CN103269124A - 实现变电站误报遥信调度端过滤的*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现变电站误报遥信调度端过滤的***，数据监测中心能够从SCADA***获取电网运行时的网络拓扑信息和实时遥信信号；数据分析中心能够的每个遥信信号中分离出的开关动作信号，用设定的正常信号规则和误报信号规则进行逐一审查，并对每个分析后的信号进行正误遥信属性标识；数据管理中心能够对分别符合相应规则的遥信信号数量进行记录和统计，对信号分析结果进行输出显示，并进行存盘以支持对历史记录进行查询及核查确认。本发明的***设置于独立于SCADA***的网络节点，以维护SCADA***的运行稳定。

Description

实现变电站误报遥信调度端过滤的***

技术领域

本发明涉及电力***信号遥信领域，特别涉及一种实现变电站误报遥信调度端过滤的***。

背景技术

遥信误报是困扰电力调度部门的一个古老话题。遥信误报的原因很多，有遥信接点方面的原因，也有信号采集设备本身的原因如接点接错，以及传输通道的原因等等。有时由于调度端计算机***遥信采集处理软件的不严密也会引起部分遥信信号的误动和抖动。遥信误报的表现形式也多种多样，有同一个信号或多个信号的反复变化（往往表现为开合信号或动作/复位信号成对出现），及同时大量信号传送（往往表现为同一厂站的大量遥信信号同时传送），也有无规律的偶发误报信号。随着调度自动化***中接入的遥信点越来越多，误报遥信的数量和频率也会逐步上升。为了应付遥信误报，相关部门采取了多种措施，如对接点抖动，增加防抖延时，对于传输通道方面的原因，采用屏蔽双绞线电缆，以及通过RTU软件设计来发现和修正误报遥信等。

电力调度中心SCADA***是调度员监控电网运行及处理事故的强有力工具。随着计算机和网络技术的不断发展，SCADA***的功能也越来越强大。一方面，基于SCADA平台的应用软件约来越丰富，例如电压无功自动控制，电网故障分析及处理等，另一方面，基于IEC61970标准的***集成和电网互联技术等的需求也不断增加，因此实时信息（遥测遥信等）的对外发布和接收也越来越普遍。实时响应的应用软件要求能够从SCADA***取得真实有效的遥测遥信信息，而***集成和互联技术同样要求从SCADA***取得的信号真实有效，尽量减少重复信号、误报信号对***的干扰，避免占用不必要的网络资源。而由于各种原因，调度SCADA***中还存在着各种干扰信号，尤其是遥测遥信误报信号。干扰信号的存在对SCADA***本身以及对未来其它应用的接入都有着很大的影响。

在调度端SCADA***中，有时也采取一些措施来过滤掉部分误报遥信，例如，通过限制开关变位次数来过滤掉反复变位信号。但是由于必须保证实时性的要求，SCADA***对误报信号的处理不是很完善，只能是很初步的，绝大多数的误报信号不能被识别。然而，随着自动化技术和设备的发展，特别是综合自动化的普及，厂站遥信量成倍猛增，信号量的增加也将导致误报信号量上升的可能。最常见的遥信误报的情况就是某个厂站内大量的遥信变位以及某厂站内单个开关频繁的变位情况。如果考虑保护信号和闸刀信号的误报情况，遥信误报发生的可能性就更高。这些误报信号的存在不可避免地对调度自动化***的运行造成了一定影响。对SCADA***中的遥信信号进行分析，剔除误报信号，对于目前及未来SCADA应用以及基于SCADA信号的其它应用具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现变电站误报遥信调度端过滤的***，实时接收SCADA***发送的电网运行数据，根据设计的信号处理规则来判别其中开关动作的遥信信号是属于正常信号还是误报信号，作为对SCADA***的辅助，以维护SCADA***及电网的可靠运行。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其包含信号连接的以下模块：

数据监测中心，能够通过***设置的数据接口访问SCADA***，以获取电网运行时的实时遥信信号；

数据分析中心，能够对取得的每个遥信信号用设定的规则进行逐一审查，并对每个分析后的遥信信号进行正误遥信属性标识；所述规则包含分别针对遥信信号中正常信号和误报信号的两类规则；

