CN108663581A

CN108663581A - 一种智能变电站二次设备测试方法

Info

Publication number: CN108663581A
Application number: CN201711129637.0A
Authority: CN
Inventors: 张可; 马恩宁; 田暤; 赵宇; 张凌; 陆蔚琳; 杨凯江; 段晓雪; 李宏斌; 袁蓉
Original assignee: Dali Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co Ltd
Current assignee: Dali Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-10-16

Abstract

本发明公开了一种智能变电站二次设备测试方法，以测试***输出代替互感器输出至二次设备，读取变电站的SCD文件并进行解析，生成智能变电站的结构层次图，解析不同工况的报文实现对二次设备运行状态的监测，对设备故障进行定位，故障自动检修，最后建立相关变电站的功能关联库实例化模型。采用本发明，可以实现满足高安全性、强稳定性、具有高度完整性的智能变电站二次设备测试。

Description

一种智能变电站二次设备测试方法

技术领域

本发明属于智能变电站测试技术领域，更为具体地讲，涉及一种智能变电站二次设备测试方法。

背景技术

在科技日益进步的现代，电力资源已成为现代社会发展不可或缺的推动资源。同样随着生产水平的提高，当前水平的电力***已经越来越支撑不住社会生产力变革对电力资源和供电稳定可靠性日益提高的庞大需求，因此坚强自愈清洁的智能电网成为新一代电网发展的重要趋势。在过去的近一百年中，传统的电力***已经逐步发展为集中发电远距离输电模式的大型互联性网络***。但是在当前的世界经济形势下，由于能源、环境等多方面全球性因素的影响，传统的电力***将迎来一次深刻的技术变革——智能电网。而作为输电和配电的集中点，智能电网的核心组成部分——智能变电站应运而生。智能变电站以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，抛弃传统变电站以数字电缆为媒介传送电气信号的数据传输模式，采用光纤数字化的方式来传输变电站一次设备及二次设备的运行信息。与传统变电站相对比之下，智能变电站将电子式互感器、合并单元和数据交换机等新型智能设备纳入建设范围，给变电站的信息组织和分配以及后续高效的信息处理带来了丰富的灵活性。这些智能设备有效避免了信号采集装置的重复配置即“信息孤岛”的出现，同时提高了变电站内部的信息交换及处理能力。除此之外也为智能变电站完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测的功能创造了条件。

目前形势下，智能变电站的发展仍在起步阶段；但是智能变电站相对于传统变电站的优势十分明显。同时由于现有传统变电站的管理模式自动化、信息化程度相对较低，导致传统变电站运行管理维护的安全性和稳定性性对较低，对于突发故障或其他紧急情况的传统处理模式的风险性也相对较高，传统的变电站维护方式已经无法满足智能变电站的需要，急需新的测试方法和手段。

就二次设备而言，相对于现阶段的传统变电站管理维护模式，智能变电站二次设备的功能完整性分析主要针对继电保护装置：当继电保护装置有维护需求时，只需要采用模拟信号代替一次设备侧的电流电压互感器的输入信号，将其接入继电保护装置的信号输入端即可完成。但是对于智能变电站整体而言，虽然可以完成对继电保护装置的功能分析，但是因为检验的装置不包括MU信号输入和网络数据交换机，因此测试不具有完整性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能变电站二次设备测试方法，实现满足高安全性、强稳定性、具有高度完整性的二次设备测试。

为实现上述发明目的，本发明智能变电站二次设备测试方法，包括以下步骤：

S1：将一次***的互感器部分与合并单元断开，以测试***输出代替互感器输出；

S2：读取变电站的SCD文件并进行解析，得到智能变电站的配置信息；

S3：从解析得到的配置信息中读取成图所需要的信息，包括设备坐标、端口连接关系、当前端口信息及链路信息流，生成智能变电站的结构层次图，对智能变电站进行图形化展示；

S4：变电站运行监测所涉及到的二次设备包括合并单元、保护单元、测控单元、智能终端、合智一体装置、保测一体装置六个类别，将二次设备的运行状态分为运行、功能触发、故障、检修四种工况，根据不同工况，不同的二次设备所产生的MMS报文和GOOSE报文内容不同，通过对相应报文的解析实现对二次设备运行状态的监测；

