一种安全稳定紧急控制装置间通道拓扑自动生成的方法与流程

本发明属于电力系统调度运行监视技术领域，更准确地说，本发明涉及一种适用于安全稳定紧急控制系统在线监视的安控装置通道拓扑自动生成的方法。

背景技术：

随着远距离大容量交直流混联大电网建设和清洁能源的大规模消纳，电网结构日益复杂，电网运行方式及其安全稳定特性更为复杂多变。在电网结构处于建设过渡期期间，为了保障电网的安全稳定运行，需要部署安全稳定紧急控制装置(简称安控装置)来保障电网在严重故障后的安全稳定性。同时随着“调控一体化”和变电站“无人值守”的逐步推广，必然需要提高对安全稳定紧急控制系统(简称安控系统)及装置运行情况的精细化管理程度。

安控系统是由两个及以上厂站的安控装置通过通信设备联络构成的系统，实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制。各安控装置之间通过复用光纤2M通道或专用光纤通道连接，安控装置通过这些通道交换运行信息，传送控制命令。如果某些安控装置之间的通道发生中断，可能会导致安控措施执行不到位，更严重的会导致稳定控制措施失效。因此，迫切需要提供有效的技术手段使得调度运行人员及时掌握安控装置之间的通道通信状态。

每套安控装置会检测与其它装置的通道通信状态，当接收不到有通道联系的其它装置的数据时，会产生通道异常。同时安控装置上还为每个有通道联系的其它装置(即对侧装置)分别设置一个通道压板。当通道压板退出时，安控装置将不向对侧装置发送有效数据，仅发送握手信号，此时对侧装置接收不到任何有效数据，但不会产生通道异常。单个安控装置能否接收到对侧安控装置的有效数据是由本侧装置的通道异常信号和对侧装置的通道压板状态来决定的。同时，对安控系统实现其控制功能而言，需要有通道联系的两个安控装置间的数据交换是双向的，既要能接收对侧装置的数据，也能向对侧装置发送数据。因此安控装置间的通道状态是由两个装置的通道异常信号和通道压板状态来决定的，装置的通道异常信号和通道压板状态分别通过异常信号和开入量上送给安全稳定控制装置综合管理系统。

现有安全稳定控制装置综合管理系统中在建立通道模型时，需要针对每个通道人工挑选出与该通道相关的两侧装置、通道异常和通道压板，建立对应的安控通道记录，然后再使用绘图工具在区域安控系统画面上使用连接线图元和压板图元，分两侧手工绘制该安控系统中所有装置间的通道，其中连接线图元还需要人工关联通道异常状态动态数据，压板图元还需要人工关联通道压板动态数据。由于一个通道的模型要关联两侧装置的通道异常和通道压板四个对象，且随着电网安全稳定控制装置的大规模应用，安控系统由于电网结构变化经常进行调整改造，传统的人工维护安控通道拓扑的方式工作量很大，对安控系统的拓扑变化响应较慢，已无法适应调度运行管理的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对现有安全稳定控制装置综合管理系统中需要人工维护安控通道拓扑关系和手工绘制装置拓扑逻辑连接图的现状，为了减轻调度运行维护人员的工作量，提供一种安全稳定紧急控制装置间通道拓扑自动生成的方法，不仅能够自动建立安控装置间通道拓扑关系，同时还支持自动绘制区域安控系统的装置拓扑逻辑连接图，有效提高了安控系统及装置监视管理的自动化水平。

本发明是采用以下技术方案实现的：为每个安控装置定义“所属安全稳定紧急控制系统”、“所属厂站”和“套别类型”这三个属性，并对安控装置上送调度端的通道压板名称和通道异常名称进行规范化命名，通道压板名称和通道异常名称在安控装置侧统一进行维护和上送，安全稳定控制装置综合管理系统基于通道压板名称和通道异常名称的命名规范，从安控装置上送的信息中识别出通道压板名称和通道异常信号名称，并从中提取对侧装置的“所属厂站”和“套别类型”属性，再结合安控装置的“所属厂站”和“套别类型”建立该装置与其它装置的所有通道模型，进而建立安控系统中所有安控装置间的通道模型。

上述技术方案的进一步特征在于，还包括自动绘制拓扑连接图的过程：在建立安控系统中所有安控装置间的通道模型之后，绘制安控系统中的所有装置图元，针对建立的每个通道，获取每一通道本侧和对侧关联的安控装置在画面上的初始位置，并根据两点间距离公式分别计算出本侧装置矩形图元四边的中心点到对侧装置矩形图元四边中心点的距离，按照距离最小原则确定通道在两个装置图元上的连接点坐标，然后绘制通道状态图元和通道压板图元，并将通道状态图元和通道压板图元分别自动关联该通道两侧装置的“通道异常状态”和“通道压板投退状态”动态数据。