数据管理中心，对分别符合正常信号规则和误报信号规则的遥信信号数量进行记录和统计，对遥信信号的分析结果进行输出显示，并进行存盘以支持对历史记录进行查询及核查确认。

所述***设置于一个与调度端SCADA***的网络相互独立的服务器中，并且与SCADA***之间进行单向的数据交流，即只从SCADA***获取相应的数据，而不向SCADA***直接发送信号分析结果。

所述数据监测中心从SCADA***获取的数据，有电网静态信息和电网动态运行信息，分别发送至所述数据分析中心；

其中，所述电网静态信息，包含描述电网一次设备间的连接关系的拓扑关系信息；所述电网动态运行信息，包含在实时的遥测遥信数据发生变化时获取，并从中分离出来的开关变位信息；

所述数据分析中心，将新收到的每个开关变位信息作为待分析信号，使用相关的遥信遥测数据和电网拓扑关系信息作为规则判断的辅助条件，通过规则匹配来获得信号分析结果。

所述***设置有人机交互装置，能够对遥信信号的分析结果进行输出显示，还能提供相应界面以支持用户向所述数据分析中心添加外部规则。

所述数据分析中心的规则库中，将检修设备和不带电设备产生的遥信信号，分别定义为正常信号；

在审查时，所述数据分析中心通过SCADA***的实时库获取设备的标志牌类型进行识别，将其中具有检修、接地、临时检修属性的设备都看作是检修设备；

所述数据分析中心检测并识别拓扑关系中，同时满足以下条件的设备为不带电设备：即，设备各侧的刀闸处于分闸位置，设备的各侧都不能搜索到***中的电源点。

所述数据分析中心的规则库中，将满足以下条件的遥信信号，分别定义为正常信号； 

即，所述数据分析中心审查时识别到开关跳闸事项，与开关事故跳闸事项或与开关事件顺序记录事项同时存在的情况下，判断收到的开关跳闸信号为正常信号；

或，所述数据分析中心审查时识别到开关的分合闸信号，同时又收到了开关所属设备的保护动作信号的情况下，判断收到的开关的分合闸信号为正常信号。

所述数据分析中心的规则库中，将事先收到遥控事项的开关设备产生的遥信信号，定义为正常信号； 

所述数据分析中心在审查时，检测开关的遥控反校及遥控执行命令，当在收到开关的动作信号之前，已经收到了该开关的遥控事项，则认为该开关的动作是基于SCADA***遥控的真实操作，则判断收到的开关动作信号为正常信号。

所述数据分析中心的规则库中，对应将以下情况对应设定在正常信号和误报信号的规则中； 

即，所述数据分析中心在审查时，在收到开关分闸信号后，再从SCADA***中获取对应设备的遥测值进行检测，当遥测值属于设定的零值范围内时，判断收到的开关分闸信号为正常信号；

所述数据分析中心将遥测值属于设定的零值范围外并大于零的条件，作为判断收到的开关分闸信号为误报信号的其中一个理由，并且需要同时使用其他的误报信号规则对该开关分闸信号进行核查。

所述数据分析中心的规则库中，将满足以下条件的遥信信号，分别定义为误报信号； 

即，所述数据分析中心在审查时，将设定时间范围内超过设定操作次数的开关动作信号，判断为是反复传送的误报信号；

或，所述数据分析中心在收到同厂站同时变位的开关遥信信号超过上限的情况下，判断收到的信号为误报信号。

与现有技术相比，本发明所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其优点在于：本发明中，以实时的网络拓扑信息和电网运行参数为技术核心。***在结构上按独立的服务器模式设计。服务器具有与SCADA***交互的接口，具有独立线程实时接收SCADA***发送的电网运行数据，并有另外的线程专门负责数据的分析处理工作。人机交互界面与服务器程序集成在一起，使应用本身更加紧凑和高效。

