智能变电站保护设备高效巡视的方法与流程

本发明涉及一种智能变电站的保护方法，特别是一种在线监视智能智能变电站二次设备的方法。

技术背景

智能变电站二次设备安全、可靠、稳定的运行，对整个电力系统的正常运行有着极其重要的作用。定时对智能变电站的二次设备各运行参数进行检查，对异常的信号给出告警提示，有助于提高智能变电站的运行安全程度。如何从大量、复杂的信号中获取异常的信号，并且快速的反映给运维人员，成为提高智能变电站运行安全及其重要的一环。依靠人工的逐项查看，严重影响智能变电站运维的效率，依靠智能变电站二次设备智能巡视程序进行自动巡视，能极大的提高智能变电站运维效率，基于目前的巡视项目中包含类似于保护定值这类要求用户等待的响应式信号，在智能变电站二次设备的巡视过程中，现有技术巡视采取的做法都是逐项遍历，将用户召唤命令发送出去，然后等待二次设备响应用户召唤命令，该过程需要较长的时间，极大的降低了巡视的效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能变电站保护设备高效巡视的方法，要解决的技术问题是提高智能变电站二次设备的巡视效率。

本发明采用以下技术方案：一种智能变电站保护设备高效巡视的方法，包括以下步骤：

一、建立巡视系统

设置智能巡视模块，智能巡视模块连接有实时库、数据库，智能巡视模块连接主动模块和被动模块，主动模块和被动模块与实时数据库建立通信连接；

二、初始化配置

智能巡视模块从数据库获取巡视周期、巡视时间和允许被巡视的二次设备及其允许被巡视项目，从实时库获取二次设备模型信息，分类到巡视项目中，从数据库获取基准值信息数据；

三、定时匹配触发条件

智能巡视模块判断是否在巡视周期内的巡视时间，如果是，判断达到触发条件；

四、开始巡视

智能巡视模块根据初始化配置时获取的允许被巡视的二次设备及其被巡视项目，遍历被允许巡视的二次设备的被允许的巡视项目，逐个从实时库中获取对应值实时数据，遍历完成后，形成巡视结果文件，将巡视结果文件通过消息总线发送给用户；

五、重新加载配置

智能巡视模块重新从数据库获取巡视周期、巡视时间和允许被巡视的二次设备及其允许被巡视项目，从实时库获取二次设备模型信息，分类到巡视项目中，从数据库获取基准值信息数据；

六、巡视配置内容

智能巡视模块遍历允许被巡视的二次设备的被巡视项目，从实时库中获取巡视项目对应实时数据值，得到巡视结果；

七、分析巡视结果

智能巡视模块根据巡视结果，进行分析；

八、生成巡视结果，通过消息总线向用户发布巡视结果。

本发明的步骤二被巡视项目为：硬压板巡视、软压板巡视、开入状态量巡视、转换开关巡视、时钟巡视、通信状态巡视、二次回路巡视、自检告警巡视、gps告警巡视、录波巡视、模拟量巡视、电流电压回路巡视、通道巡视、定值区巡视、定值巡视、软件版本巡视。

本发明的步骤三智能巡视模块判断是否在巡视周期内的巡视时间，如果不是，继续本步骤定时匹配触发条件。

本发明的步骤四巡视过程分为两类，一类为智能巡视模块根据巡视配置文件设置在巡视周期的巡视时间进行巡视，另一类为智能巡视模块接受用户的巡视命令，通过该命令使得智能巡视模块使能触发巡视。

本发明的步骤七分析巡视结果，分析同一台二次设备的同一被巡视项目，若被巡视的该项目的实时数据无异常，同基准值一致，认为该二次设备的该巡视项目“正常，无需检修”。

本发明的分析同一台二次设备的同一被巡视项目，若被巡视的该项目的实时数据存在有异常，实时数据与基准值不一至，且异常实时数据的数目小于整个项目巡视实时数据的10％，认为该巡视项目“异常，需关注”。

