CN113722883A - 一种智能变电站二次回路故障定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能变电站二次回路故障定位方法，属于电网调度检修单位、继电保护运维管理技术领域，本发明针对过程层设备关联关系复杂，传输的数字信号抽象，运维和维护难度大、效率低等问题，本发明基于IEC61850技术、智能变电站SCD文件，对智能变电站一二次设备、过程层二次虚回路、过程层光纤回路进行建模，利用自动生成G图技术，多叉树递归算法自动计算虚实回路的映射关系，提供一种智能变电站二次回路可视化和准确故障定位的方法。

Description

一种智能变电站二次回路故障定位方法
技术领域
本发明涉及电网故障定位方法，尤其涉及一种基于多叉树的智能变电站二次回路可视化故障定位方法。
背景技术
IEC61850标准是电力***自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。使得智能变电站的工程实施变得规范、统一和透明。不论是哪个***集成商建立的智能变电站工程都可以通过SCD(***配置)文件了解整个变电站的结构和布局，对于智能化变电站发展具有不可替代的作用。
IEC61850的特点包括：①.定义了变电站的信息分层结构；变电站通信网络和***协议IEC61850标准草案提出了变电站内信息分层的概念，将变电站的通信体系分为3个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并且定义了层和层之间的通信接口。②.采用了面向对象的数据建模技术；IEC61850标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构数据模型。每个IED包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备。逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象。数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，IED同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口(ACSI)和服务器通信可访问数据对象。③.数据自描述；该标准定义了采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则；采用面向对象的方法，定义了对象之间的通信服务，比如，获取和设定对象值的通信服务，取得对象名列表的通信服务，获得数据对象值列表的服务等。面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明，所以传输时可以不受预先定义限制，简化了对数据的管理和维护工作。④.网络独立性；IEC61850标准总结了变电站内信息传输所必需的通信服务，设计了独立于所采用网络和应用层协议的抽象通信服务接口(ACSI)。在IEC61850-7-2中，建立了标准兼容服务器所必须提供的通信服务的模型，包括服务器模型、逻辑设备模型、逻辑节点模型、数据模型和数据集模型。客户通过ACSI，由专用通信服务映射(SCSM)映射到所采用的具体协议栈，例如制造报文规范(MMS)等。IEC61850标准使用ACSI和SCSM技术，解决了标准的稳定性与未来网络技术发展之间的矛盾，即当网络技术发展时只要改动SCSM，而不需要修改ACSI。
智能变电站中，二次回路由传统的电缆信号变为光纤数字传输的方式，数字信号、虚回路取代传统的电压电流信号作为智能变电站内过程层设备间信号的传输方式。为解决智能站二次信息采用光纤传输后存在信息传输不透明、缺陷查找不方便等问题，需要在过程层搭建物理信息节点模型，构建二次设备通信的物理拓扑智能变电站二次回路预警及故障诊断方案，以实现智能变电站二次回路的故障诊断。但是，现有技术中对智能变电站二次回路进行故障定位时，至少存在问题：由于智能变电站过程层各设备之间是通过过程层网络，以光纤、过程层交换机作为主要传输载体，传输数字信号，以达到监测和控制一次设备的目的。而这种以数字化信号表达的关联关系复杂，一旦过程层网络或设备出现故障，运维人员无法进行快速准确的故障定位。进一步的技术问题在于，随着电网技术的发展，变电站数字化程度的提高，IEC61850技术在智能变电站中得到了广泛的应用，智能变电站一次设备的监测和控制，主要是通过过程层网络和设备来实现，过程层设备之间的关联是由SCD文件来定义，关系抽象且复杂。