上述技术方案的进一步特征在于，所述安控装置的“套别类型”属性按以下原则定义：如果一个安控系统在一个厂站中部署有双套装置，则将这两套装置的“套别类型”分别定义为“A套”和“B套”；如果一个安控系统在一个厂站中仅部署有一套装置，则将这套装置的“套别类型”定义为“单套”。

上述技术方案的进一步特征在于，所述安控装置上送调度端的通道压板名称和通道异常名称规范化命名如下：

(1)装置上送通道异常名称时遵循以下命名规则：

与XX站[A或B]通道异常

(2)装置上送通道压板名称时遵循以下命名规则：

至XX站[A或B]通道压板

其中，XX站为通道对侧厂站的调度厂站名；

[A或B]为可选项，当对侧厂站内装置双套配置时包含A或B，当本侧装置以及对侧厂站内装置均为双套配置且两侧厂站装置的通道连接均是A套对A套、B套对B套、A、B套之间无交叉连接时在名称中省略A和B，当对侧厂站内装置单套配置时不包含A或者B；

“与”和“通道异常”为特征字符串，标识上送的信息对象为通道异常；“至”和“通道压板”为特征字符串，标识上送的信息对象为通道压板。

上述技术方案的进一步特征在于，所述安控装置间的通道模型，由装置1标识ID、装置2标识ID、装置1接收装置2数据通道异常标识ID、装置1向装置2发送数据通道压板标识ID、装置2接收装置1数据通道异常标识ID、装置2向装置1发送数据通道压板标识ID共六个属性组成，其中装置1标识ID和装置2标识ID为组成单个通道的关键字，其它属性关联的动态数据则决定了通道的实际通断状态。

上述技术方案的进一步特征在于，建立安控装置间的通道模型，具体包括以下步骤：

1)根据特征字符串识别取得的信息为装置间通道异常名称或者通道压板名称时，在数据库中创建对应的通道压板和异常信号记录，取得通道压板标识ID或通道异常信号标识ID，进入步骤2)；

2)从装置间通道异常名称或者通道压板名称中解析出对侧装置所属的厂站和套别类型，如果通道异常名称或者通道压板名称中包含[A或B]，则明确了对侧装置是A套装置或是B套装置，进入步骤4)，如果道异常名称或者通道压板名称中未包含[A或B]，则进入步骤3)；

3)假定对侧装置在对侧厂站内为单套配置，根据上送信息的安控装置的“所属安全稳定紧急控制系统”、对侧装置的“所属厂站”以及“套别类型”为“单套”三个属性在数据库中查找是否存在对应的装置，如果找到说明对侧装置的套别类型为单套，如果未找到则说明对侧装置为双套配置，对侧装置的套别类型与上送信息的安控装置的套别类型相同，进入步骤4)；

4)根据上送信息的安控装置的“所属安全稳定紧急控制系统”、对侧装置的“所属厂站”和“套别类型”三个属性在数据库中找到对侧装置的标识ID，然后在安全稳定控制装置综合管理系统数据库中检查是否已建立上送信息的安控装置和对侧装置的通道记录，如果通道记录已经存在，将前面取得的“通道异常信号标识ID”和“通道压板标识ID”填入通道记录的“装置1接收装置2数据通道异常标识ID”和“装置1向装置2发送数据通道压板标识ID”属性；如果通道记录未建立，则生成上送信息的安控装置和对侧装置的通道模型记录，并将“上送信息的安控装置的标识ID”、“对侧装置的标识ID”、“通道异常信号标识ID”和“通道压板标识ID”填入通道记录的“装置1标识ID”、“装置2标识ID”、“装置1接收装置2数据通道异常标识ID”和“装置1向装置2发送数据通道压板标识ID”的属性中。

本发明的有益效果如下：本发明基于标准化建模的思想，对安控装置间通道拓扑的关键组成元素通道异常名称、通道压板名称进行统一规范化命名；名称描述在装置侧源端维护，调度端根据约定的通道命名规则对上送的通道异常名称、通道压板名称进行识别，并自动在安全稳定控制装置综合管理系统数据库中建立起装置间通道模型。在安控系统运行监视画面中，在装置坐标已经确定的前提下，可完成装置间安控通道和通道压板的自动绘制。基于本发明，不再需要人工在安控系统运行监视画面中绘制通道及关联通道对应的动态数据，在提高了安控通道模型、画面维护效率的前提下，也提高了画面与安控通道模型的数据关联准确性，有效提升了安控系统及装置的监视管理自动化水平。

