CN112910089A

CN112910089A - 一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法及***

Info

Publication number: CN112910089A
Application number: CN202110097663.XA
Authority: CN
Inventors: 魏振; 陈明; 安树怀; 段京平; 栾春朋; 郭德胜; 孔泊涵; 宋佳; 赵先超; 窦王会
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Qingdao Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd; State Grid Materials Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Qingdao Power Supply Co of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd; State Grid Materials Co Ltd
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2021-06-04

Abstract

本公开提供了一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法及***，包括以下步骤：获取各一次设备和二次设备的实时状态数据，得到所有二次设备的逻辑回路；根据获取的实时状态数据与预设参量进行对比，得到二次设备的所有逻辑回路的故障状态，并实时显示各逻辑回路及故障状态；其中，预设参量至少包括保护逻辑、动作事件、故障参数和运行定值；本公开将在链路中隐藏的逻辑回路给予可视化展现，对设施间的物理连接以及逻辑联系进行全面和直接体现，便于检修人员了解设备间的交互信息，极大的降低了设备调试风险。

Description

一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法及***

技术领域

本公开涉及变电站监控技术领域，特别涉及一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法及***。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。随着智能电网的快速发展，变电站二次设备的智能化提升到了更高的水平，二次设备数量也增长迅速，对设备的管理、运行、维护、检修人员提出了更高的要求。例如，智能变电站采用数字信息取代了常规变电站的模拟量信息，采用光纤通信取代常规电缆通信，智能变电站数字信息处理技术的应用，使变电站可实际操作的二次回路变成了可编辑的文本信息，由看得见摸得着的电缆连接，变成了看不见摸不着的虚连接。在运维人员眼中，一个可以操作可以检测的变电站，由“实”变“虚”了。但从常规变电站到智能变电站，由于采用了新设备、新技术，设备自检能力和通信能力也由“弱”变“强”了，提供的信息也更加全面，设备与设备之间、设备与人之间的信息能够得到充分交互，使得运维人员能够更准确的掌握设备的运行情况。

本公开发明人发现，目前围绕着确保装置和回路基础状态良好的目的，通常对二次设备会进行定检、全检(生命周期检修)、特维(高保真试验)几种运维模式。但在设备数量大量增加，新技术大量引入，但运维人员、检修人员编制相对固定，为提高供电可靠性检修时间往往又很短的情况下，在有限的时间内，要完成大量的运维检修任务势必面临巨大的挑战，也会带来一些问题，如维修不足(该修的项目未修)、维修过剩(不该修的项目修了)、提前维修(设备未坏，修坏)、维修滞后(坏了才修，达不到预防检修的目的)、盲目维修(不知道该不该修，时间到了就修)。特别是目前的智能站，为了及时掌握设备的运行状态、处置异常运行状态，达到跟踪控制设备的目的，仍需花费大量的人力、物力对变电站设备进行日常巡视、专业巡视等。随着精细化管理要求的不断提升，传统的运维模式已经不能适应智能电网运维需求。

本公开发明人发现，较之传统的变电站，智能变电站的硬件有了非常显著的发展和进步，引进了合并单元、智能终端以及过程层网络交换机等设施，同时使用了三层两网的结构，通过数字信号网络通信的形式取代过去模拟量和开关量信号电缆连接的办法，当前的智能站二次图纸通过都是在GOOSE/SV配置表、二次虚端子回路图、过程层网络架构图、交换机端口信息流图等的基础上进行设计的，并没有很好的将回路有关的网采、直采链路联系进行明确的区分，特别是在SCD文件中隐藏的通讯装置以及虚拟逻辑连接难以进行可视化，二次***基于SCD文件，二次回路(虚端子、虚回路)变成了“黑匣子”；现阶段二次***产品没有有效解决智能变电站二次***的可维护性问题，管理极其复杂，安全风险大。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法及***，将在链路中隐藏的逻辑回路给予可视化展现，对设施间的物理连接以及逻辑联系进行全面和直接体现，便于检修人员了解设备间的交互信息，极大的降低了设备调试风险。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法。

一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法，包括以下步骤：

获取各一次设备和二次设备的实时状态数据，得到所有二次设备的逻辑回路；

根据获取的实时状态数据与预设参量进行对比，得到二次设备的所有逻辑回路的故障状态，并实时显示各逻辑回路及故障状态；

其中，预设参量至少包括保护逻辑、动作事件、故障参数、波形和运行定值。

作为可能的一些实现方式，将SCD表达的静态信息和站控层、过程层实时的动态报文信息以动静结合的方法在线可视化；

实时采集继电保护设备事件、告警和遥信变位信息，根据需要通过站控层对间隔层保护设备信息进行召唤，对智能变电站的关键性事件进行关联性分析实现故障识别。

作为进一步的限定，变电站静态数据包括SCL语法和变电站配置文件，变电站动态数据包括MMS、GOOSE和SV网络报文。

作为可能的一些实现方式，通过任一事件对应的关键参数集，依据历史数据库建立各参数变化与故障损伤的概率模型，与当前参数概率状态空间进行比较，进行当前健康状态判断与趋势分析；

通过当前参数空间与损伤状态概率空间的比较来进行定量的损伤判定，基于既往历史信息来进行趋势分析与故障预测。

作为可能的一些实现方式，采用基于数据挖掘关联规则的模糊综合评判方法，对电力***的一次和二次数据进行挖掘；

利用关联规则挖掘算法分析故障时各个监测数据，得到故障现象与故障类别之间的关系，进而实现故障类别的快速判断。

作为可能的一些实现方式，针对网采或网跳回路，通过对比发送方与多个接受方之间链路的状态进行监测，根据各装置上送的链路告警报文定位链路异常。

作为可能的一些实现方式，针对直采回路，通过预先配置，列举所有可能故障点，综合各个二次设备的网采回路情况，给出各种故障点的概率，并由继电保护装置上送的告警进行故障定位。

作为可能的一些实现方式，对比继电保护装置通过MMS上送的双AD采样值和两套继电保护的采样值，如果它们之间的相对误差在阈值范围之内且继电保护装置无采样不一致的告警，则认为双AD采样一致或者两台继电保护的交流二次回路状态处于正常状态；

如果相对误差超出阈值，同时继电保护装置未发出采样不一致的告警，则判断至少有一套继电保护的交流回路出现异常，并给出继电保护装置所对应的异常二次回路。

作为可能的一些实现方式，通过对比网络报文记录分析装置的SV和继电保护装置MMS上送的采样值，如果两者最大误差在阈值范围之内，并且网络报文记录分析装置和继电保护装置无SV断链告警，则认为SV二次采样回路处于正常状态；

当继电保护装置采样回路正常时，但网分装置和保护装置之间的采样值误差超过阈值时，则判断网络报文记录分析装置的交流采样回路出现异常，并给出网络报文记录分析装置所对应的异常二次回路。

