CN108197716A - 智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法 - Google Patents

智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于变电站二次***智能运维技术领域，提供了一种智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，建立安全措施操作要素集及二次设备安全措施预演模型；设计动作指示灯、闭锁指示灯，为两个指示灯分别建立对应的逻辑规则库，满足逻辑规则库的条件相应指示灯点亮；采集变电站MMS、GOOSE信息，生成变电站安全措施预演初始状态，在建立的二次设备虚实回路图上实现二次设备安全措施预演，动态展示安全措施预演过程，安全措施操作结束后根据虚实回路图自动对隔离不完全进行预警。将抽象复杂的二次设备通过画面的方式进行模拟演示，便于运行维护及检修人员学习，对现场操作起到有效指导作用。

Description

智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法
技术领域
本发明属于变电站二次***智能运维技术领域，尤其涉及一种智能变电站二次设备检修及改扩建安全措施预演及防误预警方法。
背景技术
智能变电站基于网络化、数字化，采用IEC61850体系架构，实现IED设备间的互通互联。而随着我国智能电网技术的推进和发展，智能变电站面临着大量的定期校验、消缺、扩建等现场任务。智能变电站网络化的信息传输、设备间耦合紧密、配置文件的应用使得二次设备检修、扩建和改造过程中设备间安全隔离困难，安全措施抽象化、复杂化，常规变电站基于“明显电气断开点”的安全措施已不再适用。这给智能变电站的校验、扩建和改造等现场检修作业带来了较大安全风险，增加了实施难度；尤其在变电站改、扩建过程中，站内智能二次设备配置文件的变化，导致相关设备和回路受影响，而影响范围的确定和回路的验证，大大增加了检修、扩建和改造工作的实施难度。
智能变电站二次设备运行维护及检修中，保护软压板、设备检修压板以及跳闸出口压板的投退操作是一项重要工作。在开展变电站二次设备检修及故障隔离过程中，曾多次发生因误投、漏投压板以及压板操作顺序不当造成的一次设备跳闸事故。这些事故一方面是由于现场技术人员工作失误导致；另一方面是因为在目前智能变电站规程中，与压板操作有关的内容过于笼统，无法对运行维护及检修人员现场操作起到有效指导作用，从而增加了变电站二次设备检修及故障隔离工作的安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，解决二次设备安全措施及防误预警抽象、复杂的问题，具有二次设备安全措施及防误预警可视化的特点。安全措施预演是基于一定的变电站初始状态执行的，如果初始状态与现场实际情况不一致，即使安全措施正确、预演结果正确也不能保证实施结果的正确性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，包括以下步骤：
(1)建立安措操作要素集，包括一次开关、隔刀、地刀的分合操作，二次 SV输入压板操作，GOOSE输入、输出压板操作、运行/检修压板操作，保护功能软压板操作，跳闸出口硬压板操作，插拔光纤操作；
(2)结合安措操作要素集，配置SCD模型文件，生成用于可视化展示的变电站图形文件，即变电站二次设备虚实回路图；
(3)建立二次设备安全措施预演模型，将IEDs抽象成为一个中心IED与一个通用IED的关联；
(4)设计保护动作指示灯、保护闭锁指示灯，为两个指示灯分别建立一个对应的逻辑规则库，满足逻辑规则库的条件相应指示灯点亮；
(5)在线获取初态，在建立的二次设备虚实回路图上依据预演模型及预演逻辑规则，实现二次设备安全措施预演，动态展示安全措施预演过程。
进一步地，所述步骤(2)中SCD模型文件的配置方法包括以下：
建立光纤连接与逻辑链路、IED插件、光口号的映射模型；
建立一次***主接线图中的开关、隔刀、地刀与GOOSE数据集的映射模型；
建立保护功能压板、SV输入压板、GOOSE输入、输出压板、检修/运行压板、光纤断链信息与MMS dsRelayEna、dsWarning的映射模型，SV输入压板包括SV 电压输入压板、SV电流输入压板、SV电压电流输入压板；
建立MU、智能终端检修/运行压板、光纤断链信息与GOOSE数据集条目的映射模型；
建立交换机与光纤连接、逻辑链路、光口号的映射模型。