S5：解析GOOSE报文和SV报文；

S6：对设备故障进行定位，包括二次设备受损度分析和根据网络报文的处理返回结果定位设备故障点，其中二次设备受损度分析的具体步骤包括：

S6.1.1：建立二次设备功能库，确定二次设备受损度分析的具体对象；

S6.1.2：建立二次***功能条件库，确定影响二次设备及二次***功能的因素；

S6.1.3：建立二次设备逻辑矩阵，通过逻辑矩阵形成二次设备及二次***功能及其条件的逻辑表达式；

S6.1.4：通过二次设备及二次***功能条件库定时照相或触发照相获取二次设备功能条件状态；

S6.1.5：根据二次设备及二次***的功能条件状态和逻辑表达式分析二次设备功能运行状态；

S6.1.6：根据运行状态评价二次设备功能受损度；

二次设备故障定位的具体步骤包括：

S6.2.1：根据告警或故障报文定位故障宿主设备；

S6.2.2：根据宿主设备输出告警或故障的判定条件定位可能原因；

S6.2.3：根据可能因素以及宿主设备及其关联设备定位故障区域；

S7：基于回采现场测试的过程层报文以及站控层报文，逻辑推理现场设备行为动作关系，与专家***中的二次***设备正确动作规则进行比对定位错误源头，二次***设备正确动作规则包含单体以及网络动作行为，在测试时，根据实际报文的出现顺序，与专家库中的时序图一一对照，缺失环节则为故障处，实现故障自动检修；

S8：将各个二次设备的功能关联库根据SCD文件进行实例化，建立相关变电站的功能关联库实例化模型，包括一次与二次元件的关联关系、二次设备的联接关系、功能事件的信息关联关系、信息与设备端口的关联。

本发明智能变电站二次设备测试方法，以测试***输出代替互感器输出至二次设备，读取变电站的SCD文件并进行解析，生成智能变电站的结构层次图，解析不同工况的报文实现对二次设备运行状态的监测，对设备故障进行定位，故障自动检修，最后建立相关变电站的功能关联库实例化模型。采用本发明，可以实现满足高安全性、强稳定性、具有高度完整性的智能变电站二次设备测试。

附图说明

图1是本发明智能变电站二次设备测试方法的具体实施方式流程图；

图2是智能变电站的示例图；

图3是报文解析过程中缓冲队列示意图；

图4是二次设备受损度评价实现架构图；

图5是本实施例中自动生成故障设备检修安全措施的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明智能变电站二次设备测试方法的具体实施方式流程图。如图1所示，本发明智能变电站二次设备测试方法的具体步骤包括：

S101：配置测试***：

本发明需要完成对智能变电站二次设备的整体测试，为了保持完整性，不改变其接线，而是将其看做一个整体的被测对象。图2是智能变电站的示例图。如图2所示，智能变电器的一次***的互感器输出至二次***的合并单元之间，因此在配置测试***时，需要将一次***的互感器部分与合并单元断开，以测试***输出代替互感器输出。

S102：SCD模型解析：

读取变电站的SCD(Substation ConfigurationDescription，变电站配置描述)文件并进行解析，得到智能变电站的配置信息。目前SCD文件所基于的标准为IEC 61850，SCD文件的解析基础为该标准中的ACSI模型映射。

S103：生成结构层次图：

从解析得到的配置信息中读取成图所需要的信息，包括设备坐标、端口连接关系、当前端口信息及链路信息流，生成智能变电站的结构层次图，对智能变电站进行图形化展示。

S104：二次设备状态监测：

变电站运行监测所涉及到的二次设备包括合并单元、保护单元、测控单元、智能终端、合智一体装置、保测一体装置六个类别。为便于划分，本发明将二次设备的运行状态分为运行、功能触发、故障、检修四种工况。根据不同工况，不同的二次设备所产生的MMS报文和GOOSE报文内容不同；根据对相应报文的解析即可完成对二次设备运行状态的监测。