附图说明

图1为安全稳定紧急控制系统组成示意图。

图2为本发明方法流程示意图。

图3为管理系统收到装置任一异常信号名称的处理过程示意图。

图4为自动绘制的装置1A和装置2A之间通道的示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本发明的一个实施例，其安控系统的布局如图1所示，包括4个厂站和2个安控系统，在一个厂站内存在属于不同安控系统的多套安控装置，即厂站1的装置1和装置2属于安控系统1，厂站1的装置3和装置4属于安控系统2。

一般而言，一个厂站属于同一个安控系统的安控装置一般不超过两套。如果一个安控系统在一个厂站中部署有双套安控装置，则将这两套安控装置的套别类型定义为A套、B套；如果一个安控系统在一个厂站中仅部署有一套安控装置，则将这套安控装置的套别类型定义为单套。从图1中可以看出，根据安控装置所属安全稳定紧急控制系统、所属厂站、装置套别类型就可以唯一确定一个安控装置。

图2为本实施例的流程示意图。其中，图2中步骤1)描述的是在安全稳定控制装置综合管理系统中为每个安控装置定义三个属性“所属安全稳定紧急控制系统”、“所属厂站”、“套别类型”。如将厂站1中的装置1(以下简称为“装置1A”)的“所属安全稳定紧急控制系统”属性配置为“安控系统1”、“所属厂站”属性配置为“厂站1”、“套别类型”属性配置为“A套”；厂站2中的装置1(以下简称为“装置2A”)“所属安全稳定紧急控制系统”属性配置为“安控系统1”、“所属厂站”属性配置为“厂站2”、“套别类型”属性配置为“A套”。

图2中步骤2)描述的是，各安控装置对上送调度端的通道压板和通道异常名称按以下规则进行规范化命名：

(1)装置上送通道异常名称时遵循以下命名规则：

与XX站[A或B]通道异常

(2)装置上送通道压板名称时遵循以下命名规则：

至XX站[A或B]通道压板

其中，XX站为通道对侧厂站的调度厂站名。[A或B]为可选项，当对侧厂站内装置双套配置时，原则上须包含A或B，但如果本侧装置也是双套配置，且两侧厂站装置的通道连接均是A套对A套，B套对B套，A、B套之间无交叉连接，名称中也可省略A和B。省略A和B的优点在于厂站端两套装置可以使用同样的通道异常和通道压板名称，不需要针对A、B套作差异化处理。当对侧厂站内装置单套配置时则不包含A或者B。“与”和“通道异常”为特征字符串，标识上送的信息对象为通道异常；“至”和“通道压板”为特征字符串，标识上送的信息对象为通道压板。

以装置1A和装置2A为例，由于装置1A和装置2A在各自厂站内都是双套配置，且两侧厂站装置的通道连接是A套对A套，B套对B套，A、B套之间无交叉连接，因此上送的通道异常和通道压板名称中可以省略A和B；从装置1A上送的接收装置2A数据通道异常名称可定义为“与厂站2通道异常”，控制向装置2A发送数据的通道压板名称可定义为“至厂站2通道压板”。

图2中步骤3)描述的是，安全稳定控制装置综合管理系统基于通道压板和通道异常名称的命名规范，从安控装置上送的信息中识别出通道压板名称和通道异常信号名称，并从中提取相应对侧装置的“所属厂站”和“套别类型”属性，再结合安控装置的“所属厂站”和“套别类型”在管理系统中建立安控装置的通道模型，依此方式建立安控系统中所有安控装置间的通道模型。

通道模型由以下属性组成：装置1标识ID、装置2标识ID、装置1接收装置2数据通道异常标识ID、装置1向装置2发送数据通道压板标识ID、装置2接收装置1数据通道异常标识ID、装置2向装置1发送数据通道压板标识ID，其中装置1标识ID和装置2标识ID为组成单个通道的关键字，其它属性关联的动态数据则决定了通道的通断状态。

具体而言，当安全稳定控制装置综合管理系统新接入安控装置时或检测到安控装置开入量配置、装置异常信号配置信息(包含通道压板和通道异常的数量和名称)发生变化时，管理系统会重新召唤所有开入量名称和异常信号名称，并根据其中的通道压板名称和通道异常信号名称在数据库中建立安控装置的通道模型。具体包括以下步骤：