作为可能的一些实现方式，当存在多重化保护装置时，通过检查各套套保护装置的动作行为一致性诊断继电保护装置动作行为的正确性及时间特性。

作为可能的一些实现方式，当存在单重保护装置时，通过与网络报文记录分析装置的模拟量对比进行交流回路的状态监测；

通过与测控装置的位置信号对比进行开关量回路的状态监测；

将模拟量的变化与单重化保护的动作逻辑相结合，综合分析保护动作的正确性。

作为可能的一些实现方式，根据SCD文件解析出的二次设备序号，构成二次设备集合；

将各二次设备根据Inputs元素形成的虚接线，构成虚接线集合；

根据网络报文记录分析装置上送的状态文件，可获取各二次设备之间虚回路的状态，借助正常通信链路来排除对应通道节点发生故障的可能性，缩小故障定位的范围；

根据二次设备之间相关性来确定各链路之间的与或非关系，形成链路通断诊断表；

通过链路通断诊断表计算出故障最可能的故障节点。

作为可能的一些实现方式，实时获取针对同一设备的可见光视频监测仪与红外热成像仪的视频图像，综合两方面的图像对设备的运行状态进行监控并同步显示。

作为可能的一些实现方式，在事件发生后，通过重发相同的数据来获得额外的可靠性，具体为：

取消原有以固定时间间隔发送的报文，仅发送时间间隔为T1、T2和T3的报文；

T1为事件发生后最短的传输时间，T2为2倍的T1时间，T3为2倍的T2时间；

满足周期发送时刻，二次设备连续发送报文，其中每条报文的Event Timestamp均需标记新时标，监测装置以此时标作为二次设备的发送时刻；

生存允许时间设置需大于预设时间，保证在没有T0报文的情况下，GOOSE连接不会中断。

作为可能的一些实现方式，单次对时误差时间为监测装置收到GOOSE报文时的本机时间减去GOOSE报文发送时间再减去累积网络延时。

本公开第二方面提供了一种变电站二次设备故障逻辑可视化***。

一种变电站二次设备故障逻辑可视化***，包括：

数据获取模块，被配置为：获取各一次设备和二次设备的实时状态数据，得到所有二次设备的逻辑回路；

故障识别显示模块，被配置为：根据获取的实时状态数据与预设参量进行对比，得到二次设备的所有逻辑回路的故障状态，并实时显示各逻辑回路及故障状态；

本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的变电站二次设备故障逻辑可视化方法中的步骤。

本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的变电站二次设备故障逻辑可视化方法中的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开所述的方法、***、介质及电子设备，将在链路模型中隐藏的逻辑回路给予可视化展现，对设施间的物理连接以及逻辑联系进行全面、直接体现，便于检修人员了解设备间的交互信息，使得设备调试风险大大降低。

2、本公开所述的方法、***、介质及电子设备，在基于智能变电站SCD文件基础数据上，建立SCD可视化仿真平台，自动分析安全措施经验建立安措规则库，通过在仿真平台的模拟预演，结合二次设备及二次回路的信息采集，进行在线安全分析校核，并给予安全告警提示；在仿真模拟的同时智能生成安措指令票，并具备从接令到恢复全过程规范化管理，确保每个过程安全有效。

3、本公开所述的方法、***、介质及电子设备，通过对二次设备的实时状态在线监测和故障诊断，对电气设备的运行状态进行在线评估以及剩余寿命进行了在线预测，为***的状态维修提供了理论基础和现实判据，从而大幅度的提高了电网运行的安全性、可靠性和经济性。

4、本公开所述的方法、***、介质及电子设备，实现了保护动作、故障参数、波形和运行定值一一对比分析与可视化，能够直观展示保护逻辑及动作过程，大大提升运维的时效性和准确性。

5、本公开所述的方法、***、介质及电子设备，通过实时解析通信网络中的异常报文，并分析报文含有的异常数据，建立各种异常报文异常监测的模型，实现对二次设备通信状态的监测。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1提供的变电站二次设备故障逻辑可视化方法的流程示意图。

图2为本公开实施例1提供的继电保护SV、GOOSE链路诊断策略示意图。

图3为本公开实施例1提供的交流回路状态策略示意图。

图4为本公开实施例1提供的单重化保护信息诊断策略示意图。

图5为本公开实施例1提供的虚回路集合示意图。

图6为本公开实施例1提供的诊断结果示意图。

图7为本公开实施例1提供的双视实时在线监测智能预警***的基本工作流程示意图。

图8为本公开实施例1提供的双视实时在线监测智能预警***的拓扑结构示意图。

图9为本公开实施例1提供的双视实时在线监测智能预警***硬件网络结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图1所示，本公开实施例1提供了一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法，包括以下步骤：

站内方案主要包括：

将SCD表达的静态信息和站控层、过程层实时的报文以动静结合的方法实现在线可视化，实时采集继电保护设备事件、告警、遥信变位等主动上送信息，并可根据需要通过站控层对间隔层保护设备信息进行召唤，对智能变电站的关键性事件比如跳闸、故障、告警等，展开关联性分析，迅速找到事件发生的真正原因。有助于及时发现设备运行时产生的异常，提高的设备的保护性能，为二次设备日常运维、检修打造专项工具，达到可视化运维检修、智能化运维检修的目标，减轻运维、检修工作压力和工作强度。

主要包括以下内容：

S1：故障逻辑可视化

继电保护装置作为电力***的重要组成部分，在***发生故障时快速切除故障设备，从而保证了***的安全运行，但若其不正确动作也会对***造成危害。电力***故障分析和继电保护动作行为评价，一直是继电保护工作者所面临的问题。传统的故障分析方法一般是打印保护装置动作报告、动作录波，查看故障录波器录波进行分析，不仅较为繁琐，而且只能看到保护装置最终的动作状态，无法对其内部工作情况以及潜在问题进行分析；

本实施例通过后台分析软件实现保护动作、故障参数、波形和运行定值一一对比分析与可视化界面，直观展示保护逻辑及动作过程，大大提升运维的时效性和准确性。

S2：自检信息在线监测

当前运行的智能变电站二次设备包含丰富的自检信息，比如CPU温度、电源电压，送些自检信息是设备运行状态的体现。通过解析变电站的配置文件获取二次设备的信息模型，然后动态读取表征二次设备运行状态的自检信息。

S3：对时状态在线监测

智能变电站对二次设备时间的精度要求是非常高的，时间的准确性和统一性是智能设备实现其功能的基础也是保证电力***安全的重要措施。

从两个方面对二次设备的对时状态进行监测，一方面利用二次设备的自检功能，收集设备自动生成的对时监测信息，介绍了时钟设备和被授时设备的自检数据类型，同时建立自检数据的信息模型：结合SNTP时钟精度监测原理，利用往返对时报文携带的时标信息计算二次设备的时钟偏差，并且利用SODCET通信技术进行了时钟偏差的测量。

S4：通信报文的在线监测

智能变电站各种功能的实现通信报文的传递为基础，通信报文中含有表征二次设备及通信网络通信状态的参数。

通过实时解析通信网络中的异常报文，并分析报文含有的异常数据，建立各种异常报文异常监测的模型，实现对二次设备通信状态的监测。

以在线监测采集到的信息为依据，分析各种异常数据与故障设备之间的因果关系，建立基于自检信息、对时状态信息、异常报文信息的综合故障诊断模型。

S5：全景可视化

随着智能变电站的大范围推广，智能变电站前期设计、设备及应用的问题也逐渐暴露。二次***增加了合并单元、智能终端及大量交换机，使得二次***结构更加复杂；用光缆替代电缆联接，整个二次***基于SCD文件，二次回路(虚端子、虚回路)变成了“黑匣子”；

本实施例以图形化方式直观展示智能装置之间的虚回路。支持虚端子展示：以图形化方式直观展示智能装置的输入、输出端子，并展示端子关联的外部信息；并在SCD图上显示二次设备实时在线状态。包含集中于设备状态可视化、SCD管理可视化、虚端子可视化、故障逻辑可视化、二次回路可视化等。