过程层设备之间传输的信号也不再是传统电缆传输的电信号，而是以网络方式传输的数字信号，这种数字信号，构成了智能变电站的过程层二次虚回路，二次虚回路所经过的物理传输路径称为二次实回路。这种数字信号看不见摸不着，使得当二次虚实回路出现故障时，无法通过可感知的方式进行分析和故障定位，运维难度大，故障排除和处理的效率低。为了实现当二次虚回路出现故障时，能进行准确的故障定位，必须将二次虚、实回路的关系进行映射。但是，过程层的组网方式多样且复杂，仅有二次虚、实回路的映射关系是不够的，当确实出现多个经过同一个交换机的虚回路的收发设备故障时，利用目前已有的概率算法技术，会错误地判断出是交换机故障，并不能达到非常准确的故障定位的目的。
发明内容
为了解决智能变电站二次回路故障定位困难的问题，本发明旨在提供一种基于IEC61850标准技术、智能变电站SCD文件、站内过程层网络拓扑结构及自动路由计算的二次回路故障快速定位方法，当二次回路出现故障时，以可视化的方式展示出故障位置，帮助运维人员进行故障排除，降低了运维的难度，提高运维人员的工作效率。
本发明提供的技术方案是一种智能变电站二次回路故障定位方法，可应用于电网调度检修单位、继电保护运维管理等部门或技术领域。本发明构思在于，智能变电站中起决定作用的是电气一次设备，而过程层网络及过程层设备的正常运行，是智能变电站电气一次设备安全稳定运行的关键条件之一。针对过程层设备关联关系复杂，传输的数字信号抽象，运维和维护难度大、效率低等问题，本发明基于IEC61850技术、智能变电站SCD文件，对智能变电站一二次设备、过程层二次虚回路、过程层光纤回路进行建模，利用自动生成G图技术，多叉树递归算法自动计算虚实回路的映射关系，提供一种智能变电站二次回路可视化和准确故障定位的方法。
本发明首先提供的技术方案是一种智能变电站二次回路故障定位方法，其包含步骤：
配置智能变电站工程中的SCD的解析内容；所述SCD的解析内容包含：智能变电站过程层各设备之间的GOOSE发布-订阅关系、SV发布-订阅关系；以及，各MMS访问点下的告警和遥测信息和GOOSE访问点下的告警和遥测信息；
在智能变电站工程中将智能变电站二次回路建模；
当二次回路出现故障时，利用多叉树算法计算虚回路与实回路的映射关系，利用IEC61850及网络报文采集技术监视站控层及过程层设备端口相关的遥测及遥信信息，进行故障定位，利用自动生成G图技术，以可视化的方式展示出故障位置。
上述技术方案的进一步改进在于，具体包含以下实施步骤：
步骤10，SCD文件解析；
步骤20，二次回路建模；
步骤30，计算虚回路与实回路之间的映射关系；
步骤40，二次回路故障定位。
上述技术方案的进一步改进在于，所述步骤10包含步骤：
步骤11，解析GOOSE、SV的通信配置参数，ConnectedAP节点，APPID为4位16进制数，是控制块的唯一标识ID；
步骤12，解析GOOSE发布配置，GSEControl节点包含的属性有name、datSet、confRef、type和appID；其中，name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，name与ConnectedAP中GSE的cbName属性一一对应；
步骤13，解析SV发布配置，SV控制块SampledValueControl节点中，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，name为控制块名字，name、SampledValueControl所属的逻辑设备实例号ldInst与ConnectedAP中SMV的cbName、ldInst属性一一对应；
步骤14，解析GOOSE和SV的订阅配置，它是在逻辑设备下的LLN0逻辑节点中的Inputs部分定义，Inputs节点由多个虚端子连线ExtRef组成，每个ExtRef定义了内部输入虚端子的地址intAddr和外部输出虚端子地址，根据这些信息找到内外虚端子对应的数据对象DO和/或其具体的数据属性DA；
步骤15，解析GOOSE/SV控制块的数据集DataSet以及其一一对应的标识name属性；所述DataSet节点由多个子节点FCDA组成，比较FCDA和inputs中的ExtRef，以便获取GOOSE/SV发布端的APPID。