图3是报文解析过程中缓冲队列示意图。如图3所示，报文解析采用生产者消费者模式，在接受过程中设置缓冲队列。硬件平台从网卡驱动接口获取网络报文第二层的数据链路层中的MAC子层的数据；接受线程将报文包放入队列，根据队列的先进先出原则，解析线程从队列中取走报文包同时解析，再将数据写入模型文件。为了防止过程层与站控层信息重叠，不同层次的缓冲队列独立设置。解析线程针对MMS报文按照二次设备的IP采用多线程方式处理，提高报文解析速度。解析结果即为报文中的有效信息，与相应的IED模型中的值比较之后对数据进行更新。

S105：通信报文解析：

接收故障状态下的GOOSE报文和SV报文并解析。GOOSE报文帧的格式包括报文头、APDU和帧校验序列，SV报文包括报文头部分和SavPDU部分。

S106：设备故障定位：

设备故障定位包括二次设备受损度分析和根据网络报文的处理返回结果定位设备故障点。

二次设备受损度分析以过程层和站控层网络报文作为基础数据源，建立“功能条件库”作为过滤条件，建立“功能逻辑矩阵”作为运算因子评价二次设备的功能完整性。

图4是二次设备受损度评价实现架构图。如图4所示，二次设备受损度评价的具体步骤包括：

S6.1.6：根据运行状态评价二次设备功能受损度。

二次设备故障定位的具体步骤包括：

S6.2.1：根据告警或故障报文定位故障宿主设备；

S6.2.3：根据可能因素以及宿主设备及其关联设备定位故障区域。

S107：故障自动检修：

基于回采现场测试的过程层报文以及站控层报文，逻辑推理现场设备行为动作关系，与专家***中的二次***设备正确动作规则进行比对定位错误源头，二次***设备正确动作规则包含单体以及网络动作行为，在测试时，根据实际报文的出现顺序，与专家库中的时序图一一对照，缺失环节则为故障处，实现故障自动检修，。

为了提高生成安措的效率。本实施例中提出了一种自动生成故障设备检修安全措施的方法。首先对检修/陪停库、单体设备安措库和安措过滤规则库的定义进行说明。

检修/陪停库用于描述需要检修的设备与相应陪停设备之间的关联关系，主要包含了合并单元、智能终端、保护装置、测控装置、合智一体装置、保测一体装置、过程层交换机等二次设备，以及线路、母线、主变、ECVT(电流电压组合式电子互感器)、ECT(电子式电流互感器)、EVT(电子式电压互感器)、开关、刀闸、地刀等一次设备。

单体设备安措库描述每个二次设备所包含的可选安措，包含了变电站***中可能处于检修状态的所有设备，包括电子式互感器采集器地面单元、合并单元、保护装置、测控装置、智能终端、保测一体装置、合智一体装置、以及开关、刀闸、地刀、线路、母线、主变、ECVT、ECT、电磁式电流互感器和电压互感器。安措库中可选安全措施项包括检修硬压板、功能软压板、出口软压板、输入软压板、一次设备安措、电气隔离安措。

安措过滤规则库描述“单体设备安措库”中安措项的选中规则，包括通用规则和特殊规则。建立的通用规则包括建立检修边界的规则、智能变电站检修设备分类规则、执行安全措施顺序的规则、在检修作业中展示同类型设备顺序的规则、在检修设备组内保持信息交互完整性的规则、过滤安全措施的规则。

图5是本实施例中自动生成故障设备检修安全措施的方法的流程图。如图5所示，本实施例中自动生成故障设备检修安全措施的方法的具体步骤包括：

S501：预处理功能库：

建立检修/陪停模板库、单体设备安措库、安措过滤规则库三个基础库并将检修设备、关联设备、陪停设备存放在QStringList类型的变量中，每一种设备名称前均设置标识来区分设备类型，例如检修设备是M，关联设备是C，陪停设备是A。

S502：导入SCD文件：

利用SCD文件和辅助文件建立智能变电站设备间信息关联关系。

S503：实例化功能库：

利用SCD文件和辅助文件完成检修/陪停库库、单体设备安措库的实例化，实例化内容包括装置间隔信息、调度编号、物理端口与压板关系、压板与数据集关系。

S504：选择待检修设备：

以在“检修边界”布置双重化检修安措、保持检修设备之间信息完整性为基本原则，利用单体安措过滤规则库从实例化的单体设备安措库中过滤出“检修设备”与“关联运行设备组”间的检修安全措施，形成检修安措票。