本发明通过对地区电网中常见的遥信误报情况进行分类和总结，结合电网正常运行及故障、检修等状态下的电网操作知识，提出一套合理的正常遥信和误报遥信的分析策略，从而能够从实时获取的大量遥信信号中分析出可能的误报信号。本发明中还将信号分析规则按正常信号和误报信号两类规则设置，通过信号满足两类规则的数量和性质来初步判定信号误报的可能性。***通过内部规则与外部规则的配合设计，可以弥补内部规则的不足。

本发明中可以取得SCADA的全部实时遥测遥信数据，主要是将开关变位信号分离出来进行分析，但是预留了保护信号及刀闸信号的分析接口，可以在需要时立即接入。优选的实施方式是采用与SCADA***独立的网络节点，并且产生的信号分析结果不向SCADA***的服务器发送，即，调度员工作站上看到的遥测遥信仍然是来自SCADA服务器的实时数据，而不是在误遥信***分析后的数据。这样的好处是，能够减少新增应用对SCADA***的改动，无论是从网络配置还是应用程序上，SCADA***都不需要做任何改变，保证了运行的安全可靠。

附图说明

图1是本发明所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***的结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，是基于增加到调度SCADA***的网络上的一***立的遥信信号处理服务器所设置的。

该服务器设计采用与调度SCADA一体化设计技术，能够共享SCADA的图形、历史库、实时库、设备参数、网络服务等。通过规范的接口本***可以直接访问SCADA的各种资源。***可以无缝连接到SCADA网内运行，有专门的线程实时捕捉SCADA***的开关动作信号及档位信号等，在捕捉到新的遥信变位时，开始调用信号分析线程对信号加以分析。通过设计的信号处理规则判别目标信号是属于正常的遥信信号还是误遥信信号。遥信分析结果通过人机界面显示出来，并提供信号确认和自动存盘及查询等功能。

本发明所述***具体设置有按模块化设计的数据分析中心、数据管理中心，和数据监测中心，以数据分析中心作为其联系各模块的核心模块。各模块都有标准的入口和出口，方便数据交换以及未来可能的应用间数据交换。

所述的数据监测中心，通过设置的规范接口访问SCADA***的平台，进而获取所需的以下数据：一类是电网静态信息主要指电网一次设备间的连接关系即拓扑关系信息，这些静态信息通过SCADA***的图模一体化技术可以获得，在程序启动时自动加载。另一类是电网动态运行信息即实时的遥测遥信数据，通过数据流方式自动获取，瞬时更新，即在SCADA***的实时遥测遥信数据发生变化时本发明可以瞬时捕捉到并启动相应的处理程序。

考虑到SCADA***的现状和现场的实际需求，本发明中只对SCADA的开关变位信号进行分析，但是预留了保护信号及刀闸信号的分析接口，可以在需要时立即接入。因此，需要本发明的数据监测中心将开关变位信号从所有的遥信数据中分离出来；所述数据监测中心将开关、刀闸信号、档位信息，剩余的辅助遥测遥信数据，与电网运行方式、设备状态等信息一起，分别发送至数据分析中心。

所述的数据分析中心，在捕捉到新的遥信变位时，就开始调用信号分析线程对信号加以分析。开关遥信信号的分析是一个综合的过程，涉及到电网拓扑关系的搜索和分析，设备状态、厂站或设备运行方式的分析判断、设备运行合理性的判断、SCADA***中对信号的处理方式、一次与二次设备的配合关系等。其中的重点是电网一次设备正常操作、事故状态、异常状态及误报信号的部分特征。

本发明中数据分析中心对信号的分析处理，具体设计有专门的信号处理规则库，待分析信号为规则库的入口条件，相关的遥信遥测信息作为规则判断的辅助条件，通过规则的匹配来获得信号分析结果。