上述技术方案的进一步改进在于，所述外部输出虚端子地址由iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName、daName构成。
上述技术方案的进一步改进在于，所述步骤20包含步骤：
步骤21，根据变电站内过程层网络拓扑结构，创建二次实回路模型；二次实回路模型包括：过程层二次设备、端口和/或光纤；
步骤22，根据过程层设备之间的GOOSE、SV发布-订阅关系、过程层网络拓扑结构，创建二次虚回路的模型；二次虚回路模型包括：控制块APPID、发送设备iedName、接收设备iedName、发送虚端子名称和引用、发送端口名称、接收虚端子名称和引用和/或接收端口名称；
步骤23，关联二次虚回路模型与虚回路的断链告警引用；
步骤24，关联二次实回路中的端口模型与端口状态遥信、收发光强遥测引用。
上述技术方案的进一步改进在于，所述步骤30包括：
步骤31，利用多叉树算法计算虚回路所经过的实回路信息；
步骤32，将全站二次虚回路都计算完毕后，反向推算出物理端口和光纤上所流经的所有虚回路。
上述技术方案的进一步改进在于，所述步骤31包括：
1)从虚回路的发送端设备所有发送方向的光纤开始，查找发送端口为虚回路发送端口的光纤1；
2)以光纤1为起点，查找光纤1的接收端设备，如果该设备类型是光纤配线架，则继续查找发送端口为光纤1的接收端口的光纤2；
3)查找光纤2的接收端设备，以光纤2为起点，迭代执行上述步骤2，找到发送端口为光纤2的接收端口的光纤3；
4)查找光纤3的接收端设备，设备类型是交换机1，则继续查找交换机1上的所有发送方向的光纤，排除与光纤3反向的光纤后，记作光纤集合a；
5)针对光纤集合a的每条光纤，逐条继续重复上述步骤2)～4)，若遇到接收端设备类型为非光纤配线架或交换机，但接收端不是虚回路接收端设备及端口的，如图中的光纤7，则返回集合a的下一条光纤4，继续重复步骤以上步骤，直到遇到接收端设备及端口与虚回路的接收端及端口一致的光纤，例如光纤6，则结束光纤4的递归查找，并且把路由计算过程中的正确光纤，按先后顺序记录下来，记作光纤集合b，即称为以上第一条虚回路对应的路由；若光纤集合a中还有其它光纤，则继续重复以上步骤，那么符合的光纤集合可能会有多个，记录下所有的光纤集合。
6)通过以上递归算法，如果计算出来的虚回路对应的光纤集合为一个，则输出该光线集合；如果计算出来的虚回路对应的光纤集合为多个，需要通过一个筛选方法，保留正确的一个作为输出。
上述技术方案的进一步改进在于，所述步骤40包括：
步骤41，在站控层通过IEC61850技术与保护通信，在过程层通过网络报文采集技术，在线获取二次虚回路断链告警状态，对于接收端设备是保护的二次虚回路，断链告警即保护发出的MMS告警信号，对于接收端设备是合并单元、智能终端等过程层设备的二次虚回路，断链告警即过程层设备发出的链路状态相关的GOOSE信号；根据断链告警关联的虚回路，判断二次虚回路的状态；
步骤42，在站控层通过IEC61850技术与保护通信，在过程层通过网络报文采集技术，在线获取二次设备端口光强遥测、端口状态遥信信息，对于保护的端口光强遥测即保护的模拟量，端口状态遥信即保护表示端口状态的开关量、或表示端口中断的告警、或表示端口光强越限告警信号，对于合并单元、智能终端等过程层设备端口光强遥测即过程层设备通过GSE报文发出的遥测，端口状态遥信即过程层设备通过GOOSE报文发出表示端口状态、或表示端口中断、或表示端口光强越限的遥信；对于支持输出端口状态相关遥信的设备，根据端口状态相关遥信判断端口状态；对于仅支持输出端口光强遥测的设备，判断光强值是否超过设置的上下限阈值，超过则判断端口中断，否则是正确；
步骤43，经过所述多叉树算法计算出的虚实映射关系，获得上述光纤所流经的所有虚回路信息，根据所有虚回路信息中的虚回路状态及虚到实关联判断出相关光纤状态；
步骤44，根据虚、实回路状态及虚到实关联定位出异常虚回路相关的故障实回路；
步骤45，根据虚、实回路状态及实到虚关联计算出故障实回路所影响的虚回路信息。
上述技术方案的改进在于，智能变电站二次回路故障定位方法还包括，步骤50，二次回路可视化。上述技术方案的进一步改进还在于，所述步骤50时，利用自动生成G图技术，生成间隔光纤连接图，包括：过程层交换机、保护、合并单元、智能终端设备名称，设备之间连接的端口名称及状态、光纤状态；和/或，显示输出二次虚、实回路的映射关系，所述二次虚、实回路的映射关系包括光纤或端口所流经的虚回路信息、虚回路所经过的设备端口名称、端口状态和光纤状态；和/或，在二次回路出现故障时，高亮显示故障位置。
