一种工控***遥控/遥调命令传输故障的自动诊断方法
技术领域
本发明涉及工业物联网领域,尤其涉及一种电力***故障诊断技术。
背景技术
随着电网结构日趋复杂,电网容量不断扩大,需要实时传送的信息量成倍增多,这对变电站自动化***(SAS,Substation Automation System)和能量管理***(EMS,Energy Management System)的数据通信提出了更高的要求。为了确保SAS***和EMS***的正常运行,完善、安全、正确的自动化调度必不可少。
在调度自动化***通信领域,***或者设备之间是通过通信规约进行信息交换的,通信规约是***功能得以实现的基础。由于通信通道或设备误发数据的原因,调度自动化***中遥测误报、漏报以及遥控不能执行或执行不正确、遥测不刷新或跳变等情况时有发生,干扰了整个调度自动化***的正常运行,尤其是当这些情况发生在远方或就地自动闭环控制的无功电压自动控制(AVQC)、自动发电控制(AGC)等***时其严重性更为突出。在实际运行中,工作人员一般是通过人机界面来了解***当前的工作状况的,只有***提供的信息才能查看的到。当发现自动化信息异常时,由于缺乏有效的监测技术手段,往往只能凭借经验分析故障,盲目性大,从而影响故障排除。为了弄清楚异常原因,技术人员需要对各个环节进行仔细检查,从设备或***提供的信息中还原事情真相,在这种情况下***运行过程中出现过的情况需要进行严格的记录。对于通信规约这种在通信线路上传送的二进制数据来说,也应该能够进行记录和分析,以便于日后需要时进行判断。虽然当前很多***厂商提供的电力监控***或者设备能够对电力***的运行工况以及运行过程中的操作等进行记录,如各种电力保护装置、测控设备、故障录波器等,但是建立在一体化信息集成平台基础上对通信网络进行监视和预警的统一的信息应用***目前还尚未有成熟的产品。
现有的能量管理EMS***和变电站自动化***的通信网络示意图如图1所示,包括主站侧和厂站侧两部分,主站侧由多个工作台和前置通信装置等构成(各设备间一般通过内网连接),厂站侧由交换机、远动设备、保护/测控类IED、以及底层的一次设备等构成(各设备间一般通过内网连接)。在调度自动化***中,远动通道是连接调度主站和厂站***的桥梁,厂站数据通过远动通道上传到主站接收监测,主站通过该远动通道对厂站设备下发指令。所以调度自动化***的运营质量很大程度上由远动通道决定。而远动通讯的故障通常表现为通讯过程不畅,但要具体判断是通道本身故障还是通讯规约使用故障,目前缺乏有效的手段和工具,导致远动通道故障的修复常常需要较长的时间,投入较大的力量。
远动信息的基本内容包括:遥测信息、遥测信息、遥控信息、遥调信息。这些信息是调度人员进行决策判断的依据。对电力***运行状态采集的数据不正确反映到调度中心,将会影响调度人员做出正确的判断和决策。所以,保证远动数据的实时性和准确性十分重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种工控***遥控/遥调命令传输故障的自动诊断方法,确保能够在第一时间发现***中存在的遥控/遥调信息丢失或出错的情况,并且能够自动准确定位调控失败的节点,在保障电网EMS***中量测信息传输准确性的同时,大大减轻了操作人员的负担。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种工控***遥控/遥调命令传输故障的自动诊断方法,电网EMS***与变电站自动化***的通信网络结构中包含设置于主站的前置通信装置、和设置于厂站的保护/测控类智能设备IED、远动装置、交换机,所述保护/测控类IED通过内网与远动装置相连,所述远动装置通过内网与交换机相连,所述交换机通过外网与前置通信装置相连,包含以下步骤:
分别对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听,抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文,并从所述通讯报文中提取遥控/遥调命令;