S6：一键式检修

安措票的编写仍然停留在手写状态，人工填写安措设备、工作内容和安全措施等信息。此种方式存在较多弊端，首先，由于工作疏忽，未考虑安措执行的先后顺序，可能造成智能保护闭锁；退软压板时，误退运行间隔SV软压板，造成差动保护动作；拔纤频繁、安措冗余、易致使光口或者纤头损坏；其次，由于书写不认真，工作量较大，经常会出现回路编号、虚端子编号或工作内容等出错。再次，手写安措票的执行效率低，流转速度慢，且不利于票的保存、统计及管理。

本实施例通过全景可视化图中实现自动生成操作指令和安全措施令，一键生成安措指令票，并进行防误分析校核，确保安措工作的有效进行。

智能生成安措票不仅可提高工作效率，避免手写安措票带来的风险，亦可缩短安措票的流转时间，进行标准化和规范化管理，进一步提高电网运行管理水平。

主站方案包括以下内容：

调度端具备相应级别的全网数据，可以实现综合的统计分析、智能诊断和状态评估。从运维角度，展示的信息需要面向使用对象，分别针对调度人员、运行人员、检修人员、保护、自动化、通信等各专业人员的不同应用需要来提供信息。

根据运行、巡维、检修各类工作的不同功能定位，确定需要站端上送哪些信息，需要展示哪些信息。

主要是进行分布式部署，因职责分工不同，变电站运检人员和调控机构继电保护专业人员所需智能变电站保护***的运行状况不一致，本实施例适配不同变电站不同厂家规约和设备，为调度、运检提供分别部署，提供全方位在线可视化工具，真正实现保护***的可视化、在线化、智能化，构建专业调控一体、运维一体工作模式。

变电站端的***从数据采集单元和站控层网络获取数据，进行分析处理，实现在线监测和诊断功能，并通过DL/T 860或DL/T476—2012将诊断信息上送至调度主站。

本实施例主要采用的研究方法如下：

(1)网络全场景分析平台

智能变电站网络全场景信息即是反映变电站电力***运行的稳态、暂态、动态数据及变电站设备运行状态的变电站配置信息和网络报文。主要包含静态数据和动态数据，其中静态数据包含SCL语法和变电站配置文件；动态数据包含MMS、GOOSE和SV主要的变电站网络报文。

(2)全景在线监测

全景监测按二次设备的重要性和特点进行分层、分级，在提供二次设备健康状态数据实现二次设备状态的智能告警的同时，其状态数据为检修提供了支撑。

(3)一键式检修

研究二次可视化界面的操作模拟，智能辨识图元状态和回路信息，快速分解操作任务，自动生成运维指令和安措指令，减轻运维、检修员工作强度，规范操作内容。

(4)状态感知与场景实时检测

在安措后实时感知该安措项目影响关联项的状态，实时检测安措配置模块预设的结果场景，若检测到了相应场景，则认为该安措正常执行，否则告警提示。

(5)数值分析方法

本实施例采用阈值诊断方法作为设备健康状态体检及评估的诊断方式。以预试规程中规定的各种参数的正常值和注意值作为阐值诊断的参照标准，当某项试验测量值超出闽值时，就认为存在着故障。

闭值诊断简单方便，但由于测量方法上的不完善和测量误差，存在判断错误的可能性。这种方法的主要缺点在于对边界的处理过于精确化，有时预试数据的相间比较、历年比较等对健康状态评估有很大的帮助。

因此，在单项评估中先利用模糊数学对规程范围内值进行模糊化处理，然后利用模糊综合评判的思想综合多种因素的影响在综合评估中进行设备健康状态的评估，以此作为比较适用的数据分析方法。

(6)概率趋势分析模型

本实施例中用于对电力设备生命预测。通过一场现象对应的关键参数集，依据历史数据库建立各参数变化与故障损伤的概率模型(退化概率轨迹)，与当前多参数概率状态空间进行比较，进行当前健康状态判断与趋势分析。

通过当前参数空间与意志损伤状态概率空间的干涉来进行定量的损伤判定，基于既往历史信息来进行趋势分析与故障预测。

(7)本实施例使用功能强大的图表组件在图表显示功能方面，集成了图表组件，利用其强大的图表设计功能提高该***的图形显示特性，通过方便、直观、灵活的操作得到用户想要的分析结果。

(8)数据更新的增量交换

采用事件订阅和通知机制，可以很好的解决***直接不同的图形模型更新需求，解耦***各个模块的通讯需求，尤其是针对实现图形模型部分更新机制设计，可以很好解决数据部分更新的增量交换问题。

(9)关联分析法

本实施例基于改进的数据挖掘关联规则的模糊综合评判方法，利用该方法对电力模型的一次、二次数据进行挖掘。利用关联规则挖掘算法分析故障时各个监测数据，可发现故障现象与故障类别之间的关系，从而为设备故障检测提供科学依据。

(10)故障数据智能学习

在调测过程中对于复杂故障，本研究在运行中不断地自动收集整理每一次已知故障的信息，通过神经网络和专家***不断学习强化，不断提升***对故障快速辨识的能力。

(11)智能分析模型

电网是复杂多变和快速发展的，用户需要经常对电网运行方式进行调整、同时各类新型一次设备、二次装置和新型采集信号也随着技术的发展而不断涌现，为满足电网和新设备的发展需要，***要求可积累和自定义智能分析模型，可根据电网的发展和经验的积累逐渐丰富***分析模型。

详细的，包括以下内容：

S1：故障逻辑可视化

S1.1：在线监测与故障诊断技术

S1.1.1：SV/GOOSE链路诊断原理

对于过程层GOOSE、SV信号，当接收端设备在一定时间内没有收到有效的GOOSE、SV信息时，会产生相应的告警。

例如：当继电保护装置SV链路异常时，继电保护装置无法获取正常的接收数据，会通过站控层MMS上送相应的链路断线告警报文，网络报文记录分析装置可获取这些告警报文。

针对网采、网跳回路，由于各装置之间具有统一的***观测源，可通过对比发送方与多个接受方之间链路的状态进行监测，根据各装置上送的链路告警报文即可以定位到相应的链路异常。

针对直采回路，其与网采的SV端口不同，无法进行链路对比监视，因此难以准确定位到具体的故障点，但可以通过预先配置，列举所有可能故障点，同时综合其他二次设备的网采回路情况，给出各种故障点的概率，直跳回路由于无法获取其相关的对比信息，只能由继电保护装置上送的告警进行故障定位。其诊断策略如图2所示。

S1.1.2：交流回路状态诊断原理

对于二次回路交流量的在线监测，可利用网络报文记录分析装置和继电保护装置采集的交流量综合判断。

智能站普遍采用双AD采样，并配备了双重化的保护，通过对比继电保护装置通过MMS上送的双AD采样值和两套保护的采样值，如果它们之间的相对误差在阈值范围之内且继电保护装置无采样不一致的告警，则认为双AD采样一致或者两台保护的交流二次回路状态处于正常状态；

如果相对误差超出阈值，同时继电保护装置未发出采样不一致的告警，则判断至少有一套。

继电保护的交流回路出现异常，并给出继电保护装置所对应的异常二次回路。通过对比网络报文记录分析装置的SV和继电保护装置MMS上送的采样值，如果两者最大误差在阈值范围之内，并且网络报文记录分析装置和继电保护装置无SV断链告警，则认为SV二次采样回路处于正常状态；当继电保护装置采样回路正常时，但网分装置和保护装置之间的采样值误差超过阈值时，则判断网络报文记录分析装置的交流采样回路出现异常，并给出网络报文记录分析装置所对应的异常二次回路。交流回路状态策略如图3所示。

S1.1.3：保护动作诊断原理

(1)双重化配置保护装置

通过检查AB套保护装置的动作行为一致性诊断继电保护装置动作行为的正确性及时间特性。检查内容为动作元件及出口时间，根据GOOSE中的开关量的时间计算出口时间差，保护中的动作元件对比，综合分析保护动作的正确性。