3-1)从安控装置上送的信息中取得通道压板标识ID或通道异常信号标识ID，进入步骤3-2)；

3-2)根据特征字符串(“与”和“通道异常”，或者是“至”和“通道压板”)识别取得的信息为装置间通道异常名称或者通道压板名称，并解析对侧装置所属的厂站和套别类型，如果通道异常名称或者通道压板名称中包含[A或B]，则明确了对侧装置是A套装置或是B套装置，进入步骤3-4)，如果道异常名称或者通道压板名称中未包含[A或B]，则进入步骤3-3)；

3-3)假定对侧装置在对侧厂站内为单套配置，根据上送信息的安控装置的“所属安全稳定紧急控制系统”、对侧装置的“所属厂站”以及“套别类型”为“单套”三个属性在数据库中查找是否存在对应的装置，如果找到说明对侧装置的套别类型为单套，如果未找到则说明对侧装置为双套配置，对侧装置的套别类型与上送信息的安控装置的套别类型相同，进入步骤3-4)；

3-4)根据上送信息的安控装置的“所属安全稳定紧急控制系统”、对侧装置的“所属厂站”和“套别类型”三个属性在数据库中找到对侧装置的标识ID，然后在安全稳定控制装置综合管理系统数据库中检查是否已建立上送信息的安控装置和对侧装置的通道记录，如果通道记录已经存在，将前面取得的“通道异常信号标识ID”和“通道压板标识ID”填入通道记录的“装置1接收装置2数据通道异常标识ID”和“装置1向装置2发送数据通道压板标识ID”属性；如果通道记录未建立，则生成上送信息的安控装置和对侧装置的通道模型记录，并将“上送信息的安控装置的标识ID”、“对侧装置的标识ID”、“通道异常信号标识ID”或者“通道压板标识ID”填入通道记录的“装置1标识ID”、“装置2标识ID”、“装置1接收装置2数据通道异常标识ID”和“装置1向装置2发送数据通道压板标识ID”的属性中。

通过以上方式，就可以建立安控系统中所有安控装置间的通道模型。

以装置1A和装置2A为例，有通道联系的安控装置默认都属于同一个安控系统，因此直接从装置1A的属性“所属安全稳定紧急控制系统”就获取了装置2A的属性“所属安全稳定紧急控制系统”为“安控系统1”。当安全稳定控制装置综合管理系统在接收到装置1A上送的任一异常信号名称时，管理系统检查该名称对应的异常信号记录在系统数据库中是否存在，如果不存在，管理系统就新建异常信号记录并获取记录标识ID，如果存在，管理系统就读取对应异常信号记录的标识ID。

读取异常信号记录的标识ID后，进一步检查收到的异常信号名称中是否包含特征字符串“与”和“通道异常”，当装置1A上送“与厂站2通道异常”描述时，根据特征字符串识别出该描述为装置间通道异常名称，并提取出“与”和“通道异常”之间的字符串，如果字符串最后包含字母“A”，则明确了装置2A的套别类型为“A套”，如果字符串最后包含字母“B”，则明确了装置2A的套别类型为“B套”，将提取的字符串中的字母“A”或“B”去除后就取得了厂站名，也即获取了装置2A的“所属厂站”属性为“厂站2”。

由于本例中通道异常描述中未包含字母“A”或“B”，无法直接识别装置2A的套别类型，则先假设对侧厂站内装置2A的套别类型为“单套”，根据装置2A的“所属安全稳定紧急控制系统”、“所属的厂站”、“装置套别类型”三个属性在数据库中查找是否存在对应装置。由于“安控系统1”在“厂站2”中只部署有套别类型分别为A、B的装置，因此找不到对应的单套装置，从而确定与装置1A有通道联系的对侧厂站内装置为双套配置。接下来由于装置1A的“装置套别类型”为A套装置，根据命名规则装置2A也应为A套装置，然后按前面的三个属性在数据库中找到装置2A的标识ID。管理系统接收的是装置1A的名称描述，装置1A标识ID可直接取得，管理系统一开始获取的异常信号记录的标识ID就是“装置1A接收装置2A数据通道异常标识ID”，因此从装置1A上送的“与厂站2通道异常”描述可以获取组成通道的“装置1A标识ID”、“装置2A标识ID”和“数据通道异常标识ID”三个属性。

接下来先按装置1标识ID为“装置1A标识ID”，装置2标识ID为“装置2A标识ID”作为双关键字，在数据库中检查是否已建立装置1A和装置2A的通道记录模型。如果通道记录已经存在，将前面获取的异常信号记录标识ID填入通道记录模型的“装置1接收装置2数据通道异常标识ID”属性。如果通道记录未找到，再交换装置标识ID，按装置1标识ID为“装置2A标识ID”，装置2标识ID为“装置1A标识ID”作为双关键字，检查是否已建立装置1A和装置2A的通道记录，如果通道已经存在，将前面获取的异常信号记录标识ID填入通道模型的“装置2接收装置1数据通道异常标识ID”属性。如果通道记录还是未找到，则建立装置1A和装置2A的通道记录，并将取得的三个标识ID填入通道记录的“装置1标识ID”、“装置2标识ID”、“装置1接收装置2数据通道异常标识ID”三个属性中。管理系统对装置上送的任一异常信号名称进行处理的整个过程参见图3。