本发明的分析同一台二次设备的同一被巡视项目，若被巡视的该项目的异常实时数据数目达到了整个巡视项目实时数据的50％及以上，认为该巡视项目“严重，需检修”。

本发明的分析同一台二次设备，所有巡视项目都“正常，无需检修”，认为该二次设备“正常，无需检修”。

本发明若该二次设备存在有巡视项目非“正常，无需检修”，且非“正常，无需检修”的项目小于整个巡视项目的10％，认为该二次设备“异常，需关注”。

本发明若该二次设备非“正常，无需检修”的项目超过整个巡视项目的50％及以上，认为该二次设备“严重，需检修”。

本发明与现有技术相比，建立巡视系统，采用分布式多模块处理的方式，有效降低巡视过程中处理响应信号的时间，按配置文件，定周期，定时巡视被巡视二次设备的被巡视项目，对被巡视项目进行进行分析，生成巡视结果，向用户发布巡视结果，提高智能变电站二次设备的巡视效率，进而提高整个智能变电站运维的效率。

附图说明

图1是本发明实施例的巡视系统结构示意图。

图2是本发明实施例的流程图。

图3是本发明实施例巡视系统各模块相互配合的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的智能变电站保护设备高效巡视的方法，建立巡视系统，巡视系统设有智能变电站二次设备智能巡视模块(智能巡视模块)，智能巡视模块连接有实时数据库(实时库)、数据库，智能巡视模块经消息总线连接处理二次设备主动上送数据的模块(主动模块)和处理二次设备被动上送数据的模块(被动模块)，主动模块和被动模块与实时数据库建立通信连接。

如图3所示，巡视系统还可以理解为由数据处理模块、基础服务模块和智能巡视模块构成。数据处理模块是对智能变电站二次设备智能巡视所需要的16个巡视项目获取实时值信息后进行处理得到实时数据的模块，主动或被动的从二次设备获取实时值，将实时值写入到实时库存储，同时对变化的信息以告警的形式发送给用户。数据处理模块包括主动模块和被动模块中的各个模块。基础服务模块是指智能巡视模块的底层服务的系统，包括建立数据库，建立实时库，数据从数据库加载进入实时库的执行流程。智能巡视模块的工作依赖于数据处理模块和基础服务模块，数据处理模块的工作同样也依赖于基础服务模块。

本实施例中，智能巡视模块按《南方电网智能录波器技术规范》附录h，包含有16个巡视项目：硬压板巡视、软压板巡视、开入状态量巡视、转换开关巡视、时钟巡视、通信状态巡视、二次回路巡视、自检告警巡视、gps告警巡视、录波巡视、模拟量巡视、电流电压回路巡视、通道巡视、定值区巡视、定值巡视、软件版本巡视。

巡视开始前，各数据处理模块已周期从二次设备获取实时数据，将实时数据写入实时库。

巡视开始时，智能巡视模块从数据库中加载二次设备的巡视配置文件，设置巡视周期和巡视时间，设置被巡视二次设备项目的基准值，然后从实时库中读取16个巡视项目写入的实时数据值，最后综合形成巡视结果文件，并通过消息总线，将巡视结果以消息的方式发送给用户，并将巡视结果存入数据库。

基准值为人为给定的参考值，作为异常判断的依据，实时值同基准值不相同，则认为异常，相同则认为正常。

实时数据库即内存库，将实时数据存入内存库，以提高数据读写的速度。实时数据库接受来自16个不同数据处理模块处理以后的实时数据的写入，实时库对实时数据不进行任何的处理，只是作为一个数据的临时内存存储存在，用于向巡视模块提供对应的实时数据。当巡视模块触发巡视开始时，巡视模块从实时库获取各巡视项目所需实时数据值。

数据库用于存储巡视模块所需的二次设备的巡视配置文件(配置文件)和基准文件数据(二次设备基准文件)，巡视过程中，数据库向智能巡视模块提供配置文件，智能巡视模块获取该配置文件后，设置新的巡视周期、巡视时间、允许的巡视项目和各巡视项目的基准值信息，在整个巡视过程中，数据库只作为配置文件的硬盘存储地存在，对数据不进行任何的处理，巡视结束后，将巡视结果以文件的方式存入数据库。

消息总线是智能变电站二次设备智能巡视过程中各个不同功能模块之间传送信息的共同通信干线。

智能变电站二次设备智能巡视的16个不同的巡视项目对应有16个不同的数据处理模块，所获得的信息分为两类，一类为二次设备主动上送的信息，对应数据处理模块被动接收二次设备上送的信息，另一类为应数据处理模块发出召唤命令后，二次设备被动上送的信息。因此，针对处理两个类型的数据处理模块也分为两类：