(2)单重化配置保护装置

对单重化配置的保护装置，通过与网络报文记录分析装置的模拟量对比进行交流回路的状态监测，通过与测控装置的位置信号对比进行开关量回路的状态监测。同时，将模拟量的变化与单重化保护的动作逻辑相结合，综合分析保护动作的正确性。如图4所示。

S1.1.4.网络信息异常状态及预警策略

智能变电站中，SCD文件描述了所有二次设备发布的SV、GOOSE数据集，并通过定义二次设备各功能逻辑设备下逻辑节点LN0所属的inputs元素来描述各二次设备实现各功能所需的采样或信号输入，通过外部接入数据对象参引和内部数据对象属性之间的映射关系实现外部信号的输入。

通过遍历IED过程层的ConnectedAP元素获得IED名称、访问点名称、物理端口号和端口所连接光纤标识，遍历IED过程层的Inputs元素获得虚端子连线，构成虚回路。根据SCD文件解析出的IED设备序号，构成二次设备集合，可记为X：

X＝{x₁，x₂，...，x_n}

式中，x₁，x₂，x_n表示IED设备。

将各IED根据Inputs元素形成的虚接线，构成虚接线集合，可记为Y。

式中：g₁(x₁，x₂)表示t₁时刻相对应的IED的虚端子链路通信状态，当前没有断链告警上送，表示通信状态正常，置为0；有断链告警时，通信状态异常，置为1；空表示无意义，不参与链路诊断。

因此，根据网络报文记录分析装置上送的状态文件，可获取各IED之间虚回路的状态，借助正常通信链路来排除对应通道节点发生故障的可能性，缩小故障定位的范围。根据上述形成虚回路集合，记为：

g(t₁)＝{g₁(x₁，x₂)，g₁(x₁，x₃)，...，(x_n，x_n)}

根据二次设备之间相关性来确定各链路之间的与或非关系，形成链路通断诊断表，记为K：

K＝{1，0，1，...，0}^T

因此，通过K值可计算出故障最可能的故障节点。考虑到按照固定时间t上

送状态可能导致部分链路的信息缺失，同时由于装置本身采集的问题可能导致信息上送错误或者延迟上送，诊断引入容错机制，取T0时间段上送的信息进行综合取值。

其中：

T₀＝Δt·N

N为可设置的整定值，故障节点的可能性EH如下式所示：

EH＝g(t₁)×K

以典型的合并单元、继电保护、网络报文记录分析装置、测控、智能终端所组成的虚端子图为例，假设站控层收到一条来源于继电保护告警信息为“某线路合并SV_A网链路出错”、其他装置均未产生告警。由上述结构，可根据二次设备生成5个各虚端子图以及故障节点组合如图5所示。

X₁-X₅分别对应合并单元、测控装置、继电保护装置、网络报文记录分析装置、智能终端的虚端子图集合。A-D分别对应合并单元出口A、继电保护接收端B、测控装置接收端C、网分接收端D、智能终端出口E的故障点集合。

诊断结果如图6所示，结果显示，EH＝{0，3，1，1，0}，在通过对多回路综合取值后，可知故障点B处的可能性最大，而B点故障点为保护接收端故障。

S1.2：二次设备运行状态及逻辑的可观测性研究

智能变电站中，实现二次回路的在线监测与故障诊断的关键在于信息的获取及综合分析。

整个***由主站***与站端装置两部分组成，主站***部署在省调调度端，考虑到现有的智能变电站架构的基础上不增加设备并且实现起来方便，站端利用网络报文记录分析装置作为数据采集源端。对于新建的智能站，则直接将保护在线监测与诊断装置作为数据采集源端，数据经I区的网关机由D5000平台传送至II区。站端的装置负责信息的采集、配置、预整理及过滤。在通信网络出现异常时，装置快速诊断、收集相关的异常信息，以文件的形式上送给调度端的主站***，主站***负责收集站端装置上送的各种异常信息，进行综合诊断，并于界面进行显示。

S1.3：跳合闸回路故障定位

跳合闸故障定位功能：实现跳/合闸回路诊断功能

S1.4：二次回路故障定位

根据装置、交换机等设备的光纤接口监测信息，以及链路异常告警信息进行二次回路故障定位，并支持可视化展示故障定位结果。

S2：自检信息在线监测

S2.1：双视监测巡检技术

如图7、图8和图9所示，为具体的双视监测方法。

双视监测巡检***一般都是利用非致冷长波焦平面红外热成像仪，一旦物体进入仪器视场内部，都能够监测到其温度分布状态，并通过显示屏成像。红外热成像仪器具有非常高的灵敏度，能够准确对物体设备表面的1％度温差进行全方位辨别，以此精确诊断物体的热状态变化。

双视监测巡检***通过红外热像仪不需要接触物体，所以，即使是大型变电站与大型发电机组及其串补平台等电力设备都能够进行监测。红外热成像仪器在电磁波的干扰下，不会受到任何影响，即使是在强电磁场状态下，输变电站与高压线等位置，都可以使用红外热成像仪进行监测。

双视监测巡检***能够通过被检测设备的热分布状态在观察屏上进行同步显示，并检测故障点的温度数据信息，***后台计算机能够快速分析和处理数据图像。温度数据图像在计算机***中还能够进行多次重复利用，以此为电力设备故障预警提供更有利的资源作为依据。

双视监测巡检***能够在同一平台上安装可见光视频监测仪与红外热成像仪，监测信息则可以基于网络传输到监控中心，然后转换成图像，对设备的运行状态进行全面监控并同步显示，还可以选取多元化方式报警监测的具体状况，以此实现无人值守，大大节约人力成本。

就变电站与负荷较大的线路来讲，定期红外测温统计数据比较分析，能够帮助发现设备与导线的异常，并对雷击杆塔导线，在线路不能安排停电等各种状况时，通过热成像仪测试相关部件，就测试结果进一步判断其运动状况，一旦发现问题，及时采取措施消除安全隐患。

以双视监测巡检***为基础，借助计算机网络***，详细记录报警状况与异常图像，可以提供历史性数据信息资源进行查询，支持定制巡航路线、定时巡航以及次数等，能够实现本地监控与远程监控的有机融合，并与其他相关***实现无缝衔接。

S2.3：二次设备互换

S2.3.1：间隔层保护测控装置互换

间隔层设备继电保护装置针对不同保护对象，采用不同保护原理和逻辑实现，其硬件模块构成差异较大，同一厂商也存在插件型号多、硬件选型灵活多样的情况。保护装置的每个播件由硬件、固件(操作***+保护程序)、配置文件(措述虚拟二次回路)等三层构成，特别是CID、CCD等配置文件对应于每个装置实例具有很大差异性。

(1)统一的装置接口信息

继电保护装置宜按照保护对象分类，每种类型保护装置硬件接口统一规范。

比如变压器保护装置，规范各种电压等级主接线形式、各侧合并单元接入端口名称和GOOSE输出端口，文献[13]附录G对智能变电站保护装置的接口信息给出了参照规范，，比如750kV变压器保护MMS接口数量为2，SV接口数量为9，GOOSE接口为6个点对点3个组网共9个端口等。