进一步地，所述步骤(2)的二次设备虚实回路图包括在一张图中同时展示间隔主接线信息、二次虚连接信息，检修/运行硬压板信息，SV输入压板信息， GOOSE输入、输出软压板信息，跳闸出口硬压板信息，光纤连接信息。
进一步地，所述步骤(3)中关联的关系包括SV输入关联，输入端带压板、 GOOSE输入关联，输入端带压板、GOOSE输出关联，输出端带压板、运行/检修硬压板、跳闸出口硬压板、光纤连接关联。
进一步地，所述步骤(4)的保护动作指的是差动保护动作，即安措操作可能引起的保护误动作，所述步骤(4)中逻辑规则库中的逻辑规则为：
保护动作＝“IEDA支路电流SV输入压板退出”∩“IEDA差动保护功能压板投入”∩“支路一次设备处于运行状态逻辑”∩“投入运行一次支路数判断逻辑”∩“无IEDA MU、智能终端检修不一致闭锁逻辑”∩“无IEDA MU、智能终端光纤断链闭锁逻辑”∩“IEDA支路跳闸GOOSE软压板投入”∩“支路智能终端出口硬压板投入”；
保护闭锁＝“运行-检修不一致闭锁逻辑”∪“光纤断链闭锁逻辑”∪“电压保护功能闭锁逻辑”∪“电流保护功能闭锁逻辑”∪“失灵、联跳保护功能闭锁逻辑”。
进一步地，所述步骤(5)动态展示安全措施预演过程包括以下步骤：
在线获取初始状态，按照从任务集选取操作任务模式或手动逐项添加操作任务模式对检修对象进行预演；
在线获取初始状态包括接入MMS网与保护装置采用IEC61850-8规约交互实时获取保护装置软硬压板信息、光纤断链信息，接入过程层网络通过解析GOOSE 报文获取开关、隔刀、地刀状态信息，MU、智能终端的运行/检修硬压板信息、光纤断链信息，根据获取的信息，生成全站的运行初始状态。
进一步地，所述从任务集选取操作任务模式是指从配置的正确安措票中导入，然后按照安措内容逐项预演，可通过自动或手动控制时间进行下一步项的操作；所述手动逐项添加操作任务模式是指人为设置检修硬压板、保护功能压板、SV输入/SV输出软压板、GOOSE输入/输出软压板的投退、出口硬压板、光纤通断、开关分合进行安全措施预演。
进一步地，所述预演模型及预演逻辑规则，包括依据虚实回路图所建立的关联关系，对中心IED所关联的每一个IED按预演模型进行匹配，根据每一步操作按预演逻辑规则进行演算，生成保护动作、保护闭锁两种结果。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过设计智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，包括以下步骤：
(1)建立安措操作要素集，包括一次开关、隔刀、地刀的分合操作，二次SV输入压板操作，GOOSE输入、输出压板操作、运行/检修压板操作，保护功能软压板操作，跳闸出口硬压板操作，插拔光纤操作；
(2)结合安措操作要素集，配置SCD模型文件，生成用于可视化展示的变电站图形文件，即变电站二次设备虚实回路图；
(3)建立二次设备安全措施预演模型，将IEDs抽象成为一个中心IED与一个通用IED的关联；
(4)设计保护动作指示灯、保护闭锁指示灯，为两个指示灯分别建立一个对应的逻辑规则库，满足逻辑规则库的条件相应指示灯点亮；
(5)在线获取初态，在建立的二次设备虚实回路图上依据预演模型及预演逻辑规则，实现二次设备安全措施预演，动态展示安全措施预演过程。
通过此种设计，将抽象复杂的二次设备通过画面的方式进行模拟演示，使二次设备安全措施变得直观，便于运行维护及检修人员学习，对现场操作起到有效指导作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法的逻辑流程图；
图2是本发明实施例提供的IED关联抽象模型图；
图3是本发明实施例提供的基于MMS及GOOSE的变电站初始状态信息获取图；
图4是本发明实施例提供的安全措施可视化示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
如图1所示，为本发明实施例提供的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法的逻辑流程图，包括以下步骤：
(1)建立安措操作要素集，包括一次开关、隔刀、地刀的分合操作，二次 SV输入压板操作，GOOSE输入、输出压板操作、运行/检修压板操作，保护功能软压板操作，跳闸出口硬压板操作，插拔光纤操作；
(2)结合安措操作要素集，配置SCD模型文件，生成用于可视化展示的变电站图形文件，即变电站二次设备虚实回路图；
(3)建立二次设备安全措施预演模型，将IEDs抽象成为一个中心IED与一个通用IED的关联；
(4)设计保护动作指示灯、保护闭锁指示灯，为两个指示灯分别建立一个对应的逻辑规则库，满足逻辑规则库的条件相应指示灯点亮；