下面结合附图和多个实施例分别进一步说明本发明技术方案及各个改进技术方案的具体实施方式，以便本领域技术人员理解本发明提供技术手段的进步效果，以便本领域技术人员根据技术启示进一步的实施和改进。
附图说明
图1是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站过程层中GOOSE通信参数配置图；
图2是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站过程层中SV通信参数配置图；
图3是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站GOOSE发布配置图；
图4是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站SV发布配置图；
图5是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站GOOSE、SV订阅配置图；
图6是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站数据集配置图；
图7是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站MMS访问点下断链告警配置图；
图8是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中智能变电站GOOSE访问点下断链告警配置图；
图9是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中解析过程层设备之间的GOOSE、SV发布-订阅关系的流程图；
图10是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中二次回路建模流程图；
图11是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中二次回路故障定位流程；
图12是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中递归路由计算流程图；
图13是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中间隔光纤连接图；
图14是本发明智能变电站二次回路故障定位方法一实施例中二次回路故障定位可视化效果图。
具体实施方式
首先需要说明的是，为了解决智能变电站二次回路故障定位难且不准的问题，本文通过以下具体实施例提供并示范了一种基于IEC61850技术、网络报文采集技术、智能变电站SCD文件及站内过程层网络拓扑结构的二次回路故障快速准确定位方法，即，本发明提供的一种智能变电站二次回路故障定位方法。其核心构思在于，当二次回路出现故障时，利用多叉树算法自动计算虚实回路的映射关系，利用IEC61850及网络报文采集技术监视站控层及过程层设备端口相关的遥测及遥信信息，进行快速准确的故障定位，利用自动生成G图技术，以可视化的方式展示出故障位置，帮助运维人员进行故障排除，降低了运维的难度，提高了运维人员的工作效率。
结合附图本实施例通过四个步骤实现本发明所述的一种智能变电站二次回路故障定位方法：SCD文件解析、二次回路建模、计算虚实回路的映射关系、二次回路故障定位。
步骤10，SCD文件解析。在使用各种版本的IEC61850工程配置软件中，CID(Configured IED Description)文件中已定义了智能变电站中各智能电子设备(IED)的MMS访问点和GOOSE访问点的设备信息，本步骤要求在此基础上配置智能变电站工程中的SCD的指定的解析内容，并在投运时涉及访问点的智能电子设备处于激活状态，这些解析内容包含：智能变电站过程层各设备之间的GOOSE发布-订阅关系、SV发布-订阅关系；以及，各MMS访问点下的告警和遥测信息和GOOSE访问点下的告警和遥测信息。
本实施例示范的给出智能变电站工程解析的内容：过程层设备之间的GOOSE、SV发布-订阅关系,MMS及GOOSE访问点下的告警和遥测信息。
具体的，解析SCD文件中过程层设备之间的GOOSE、SV发布-订阅关系，如图9，步骤如下：
步骤11，解析GOOSE、SV的通信配置参数。如图1的GOOSE、图2的SV，ConnectedAP节点，APPID为4位16进制数，是各控制块的唯一标识ID。