(2)统一的配置文件和配置工具

在智能变电站，ICD、SCD、CID和CCD等文件与配置工具、装置间的配合关系应遵循《智能变电站继电保护配置工具技术规范》的要求。实现继电保护装置的互换，还需要规范各厂家继电保护装置的ICD、SCD、CCD中设备和逻辑节点的配置规范、建模原则、数据对象的命名规范和描述规则，并规范文件的CRC校验码计算规则.取消私有化配置文件，站控层、过程层配置文件采用统一的格式，并统一配置文件下装模式。另外还要规范信息点号的唯一化表达，并在处理不同厂商自定义功能时候做到安全可靠，使互换的设备和其他设备不影响原有功能和性能。目前正在讨论制定的《智能变电站继电保护工程文件技术规范》中，将对上述内容进行统一规范，为提高继电保护互换性提共标准规范的支撑。

(3)定值参数标准化

实现不同厂商同类继电保护装置的互换，保护装置定值、控制字、软压板和开入量名称需要规范统一。对于不能完整显示上述标准名称的装置，厂家应在说明书中提供与标准名称相应的对照表，以便互换过程快速自动匹配。

另外，保护装置实现互换性，还需要统一软件版本标识、统一远方操作硬压板逻辑功能、统一保护检修硬压板逻辑功能、硬压板名称应与软压板名称一致、定值清单排列顺序应一致等很多细节方面的规范。智能变电站间隔层设备测控装置由于功能明确、内部逻辑简单、定值参数少、不同厂商硬件一致性高等因素，实现测控装置的互换相对容易。不同厂商之间统一ICD模型，统-硬件接口，基本可实现测控装置的互换。

S2.3.2：站控层设备互换

对于智能变电站站控层设备，实现互操作需要操作***统一、硬件通用。目前不同厂商的SCD文件已经达到很高的互操作性，只要数据库和***软件可以在不同硬件上正常安装运行，基本可实现站控层设备的互换。但是站控层设备互换后调试工作量势必很大，所有站控层信息点需要调试对点，确保信息无误后方可认为互换完成。

S2.3.3：其他二次设备的互换

智能变电站内其他二次设备中，故障录波装置、网络分析仪和交换机类设备，功能明确，硬件接口统一，各厂商设备一致性高，实现互换比较容易。数字化电能表作为计量设备，相比传统计量***，避免了二次电流电压受回路和外部干扰的影响，有很大技术优势响。数字化电能表功能明确，很容易实现不同厂商互换，但是目前由于各电能表厂商61850配置文件和电表参数下载方式尚未统一，给电能表互换工作带来-定程度上的不便，增加工作量。在线监测设备目前规范性不够，还没有完善的标准体系，因此实现互换性还有很长的路要走。

S3：对时状态在线监视

S3.1：GOOSE帧的解析与分析

二次设备利用GOOSE的订阅/发布机制将对时状态发送给监测装置，发送的GOOSE报文由通用变电站事件(Generic Substation Event，GSE)管理帧结构和应用协议数据单元(ApplicationProtocol Data Unit，APDU)帧结构两部分组成，完全按照IEC61850-8-1标准的附录C格式进行组包。根据该方案的特殊要求，对帧结构中的部分成员变量进行如下定义：

1)源地址选取二次设备发送网口的MAC地址，根据MAC地址在变电站内的唯一性，监测装置可以识别发出信息的装置。

2)GOOSE控制块名称根据国家电网公司标准命名规范定义为gocbTmMon。

3)GOOSE数据集名称根据国家电网公司标准命名规范定义为dsTmMon。

4)Event Timestamp不表示数据变位的时间，而表示对时报文发送的时间，去除装置软件运算的时间，使计算对时误差更精确。

5)数据仅包含1项布尔型的值，表示装置对时成功与否。

S3.2：重传机制

IEC61850标准为使***范围内快速、可靠地传输输入、输出数据值成为可能，采用了一种特殊的重传方案来获得合适级别的可靠性，即在事件发生后，通过重发相同的数据来获得额外的可靠性。

根据事件重传的特性，以及对整个变电站网络低使用率的原则，规定重传机制如下：

1)取消原有以固定时间间隔T0(稳定条件下传输时间)发送的报文，仅发送时间间隔为T1、T2和T3的报文。

2)T1为事件发生后最短的传输时间，T2为2倍的T1时间，T3为2倍的T2时间。

3)满足周期发送时刻，二次设备连续发送报文，其中每条报文的EventTimestamp均需标记新时标，监测装置以此时标作为二次设备的发送时刻。

4)生存允许时间设置需大于5min，保证在没有T0报文的情况下，GOOSE连接不会中断。

S3.3：对时误差算法

通过会话层、传输层和网络层，直接将数据映射到数据链路层，减小了层与层之间的通信延时。此外，传输时间为发送GOOSE报文的时间，去除组织报文时间和装置软件运算时间，使对时误差更精确。单次对时误差时间T D为监测装置收到GOOSE报文时的本机时间TR减去GOOSE报文发送时间T S，再减去累积网络延时TALL，即：

T R和T S直接从装置和交互的报文中获取，而累积网络延时由4部分组成：储存转发延时、交换延时、帧排队延时和光纤传输延时；

1)存储转发延时：计算方式为帧长除以传输速率。以100Mbit/s为例，该方案帧长不超过150B，存储转发最长延时为12us。

2)交换延时：交换延时为固定值，取决于交换机芯片处理MAC地址表、VLAN、优先级等功能的速度。一般工业级交换机的交换延时不超过10υs。

3)帧排队延时：发生帧冲突时采用排队方式顺序传送，这给延时带来不确定性。考虑最不利的情况，即交换机(K个)所有端口同时发送报文。忽略帧之间的时间间隔，平均排队延时为(K–1)K SF/2。

4)光纤传输延时：计算方式为光缆长度除以光缆光速(大约2/3倍光速)。以1 000m为例，光缆传输延时大约为5us。根据工程现状，站内网络采用星型结构，二级级联，采用100Mbit/s、16端***换机，光纤长度不超过1 000m。

该方案平均网络负载下的累积网络延时为：

T_ALL＝2×(12+10+I5×12/2)+5

＝229vs

进而推算出单次对时误差，将连续5帧的误差值相加取平均数，就得到了10min内该装置的平均对时误差。

本实施例所述的对时状态在线监测能够更可靠地提供精确的时间信息，并实时在线监测对时状态，保障对站内装置时钟同步。

S4：通信报文的在线监测

S4.1：在线监测信息分析

二次设备运行状态信息包含装置的SV/GOOSE/MMS链路异常信号和装置的自检信息。根据二次回路在线监测与故障诊断的需求，针对智能变电站内不同类型智能二次设备的特点，将在线监测的信息分为装置的运行状态信息、告警信号信息、保护动作信息等。

S4.1.1：装置的运行状态信息

装置的运行状态信息包含装置的软硬件自检信息、采样值、开关量信息。其中软硬件自检信息包含有装置的运行温度，通道光强，电源电压信息。采样值和开关量信息包含各支路电流、差动电流以及重要的开入量状态。对此类信息长期进行监视统计，为状态检修提供基础数据和检修依据。

S4.1.2：告警信息

告警信息包含采样值、开关量异常告警及装置异常告警。其中采样值异常告警包括CT/PT断线、SV品质异常、SV链路中断、SV检修状态不一致。开入量异常告警包含开入量异常、GOOSE链路中断、GOOSE检修不一致。装置异常告警包含失电告警、闭锁。在二次回路出现此类重要告警时，快速进行故障诊断和状态评估，采取“异常后快速定位，异常前状态评估”的策略。为运检人员提供有效指导，提高智能站维护便利性。

