数据模型，预定遥控信息链路各节点数据值；

故障诊断定位模块，根据监测的站控层、间隔层、过程层报文，并基于遥控信息通信链路数据模型，判断产生遥控命令后，各层报文在遥控信息通信链路数据模型中是否有缺失项，如有缺失项，根据缺失项的先后顺序，综合判断故障产生的原因，达到故障诊断定位的目的。

3.如权利要求1所述的一种智能变电站遥控信息故障诊断系统，其特征在于：遥控信息通信链路数据模型包括激励数据、关联数据及过程数据，所述的激励数据抓取站控层MMS报文获取，关联数据通过抓取过程层GOOSE、SV报文获取，所述的过程数据包括交换机数据、光纤数据，通过SNTP协议获取获取交换机数据。

4.如权利要求1所述的一种智能变电站遥控信息故障诊断系统，其特征在于：所述的遥控信息通信链路各节点包括：站控层交换机设备状态、站控层交换机各端口状态、过程层交换机设备状态、过程层交换机端口状态、相关光纤状态。

5.一种智能变电站遥控信息故障诊断装置，该装置应用于如权利要求1-4所述的任一故障诊断系统，该装置包括上位机综合处理器、数据采集器、液晶显示器、存储器、电源板、键盘板，其特征在于：上位机综合处理器负责解析静态配置信息建立遥控信息通信链路数据模型，以及整理实际监测数据，并完成数据分析处理实现遥控信息故障诊断定位；数据采集器负责采集二次系统在线监测数据，整理站控层MMS报文、过程层GOOSE、SV报文、基于SNTP协议获取交换机工况；液晶显示器负责显示遥控信息通信链路、故障诊断定位结果。

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