步骤12，解析GOOSE发布配置。如图3，GSEControl节点包含的属性有name、datSet、confRef、type和appID。其中，name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，name与ConnectedAP节点中GSE的cbName属性一一对应。
步骤13，解析SV发布配置。如图4，SV控制块SampledValueControl节点中，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，name为控制块名字，name、SampledValueControl所属的逻辑设备实例号ldInst与ConnectedAP中SMV的cbName、ldInst属性一一对应。
步骤14，解析GOOSE和SV的订阅配置，它是在逻辑设备下的LLN0逻辑节点中的Inputs部分定义，如图5。Inputs节点由多个虚端子连线ExtRef组成，每个ExtRef定义了内部输入虚端子的地址intAddr和外部输出虚端子地址(由iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName、daName构成)，根据这些信息可以找到内外虚端子对应的数据对象DO，甚至具体的数据属性DA。
步骤15，解析数据集DataSet。如图6，name属性是其标识，GOOSE/SV控制块的属性datSet就是DataSet的name，两者一一对应。DataSet节点由多个子节点FCDA组成，比较FCDA和inputs中的ExtRef，就可以获取GOOSE/SV发布端的APPID。
解析SCD文件中MMS及GOOSE访问点下的告警和遥测信息，目的是为了获取二次虚回路断链告警、二次设备端口光强遥测、二次设备端口状态遥信信息。二次虚回路断链告警，是指接收端设备发出的断链告警信号，对于接收端是保护设备，就是保护发出的MMS告警信号，它在MMS访问点，即属性name为S1的AccessPoint节点下定义，如图7；对于合并单元或智能终端，就是合并单元或智能终端在过程层网络发出的GOOSE告警信号，它在GOOSE访问点，即属性name为G1的AccessPoint节点下的数据集中定义，如图8。
步骤20，二次回路建模。本步骤要求使用配置软件在智能电站工程中将智能变电站二次回路建模，建立模型包括二次回路的实回路(简称二次实回路)和二次回路的虚回路(简称二次虚回路)。
本实施例中智能变电站工程二次回路建模过程，参考图10的，具体包括步骤如下：
步骤21，根据变电站内过程层网络拓扑结构，创建二次实回路模型。二次实回路模型包括：过程层的二次设备、端口、光纤。考虑各个二次设备为顶点的，具体端口和光纤为边的，相当于形成了覆盖全部二次回路的相关设备的无向图，该无向图用于在与二次虚回路映射后，产生与访问点之间发布-订阅关系有关的一个生成子图。
步骤22，根据过程层设备之间的GOOSE、SV发布-订阅关系、过程层网络拓扑结构，创建二次虚回路的模型。二次虚回路模型包括：控制块APPID、发送设备iedName、接收设备iedName、发送虚端子名称和引用、发送端口名称、接收虚端子名称和引用、接收端口名称。
步骤23，关联二次虚回路模型与虚回路的断链告警引用。
步骤24，关联二次实回路中的端口模型与端口状态遥信、收发光强遥测引用。
步骤30，计算虚回路与实回路之间的映射关系。
本实施例中，虚实回路映射关系包含两部分内容：虚回路所经过的传输路径(即实回路)，记作虚回路到实回路方向的关联；实回路中所传输的虚回路信息，记作实回路到虚回路方向的关联。下面参考图12的，示范具体实现步骤30的子步骤31至32。
步骤31，利用多叉树算法计算虚回路所经过的实回路信息。
假设，二次虚回路信息有：
1)GOOSE控制块APPID1，发送设备1及发送端口1-A、接收设备2及接收端口1-A
2)GOOSE控制块APPID2，发送设备2及发送端口1-A、接收设备1及接收端口1-A
3)GOOSE控制块APPID3，发送设备3及发送端口1-C、接收设备4及接收端口1-C
4)GOOSE控制块APPID4，发送设备4及发送端口1-C、接收设备3及接收端口1-C
图12包含以上4条虚回路对应的实际物理光纤接线示意图，水平和垂直实心连接线，代表光纤，双向箭头表示正反两根光纤，光纤两端的字母标签，代表光纤两端设备的端口。虚线，表示第一条虚回路的多叉树递归计算过程所经过的光纤，利用多叉树算法计算虚到实关联，方法描述如下：