S4.1.3：保护动作

保护动作信息包含保护动作信号(保护启动、保护动作元件)和动作出口信号(出口相别，整组动作时间)。

S4.1.4：SV/GOOSE运行状态信息

SV/GOOSE的运行状态信息指的是报文状态以及格式异常信息。SV报文状态包含幅值精度、相位精度、双AD一致性、报文等间隔性、检修状态、同步状态、数据有效性、同步信号丢失。报文格式异常指的是由于设备故障导致的SV/GOOSE报文残缺、过长、乱码等报文帧格式错误。

S4.2：信息采集方法

由于在线监测信息由网络报文记录分析装置采集，考虑到过程层和站控层间的网络报文数据量巨大，存在大量的冗余与非重要的信息，对调度数据网造成很大的压力。为实现快速有效的在线监测与故障诊断，站端装置采集到数据后需要进行数据的关联、过滤以及筛选。根据***以及研究需求，将在线监测信息分为稳态、暂态以及状态文件，其中暂态文件指的是当链路中出现重要告警(如回路断链等)时，由装置将该时刻APPID对应的所有链路信息进行整理生成的文件。

稳态文件则是记录长时间监测信息(如温度、光强、电压电流等)文件，状态文件为监测链路实时通断状态的文件。实际应用过程中，网络报文记录分析装置按照一定的时间间隔定时上送状态文件和稳态文件，当站控层中有重要告警数据、变化量超过5％或分析状态有改变时主动上送暂态文件。主站端实时查询上送的数据与各二次设备的对应状况。

二次回路在线监测与故障诊断***存储站端上送的信息，并进行实时诊断分析，同时统计分析状态信息的长期变化规律，并合装置异常时的状态特征，评估健康状况，做出诊断决策。

通过对智能电站内的网分装置功能的提升，实现基于通信网络监控装置报文监视告警信息上送，进而推断在通信网络及网分告警信息缺失情况下，可通过其他相关告警信息进行准确的故障诊断，同时推断缺失的告警信息，辅助校验诊断结果准确性。

本实施例对网分装置进行功能提升，通过将告警进行梳理与筛选并上送至调度端进行综合分析，可有效实现全网继电保护设备在线监测与故障诊断分析。

S5：分布式部署

本实施例设计的工业过程控制器采用主备冗余的方案，I/0单元采用A/B网冗余方案。主备控制器通过I/O A/B冗余网络与I/0站进行通信，但仅主控制器通过A/B网对I/0站发送控制命令，备控制器通过A/B网络与I/0站发送心跳数据，以判断链路的通断。当备控制器升级为主控制器后，原主控制器不再发送控制报文，由新升级的主控制器来发送。

主控制器的A/B网络同时向I/0站发送心跳报文，I/0站接收到报文后需要判断是A网心跳还是B网心跳，然后分别进行心跳回应。主控制器的A/B网络同时向I/0站发送G0OSE控制报文，I/0站接收到控制报文后需要判断是否执行此报文。

S5.1：Goose报文发送机制设计

本实施例设计的GOOSE通信协议采用单个板卡作为一个数据集进行数据传输，即控制器下发控制指令和板卡上送采集数据时，都是以整块板卡的数据作为一个通信单元。GOOSE通信采用订阅/发布式机制，不同于请求/响应式机制，这样设计的出发点是基于传输速率和网络资源的考虑。

为了防止网络负荷过重而造成GOOSE报文的丢失，采用GOOSE报文重发的机制，以保证数据传输的可靠性。在GOOSE报文传输时，采用0ms、1ms、2ms、4ms、8ms的间隔连续发送5次。如果此变量在接下来的时间内没有变化，再以5s为间隔，周期性地发送数据；如果有变化，重新以0ms、1ms、2ms、4ms、8ms的间隔发送。在GOOSE报文中，StateNumber序号代表传输数据的更新，SequenceNumber代表相同报文的重传次数。

S5.2：GOOSE报文接受机制设计

由于本实施例设计的工业过程控制器与I/O单元之间是通过A/B双网进行通信的，所以当控制器或I/O单元接收到数据后，必须判断是A网接收的数据还是B网接收的数据，并且需要判断此数据是否重复接收。基于.上述要求，本实施例对GOOSE协议的保留字段(Reserved1)进行了修改，代表发送报文的序号。当控制器或I/O单元接收到GOOSE报文后，把这个字段数据与本地保存的数据进行比较，如果接收数据不等于本地数据就进行数据更新，否则就代表是重复接收。根据GOOSE报文的发送机制可知，GOOSE采用了重传机制防止报文丢失。因此，又利用StateNumber和SequenceNumber，对接收数据进行二重校验。

S5.3：平台设计

S5.3.1：平台架构设计

平台设计按照数据处理的流程分为5个层次数据源、数据收集、数据预处理及存储、数据分析以及数据展现。其中数据源为网络安全分析***的最底层作为整个***的输入原始数据源包括来自核心交换机的镜像流量、NetFlow、安全设备Syslog日志(防火墙、IPS、IDS等安全设备)以及其他安全监控***的告警数据等除此之外数据源还应包括信息网络中所有资产的配置信息(如资产库)与外部情报(如漏洞库、病毒库、信誉库等)。输入的数据按照不同种类进入到数据收集层，采用分布式数据收集组件Flume对非结构化数据进行收集，收集到的数据暂时缓存到Kafka组件中以便后续数据处理使用。结构化数据通过Webservice进行收集并存储到MySQL中。数据预处理及存储层采用流计算组件Storm对收集到的数据进行预处理包括数据标准化、数据去重、数据加强等。数据存储包括结构化存储和非结构化存储两部分。数据分析层主要包括大数据计算和大数据分析两部分。

分析部分包括用图形化数据挖掘工具实现的可视化辅助分析、用ElasticSearch和Lucense实现的数据搜索分析、用数据融合组件Candy对分散保存在各处的结构化和非结构化数据进行融合汇总分析。大数据计算部分包括Nana组件对离线历史数据的挖掘以及Storm组件对数据流的实时计算。数据展现层.主要采用可配置图形分析工具提供丰富的可视化展，示功能，包括当前网络安全态势以及一些预警信息展示等。

S5.3.1：平台数据流程设计

网络设备.外部***、原始流量分别采用sys-log.webservice、sftp和netflow进行收集，收集到的数据通过flume或ftpd进行传输进入到数据处理队列kafka中对于收集到的文件直接保存到HBase中。数据队列中所保存的为原始数据数据队列进行本地缓存以便进行后续处理。

当数据进入到流计算中后，首先进行解析转换工作；之后按需要对数据进行加强如补充资产编号、地理信息等；增强后数据创建索引保存.到实时索引ElasticSearch中，此时的数据量会有一定程度的增加数据保存到HBase中进行长久保存；同时进行基于规则的告警触发触发符合规则的告警。

增强的数据按需要通过安全模型中定义的规则进行轻度汇总，轻度汇总产生的数据进入到HBase中进行保存，由于数据已经被处理过所以数据量会有一定程度降低；告警信息被触发后会产生告警数据，这些告警数据会保存到数据长久保存HBase中同时在展示层进行告警处置。另一部分增强的数据会进入到机器学习模块中进行自动化分析通过此模块实现更为智能的安全关联分析机器学习的结果进入到HBase中进行保存，由于数据已经被处理过所以数据量会有-定程度降低。

机器学习是目前国际较为先进的技术通过机器学习实现人工分析难以完成的目标。常见的机器学习算法有聚类、梯度下降、K均值等，这些算法的使用能够极大的帮助分析人员找到数据中的详细点或更快捷的进行数据挖掘。

情报***产生的数据直接保存到结构化数据MySQL中。当进行重度汇总时，通过Candy将HBase、Nana、MySQL进行融合处理，将重度汇总后的结果保存到HBase中可配置图形分析工具提供索引查询、汇总显示、告警处置、威胁预警等信息的展示。

