一种优化保护测控装置开发的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种优化保护测控装置开发的方法，属于电力自动化技术领域。
【背景技术】
[0002]随着电压等级不断提升，智能电网已经演变成一个高阶非线性、高复杂的拓扑网络。网络中各设备的稳定性受到极大的关注。在故障发生时刻，能否及时定位故障，同时在对电网冲击最小的情况下切除故障，恢复供电。一直是智能电网技术所研宄的课题。保护测控装置作为保障智能电网自愈性的重要装置，在电网中广泛应用。在主站的EMS系统中、DTS仿真、静态安全分析、电网故障分析等很多单元都需要考虑保护测控装置在电网中的影响。而传统代码化开发的装置，由于要考虑各种电网的特殊架构及运行方式变化而导致逻辑描述复杂，维护量较大。
[0003]目前国外已有许多公司用可视化编程方式进行备自投开发。涉及电力系统的有ABB、西门子、GE等公司。尤其是ABB公司的产品已成功地应用了其自行开发的可视化编程平台。针对不同的逻辑，开发相应的模块，构建“模块池”，在后续同源开发过程中已有的模块可复用，逐渐降低代码开发工作量。但随着电压等级上升，保护逻辑日益复杂，新功能模块开发工作已严重影响装置开发进度，与人力成本控制。同时，单一的功能模块无法应对电网接线方式的复杂化趋势与运行方式多变化发展
灵活组态理论应用在保护装置开发将有效解决上述问题。利用模型分解的方法把一个复杂的保护逻辑分解成几个基本单元，减少模型设计的复杂性。并提出一个新的电网自动拓扑搜索算法，实时自动分析更新保护模型，让保护测控装置的模型能够〃学习〃电网的运行方式变化。拓扑网络设计使得装置具有并行处理机制，学习、自适应、故障决策功能。通过调整连接权值，可由整体状态给出相应信息，具有强大的模式识别能力。通过对反应输入量的样本学习，可以对任意复杂接线方式与动作逻辑进行分类和识别。实现效果如图1所示
通过进一步细化程序拆解的颗粒度，需要管理的模块只有简单的“与门”“或门”、“非门”等，将外部布尔量(O值或I值)接入，自动组合出任意保护逻辑，而无需再做任何代码开发工作，开发周期可控。同时在后续测试过程中，每条拉线都能根据代表量的不同，显示出不同颜色(O值显示红色，I值显示黑色)，可以直观的把握保护逻辑进程。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是根据一种基于国际标准IEC61131-3中的功能块图(FBD——funct1n block diagram)语言开发的灵活组态技术，提出一种优化保护测控装置开发的方法通过基础逻辑模块与时间模块组建复杂的保护测控应用，提高开发与测试效率。算法实现是参照活动网络中AOE (Activity On Edge)网络的关键路径法的思想，运用关键路径算法思想寻求一条程序最优执行的关键路径，关键路径算法中包含拓扑排序。活动网络分为AOV (activity on vertex)网络和AOE网络，相应的主要算法有拓扑排序和关键路径法，由于后者包含前者，所以平台采用AOE网络的关键路径法结合拓扑排序即可实现程序执行序列及优化。
[0005]本发明采用如下技术方案:一种优化保护测控装置开发的方法，其特征在于，具体包括以下步骤:
(1)组建硬件环境；采用硬件货架理论，规划保护装置所用的模拟量插件、开入开出插件，构建硬件开入开出信息数据库；根据保护逻辑确定硬件基本属性，将所述基本硬件属性构建成数据库，作为灵活组态技术的外围支撑；所述基本硬件属性包括输入量基本属性和输出量基本属性，所述输入量基本属性包括遥信信息、遥测量个数、硬压板功能；所述输出量基本属性包括规划保护出口、装置面板显示；
(2)布尔化保护变量；将保护涉及的开关位置信息，电压电流等交流量信息处理成布尔量；即开关合位为1，分位为0，交流量大于定值为1，小于定值为O ;处理后的保护变量可直接进行逻辑判断；
(3)拆解保护逻辑；将复杂保护逻辑按功能细化，将保护所涉及的先后关系用逻辑元件级联的方式实现，将保护逻辑涉及的闭锁关系用逻辑元件反馈方式实现；将所述步骤(2)处理完成的布尔量接入逻辑元件；
(4)遍历寻找组态起点；从所有元件序列集合中，找出入度为O(只有输出引脚无输入引脚)的元件，将其连同其出边从该集合中移出，因为这些元件是某项目对应的整个可视化程序的原始数据输入部分，相当于图论中的源点，必须首先执行；
(5)遍历寻找输出元件；在所述步骤(4)的基础上，继续查找所有入度为O的元件，找出这些元件，再将其移出此集合，并存入第二个元件列表中，这些元件也属于同级执行，只是较上个列表中的元件执行顺序次之；这些元件的移出又将使得与这些元件相连的后继元件的输入引脚悬空，以便进入下一步查找；
(6)遍历寻找反馈回环；根据AOV网的邻接关系，生成AOV的邻接表；搜索邻接表中的反馈组件节点，将反馈组件添加到反馈节点列表中；从邻接表中删除当前操作的反馈节点以及与其相关联的有向边；重复步骤搜索，直至删除邻接表中所有反馈组件的节点；搜索邻接表中所有入度为零的节点，将入度为零普通节点添加列表尾部；从邻接表中删除当前入度为零的普通节点以及与其相关联的有向边；
(7)在所述步骤(4)、所述步骤(5)、所述步骤(6)基础上生成调度关系与连线关系，供装置运行。
[0006]优选地，所述步骤(3)所述的拆解保护逻辑包括:将保护逻辑的颗粒度大小定义在“与门” “或门”、“非门”基本逻辑元件级别。
[0007]优选地，所述步骤(4)所述的遍历寻找原则是:将整个保护逻辑视为由元件及元件间的连接构成，将元件抽象为图论学中的顶点，变量传递抽象为图论学中的有向边，有向边的方向表示程序执行的先后顺序，运用图论学中的有向图的概念及其算法来寻找程序执行序列的最优解。
[0008]本发明所达到的有益效果:(1)保护装置开发速度块、效率高、周期短，将开发人员从繁琐的代码编写中解脱出来；灵活组态技术使程序设计、调试和升级变得非常容易，同时大大提高了程序的美观性和友好性，使开发人员能够把主要精力集中到软件功能和算法的研宄上；(2)可读性高，组态化技术消除了代码化编写带来的程序风格不同，代码语句不严谨，代码健壮性欠缺等问题，使得保护逻辑直观易懂；(3)调试便捷，纠错快捷，仅控制逻辑进行，不涉及代码；变量可在线监视且程序设计不涉及代码，使得开发人员调试极为方便，纠错极为快捷；(4)支持反馈回环，基于反馈组件的有向回环的排序解决了图形化编程中的回环分析处理问题，提升了可视化编程软件的智能水平。
【附图说明】
[0009]图1是灵活组态技术示意图。
[0010]图2是本发明的AOE网络事例图。
[0011]图3是本发明的硬件环境示意图。
[0012]图4是本发明的回环反馈分析图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进