本发明中所述的正常信号，包括电网在正常状态下发送的各种遥测遥信信号，电网在非正常及故障状态下发送的异常及故障信号，以及设备在调试或检修状态下生成的测试信号等。

本发明中设定正常信号的规则时，需要考虑到检修设备；不带电设备；YX点号超出范围(根据现场情况决定是否采用)；事先收到遥控（包括遥控执行及反校成功）事项的开关设备；开关变位与开关事故跳闸/SOE事项同时存在；开关及保护动作信号同时存在；开关分闸对应设备的YC=0；开关合闸对应设备的YC>0；满足自定义正常遥信条件；普通信号(针对档位信号)的情况。

1）检修设备是电网中的一类特殊设备，它具有以下特点：（1），设备各侧均为不连通状态，即从设备的各侧端点均不能找到电源点；（2），设备具有接地刀闸或接地线为接地状态；（3）设备上可能具有接地、检修或临时检修等特殊标志牌。本***中对检修设备有特殊的管理需求，这是因为检修设备可能因为调试工作的需要而频繁或偶尔地发送一些非正常操作信号，这些信号是从站端实际产生的信号，虽然不是误报信号，但如果不能正确识别则可能对调度员的工作造成干扰，所以本应用中要求正确识别具有检修属性的设备，对这类设备所产生的各种信号做出识别。本发明中通过SCADA***的实时库获取设备的标志牌类型，将其中所有具有检修、接地、临时检修属性的设备都看作是检修设备，其产生的信号被归于正常信号。当前所有的检修设备都可以通过人机界面显示出来。

2）不带电设备指的是设备的各侧刀闸都在断开位置，处于不带电状态的设备，其所产生的信号与检修设备一样，可能是调试信号。不带电设备的判断一是看设备各侧的刀闸是否处于分闸位置，二是看从设备的各侧能否搜索到***中的电源点。如果这两条都满足，则设备被认为是不带电设备。不带电设备的判断要通过完善的拓扑分析程序来实现。

3) 开关跳闸与开关事故跳闸/开关SOE同时存在；如果开关跳闸与本开关事故跳闸两条事项同时都存在，说明开关是事故跳闸。本条规则是针对SCADA***的普遍技术而设计的。SOE（事件顺序记录），就是当远动终端检测到遥信状态变位时，记录遥信变位的时刻、变位状态和设备序号，组成事件记录信息向主站传送。只要告警显示SOE，说明至少远动终端接受到一个实际的遥信触点动作信息。因此如果开关跳闸与本开关SOE两条事项同时都存在，说明RTU确实是收到了开关的遥信变位信号。而如果开关发生事故跳闸，则会产生开关分闸事项与开关事故跳闸事项两条事项，这也可以作为正常遥信的判断依据。

4）事先收到遥控事项的开关；如果开关执行远方遥控操作，则在调度SCADA平台上会执行遥控预置命令，站端则返回遥控反校结果，反校成功则会继续下发遥控执行命令。如果在收到开关动作信号之前有本开关的遥控事项，则认为开关动作是基于SCADA遥控的真实操作，对开关遥控事项的识别主要是分析开关的遥控反校及遥控执行命令。

5）开关及保护动作信号同时存在；如果在较短时间内既收到了开关的分合闸信号，又收到了开关所属设备的保护动作信号，则将开关信号认为可能是由保护信号触发的开关动作。本条规则依赖于***对开关及保护信号自动匹配的功能，即***根据所接收到的保护动作信号自动分析该信号是否属于动作的开关或其所属设备。

6）开关分闸对应的设备YC＝0；***收到开关分闸信号后，会经过数秒钟的延时后，自动从SCADA***中去取得对应的设备遥测包括P,Q,I。如果遥测值为0，则认为该开关动作信号具有一定的可信度。当然，零值的判别不是严格看所取得的YC是否＝0，而是看是否在合理的零值范围内。

开关合闸信号对应的设备YC>0也是基于同样的考虑。

本发明中设定误报信号的规则时，则需要考虑到开关分闸对应设备的YC>0；反复信号变位；满足自定义误遥信条件；同厂站同时大量遥信信号变位的情况。

1. 开关分闸对应设备的YC>0；如果收到开关分闸信号并经过数秒的延时后取得该开关对应的YC仍然大于0，虽然不能完全肯定该信号为误报信号，但可以将本开关动作记录作为误报遥信的理由之一。