1.处理二次设备主动上送数据的模块(主动模块)，用于接收二次设备上送的信息处理后，向实时库写入该实时数据，对变化达到预警的实时数据，通过消息总线向用户发送告警信息。

主动模块包括有：硬压板处理模块、软压板处理巡视、开入状态量处理模块、转换开关处理模块、时钟处理模块、通信状态处理模块、二次回路处理模块、自检告警处理模块、全球定位系统gps告警处理模块、录波处理模块、模拟量处理模块、电流电压回路处理模块、通道处理模块。

硬压板处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取硬压板信号，接收到二次设备上送的硬压板实时值，如果硬压板实时值发生变化，将该变化信息以告警的形式发送给用户，将实时数据写入到实时库。

二次设备的模型信息为智能变电站中二次设备属性及二次设备准确描述行为的一系列信号的集合。

软压板处理巡视：从二次设备的模型信息中根据分类提取软压板信号，接收到二次设备上送的软压板的实时值信息处理后，写入到实时库。

开入状态量处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取开入状态量信号，接收到二次设备上送的开入状态量的实时值处理后，写入到实时数据库；

转换开关处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取转换开关信号，接收到二次设备上送的转换开关的实时值信息处理后，写入到实时库。

时钟处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取时钟信号，接收到二次设备上送的时钟的实时值信息处理后，写入到实时库。

通信状态处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取通信状态信号，接收到二次设备上送的通信状态的实时值信息处理后，写入到实时库。

二次回路处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取二次回路信号，接收到二次设备上送的二次回路的实时值信息处理后，写入到实时库。

自检告警处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取自检告警信号，接收到二次设备上送的自检告警的实时值信息处理后，写入到实时库。

gps告警处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取gps告警信号，接收到二次设备上送的gps告警的实时值信息处理后，写入到实时库。

录波处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取录波信号，接收到二次设备上送的录波的实时值信息处理后，写入到实时库；

模拟量处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取模拟量信号，接收到二次设备上送的模拟量的实时值信息处理后，写入到实时库。

电流电压回路处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取电流电压回路信号，接收到二次设备上送的电流电压回路的实时值信息处理后，写入到实时库；

通道处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取通道信号，接收到二次设备上送的通道的实时值信息处理后，写入到实时库。

2.处理二次设备被动上送数据的模块(被动模块)，用于周期通过消息总线向二次设备发送召唤命令，当二次设备响应命令，将信息返回被动模块处理后，将实时数据写入实时库，对变化达到预警的实时数据，通过消息总线向用户发送告警信息。

被动模块为定值区处理模块、定值处理模块、软件版本处理模块。

定值区处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取定值区信号，向二次设备发送召唤定值区命令，接收到二次设备上送的定值区的实时值信息处理后，写入到实时库。

定值处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取定值信号，向二次设备发送召唤定值命令，接收到二次设备上送的定值的实时值信息处理后，写入到实时库。

软件版本处理模块：从二次设备的模型信息中根据分类提取软件版本信号，向二次设备发送召唤软件版本命令，接收到二次设备上送的软件版本的实时值信息处理后，写入到实时库。

各个数据处理模块的整体逻辑都相同，不管是接收二次设备主动上送信息，或是被动接收二次设备上送实时值信息，都处理后将实时数据写入实时库，并将变化记录通过消息总线发送给用户。

基础服务模块为巡视系统的底层服务系统，构成了整个智能变电站二次设备智能巡视的基础，所有的实时值信息都来源于基础服务模块提供的服务，包括二次设备的模型信息，智能巡视的配置文件，巡视结果文件。基础服务模块由用户主动创建，在所有基础服务完备的情况下，才允许智能变电站二次设备智能巡视模块和数据处理模块运行，也才能保证所有模块的正常正确运行。

本实施例中，智能巡视模块、实时数据库、数据库、主动模块、被动模块、基础服务模块都设置在曙光1210-g30服务器的centos7.3操作系统中，巡视系统采用c++11程序语言实现。每个模块都是一个独立的应用系统(程序)，可以同时部署在一台服务器上，也可以多个服务器分散部署，各个模块通过消息总线实现互相通信。