1)从虚回路的发送端设备所有发送方向的光纤开始，查找发送端口为虚回路发送端口的光纤，如图中的光纤1；
2)查找光纤1的接收端设备，设备类型是光纤配线架，则继续查找发送端口为光纤1的接收端口的光纤，如图中的光纤2；
3)查找光纤2的接收端设备，因为设备类型还是光纤配线架，因此重复步骤2，找到光纤3；
4)查找光纤3的接收端设备，设备类型是交换机，如图中的交换机1，则继续查找交换机1上的所有发送方向的光纤，但是需要排除与光纤3反向的光纤(即交换机1端口1-A发送到光纤配线架2端口1-A的光纤)，如图，有两根光纤：光纤4和光纤7，记作光纤集合a；
5)针对光纤集合a的每条光纤，逐条继续重复步骤2～4，若遇到接收端设备类型为非光纤配线架或交换机，但接收端不是虚回路接收端设备及端口的，如图中的光纤7，则返回集合a的下一条光纤4，继续重复步骤以上步骤，直到遇到接收端设备及端口与虚回路的接收端及端口一致的光纤，例如光纤6，则结束光纤4的递归查找，并且把路由计算过程中的正确光纤，按先后顺序记录下来，记作光纤集合b(如图中的光纤1、光纤2、光纤3、光纤4、光纤5、光纤6)，即称为以上第一条虚回路对应的路由。若光纤集合a中还有其它光纤，则继续重复以上步骤，那么符合的光纤集合可能会有多个，记录下所有的光纤集合。
6)一般交换机级联线都仅有一条，通过以上递归算法，计算出来的虚回路对应的光纤集合有且会仅有一个，但也存在特殊情况下，交换机级联线有多条，此时通过以上递归算法计算出的虚回路对应的光纤集合就会有多个，需要通过人工筛选的方式，保留正确的一个。
步骤32，经过以上步骤31，将全站二次虚回路都计算完毕后，反向推算出物理端口和光纤上所流经的所有虚回路，例如图12中的光纤4，用以上递归路由算法可以计算出第一条和第四条虚回路的光纤集合中，都包含光纤4，因此光纤4上所流经的虚回路集合就包含第一条和第四条虚回路。同理，可以计算出光纤4的反向光纤所流经的虚回路集合，从而可以计算出光纤4两端端口所流经的所有虚回路集合。
步骤40，二次回路故障定位。
本实施例中，二次回路故障定位处理流程如图11，具体步骤如下：
步骤41，在站控层通过IEC61850技术与保护通信，在过程层通过网络报文采集技术，在线获取二次虚回路断链告警状态，对于接收端设备是保护的二次虚回路，断链告警即保护发出的MMS告警信号，对于接收端设备是合并单元、智能终端等过程层设备的二次虚回路，断链告警即过程层设备发出的链路状态相关的GOOSE信号。根据断链告警关联的虚回路，判断二次虚回路的状态；
步骤42，在站控层通过IEC61850技术与保护通信，在过程层通过网络报文采集技术，在线获取二次设备端口光强遥测、端口状态遥信信息，对于保护的端口光强遥测即保护的模拟量，端口状态遥信即保护表示端口状态的开关量、或表示端口中断的告警、或表示端口光强越限告警信号，对于合并单元、智能终端等过程层设备端口光强遥测即过程层设备通过GSE报文发出的遥测，端口状态遥信即过程层设备通过GOOSE报文发出表示端口状态、或表示端口中断、或表示端口光强越限的遥信。对于支持输出端口状态相关遥信的设备，则根据端口状态相关遥信判断端口状态。对于仅支持输出端口光强遥测的设备，需判断光强值是否超过设置的上下限阈值，超过则判断端口中断，否则是正确。
步骤43，经过前面描述过的多叉树算法计算出的虚实映射关系，可知光纤所流经的所有虚回路信息，根据虚回路状态及虚到实关联判断出光纤状态。
步骤44，根据虚、实回路状态及虚到实关联定位出异常虚回路相关的故障实回路(光纤及端口)。
步骤45，根据虚、实回路状态及实到虚关联计算出故障实回路所影响的虚回路信息。
本实施例是一种实现了二次回路可视化的智能变电站二次回路故障定位方法，与上述实施例的区别在于，还包括，步骤50，二次回路可视化。
本实施例中，步骤50的二次回路可视化包括二次虚回路和二次实回路的可视化。
具体的，本实施例中，利用自动生成G图技术，生成间隔光纤连接图，如图13，包括：过程层交换机、保护、合并单元、智能终端设备名称，设备之间连接的端口名称及状态、光纤状态。同时，可以显示二次虚、实回路的映射关系，即光纤或端口所流经的虚回路信息、虚回路所经过的设备端口名称、端口状态、光纤状态，在二次回路出现故障时，高亮显示故障位置。如图14。
