CN109687905A - 一种智能变电站通讯链路异常状态检测*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，该***包括链路光口接口、链路状态可视化框架、链路故障诊断模块和链路趋势分析及异常预警模块，所述的链路光口接口获取链路接口的状态信息，所述的链路状态可视化框架将链路连接状态及接口状态信息可视化，所述的链路故障诊断模块基于状态信息进行故障诊断和定位判断，所述的链路趋势分析及异常预警模块通过对全站链路的光功率的分析，提取相应的特征图谱，提前进行异常预警。与现有技术相比，本发明具有快速、精准诊断和处理等优点。

Description

一种智能变电站通讯链路异常状态检测***

技术领域

本发明涉及智能变电站领域，尤其是涉及一种智能变电站通讯链路异常状态检测***。

背景技术

根据国家电网相关规划，基于IEC61850的智能变电站成为国内新建变电站的主流，迎来爆发式增长。与常规变电站相比，智能变电站具有信号数字化、传输网络化的技术优势，采用光信号进行数据传输，光纤替代了80％以上的传统电缆。智能变电站的光纤没有号头，取而代之的是光纤标签，回路原理的设计逐渐由常规纸质图纸向光缆联系图和全站SCD文件表达方式转变，站内光纤回路数量大大增多，接入光数字通信回路的IED设备、交换机、光配等设备数量也很多，光通信回路故障时，只有后台及各IED设备显示的断链告警信息，而无法得知故障位置，问题排查困难，需要二次检修人员根据后台告警信息、各IED屏幕显示信息以及各设备连接关系综合判断故障位置，耗费大量时间，工作效率极低，智能变电站过程层光纤发生故障不能快速准确定位，给调试和运行单位带来困扰，不利于智能变电站的统一建设。

拔光纤频繁、安措冗余，又易致使光口或者纤头损坏、操作繁琐。智能变电站在调试及检修运维过程中，间隔层、过程层链路故障等问题给调试和运维检修单位带来困扰，影响了一、二次设备安全稳定运行，影响了对社会供电，制约了国民经济健康发展。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种智能变电站通讯链路异常状态检测***。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，该***包括链路光口接口、链路状态可视化框架、链路故障诊断模块和链路趋势分析及异常预警模块，所述的链路光口接口获取链路接口的状态信息，所述的链路状态可视化框架将链路连接状态及接口状态信息可视化，所述的链路故障诊断模块基于状态信息进行故障诊断和定位判断，所述的链路趋势分析及异常预警模块通过对全站链路的光功率的分析，提取相应的特征图谱，提前进行异常预警。

优选地，所述的链路光口接口具有光功率测量功能和自我校核功能。

优选地，所述的链路光口接口包括第一光纤耦合器、主光接收回路、分光接收回路和第二光纤耦合器，所述的第一光纤耦合器把收到的光信号按设定的比例耦合到2根光纤上，一根光纤送主光接收回路，另一根光纤送分光接收回路，实现双PD测量，并将两者进行光功率校核，所述的主光接收回路和分光接收回路再通过第二光纤耦合器汇聚后光输出。

优选地，所述的主光接收回路和分光接收回路分别包括光电变换探头、I-V变换电路、低通滤波器、波长校正电路和A-D变换电路，通过光电变换探头实现功率监测，依次经过I-V变换电路、低通滤波器、波长校正电路、A-D变换电路环节，光功率数据输出。

优选地，所述的第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的耦合比例系数k＝主光回路/分光回路，所述的耦合比例系数k范围为8.5～9.5。

优选地，所述的链路状态可视化框架的自动生成流程包括以下步骤：

步骤1、绘图准备，根据电压等级、设备数量，确定三层两网的分布比例；

步骤2、从SCD模型中获取交换机、智能电子设备的层次结构和网络拓扑关系；

步骤3、根据SCD模型中底层设备的数量，计算过程层交换机的坐标；根据整个屏幕大小、设备数量多少，确定过程层设备的布局，如果少于设定的最低值，全部在下面，若果超过设定的最高值，上下均匀分布；