如图1所示，本发明的智能变电站保护设备高效巡视的方法，包括以下步骤：

一、初始化配置

智能巡视模块在服务器上启动时，首先初始化配置，从数据库读取巡视配置文件，获取巡视周期、巡视时间和允许被巡视的二次设备及其允许被巡视项目，从实时库获取二次设备模型信息，分类到不同的巡视项目中，从数据库读取基准文件数据，获取基准值信息数据。

初始化配置为对智能变电站二次设备巡视的准备过程，该过程包括从数据库加载巡视配置文件至智能巡视模块，读取巡视配置文件，提取巡视参数(巡视周期、巡视时间、巡视的二次设备和巡视项目)。

巡视周期为巡视的时间间隔，本实施例中，为1天巡视一次。

巡视时间为巡视的触发时间，本实施例中，为早上8点。

巡视的二次设备为智能变电站全站被允许巡视的二次设备。

巡视项目为被允许的巡视项目，每个二次设备的巡视项目不尽相同，可以自由配置，巡视项目包含16个：硬压板巡视、软压板巡视、开入状态量巡视、转换开关巡视、时钟巡视、通信状态巡视、二次回路巡视、自检告警巡视、gps告警巡视、录波巡视、模拟量巡视、电流电压回路巡视、通道巡视、定值区巡视、定值巡视、软件版本巡视。

二、定时匹配触发条件

智能巡视模块根据初始化配置获取的巡视周期和巡视时间，先比较上次巡视完成时间至当前日期是否满足巡视周期的要求，如果满足巡视周期的要求，再比较巡视时间，如果巡视时间同当前的时间相同，则触发巡视。即智能巡视模块判断是否在巡视周期内的巡视时间，如果是，判断达到触发条件；如果不是，继续本步骤定时匹配触发条件。

触发条件为上次巡视完成日期至当前日期大于或等于巡视周期与当前时间大于或等于巡视时间。

三、开始巡视

智能巡视模块根据初始化配置时获取的允许被巡视的二次设备及其被巡视项目，遍历被允许巡视的二次设备的被允许的巡视项目，逐个从实时库中获取对应值实时数据，遍历完成后，形成巡视结果文件，将巡视结果文件通过消息总线的方式发送给用户。

巡视过程分为两类，一类为智能巡视模块根据巡视配置文件设置在巡视周期的巡视时间进行巡视，另一类为智能巡视模块接受用户的巡视命令，通过该命令使得智能变电站二次设备智能巡视模块使能触发巡视。

四、重新加载配置

智能巡视模块每次开始执行巡视过程时，会重新从数据库读取巡视配置文件和基准文件数据，获取基准值信息数据(解析基准文件，将解析的结果加载到智能巡视模块中)。即智能巡视模块重新从数据库获取巡视周期、巡视时间和允许被巡视的二次设备及其允许被巡视项目，重新从实时库获取二次设备模型信息，分类到巡视项目中，重新从数据库获取基准值信息数据。

初始化配置只存在于智能巡视模块首次在服务器上运行，而重新加载配置并解析则会在以后的每次开始巡视时。

由于配置文件以文件的方式保存在数据库，理论上存在人为手动更改的可能，因此每次巡视重新加载配置文件，以保证智能巡视模块实际巡视的二次设备的巡视项目同配置文件设置二次设备巡视项目的一致，实际巡视周期和巡视时间同配置文件设置的巡视周期和巡视时间一致，从而达到巡视结果同配置文件一致。

五、巡视配置内容

智能巡视模块开始巡视时，根据配置文件的设置，遍历配置文件内允许被巡视的二次设备的被巡视项目，从实时库中获取被巡视项目对应实时数据值，即巡视配置内容，根据配置，对被允许巡视的二次设备的被允许巡视的项目进行巡视，得到巡视结果。

巡视项目为16项：硬压板巡视、软压板巡视、开入状态量巡视、转换开关巡视、时钟巡视、通信状态巡视、二次回路巡视、自检告警巡视、gps告警巡视、录波巡视、模拟量巡视、电流电压回路巡视、通道巡视定值区巡视、定值巡视、软件版本巡视。被允许巡视的二次设备和被允许巡视的项目根据用户的现场实际情况的需要通过巡视配置文件体现。