本文各个实施例为了解决智能变电站二次回路故障定位难且不准的问题，提供一种基于IEC61850技术、网络报文采集技术、智能变电站SCD文件及站内过程层网络拓扑结构的二次回路故障快速准确定位方法。一些实施例中体现当二次回路出现故障时，利用多叉树算法自动计算虚实回路的映射关系，利用IEC61850及网络报文采集技术监视站控层及过程层设备端口相关的遥测及遥信信息，进行快速准确的故障定位。一些实施例中体现利用自动生成G图技术，以可视化的方式展示出故障位置，帮助运维人员进行故障排除，降低运维的难度，提高运维人员的工作效率。各个实施例中未说明部分可以基于本发明提供技术方案参考其他相关实施例予以实施或改进，这些相互参考形成的实施方式也视为本发明提供的具体实施例。本发明方法依赖于计算机技术实施，存储或者运行本发明方法技术构思的指令或者中间数据的计算机设备，视为通过本发明方法获得的产品。

Claims (10)

1.一种智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，包含步骤：
配置智能变电站工程中的SCD的解析内容；所述SCD的解析内容包含：智能变电站过程层各设备之间的GOOSE发布-订阅关系、SV发布-订阅关系；以及，各MMS访问点下的告警和遥测信息和GOOSE访问点下的告警和遥测信息；
在智能变电站工程中将智能变电站二次回路建模；
当二次回路出现故障时，利用多叉树算法计算虚回路与实回路的映射关系，利用IEC61850及网络报文采集技术监视站控层及过程层设备端口相关的遥测及遥信信息，进行故障定位，利用自动生成G图技术，以可视化的方式展示出故障位置。
2.根据权利要求1所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，根据以下步骤的顺序实施步骤1的方法：
步骤10，SCD文件解析；
步骤20，二次回路建模；
步骤30，计算虚回路与实回路之间的映射关系；
步骤40，二次回路故障定位。
3.根据权利要求2所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，所述步骤10包含步骤：
步骤11，解析GOOSE、SV的通信配置参数，ConnectedAP节点，APPID为4位16进制数，是控制块的唯一标识ID；
步骤12，解析GOOSE发布配置，GSEControl节点包含的属性有name、datSet、confRef、type和appID；其中，name为控制块名字，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，name与ConnectedAP中GSE的cbName属性一一对应；
步骤13，解析SV发布配置，SV控制块SampledValueControl节点中，datSet属性指定了与本控制块关联的数据集，name为控制块名字，name、SampledValueControl所属的逻辑设备实例号ldInst与ConnectedAP中SMV的cbName、ldInst属性一一对应；
步骤14，解析GOOSE和SV的订阅配置，它是在逻辑设备下的LLN0逻辑节点中的Inputs部分定义，Inputs节点由多个虚端子连线ExtRef组成，每个ExtRef定义了内部输入虚端子的地址intAddr和外部输出虚端子地址，根据这些信息找到内外虚端子对应的数据对象DO和/或其具体的数据属性DA；
步骤15，解析GOOSE/SV控制块的数据集DataSet以及其一一对应的标识name属性；所述DataSet节点由多个子节点FCDA组成，比较FCDA和inputs中的ExtRef，以便获取GOOSE/SV发布端的APPID。
4.根据权利要求3所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于：所述外部输出虚端子地址由iedName、ldInst、prefix、lnClass、lnInst、doName、daName构成。
5.根据权利要求2所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，所述步骤20包含步骤：
步骤21，根据变电站内过程层网络拓扑结构，创建二次实回路模型；二次实回路模型包括：过程层二次设备、端口和/或光纤；
步骤22，根据过程层设备之间的GOOSE、SV发布-订阅关系、过程层网络拓扑结构，创建二次虚回路的模型；二次虚回路模型包括：控制块APPID、发送设备iedName、接收设备iedName、发送虚端子名称和引用、发送端口名称、接收虚端子名称和引用和/或接收端口名称；