2. 反复变位信号；这是根据电力***一次设备在正常和事故状态下的操作特点来设计的。在电网正常操作时，不会存在同一个开关的反复开合情况，在设备调试时虽然可能存在针对同一设备的反复开合信号，但可以通过设备的检修属性来屏蔽掉。在电网事故时，由于ZCH的存在，也存在线路开关多次开合的情况，但可以根据ZCH的规律来设置合理的操作次数限制从而过滤掉这类信号。超过合理操作次数的开关动作信号都认为是反复传送的误报信号。目前***中将操作次数限制为4次，即在较短时间内任何开关的分合闸操作总次数不会超过4次。

3. 同厂站同时大量遥信信号变位；这是一类较有代表性的误报信号。由于RTU失电、RTU复位等原因，往往存在这类信号。通过设置一定的上限值，来识别可能误报的遥信信号。目前将同厂站同时变位的开关遥信点数设置为12个。超过12个的认为是误报信号。

本发明除了通过内部规则库方式定义信号处理外，还可以通过界面方式对规则进行外部维护。规则的外部定义与内部规则的制定是对应的，也分正常遥信规则和误遥信规则设计，可根据情况灵活制定。自定义规则分为对目标元件的定义和辅助判断条件定义，目标元件是动作的开关刀闸及其动作属性等，辅助判断条件为相关的判断依据，可以是其它的开关、刀闸状态值，也可以是相关的遥测量以及设备的关联保护信息等。自定义规则通过选择动作的开关类型以及相关的判断条件来生成信号处理的规则表达语句。自定义规则可以是具有与或逻辑的多个条件语句的组合，具有较高的灵活性。定义好的外部规则保存在数据库中。提供规则导出接口，在用户需要将所有规则以列表方式导出查看时，可以选择此功能。

本发明中，经过数据分析中心判别的每一个开关刀闸变位遥信，都被置上正常或误报遥信的标志。所述的数据管理中心，对分析后的信号，统计分别符合正常遥信和误报遥信规则的信号数，利用人机界面显示信号的分析及统计结果。例如，可以显示在程序运行期间***捕捉到的开关刀闸遥信记录并按时间顺序排列。在显示的同时，还将分析后的结果保存到SCADA***的历史服务器中，以保证数据的不丢失。数据管理中心能够提供专门的界面供用户查询历史记录，用户可以对历史记录中的未确认遥信进行确认。另外通过遥信记录的统计功能，还可以方便地查看开关刀闸动作类遥信信号的误报率。

本发明所述***的一个具体的实施例中，以东方电子DF8002系列成熟的调度自动化软件为平台，能够实现与DF8002调度SCADA平台一体化设计；硬件平台使用一台高性能微机；操作***内核为Windows2000 Professional；数据库使用关系型/SQL/客户-服务器体系结构, SYBASE、Oracle,DB2及MS SQL Server等，本发明中可以直接采用SCADA***的商用数据库；网络结构为运行在独立的网络节点，具有独立的应用类型，双网设计保障数据可靠性；配置模式为单机服务器应用模式，即误遥信***的数据处理服务和人机界面在同一台微机上实现。

本发明以实时的网络拓扑信息和电网运行参数为技术核心。***在结构上按独立的服务器模式设计。服务器具有与SCADA***交互的接口，具有独立线程实时接收SCADA***发送的电网运行数据，并有另外的线程专门负责数据的分析处理工作。人机交互界面与服务器程序集成在一起，使应用本身更加紧凑和高效。

本发明优选是运行在与SCADA***独立的网络节点，并且与SCADA***是进行单向的数据交流，即只从SCADA***取得实时遥测遥信信号，分析处理的结果并不向SCADA发送。然而，本发明中是预留了可提供外部发布的数据接口的，在实际需要时，可以将遥信信号的正误分析结果发送到SCADA***的网络或其他的平台上。考虑到IEC61970标准是目前电力***中普遍采用的跨平台数据交换标准，本发明的***中在对外数据发布方面将遵循IEC61970标准。

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)