在接收到装置1A上送的“至厂站2通道压板”的名称描述时，采用和前面处理通道异常描述相同的方法可解析出组成通道的“装置1A标识ID”、“装置2A标识ID”和“数据通道压板标识ID”，根据“装置1A标识ID”、“装置2A标识ID”检查通道是否已经存在于数据库中。如果存在，将“数据通道压板标识ID”填入通道记录的“装置1向装置2发送数据通道压板标识ID”属性中；如果通道未建立(出现压板名称早于异常信号名称上送管理系统的情况时)，建立装置1A和装置2A的通道记录，并将提取的这三个标识ID填入通道记录的“装置1标识ID”、“装置2标识ID”、“装置1向装置2发送数据通道压板标识ID”三个属性中。

在接收到装置2A上送的与装置1A相关的通道异常和通道压板名称描述时，采用和前面相同的方法可获取相应的数据通道异常或数据通道压板填入通道记录，处理完通道两侧装置上送的通道异常名称和通道压板名称后就获得了组成通道的所有属性元素，在安全稳定控制装置综合管理系统中自动建立起一条通道的完整模型。根据所有装置上送的与对侧装置的通道异常和通道压板名称参照前面方法就可以在数据库中自动建立起安控系统所有装置间的通道模型。

在图2步骤4)描述的是，首先绘制单个安控系统中的所有装置，装置图元采用矩形位图的方式绘制，绘制完成后就确定了安控系统中所有装置的位置坐标，然后根据已经建立的通道模型实现绘制装置拓扑连接图。下面以装置1A和装置2A之间的通道为例说明如何实现通道绘制。

如图4所示，假设在画面上装置1A中心点坐标为(X₁,Y₁)，装置2A中心点坐标为(X₂,Y₂)，装置高度为H，宽度为L，则装置1A图元四条边上的中心点(如图4中装置1A图元四边空心小圆圈所示)坐标分别为(X₁,Y₁-H/2)、(X₁,Y₁+H/2)、(X₁-L/2,Y₁)、(X₁+L/2,Y₁)，装置2A图元四边空心小圆圈所示)坐标分别为(X₂,Y₂-H/2)、(X₂,Y₂+H/2)、(X₂-L/2,Y₂)、(X₂+L/2,Y₂)。

根据两点间距离公式：

其中|AB|为A、B两点之间的距离，(x1，y1)，(x2，y2)分别为A、B两个点的坐标。

按公式(1)分别计算装置1A矩形图元四边的中心点到装置2A矩形图元四边中心点的距离，找到距离最小的两个点。图4中这两个点分别为装置1A的底边中心点(X₁,Y₁-H/2)(记为(X₂’,Y₂’))和装置2A的顶边中心点(X₁,Y₁+H/2)(记为(X₁’,Y₁’))，选择这两个点做为通道在装置1A和装置2A图元上的连接点；接着计算出两侧装置通道中心点的位置(对应坐标(X₁’+X₂’)/2，(Y₁’+Y₂’)/2)，绘制(X₁’,Y₁’)到中心点的动态连线图元，并关联“装置1接收装置2数据通道异常标识ID”对应的动态数据；在装置1A侧通道连接点坐标(X₁’,Y₁’)到通道中心点的连线1/3位置处(靠近装置1A，对应坐标(5X₁’+X₂’)/6，(5Y₁’+Y₂’)/6)，以该位置坐标为圆心绘制圆形压板图元，并关联“装置1向装置2发送数据通道压板标识ID”对应的动态数据；绘制(X₂’,Y₂’)到中心点的动态连线图元，并关联“装置2接收装置1数据通道异常标识ID”对应的动态数据；在装置2A侧通道连接点坐标(X₂’,Y₂’)到通道中心点的连线1/3位置(靠近装置2A，对应坐标(X₁’+5X₂’)/6，(Y₁’+5Y₂’)/6)，以该位置坐标为圆心绘制圆形压板图元，并关联“装置2向装置1发送数据通道压板标识ID”对应的动态数据，这样就完成了通道相关图元在画面上的自动绘制以及和数据库中通道相关模型的自动关联。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。