如果所述前置通信装置侧提取到的遥控/遥调命令M4发生变化,则触发遥控/遥调检测流程,检测是否在相应的时间段内分别获取同一量测对象的交换机侧遥控/遥调命令M3、远动装置侧遥控/遥调命令M2、和保护/测控类LED侧遥控/遥调命令M1,并判断M1、M2、M3、M4的控制模式和操作类型是否相同;如果检测得到未在相应的时间段内获取M3或M2或M1遥控/遥调命令,或者M3、M2、M1中至少一个遥控/遥调命令的控制模式和操作类型与M4的不一致,则判定该次遥控/遥调失败,失败节点为该未收到命令或者所收到命令不一致的设备,生成相应节点的遥控/遥调失败预警;并且,检测在相应的时间段内是否分别获取同一量测对象的M1遥控/遥调响应命令、M2遥控/遥调响应命令、M3遥控/遥调响应命令和M4遥控/遥调响应命令,如果检测得到未在相应的时间段内获取M1或M2或M3或M4遥控/遥调响应命令,则判定该次遥控/遥调失败,失败节点为该未收到响应命令的设备,生成相应节点的遥控/遥调失败预警。
作为进一步改进,所述遥控/遥调检测流程进一步包含以下步骤:
A在第一预设时间后判断是否获取同一量测对象的遥控/遥调命令M3,以及收到的遥控/遥调命令M3中的控制模式和操作类型与M4的是否相同,如果在第一预设时间后未收到同一量测对象的遥控/遥调命令M3,或者收到的遥控/遥调命令M3中的控制模式或操作类型与M4的不同,则生成相应节点的遥控/遥调失败预警;
B如果在第一预设时间内收到同一量测对象的遥控/遥调命令M3,且收到的遥控/遥调命令M3中的控制模式和操作类型与M4的相同,则在第二预设时间后判断是否获取同一量测对象的遥控/遥调命令M2,如果在第二预设时间后未收到同一量测对象的遥控/遥调命令M2,或者收到的遥控/遥调命令M2中的控制模式或操作类型与M3的不同,则生成相应节点的遥控/遥调失败预警;
C如果在第二预设时间内收到同一量测对象的遥控/遥调命令M2,且收到的遥控/遥调命令M2中的控制模式和操作类型与M3的相同,则在第三预设时间后判断是否获取同一量测对象的遥控/遥调命令M1,如果在第三预设时间后未收到同一量测对象的遥控/遥调命令M1,或者收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式或操作类型与M2的不同,则生成相应节点的遥控/遥调失败预警;
D如果在第三预设时间内收到同一量测对象的遥控/遥调命令M1,且收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式和操作类型与M2的相同,则在第四预设时间后判断是否获取同一量测对象M1的遥控/遥调响应命令,如果在第四预设时间段后未收到同一量测对象的M1遥控/遥调响应命令,或者该M1遥控/遥调响应命令中的控制模式与之前收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式不匹配,则生成相应节点的遥控/遥调失败预警;
E如果在第四预设时间内收到同一量测对象的M1遥控/遥调响应命令,且该M1遥控/遥调响应命令中的控制模式与之前收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式相匹配,则在第五预设时间后判断是否收到同一量测对象的M2遥控/遥调响应命令,如果在第五预设时间后未收到同一量测对象的M2遥控/遥调响应命令,或者收到的M2遥控/遥调响应命令中的控制模式与M1的不同,则生成相应节点的遥控/遥调失败预警;
F如果在第五预设时间内收到同一量测对象的M2遥控/遥调响应命令,且收到的M2遥控/遥调响应命令中的控制模式与M1的相同,则在第六预设时间后判断是否收到同一量测对象的M3遥控/遥调响应命令,如果在第六预设时间后未收到同一量测对象的M3遥控/遥调响应命令,或者收到的M3遥控/遥调响应命令中的控制模式与M2的不同,则生成相应节点的遥控/遥调失败预警;
G如果在第六预设时间内收到同一量测对象的M3遥控/遥调响应命令,且收到的M3遥控/遥调响应命令中的控制模式与M2的相同,则在第七预设时间后判断是否收到同一量测对象的M4遥控/遥调响应命令,如果在第七预设时间后未收到同一量测对象的M4遥控/遥调响应命令,或者收到的M4遥控/遥调响应命令中的控制模式与M3的不同,则生成相应节点的遥控/遥调失败预警;如果在第七预设时间内收到同一量测对象的M4遥控/遥调响应命令,且收到的M4遥控/遥调响应命令中的控制模式与M3的相同,则所述遥控/遥调检测流程结束;
所述第一至七预设时间各自相同或不同。
作为进一步改进,所述控制模式可以包括:预置、返校、执行、执行确认、撤销、和/或撤销确认等。
作为进一步改进,所述操作类型根据遥控/遥调的物理对象不同,至少包括以下之一或其任意选择:开、关、上调、下调。
作为进一步改进,所述从通讯报文中提取遥控/遥调命令的步骤之后,还包含以下步骤:
将所述遥控/遥调命令存储到实时数据库中,在实时数据库中比较待存入的前置通信装置侧的遥控/遥调命令M4的控制模式和操作类型与当前存储的值是否相同,根据比较结果确定所述前置通信装置侧提取到的遥控/遥调命令M4的值是否发生变化。
作为进一步改进,在主站侧设置一主站数据诊断装置,执行所述对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机、和主站的前置通信装置进行监听,抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文,并从所述通讯报文中提取遥控/遥调命令的步骤;并执行所述遥控/遥调检测流程。
作为进一步改进,在厂站侧设置一本地数据分析装置,执行所述对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机进行监听,抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文,并从所述通讯报文中提取遥控/遥调命令的步骤;
在主站侧设置一主站数据诊断装置,执行所述对主站进行监听,抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文,并从该通讯报文中提取遥控/遥调命令的步骤。
作为进一步改进,所述遥控/遥调检测流程中,由所述本地数据分析装置执行所述步骤A至步骤F,由所述主站数据诊断装置执行所述步骤G。
本发明实施方式与现有技术相比,主要区别及其效果在于:实时对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听,抓取满足预设条件的量测对象的通讯报文,并从这些通讯报文中提取遥控/遥调命令;实时检测主站前置通信装置侧提取到的遥控/遥调命令M4是否发生变化,一旦发生变化则触发遥控/遥调检测流程,在检测流程中针对不同的节点位置,分别进行遥控/遥调命令和遥控/遥调响应命令的诊断,并根据诊断结果生成相应设备的遥控/遥调失败预警;从而能够第一时间发现EMS***与变电站自动化***通信过程中存在的遥控/遥调命令丢失或出错情况,且能够自动准确定位命令丢失或出错的节点,在保障电网EMS***中量测信息传输准确性的同时,大大减轻了操作人员的负担。
附图说明
图1是背景技术中电网EMS***和变电站自动化***的通信网络示意图;
图2是本发明第一实施方式的工控***遥控/遥调命令传输故障的自动诊断方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种电网EMS***遥控/遥调命令传输故障的自动诊断方法,电网EMS***与变电站自动化***的通信网络结构中包含:设置于主站的前置通信装置、和设置于厂站的保护/测控类智能设备IED、远动装置、交换机,其中保护/测控类IED、远动装置、交换机之间通过内网相连,由交换机通过外网与前置通信装置相连,形成远动通道,通过远动通道进行量测信息的传输。
本实施方式中,在主站侧设置一主站数据诊断装置,分别对设置于厂站的各保护/测控类IED、远动装置、和交换机,以及设置于主站的前置通信装置进行实时监听,抓取满足预设条件的通讯报文(这里的预设条件可以是报文来源,如报文来源是预先选定的设备或量测对象),并从该通讯报文中提取遥控/遥调命令信息,根据从多点提取到的遥控/遥调命令信息,进行多点的遥控/遥调信息检测,从而在全方位上保障遥控/遥调命令的正确传输,及时发现遥控/遥调失败的情况。
具体流程如图2所示。
步骤201中,主站数据诊断装置对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置进行监听,抓取来自选定量测对象的通讯报文,并从通讯报文中提取遥控/遥调命令信息M1、M2、M3、M4。本实施方式中将从主站前置通信装置侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥控/遥调命令信息用M4表示;将从保护/测控等IED侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥控/遥调命令信息用M1表示;从远动装置侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥控/遥调命令信息用M2表示;从交换机侧监听到的通讯报文中提取和分析得到的遥控/遥调命令信息用M3表示。