步骤4、遍历完底层设备后，根据中心交换机和过程层交换机的拓扑关系，采用星型结构布局；

步骤5、遍历完中心交换机后，根据中心交换机和站控层设备的拓扑关系，完成所有设备的匹配；

步骤6、调整画面并保存，如果图形不符合设定，通过拖拽方式微调，在调整过程中，连接关系自适应变化。

优选地，所述的链路故障诊断模块流程包括以下步骤：

步骤1、过程层网络故障通过在过程层网络中采集举证表中每条通信链路的告警信息，将通信链路告警值写入故障举证表中，由故障举证表自动完成故障举证过程；

步骤2、统计每个通道故障点的举证值，通过对故障链路与非故障链路的综合逻辑判断，得出故障定位结果。

优选地，所述的链路趋势分析及异常预警模块流程包括以下步骤：

步骤1、光功率数据汇集；

步骤2、光功率与温度进行相关性分析，若强相关，得出温度过高导致光功率异常，继而预警；

步骤3、光功率与时间曲线进行斜率分析，若斜率大，得出灰尘或污损导致光功率异常，继而预警；

步骤4、光功率离散度分析，若离散度大，得出光纤弯折导致光功率异常，继而预警。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、不仅增加链路状态信息的获取量，还可以可视化查询、分析链路的连接情况和状态信息，方便运维检修人员全面、准确的判断链路情况，有效了推进了智能站的精细化管理，为推进光纤全寿命周期管理提供了数据采集方法。

2、基于SCD文件和光纤设计信息，自动生成链路网络拓扑结构图，有效的保证了数据的准确性，提高了通讯拓扑图的自动生成水平。基于流量信息和光功率等状态信息，进行状态评估，自我校正错误信息，在信息缺失的情况下，也能准确判断故障。

附图说明

图1为本发明的链路光口接口的结构示意图；

图2为本发明的主光接收回路和分光接收回路的结构示意图；

图3为本发明的链路状态可视化框架自动生成流程图；

图4为本发明的链路故障诊断模块流程图；

图5为本发明的链路趋势分析及异常预警模块流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明的原理：本发明在于构建了智能变电站通讯链路状态检测***，实现链路异常状态的在线监测和链路故障的快速定位，为智能电网的建设打下坚实基础。通过链路通信流量和光功率等信息的综合分析和趋势判断，实现故障诊断的容错，基于故障特征分析判断故障类型，满足智能变电站链路异常处理的快速、精准诊断和处理。

一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，该***包括链路光口接口、链路状态可视化框架、链路故障诊断模块和链路趋势分析及异常预警模块，所述的链路光口接口获取链路接口的状态信息，所述的链路状态可视化框架将链路连接状态及接口状态信息可视化，所述的链路故障诊断模块基于状态信息进行故障诊断和定位判断，所述的链路趋势分析及异常预警模块通过对全站链路的光功率的分析，提取相应的特征图谱，提前进行异常预警。

如图1所示，所述的链路光口接口具有光功率测量功能和自我校核功能。

所述的链路光口接口包括第一光纤耦合器、主光接收回路、分光接收回路和第二光纤耦合器，所述的第一光纤耦合器把收到的光信号按一定的比例耦合到2根光纤上,一根光纤送主光接收回路，另一根光纤送分光接收回路，实现双PD测量，并将两者进行光功率校核，所述的主光接收回路和分光接收回路再通过第二光纤耦合器汇聚后光输出。

本发明的光口接口采用FC/SC/ST/LC/MU/MT等接口通用，无需复杂转换。标准波长包括850、980、1300、1310、1550nm等。可以手动设置三个波长作为常用波长。

如图2所示，所述的主光接收回路和分光接收回路分别包括光电变换探头、I-V变换(电压输出)、低通滤波器、波长校正电路和A-D变换，通过光电变换探头实现功率监测，依次经过I-V变换(电压输出)、低通滤波器、波长校正电路、A-D变换等环节，光功率数据输出。

其中光电变换探头的基本原理为：测量光电检测器在受光辐射后产生的微弱电流，该电流与入射到光敏面上的光功率成正比，半导体光电传感器与电子电路组成的放大、数据处理单元的组合。

所述的第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的耦合比例系数k＝主光回路/分光回路，所述的耦合比例系数k范围为8.5～9.5。

所述的耦合比例系数k的值取9。

如图3所示，所述的链路状态可视化框架的自动生成流程包括以下步骤：

步骤1、绘图准备，根据电压等级、设备数量，确定三层两网的分布比例；

步骤2、从SCD模型中获取交换机、智能电子设备的层次结构和网络拓扑关系；

步骤3、根据SCD模型中底层设备的数量，计算过程层(间隔层)交换机的坐标：根据整个屏幕大小、设备数量多少，确定过程层设备的布局：如果较少，全部在下面；如果较多，上下均匀分布，首先生成两层(A网和B网)；