S505：图形化展示：

以图形+文字描述的方式向检修作业人员展示检修安措，由运维人员确认检修安全措施的完整性。

本实施例中的图形化展示采用分层方式，第一层展示检修作业风险点和检修安措作用点，第二层图展示与检修安措相关的细节信息，包括设备间的信息连接关系、压板控制关系、连接端口等。

S506：监督安措执行：

从元件库读取与检修安措有关二次设备的状态信息，获得与检修作业有关设备的初始状态。侦听网络报文，识别与检修安全措施关联设备的报文信息，以图形化方式展示安措执行情况。将安措执行信息与安措票项目和次序做比较，当出现不一致情况时给出警告提示信息。侦听到“检修压板”投入报文后，检查关联报文中“test”位变化情况。对于无法从网络上获取状态信息的检修安措，以高亮文字的形式提醒检修安全作业人员。

S107：建立智能专家诊断库：

将各个二次设备的功能关联库根据SCD文件进行实例化，建立相关变电站的功能关联库实例化模型，包括一次与二次元件的关联关系、二次设备的联接关系、功能事件的信息关联关系、信息与设备端口的关联。

本实施例中，实例化过程包括两方面：

1.将所有功能关联库所需信息相关联；

2.将功能关联模板库中的抽象化信息与SCD文件相匹配。

第一步主要以设备名称进行关联，例如PL2201A、CT2202A，依此类名称作为关键字将关联信息结合形成统一模型。第二步的匹配过程包括两个步骤：

1.信息模型的匹配：SCD文件中对于每一条信息都有其固定索引。其标准形式为：设备名+逻辑设备名+逻辑节点名+数据对象名+数据属性名。因此，除去已关联的设备，其余项采用IEC61850中的标准在模板库中标注，实例化过程可以对这些名称进行精确搜索。对于不同厂家的不同配置，还需要对模板库进行模糊匹配。

2.信息文字的模糊匹配：模糊匹配关键在于自然语言的识别精确度，因此在模板库中对信息的描述采用标准的三段式，即功能域、作用域、限定条件，在匹配算法中采用最大加权匹配方法。在模糊匹配已经找到相应设备的前提下，***会在数据集中匹配功能域的文字，再从结果中依次匹配作用域和限定条件，从而精确找到对应设备。为了加快匹配速度，对于过程层信息优先检索虚端子列表；对于站控层信息，可以进一步在模板中指定搜索数据集名称；对于遥控信息只查找oper节点下的信息。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

1.一种智能变电站二次设备测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S5：解析故障状态下的GOOSE报文和SV报文；

S6.1.6：根据运行状态评价二次设备功能受损度；

二次设备故障定位的具体步骤包括：

S6.2.1：根据告警或故障报文定位故障宿主设备；

2.根据权利要求1所述的智能变电站二次设备测试方法，其特征在于，所述步骤S7中，还包括生成故障设备检修安全措施，其具体步骤包括：

S7.1：建立检修/陪停模板库、单体设备安措库、安措过滤规则库三个基础库并将检修设备、关联设备、陪停设备存放在QStringList类型的变量中，每一种设备名称前均设置标识来区分设备类型；

S7.2：利用SCD文件和辅助文件建立智能变电站设备间信息关联关系；

S7.3：利用SCD文件和辅助文件完成检修/陪停库库、单体设备安措库的实例化，实例化内容包括装置间隔信息、调度编号、物理端口与压板关系、压板与数据集关系；

S7.4：以在“检修边界”布置双重化检修安措、保持检修设备之间信息完整性为基本原则，利用单体安措过滤规则库从实例化的单体设备安措库中过滤出“检修设备”与“关联运行设备组”间的检修安全措施，形成检修安措票；

S7.5：以图形+文字描述的方式向检修作业人员展示检修安措，由运维人员确认检修安全措施的完整性；

S7.6：从元件库读取与检修安措有关二次设备的状态信息，获得与检修作业有关设备的初始状态；侦听网络报文，识别与检修安全措施关联设备的报文信息，以图形化方式展示安措执行情况；将安措执行信息与安措票项目和次序做比较，当出现不一致情况时给出警告提示信息；侦听到“检修压板”投入报文后，检查关联报文中“test”位变化情况。对于无法从网络上获取状态信息的检修安措，以高亮文字的形式提醒检修安全作业人员。