1.一种实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，包含信号连接的以下模块：

数据监测中心，能够通过***设置的数据接口访问SCADA***，以获取电网运行时的实时遥信信号；

数据分析中心，能够对取得的每个遥信信号用设定的规则进行逐一审查，并对每个分析后的遥信信号进行正误遥信属性标识；所述规则包含分别针对遥信信号中正常信号和误报信号的两类规则；

数据管理中心，对分别符合正常信号规则和误报信号规则的遥信信号数量进行记录和统计，对遥信信号的分析结果进行输出显示，并进行存盘以支持对历史记录进行查询及核查确认。

2.如权利要求1所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述***设置于一个与调度端SCADA***的网络相互独立的服务器中，并且与SCADA***之间进行单向的数据交流，即只从SCADA***获取相应的数据，而不向SCADA***直接发送信号分析结果。

3.如权利要求1所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述数据监测中心从SCADA***获取的数据，有电网静态信息和电网动态运行信息，分别发送至所述数据分析中心；

其中，所述电网静态信息，包含描述电网一次设备间的连接关系的拓扑关系信息；所述电网动态运行信息，包含在实时的遥测遥信数据发生变化时获取，并从中分离出来的开关变位信息；

所述数据分析中心，将新收到的每个开关变位信息作为待分析信号，使用相关的遥信遥测数据和电网拓扑关系信息作为规则判断的辅助条件，通过规则匹配来获得信号分析结果。

4.如权利要求3所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述***设置有人机交互装置，能够对遥信信号的分析结果进行输出显示，还能提供相应界面以支持用户向所述数据分析中心添加外部规则。

5.如权利要求3所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述数据分析中心的规则库中，将检修设备和不带电设备产生的遥信信号，分别定义为正常信号；

在审查时，所述数据分析中心通过SCADA***的实时库获取设备的标志牌类型进行识别，将其中具有检修、接地、临时检修属性的设备都看作是检修设备；

所述数据分析中心检测并识别拓扑关系中，同时满足以下条件的设备为不带电设备：即，设备各侧的刀闸处于分闸位置，设备的各侧都不能搜索到***中的电源点。

6.如权利要求3所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述数据分析中心的规则库中，将满足以下条件的遥信信号，分别定义为正常信号； 

即，所述数据分析中心审查时识别到开关跳闸事项，与开关事故跳闸事项或与开关事件顺序记录事项同时存在的情况下，判断收到的开关跳闸信号为正常信号；

或，所述数据分析中心审查时识别到开关的分合闸信号，同时又收到了开关所属设备的保护动作信号的情况下，判断收到的开关的分合闸信号为正常信号。

7.如权利要求3所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述数据分析中心的规则库中，将事先收到遥控事项的开关设备产生的遥信信号，定义为正常信号； 

所述数据分析中心在审查时，检测开关的遥控反校及遥控执行命令，当在收到开关的动作信号之前，已经收到了该开关的遥控事项，则认为该开关的动作是基于SCADA***遥控的真实操作，则判断收到的开关动作信号为正常信号。

8.如权利要求3所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述数据分析中心的规则库中，对应将以下情况对应设定在正常信号和误报信号的规则中； 

即，所述数据分析中心在审查时，在收到开关分闸信号后，再从SCADA***中获取对应设备的遥测值进行检测，当遥测值属于设定的零值范围内时，判断收到的开关分闸信号为正常信号；

所述数据分析中心将遥测值属于设定的零值范围外并大于零的条件，作为判断收到的开关分闸信号为误报信号的其中一个理由，并且需要同时使用其他的误报信号规则对该开关分闸信号进行核查。

9.如权利要求3所述实现变电站误报遥信调度端过滤的***，其特征在于，

所述数据分析中心的规则库中，将满足以下条件的遥信信号，分别定义为误报信号； 

即，所述数据分析中心在审查时，将设定时间范围内超过设定操作次数的开关动作信号，判断为是反复传送的误报信号；

或，所述数据分析中心在收到同厂站同时变位的开关遥信信号超过上限的情况下，判断收到的信号为误报信号。