步骤23，关联二次虚回路模型与虚回路的断链告警引用；
步骤24，关联二次实回路中的端口模型与端口状态遥信、收发光强遥测引用。
6.根据权利要求2所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，所述步骤30包括：
步骤31，利用多叉树算法计算虚回路所经过的实回路信息；
步骤32，将全站二次虚回路都计算完毕后，反向推算出物理端口和光纤上所流经的所有虚回路。
7.根据权利要求6所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，所述步骤31包括：
1)从虚回路的发送端设备所有发送方向的光纤开始，查找发送端口为虚回路发送端口的光纤1；
2)以光纤1为起点，查找光纤1的接收端设备，如果该设备类型是光纤配线架，则继续查找发送端口为光纤1的接收端口的光纤2；
3)查找光纤2的接收端设备，以光纤2为起点，迭代执行上述步骤2，找到发送端口为光纤2的接收端口的光纤3；
4)查找光纤3的接收端设备，设备类型是交换机1，则继续查找交换机1上的所有发送方向的光纤，排除与光纤3反向的光纤后，记作光纤集合a；
5)针对光纤集合a的每条光纤，逐条继续重复上述步骤2)～4)，若遇到接收端设备类型为非光纤配线架或交换机，但接收端不是虚回路接收端设备及端口的，如图中的光纤7，则返回集合a的下一条光纤4，继续重复步骤以上步骤，直到遇到接收端设备及端口与虚回路的接收端及端口一致的光纤，例如光纤6，则结束光纤4的递归查找，并且把路由计算过程中的正确光纤，按先后顺序记录下来，记作光纤集合b，即称为以上第一条虚回路对应的路由；若光纤集合a中还有其它光纤，则继续重复以上步骤，那么符合的光纤集合可能会有多个，记录下所有的光纤集合。
6)通过以上递归算法，如果计算出来的虚回路对应的光纤集合为一个，则输出该光线集合；如果计算出来的虚回路对应的光纤集合为多个，需要通过一个筛选方法，保留正确的一个作为输出。
8.根据权利要求2所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，所述步骤40包括：
步骤41，在站控层通过IEC61850技术与保护通信，在过程层通过网络报文采集技术，在线获取二次虚回路断链告警状态，对于接收端设备是保护的二次虚回路，断链告警即保护发出的MMS告警信号，对于接收端设备是合并单元、智能终端等过程层设备的二次虚回路，断链告警即过程层设备发出的链路状态相关的GOOSE信号；根据断链告警关联的虚回路，判断二次虚回路的状态；
步骤42，在站控层通过IEC61850技术与保护通信，在过程层通过网络报文采集技术，在线获取二次设备端口光强遥测、端口状态遥信信息，对于保护的端口光强遥测即保护的模拟量，端口状态遥信即保护表示端口状态的开关量、或表示端口中断的告警、或表示端口光强越限告警信号，对于合并单元、智能终端等过程层设备端口光强遥测即过程层设备通过GSE报文发出的遥测，端口状态遥信即过程层设备通过GOOSE报文发出表示端口状态、或表示端口中断、或表示端口光强越限的遥信；对于支持输出端口状态相关遥信的设备，根据端口状态相关遥信判断端口状态；对于仅支持输出端口光强遥测的设备，判断光强值是否超过设置的上下限阈值，超过则判断端口中断，否则是正确；
步骤43，经过所述多叉树算法计算出的虚实映射关系，获得上述光纤所流经的所有虚回路信息，根据所有虚回路信息中的虚回路状态及虚到实关联判断出相关光纤状态；
步骤44，根据虚、实回路状态及虚到实关联定位出异常虚回路相关的故障实回路；
步骤45，根据虚、实回路状态及实到虚关联计算出故障实回路所影响的虚回路信息。
9.根据权利要求2所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，还包括，步骤50，二次回路可视化。
10.根据权利要求9所述的智能变电站二次回路故障定位方法，其特征在于，所述步骤50时，利用自动生成G图技术，生成间隔光纤连接图，包括：过程层交换机、保护、合并单元、智能终端设备名称，设备之间连接的端口名称及状态、光纤状态；和/或，显示输出二次虚、实回路的映射关系，所述二次虚、实回路的映射关系包括光纤或端口所流经的虚回路信息、虚回路所经过的设备端口名称、端口状态和光纤状态；和/或，在二次回路出现故障时，高亮显示故障位置。
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