本实施方式中的遥控/遥调命令由调控的物理对象标示、操作类型、和控制模式几部分构成。其中,控制模式包括:预置、返校、执行、执行确认、撤销、撤销确认等;用于指示该命令是进行预设值、或确认预设值成功、或是具体执行某个具体操作、或执行成功、或撤销某个操作、或撤销成功等。其中,控制模式为预置、执行、撤销的命令一般由主站向厂站发送,用于对厂站的具体物理对象进行控制;而控制模式为返校、执行确认、撤销确认的命令一般由厂站向主站发送,为厂站向主站返回确认相应操作的指令,又称为遥控/遥调响应命令。操作类型则根据遥控/遥调的物理对象不同,可以包括开、关、上调、下调等等。
步骤202中,主站数据诊断装置将监听到的选定量测对象的遥控/遥调命令信息存储到实时数据库中。
步骤203中,实时数据库比较同一量测对象M4位置(主站前置通信装置侧)待存储的遥控/遥调命令的控制模式和操作类型与前一次存储的是否相同,如果发生变化,则进入步骤204,如果未发生变化,则结束本流程。具体实施时,可以设置一事件触发器,对实时数据库中存储M4位置遥控/遥调命令的部分存储空间进行实时监测,一旦发现某个存储值(任意量测对象的控制模式或操作类型)发生变化,则触发事件,进入步骤204。
步骤204中,启动遥控/遥调检测流程,主站数据诊断装置在第一预设时间段后检测在M3位置(交换机侧)是否收到同一量测对象的遥控/遥调命令(即遥控/遥调命令M3),以及收到的遥控/遥调命令M3中的控制模式和操作类型与M4的是否相同,如果在第一预设时间段内收到同一量测对象的遥控/遥调命令M3,且收到的遥控/遥调命令M3中的控制模式和操作类型与M4的相同,则进入步骤205;如果在第一预设时间段后未收到同一量测对象的遥控/遥调命令M3,或者收到的遥控/遥调命令M3中的控制模式或操作类型与M4的不同,则进入步骤211,判定该次遥控/遥调失败,产生遥控/遥调失败预警,结束本流程。
步骤205中,主站数据诊断装置在第二预设时间段后检测在M2位置(远动装置侧)是否收到同一量测对象的遥控/遥调命令(即遥控/遥调命令M2),以及收到的遥控/遥调命令M2中的控制模式和操作类型与M3的是否相同,如果在第二预设时间段内收到同一量测对象的遥控/遥调命令M2,且收到的遥控/遥调命令M2中的控制模式和操作类型与M3的相同,则进入步骤206;如果在第二预设时间段后未收到同一量测对象的遥控/遥调命令M2,或者收到的遥控/遥调命令M2中的控制模式或操作类型与M3的不同,则进入步骤211,判定该次遥控/遥调失败,产生遥控/遥调失败预警,结束本流程。
步骤206中,主站数据诊断装置在第三预设时间段后检测在M1位置(保护/测控LED侧)是否收到同一量测对象的遥控/遥调命令(即遥控/遥调命令M1),以及收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式和操作类型与M2的是否相同,如果在第三预设时间段内收到同一量测对象的遥控/遥调命令M1,且收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式和操作类型与M2的相同,则进入步骤207;如果在第三预设时间段后未收到同一量测对象的遥控/遥调命令M1,或者收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式或操作类型与M2的不同,则进入步骤211,判定该次遥控/遥调失败,产生遥控/遥调失败预警,结束本流程。
步骤207中,主站数据诊断装置在第四预设时间段后检测在M1位置(保护/测控LED侧)是否收到同一量测对象的遥控/遥调命令M1的响应命令(即M1遥控/遥调响应命令),以及该M1遥控/遥调响应命令中的控制模式与之前收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式是否相匹配,如遥控/遥调命令M1中的控制模式为执行,则判断M1遥控/遥调响应命令中的控制模式是否为执行确认。如果在第四预设时间段内收到同一量测对象的M1遥控/遥调响应命令,且该M1遥控/遥调响应命令中的控制模式与之前收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式相匹配,则进入步骤208;如果在第四预设时间段后未收到同一量测对象的M1遥控/遥调响应命令,或者该M1遥控/遥调响应命令中的控制模式与之前收到的遥控/遥调命令M1中的控制模式不匹配,则进入步骤211,判定该次遥控/遥调失败,产生遥控/遥调失败预警,结束本流程。