六、分析巡视结果

智能巡视模块根据巡视结果，进行分析。

分析同一台二次设备的同一被巡视项目，每个二次设备的巡视项目都由至少一个实时值组成，若被巡视的该项目的实时数据无异常，同基准值一致，(基准值通过二次设备基准文件获取)，认为该二次设备的该巡视项目“正常，无需检修”。

若被巡视的该项目的实时数据存在有异常，实时数据与基准值不一至，且异常实时数据的数目小于整个项目巡视实时数据的10％，认为该巡视项目“异常，需关注”。

若被巡视的该项目的异常实时数据数目达到了整个巡视项目实时数据的50％及以上，认为该巡视项目“严重，需检修”。

分析同一台二次设备，所有巡视项目都“正常，无需检修”，认为该二次设备“正常，无需检修”。

若该二次设备存在有巡视项目非“正常，无需检修”，且非“正常，无需检修”的项目小于整个巡视项目的10％，认为该二次设备“异常，需关注”。

若该二次设备非“正常，无需检修”的项目超过整个巡视项目的50％及以上，认为该二次设备“严重，需检修”。

最终得到当前二次设备的运行状态，给出检修、关注或无需检修的处理建议。

七、生成巡视结果

智能巡视模块按照《南方电网智能录波器技术规范》附录h的要求生成xml格式的文档。

八、智能巡视模块将生成的巡视结果以消息的方式通过消息总线向用户发布巡视结果。

如图3所示，对允许被巡视的二次设备的被允许巡视的项目进行巡视，数据处理模块、基础服务模块和智能巡视模块的工作流程分别为：

(1)基础服务模块作为整个智能巡视的基础，在巡视开始之前从数据库加载二次设备的模型信息数据到实时数据库，以保证各数据处理模块能获取到对应的数据，智能巡视模块可以获取到对应的数据，从而保证整个巡视的正常正确运行。

模型信息数据为二次设备的基础数据，用来描述二次设备在智能变电站运行过程中动作行为的集合。

(2)数据处理模块，在基础服务模块将模型信息数据导入数据库和实时库之后，并在智能巡视模块开始巡视之前，从实时库加载模型信息数据，以保证各数据处理模块能从实时数据库中获取模型数据进行处理并再次写入实时数据库，同时保证智能巡视模块开始巡视时，能从实时库获取处理过的实时数据，从而支撑智能巡视的各巡视项目。

(3)数据处理模块从实时库加载完成模型数据以后，开始加载配置数据，从间隔时间，在什么时间从二次设备召取数据，即从配置中获取触发数据招取的条件。

配置数据：周期、时间。

触发数据招取：开始招取数据。

(4)数据处理模块按定时检查触发条件。

(5)数据处理模块根据从配置中获取的招取周期和招取时间，当上次招取完成到今天间隔天数大于或者等于招取周期，同时当前的时间大于等于招取时间即开始招取数据，不同的数据处理模块招取不同类型的数据，即：

硬压板处理模块：硬压板数据；

软压板处理巡视：软压板数据；

开入状态量处理模块：开入状态量数据；

转换开关处理模块：转换开关数据；

时钟处理模块：时钟数据；

通信状态处理模块：通信状态数据；

二次回路处理模块：二次回路数据；

自检告警处理模块：自检告警数据；

gps告警处理模块：gps告警数据；

录波处理模块：录波数据；

模拟量处理模块：模拟量数据；

电流电压回路处理模块：电流电压回路数据；

通道处理模块：通道数据。

(6)数据处理模块将招取的数据存入实时数据库。

(7)智能巡视模块从实时数据库读取对应的数据，智能巡视16个不同的巡视项目，因此从实时库中读取不同巡视项目对应的数据，完成对应巡视项目的巡视。

硬压板项目：硬压板数据；

软压板项目：软压板数据；

开入状态量项目：开入状态量数据；

转换开关项目：转换开关数据；

时钟项目：时钟数据；

通信状态项目：通信状态数据；

二次回路项目：二次回路数据；

自检告警项目：自检告警数据；

gps告警项目：gps告警数据；

录波项目：录波数据；

模拟量项目：模拟量数据；

电流电压回路项目：电流电压回路数据；

通道项目：通道数据

本发明采用分布式多模块处理的方式，将有效降低巡视过程中处理响应信号的时间，提高整个运维的效率。