步骤4、遍历完底层设备后，根据中心交换机和过程层交换机的拓扑关系，采用星型结构布局；

步骤5、遍历完中心交换机后，根据中心交换机和站控层设备的拓扑关系，完成所有设备的匹配；

步骤6、调整画面并保存，。如果图形不符合个人习惯，可以通过拖拽方式微调，在调整过程中，连接关系自适应变化。

如图4所示，所述的链路故障诊断模块流程包括以下步骤：

步骤1、过程层网络故障通过在过程层网络中采集举证表中每条通信链路的告警信息，将通信链路告警值写入故障举证表中，由故障举证表自动完成故障举证过程；

步骤2、统计每个通道故障点的举证值，通过对故障链路与非故障链路的综合逻辑判断，得出故障定位结果。

链路的光功率受温度、湿度、灰尘、法兰盘污损等环境因素，连接不当、光纤弯折等安装因素影响的影响。环境因素和安装因素中很多区域性，会造成多个光口和链路存在隐患或直接异常。通过对全站链路的光功率的分析，提取相应的特征图谱，可以提前进行异常预警。

如图5所示，所述的链路趋势分析和异常预警流程包括以下步骤：

步骤1、光功率数据汇集；

步骤2、光功率与温度进行相关性分析，若强相关，得出温度过高导致光功率异常，继而预警；

步骤3、光功率与时间曲线进行斜率分析，若斜率大，得出灰尘或污损导致光功率异常，继而预警；

步骤4、光功率离散度分析，若离散度大，得出光纤弯折导致光功率异常，继而预警。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，该***包括链路光口接口、链路状态可视化框架、链路故障诊断模块和链路趋势分析及异常预警模块，所述的链路光口接口获取链路接口的状态信息，所述的链路状态可视化框架将链路连接状态及接口状态信息可视化，所述的链路故障诊断模块基于状态信息进行故障诊断和定位判断，所述的链路趋势分析及异常预警模块通过对全站链路的光功率的分析，提取相应的特征图谱，提前进行异常预警。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，所述的链路光口接口具有光功率测量功能和自我校核功能。

3.根据权利要求2所述的一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，所述的链路光口接口包括第一光纤耦合器、主光接收回路、分光接收回路和第二光纤耦合器，所述的第一光纤耦合器把收到的光信号按设定的比例耦合到2根光纤上，一根光纤送主光接收回路，另一根光纤送分光接收回路，实现双PD测量，并将两者进行光功率校核，所述的主光接收回路和分光接收回路再通过第二光纤耦合器汇聚后光输出。

4.根据权利要求3所述的一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，所述的主光接收回路和分光接收回路分别包括光电变换探头、I-V变换电路、低通滤波器、波长校正电路和A-D变换电路，通过光电变换探头实现功率监测，依次经过I-V变换电路、低通滤波器、波长校正电路、A-D变换电路环节，光功率数据输出。

5.根据权利要求3所述的一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，所述的第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的耦合比例系数k＝主光回路/分光回路，所述的耦合比例系数k范围为8.5～9.5。

6.根据权利要求1所述的一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，所述的链路状态可视化框架的自动生成流程包括以下步骤：

步骤1、绘图准备，根据电压等级、设备数量，确定三层两网的分布比例；

步骤2、从SCD模型中获取交换机、智能电子设备的层次结构和网络拓扑关系；

步骤3、根据SCD模型中底层设备的数量，计算过程层交换机的坐标；根据整个屏幕大小、设备数量多少，确定过程层设备的布局，如果少于设定的最低值，全部在下面，若果超过设定的最高值，上下均匀分布；

步骤4、遍历完底层设备后，根据中心交换机和过程层交换机的拓扑关系，采用星型结构布局；

步骤5、遍历完中心交换机后，根据中心交换机和站控层设备的拓扑关系，完成所有设备的匹配；

步骤6、调整画面并保存，如果图形不符合设定，通过拖拽方式微调，在调整过程中，连接关系自适应变化。

7.根据权利要求1所述的一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，所述的链路故障诊断模块流程包括以下步骤：

步骤1、过程层网络故障通过在过程层网络中采集举证表中每条通信链路的告警信息，将通信链路告警值写入故障举证表中，由故障举证表自动完成故障举证过程；

步骤2、统计每个通道故障点的举证值，通过对故障链路与非故障链路的综合逻辑判断，得出故障定位结果。

8.根据权利要求1所述的一种智能变电站通讯链路异常状态检测***，其特征在于，所述的链路趋势分析及异常预警模块流程包括以下步骤：

步骤1、光功率数据汇集；

步骤2、光功率与温度进行相关性分析，若强相关，得出温度过高导致光功率异常，继而预警；

步骤3、光功率与时间曲线进行斜率分析，若斜率大，得出灰尘或污损导致光功率异常，继而预警；

步骤4、光功率离散度分析，若离散度大，得出光纤弯折导致光功率异常，继而预警。