步骤208中,主站数据诊断装置在第五预设时间段后检测在M2位置(远动装置侧)是否收到同一量测对象的遥控/遥调响应命令(即M2遥控/遥调响应命令),以及收到的M2遥控/遥调命令中的控制模式与M1的是否相同,如果在第五预设时间段内收到同一量测对象的M2遥控/遥调响应命令,且收到的M2遥控/遥调响应命令中的控制模式与M1的相同,则进入步骤209;如果在第五预设时间段后未收到同一量测对象的M2遥控/遥调响应命令,或者收到的M2遥控/遥调响应命令中的控制模式与M1的不同,则进入步骤211,判定该次遥控/遥调失败,产生遥控/遥调失败预警,结束本流程。
步骤209中,主站数据诊断装置在第六预设时间段后检测在M3位置(交换机侧)是否收到同一量测对象的遥控/遥调响应命令(即M3遥控/遥调响应命令),以及收到的M3遥控/遥调命令中的控制模式与M2的是否相同,如果在第六预设时间段内收到同一量测对象的M3遥控/遥调响应命令,且收到的M3遥控/遥调响应命令中的控制模式与M2的相同,则进入步骤210;如果在第六预设时间段后未收到同一量测对象的M3遥控/遥调响应命令,或者收到的M3遥控/遥调响应命令中的控制模式与M2的不同,则进入步骤211,判定该次遥控/遥调失败,产生遥控/遥调失败预警,结束本流程。
步骤210中,主站数据诊断装置在第七预设时间段后检测在M4位置(主站前置通信装置侧)是否收到同一量测对象的遥控/遥调响应命令(即M4遥控/遥调响应命令),以及收到的M4遥控/遥调命令中的控制模式与M3的是否相同,如果在第七预设时间段内收到同一量测对象的M4遥控/遥调响应命令,且收到的M4遥控/遥调响应命令中的控制模式与M3的相同,则遥控遥调检测流程结束,本实施方式结束;如果在第七预设时间段后未收到同一量测对象的M4遥控/遥调响应命令,或者收到的M4遥控/遥调响应命令中的控制模式与M3的不同,则进入步骤211,判定该次遥控/遥调失败,产生遥控/遥调失败预警,结束本流程。
本实施方式通过实时对分布于厂站和主站的多个主要通信节点(如厂站的各保护/测控类IED、远动装置、交换机和主站的前置通信装置)进行监听,在检测到遥控/遥调命令内容发生变化后,及时触发遥控/遥调检测流程,在检测流程中针对不同的节点位置,分别进行遥控/遥调命令和遥控/遥调响应命令的诊断,并根据诊断结果生成相应设备的遥控/遥调失败预警;从而能够第一时间发现EMS***与变电站自动化***通信过程中存在的遥控/遥调命令丢失或出错情况,且能够自动准确定位命令丢失或出错的节点,在保障电网EMS***中量测信息传输准确性的同时,大大减轻了操作人员的负担。
本发明第二实施方式同样涉及一种自动诊断电网EMS***遥控/遥调数据传输故障的方法,本实施方式与第一实施方式大致相同,其区别在于,第一实施方式中,由主站的数据诊断装置对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、和交换机、以及主站的前置通信装置进行监听和进行遥控/遥调检测,而本实施方式中,在厂站侧设置一本地数据分析装置,分别对厂站的各保护/测控类IED、远动装置、和交换机进行监听,抓取满足预设条件的通讯报文,并从该通讯报文中提取遥控/遥调命令以及遥控/遥调响应命令,将提取出的遥控/遥调命令上报到主站的实时数据库;主站的数据诊断装置仅对主站的前置通信装置进行监听,抓取满足预设条件的通讯报文,并从该通讯报文中提取遥控/遥调命令,将提取出的遥控/遥调命令上传到主站的实时数据库。
在触发遥控/遥调检测流程后,由厂站的本地数据分析装置对M1、M2、M3的遥控/遥调命令进行遥控/遥调的检测(判断),即第一实施方式中的步骤204-209由厂站的本地数据分析装置执行,如果判定存在遥控/遥调命令(含响应命令)丢失或出错情况,则由厂站的本地数据分析装置触发相应的遥控/遥调失败预警(步骤211)。主站的数据诊断装置仅对主站的前置通信装置侧的M4遥控/遥调命令进行判断,即第一实施方式中的步骤203和210由主站的数据诊断装置执行,如果判定存在遥控/遥调命令丢失或出错情况,则由主站的数据诊断装置触发相应的遥控/遥调失败预警(步骤211)。从而在一个主站管控多个厂站的情况下,面对每个厂站海量的量测数据信息,可以有效对主站进行负载均衡,大大减轻主站负担。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式,已经对本发明进行了图示和描述,但本领域的普通技术人员应该明白,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本发明的精神和范围。