(5)在线获取初态，在建立的二次设备虚实回路图上依据预演模型及预演逻辑规则，实现二次设备安全措施预演，动态展示安全措施预演过程。
通过此种设计，将抽象复杂的二次设备通过画面的方式进行模拟演示，使二次设备安全措施变得直观，便于运行维护及检修人员学习，对现场操作起到有效指导作用。
本发明的一个实施例中，步骤(2)中SCD模型文件的配置方法包括以下：
建立光纤连接与逻辑链路、IED插件、光口号的映射模型；
建立一次***主接线图中的开关、隔刀、地刀与GOOSE数据集的映射模型；
建立保护功能压板、SV输入压板、GOOSE输入、输出压板、检修/运行压板、光纤断链信息与MMS dsRelayEna、dsWarning的映射模型，SV输入压板包括SV 电压输入压板、SV电流输入压板、SV电压电流输入压板；
建立MU、智能终端检修/运行压板、光纤断链信息与GOOSE数据集条目的映射模型；
建立交换机与光纤连接、逻辑链路、光口号的映射模型。
本发明的一个实施例中，步骤(4)的保护动作指的是差动保护动作，即安措操作可能引起的保护误动作，步骤(4)中逻辑规则库中的逻辑规则为：
保护动作＝“IEDA支路电流SV输入压板退出”∩“IEDA差动保护功能压板投入”∩“支路一次设备处于运行状态逻辑”∩“投入运行一次支路数判断逻辑”∩“无IEDA MU、智能终端检修不一致闭锁逻辑”∩“无IEDA MU、智能终端光纤断链闭锁逻辑”∩“IEDA支路跳闸GOOSE软压板投入”∩“支路智能终端出口硬压板投入”；
保护闭锁＝“运行-检修不一致闭锁逻辑”∪“光纤断链闭锁逻辑”∪“电压保护功能闭锁逻辑”∪“电流保护功能闭锁逻辑”∪“失灵、联跳保护功能闭锁逻辑”。
本发明的一个实施例中，所述步骤(2)的二次设备虚实回路图包括在一张图中同时展示间隔主接线信息、二次虚连接信息，检修/运行硬压板信息，SV 输入压板信息，GOOSE输入、输出软压板信息，跳闸出口硬压板信息，光纤连接信息。
本发明的一个实施例中，所述预演模型及预演逻辑规则，包括依据虚实回路图所建立的关联关系，对中心IED所关联的每一个IED按预演模型进行匹配，根据每一步操作按预演逻辑规则进行演算，生成保护动作、保护闭锁两种结果。
如图2所示，为本发明实施例提供的IED关联抽象模型图，关联的关系包括SV输入关联，输入端带压板、GOOSE输入关联，输入端带压板、GOOSE输出关联，输出端带压板、运行/检修硬压板、跳闸出口硬压板、光纤连接关联。
本发明的一个实施例中，步骤(5)动态展示安全措施预演过程包括以下步骤：
如图3所示，在线获取初始状态，按照从任务集选取操作任务模式或手动逐项添加操作任务模式对检修对象进行预演；在线获取初始状态包括接入MMS 网与保护装置采用IEC61850-8规约交互实时获取保护装置软硬压板信息、光纤断链信息，接入过程层网络通过解析GOOSE报文获取开关、隔刀、地刀状态信息，MU、智能终端的运行/检修硬压板信息、光纤断链信息，根据获取的信息，生成全站的运行初始状态。
其中，从任务集选取操作任务模式是指从配置的正确安措票中导入，然后按照安措内容逐项预演，可通过自动或手动控制时间进行下一步项的操作；手动逐项添加操作任务模式是指人为设置检修硬压板、保护功能压板、SV输入/SV 输出软压板、GOOSE输入/输出软压板的投退、出口硬压板、光纤通断、开关分合进行安全措施预演。
如图4所示，为本发明实施例提供的安全措施可视化示意图，图中涉及该保护二次检修安措的主要环节，通过图形可以清楚地知道该保护的检修范围，同时也可以在图上进行相应的操作对检修对象进行模拟预演。
模拟预演时，该间隔所有设备设置初始态。结合逻辑规则库，判断模拟预演时，每一步操作引起的变化。
预演安全措施操作结束，依据虚实回路图自动检查中心IED是否被完全隔离，如没有完全隔离自动进行预警，中心IED高亮且没有隔离的虚连接闪烁。
例如，合并单元置检修，图形上合并单元检修压板有分变成合，220KV XX 线第一套保护设备会告警、闭锁，从而图形上告警灯、闭锁灯会点亮。
拔掉220KV XX线第一套保护设备与220KV XX线第一套智能终端的光纤，图形上光纤状态有通讯状态变成断链状态。220KV XX线第一套保护设备会告警，从而图形上的告警灯会点亮。
也可以按照安措操作票中的顺序在图上进行相应的操作，对每一步操作进行预警，对隔离不完全进行预警。
以上所述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精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)建立安措操作要素集，包括一次开关、隔刀、地刀的分合操作，二次SV输入压板操作，GOOSE输入、输出压板操作、运行/检修压板操作，保护功能软压板操作，跳闸出口硬压板操作，插拔光纤操作；