S6：全景可视化

S6.1：平台技术路线

首先，可以融合SCD配置模型所反馈的静态信息与报文事件，并对变电站IED与外部信息的交互接口状态进行实时检测，以此获得变电站二次***所存在的问题。其次，对保护与遥控过程等业务流程进行全方位检测。再次，对变电站重点事件进行关联性探究，获得造成二次设备故障的主要原因，并利用科学合理的操作技术调测故障事件。直观形象地描述设备的状态信息，以此保证维修人员有效分析设备运行状态。

***中大数据存储、分析挖掘，以及构建决策专家库等是新技术突破，是利用互联网行业对大数据的应用成果，结合电网领域业务需求进行功能开发，为智能电网调控大数据分析应用提出了新的技术架构与解决方案，其中基于大数据处理技术的分析挖掘算法是--种通用技术，可以为其他业务***所应用或重用；智能决策专家库是一种面向服务的应用，支持其他产品的调用，是一种其他产品可以共享的基本构件。

S6.2：信息数据平台设计

智能变电站二次***状态信息数据平台主要包含二次设备状态在线检测与离线数据信息。智能变电站二次设备状态在线检测能够检测到融合单元、通信***、继电保护等相关内容，并基于通信网络传输信息到数据平台上。离线数据主要是由历史数据和属性的不足所组成的，所谓历史数据包括状态巡检数据、设备故障记录、设备检修数据等。以智能变电站二次***状态信息数据平台为基础，可以实时分析二次***的设备运行状况及其中所存在的风险，以此获得最佳方案，实现二次***实时调测。

S6.3：基于大数据技术构建智能决策专家库

专家库是一种模拟人在解决实际问题中的行为方式，采用自动化的手段实现自动判断和决策，从而高效率解决业务问题。主要研究领域有专家***、自然语言理解、机器人学和模式识别等。专家***是对特定领域的特定难题用专家级水平去解决的智能计算机程序，-般由知识库、数据库、推理机、解释器及知识获取五个部分组成，是人工智能的重要分支之一。人工智能的发展为专家***创造了新的手段，专家***的成功打破了人工智能研究的沉闷局面，两者相互促进，共同发展。

对设备监控信号分析不仅分析告警信息内容，同时也要结合电网历史运行数据、管理数据、辅助数据按照关联关系进行建模，采用大数据技术分析大量的历史运行数据、电网故障及事故、信号告警、应急预案等信息，根据业务需要设置电网风险点的限值。专家库中包含了设备缺陷规则定义、信号告警阀值定义、设备关联规则定义等预设规则及基于规则的校核算法。最后将电网数据变化趋势，定义告警阀值，匹配处置预案及决策建议进行关联，一旦根据专家规则出现与专家库中类似的情况则智能的给出相应的预案及处置建议，为管理人员提供决策支持。

(1)专家库规则定义

建立监控智能辅助决策专家库，把监控员分析信号的经验变成专家库规则。定义事故跳闸规则，越限阀值规则，告警规则，保护开关动作等，进而满足专家库分析判断告警信号是否为事故告警。

(2)异常报警信息及其原因分析

根据故障设备-保护-开关间的因果逻辑分析，将下述信息作为异常的报警信息列出来，需要值班员再检查确认:不能确定具体原因的动作保护或开关信息可能漏报的保护或开关信息列出重大的潮流电压变化情况，及潮流、电压越限情况，作为事故处理的参考。

(3)决策诊断结果推送

基于设备监控应用管理数据，包括设备缺陷，缺陷处置流程等，监控数据通过与决策专家库关联匹配，对调度管理流程提供设备类数据支持，在流程中自动推送及查询设备监控信息，实现设备状态的同步感知功能。发现设备缺陷自动发起监控设备处置流程，通过设备调度命名与调度管理监控设备缺陷处置流程关联，对设备相关流程管理提供设备状态支撑。

如设备检修计划管理，在设备检修计划流程会签时，如该设备存在尚未处置完成的缺陷，则给出设备缺陷提示，并给检修***推送该设备缺陷状态标识，同时支持判断设备是否有遥控实传标志，设备缺陷处理结束后对返回的处理结果存储。在基于专家库判断结束后，***自动生成诊断报告。***可提供格式化报告，将诊断结果显示给用户。各开关动作原因及评价各保护动作原因及建议、重合闸动作情况、筛选出的异常信息及原因。

S6.4：全站二次设备可视化在线监视

以SCD文件为数据源，自动绘制全站过程层物理连接图，图中可直观反映设备在线状态、检修状态、告警状态、断链故障状态、设备光纤端口状态和光纤通路状态，各指示灯可实时反映运行设备的状态，有效帮助检修人员快速掌握全站运行情况，快速做出应对措施。

S7：一键式互操作性检修

S7.1：典型二次安措票

1)退出检修相关的保护功能软压板。

2)退出检修相关GOOSE接收/发送软压板。

3)退出检修相关的出口硬压板。

4)退出检修相关的SV接收软压板。

5)投入检修装置的检修硬压板。

6)断开检修相关的CT、PT回路连接片。

对于无法通过投或退软压板实现隔离的SV、GOOSE的光纤回路，可选择拔掉光纤来实现。以上智能站的安措隔离措施和典型二次安措票是形成智能站安措规则库的基础。

S7.2：专家***检修安措规则库

智能站二次安全措施规则如下：

规则1：退出检修设备保护功能压板。

规则2：退出检修设备与运行设备的起失灵软压板。

规则3：退出运行设备与检修设备之间的失灵联跳软压板。

规则4：退出运行设备与检修设备的其他的跳闸软压板。

规则5：退出检修设备出口硬压板。

规则6：退出运行设备对检修设备的SV接收软压板。

规则7：投入所有检修设备的检修压板等。

为了让计算机能够识别规则，采用产生式规则编程对规则进行处理，决策规则可定义为if-Conditions then-Result，只有if所带条件部分满足时，then之后的操作语句才会被激活。条件部分由多个条件共同构成，条件之间关系仅用“与(and)”极性表示，结论部分保持惟一。

例如对规则2的编程如下：

If(<装置i为检修装置>and<装置j为运行装置>and<装置i和装置j相关联>and<该回路为启动失灵回路>)the(断开起动失灵回路/退出装置i的启动失灵压板；优先级别为2000+i*10)；由此所构建的智能站安措规则库，是推理机制推理的主要依据。

S7.4：安措票自动生成技术

安措票自动生成技术通过对配置数据库的遍历，得到检修相关信息，并在在

规则库中进行匹配，最后将匹配结果按优先级别进行排列，自动生成所需的安措

票，步骤如下。

1)构建IED状态-关联矩阵。IED状态-关联矩阵中描述了IED所处状态以及IED之间的关联关系。

矩阵中对角上元素表示IED状态，其中：

矩阵中非对角上元素表示两个IED之间的关联情况，其中

2)提取检修相关信息。由检修任务中确定检修IED，对检修IED按保护装置-合并单元-智能终端等进行排列，依次对1ED在***配置数据库中遍历搜寻其相关信息，将所得结果按一定的规则排列并存储。为方便规则匹配，对所提取的检修相关信息中的安措操作对象(软硬压板、空开、回路端子等)进行编码。

3)规则匹配。按所排列的顺序依次对待检修IED的每条信息在规则库中进行规则匹配，得到安措规则，每条安措规则下均含有优先级别信息，按优先级别对所得安措规则进行有序排列，得到所需的安措票。