(2)结合安措操作要素集，配置SCD模型文件，生成用于可视化展示的变电站图形文件，即变电站二次设备虚实回路图；
(3)建立二次设备安全措施预演模型，将IEDs抽象成为一个中心IED与一个通用IED的关联；
(4)设计保护动作指示灯、保护闭锁指示灯，为两个指示灯分别建立一个对应的逻辑规则库，满足逻辑规则库的条件相应指示灯点亮；
(5)在线获取初态，在建立的二次设备虚实回路图上依据预演模型及预演逻辑规则，实现二次设备安全措施预演，动态展示安全措施预演过程。
2.根据权利要求1所述的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，所述步骤(2)中SCD模型文件的配置方法包括以下：
建立光纤连接与逻辑链路、IED插件、光口号的映射模型；
建立一次***主接线图中的开关、隔刀、地刀与GOOSE数据集的映射模型；
建立保护功能压板、SV输入压板、GOOSE输入、输出压板、检修/运行压板、光纤断链信息与MMS dsRelayEna、dsWarning的映射模型，SV输入压板包括SV电压输入压板、SV电流输入压板、SV电压电流输入压板；
建立MU、智能终端检修/运行压板、光纤断链信息与GOOSE数据集条目的映射模型；
建立交换机与光纤连接、逻辑链路、光口号的映射模型。
3.根据权利要求1所述的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，所述步骤(2)的二次设备虚实回路图包括在一张图中同时展示间隔主接线信息、二次虚连接信息，检修/运行硬压板信息，SV输入压板信息，GOOSE输入、输出软压板信息，跳闸出口硬压板信息，光纤连接信息。
4.根据权利要求1所述的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，所述步骤(3)中关联的关系包括SV输入关联，输入端带压板、GOOSE输入关联，输入端带压板、GOOSE输出关联，输出端带压板、运行/检修硬压板、跳闸出口硬压板、光纤连接关联。
5.根据权利要求1所述的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，所述步骤(4)的保护动作指的是差动保护动作，即安措操作可能引起的保护误动作，所述步骤(4)中逻辑规则库中的逻辑规则为：
保护动作＝“IEDA支路电流SV输入压板退出”∩“IEDA差动保护功能压板投入”∩“支路一次设备处于运行状态逻辑”∩“投入运行一次支路数判断逻辑”∩“无IEDA MU、智能终端检修不一致闭锁逻辑”∩“无IEDA MU、智能终端光纤断链闭锁逻辑”∩“IEDA支路跳闸GOOSE软压板投入”∩“支路智能终端出口硬压板投入”；
保护闭锁＝“运行-检修不一致闭锁逻辑”∪“光纤断链闭锁逻辑”∪“电压保护功能闭锁逻辑”∪“电流保护功能闭锁逻辑”∪“失灵、联跳保护功能闭锁逻辑”。
6.根据权利要求1所述的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，所述步骤(5)动态展示安全措施预演过程包括以下步骤：
在线获取初始状态，按照从任务集选取操作任务模式或手动逐项添加操作任务模式对检修对象进行预演；
在线获取初始状态包括接入MMS网与保护装置采用IEC61850-8规约交互实时获取保护装置软硬压板信息、光纤断链信息，接入过程层网络通过解析GOOSE报文获取开关、隔刀、地刀状态信息，MU、智能终端的运行/检修硬压板信息、光纤断链信息，根据获取的信息，生成全站的运行初始状态。
7.根据权利要求6所述的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，所述从任务集选取操作任务模式是指从配置的正确安措票中导入，然后按照安措内容逐项预演，可通过自动或手动控制时间进行下一步项的操作；所述手动逐项添加操作任务模式是指人为设置检修硬压板、保护功能压板、SV输入/SV输出软压板、GOOSE输入/输出软压板的投退、出口硬压板、光纤通断、开关分合进行安全措施预演。
8.根据权利要求1所述的智能变电站二次设备安全措施在线预演及防误预警方法，其特征在于，所述预演模型及预演逻辑规则，包括依据虚实回路图所建立的关联关系，对中心IED所关联的每一个IED按预演模型进行匹配，根据每一步操作按预演逻辑规则进行演算，生成保护动作、保护闭锁两种结果。
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