S8：电力***关键信息提取

S8.1：XML解析

变电站配置文件采用严格的XML schema方式，在工程应用中需要对SCL文件进行XML解析，提取出工程所需数据集(dataSet)。SCL遵循XML1.0的语法规定，包括了变电站配置所涉及的各类对象。所以现阶段较常用的解析XML文件的方法主要如下。

(1)采用堆栈的方式进行解析。由于XML文件中每一个元素中包含的属性较多，在解析某一层时，将该层元素包含的属性压栈，直到该层解析完成。由于频繁的出/入栈，对内存和运算速度方面要求较高。

(2)采用将XML文件全部写入内存，利用树结构，可以很好的将元素以及其属性表述完全。根据是否将XML文件全部映射成树形结构，可以分为文档对象模型(DocumentObject Model，DOM)和XML简单的应用程序接口(Simple APIfor XML，SAX)。DOM解析器作为一个XML文档语法分析工具，将SCL文档转换为一棵包含各种属性的对象节点树，即DOM节点树，将SCL文档解析的内容全部以DOM节点树的形式驻留在内存中。应用程序可以通过提取驻留在内存中的DOM树，对SCL文档中的数据进行操作。而SAX采用流解析的方式，通过事件处理器来响应XML数据解析的需求，其不需要将整个XML文档写入内存，不会造成因为文件过大而导致内存泄露，但其不适用于对XML的读写。

S8.2：SCL数据提取

在实际的工程应用中，IEC 61850采用客户端-服务器端和发布者-订阅者2种通信模式进行通信。分别对应采样值(Sampled Measurement Value，SMV)技术和面向通用对象的变电站事件(Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE)技术。

在变电站配置文件中，某个智能节点如果涉及到这2种传输技术，则需要在IED的accessPoint为G1、S1、M1配置GSEControl、SampledValueControl关键字和关联同其他站进行通信的Inputs关键字。

为了能够对数据进行分组和打包，IEC 61850引入数据集的概念。但无论在客户端–服务器通信模式还是在发布者-订阅者模式，通信的双方都需要预先知道数据集中包含哪些成员、这些成员的排列顺序以及所属的数据类型。按照IEC61850中的定义，数据集是一系列数据引用或者数据属性引用的集合。在实际的应用中，数据集中的引用不一定全部需要，这就需要对数据集中的引用进行提取。

S8.3：SCD文件数据关联分析

在整站的配置文件中，将某个IED对应的数据集中的引用以及类型全部提取出来，需要理清SCD中数据的关联。数据的关联以IED节点作为单元，从中寻找与GOOSE、SMV相关的数据集。在整站的配置文件中，需要将某个IED中通信所需的数据集所包含的引用、类型全部提取完整。

(1)在SCD配置文件中，明确IED，根据明确的IED提取accessPoint，依据accessPoint的类型以及accessPoint子节点的类型，可以将提取分为4个方向：GSE(通用变电站事件类)、SMV、Ref:GSE、Ref:SMV。

(2)确定类型后，依据节点中的关键字分别在Communication和dataSet中提取与通信相关的数据和数据集的内容。

(3)根据数据集，从中继续向逻辑节点中提取数据，以及从数据模板(DataTypeTemplates)中提取出DO(I数据类实例)的类型和DA(数据属性)的类型。

(4)对于SMV类型，采用的提取方法同GSE类型相同。

(5)对于Ref:GSE和Ref:SMV类型，提取其中的Inputs节点中所有的IED，再根据这些IED，调用上述提取GSE和SMV的过程进行数据提取。

S8.4：定值校核

实现周期性自动或人工手动召唤定值，并与数据库中保存的定值进行核对，若二者存在差异提供告警。

实施例2：

本公开实施例2提供了一种变电站二次设备故障逻辑可视化***，包括：

所述***的工作方法与实施例1提供的变电站二次设备故障逻辑可视化方法相同，这里不再赘述。

实施例3：

本公开实施例3提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的变电站二次设备故障逻辑可视化方法中的步骤。

实施例4：

本公开实施例4提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的变电站二次设备故障逻辑可视化方法中的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种变电站二次设备故障逻辑可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中，预设参量至少包括保护逻辑、动作事件、故障参数和运行定值。

2.如权利要求1变电站二次设备故障逻辑可视化方法，其特征在于，将变电站SCD表达的静态信息以及站控层和过程层实时的动态报文信息以动静结合的方法在线可视化；

3.如权利要求2变电站二次设备故障逻辑可视化方法，其特征在于，变电站静态数据包括SCL语法和变电站配置文件，变电站动态数据包括MMS、GOOSE和SV网络报文。

4.如权利要求1变电站二次设备故障逻辑可视化方法，其特征在于，通过任一事件对应的关键参数集，依据历史数据库建立各参数变化与故障损伤的概率模型，与当前参数概率状态空间进行比较，进行当前健康状态判断与趋势分析；

5.如权利要求1变电站二次设备故障逻辑可视化方法，其特征在于，采用基于数据挖掘关联规则的模糊综合评判方法，对电力***的一次和二次数据进行挖掘；

6.如权利要求1变电站二次设备故障逻辑可视化方法，其特征在于，针对网采或网跳回路，通过对比发送方与多个接受方之间链路的状态进行监测，根据各装置上送的链路告警报文定位链路异常；

或者，

针对直采回路，通过预先配置，列举所有可能故障点，综合各个二次设备的网采回路情况，给出各种故障点的概率，并由继电保护装置上送的告警进行故障定位；

或者，

对比继电保护装置通过MMS上送的双AD采样值和两套继电保护的采样值，如果它们之间的相对误差在阈值范围之内且继电保护装置无采样不一致的告警，则认为双AD采样一致或者两台继电保护的交流二次回路状态处于正常状态；

如果相对误差超出阈值，同时继电保护装置未发出采样不一致的告警，则判断至少有一套继电保护的交流回路出现异常，并给出继电保护装置所对应的异常二次回路；

或者，

通过对比网络报文记录分析装置的SV和继电保护装置MMS上送的采样值，如果两者最大误差在阈值范围之内，并且网络报文记录分析装置和继电保护装置无SV断链告警，则认为SV二次采样回路处于正常状态；

当继电保护装置采样回路正常时，但网分装置和保护装置之间的采样值误差超过阈值时，则判断网络报文记录分析装置的交流采样回路出现异常，并给出网络报文记录分析装置所对应的异常二次回路；

或者，

当存在多重化保护装置时，通过检查各套套保护装置的动作行为一致性诊断继电保护装置动作行为的正确性及时间特性；

或者，

当存在单重保护装置时，通过与网络报文记录分析装置的模拟量对比进行交流回路的状态监测；

将模拟量的变化与单重化保护的动作逻辑相结合，综合分析保护动作的正确性；

或者，

根据SCD文件解析出的二次设备序号，构成二次设备集合；

通过链路通断诊断表计算出故障最可能的故障节点；

或者，

实时获取针对同一设备的可见光视频监测仪与红外热成像仪的视频图像，综合两方面的图像对设备的运行状态进行监控并同步显示；

或者，

在事件发生后，通过重发相同的数据来获得额外的可靠性，具体为：

生存允许时间设置需大于预设时间，保证在没有T0报文的情况下，GOOSE连接不会中断；

或者，

单次对时误差时间为监测装置收到GOOSE报文时的本机时间减去GOOSE报文发送时间再减去累积网络延时。

7.一种变电站二次设备故障逻辑可视化***，其特征在于，包括：

8.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的变电站二次设备故障逻辑可视化方法中的步骤。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述的变电站二次设备故障逻辑可视化方法中的步骤。