基于矢量图形的继电保护故障分析方法及分析装置制造方法
【专利摘要】一种基于矢量图形的继电保护故障分析方法及分析装置，该方法包括如下步骤:从继电保护装置中召唤录波文件及该类录波文件相应的标准逻辑图；读取所述录波文件的录波数据，并根据所述录波数据显示录波波形图；加载该类录波文件相应的标准逻辑图，并显示该加载的标准逻辑图；根据所述录波波形图记录的录波数据动态推演所述标准逻辑图，获取包含逻辑延时图元和回还线图元的推演结果；当所述推演结果与所述录波文件的录波数据一致时，将所述推演结果显示在显示屏幕上。利用本发明可形成带有逻辑延时图元和回还线图元的动态推演逻辑图。
【专利说明】基于矢量图形的继电保护故障分析方法及分析装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种智能电网系统故障分析技术，特别是一种基于矢量图形(如CIM/G 图形）的继电保护故障分析方法及分析装置。
【背景技术】
[0002] 继电保护故障分析依赖于故障录波器或装置录波分析继电保护装置动作的正确 性。一般来说，对于宿主设备出现故障，继电保护装置保护动作行为异常甚至拒动时，运行 人员更多的想知道继电保护装置内部的逻辑行为和异常行为原因。而目前厂家提供的继电 保护装置的辅助功能难以让运行人员完全独立分析继电保护装置的异常行为原因。
[0003] 针对上述情况，部分继电保护装置生产厂家也完善了录波功能，增加了关键逻辑 接点的标志信息，简化了故障分析的难度，但仍存在以下一些问题： (1) 继电保护故障分析的逻辑图格式标准不统一，各厂家使用各自的逻辑图表达方式， 从而导致目前故障分析工具不统一，不能跨厂家分析，缺乏通用性； (2) 不能表示逻辑图中的延时标志； (3) 不能表示逻辑图中的回还线； (4) 复杂故障分析依赖继电保护装置厂家，保护过程分析缺乏透明性； (5) 继电保护故障分析的逻辑图版本经常变化，不同版本的逻辑图与录波文件无法兼 容； (6) 继电保护故障分析的逻辑图无法在线获取。
【发明内容】
[0004] 鉴于以上内容，本发明提出一种基于矢量图形的继电保护故障分析方法及分析装 置，通过标准化的定义输入关联、逻辑关系、延时出口、连接线等元件，形成标准化的继电保 护故障分析的逻辑关系图，并配合标准化的录波文件，将波形中的关键的数字量通道与逻 辑图通道关联。
[0005] 所述基于矢量图形的继电保护故障分析方法包括： 数据召唤步骤，从与分析装置通信连接的继电保护装置中召唤录波文件及该类录波文 件相应的标准逻辑图，所述标准逻辑图为矢量图形； 图形显示步骤一，读取所述录波文件的录波数据，并根据所述录波数据显示录波波形 图在所述分析装置的显示屏幕上； 图形显示步骤二，加载该类录波文件相应的标准逻辑图，并显示该加载的标准逻辑图 在所述显示屏幕上，所述标准逻辑图包括：逻辑通道图元、逻辑门图元、逻辑延时图元、及连 接线图元； 图形推演步骤一，根据所述录波波形图记录的录波数据动态推演所述显示屏幕上显示 的标准逻辑图，获取推演结果，所述动态推演的标准逻辑图包括逻辑延时图元，所述逻辑延 时图元记录和显示有逻辑出口的延时时间； 图形推演步骤二，将所述推演结果与所述录波文件的录波数据进行比对；及 图形推演步骤三，当所述推演结果与所述录波文件的录波数据一致时，将所述推演结 果显示在显示屏幕上；当所述推演结果与所述录波文件的录波数据不一致时，则输出错误 提示至所述显示屏幕上。
[0006] 所述分析装置包括： 数据召唤模块，用于从与该分析装置通信连接的继电保护装置中召唤录波文件及该类 录波文件相应的标准逻辑图，所述标准逻辑图为矢量图形； 图形显示模块，用于读取所述录波文件的录波数据，并根据所述录波数据显示录波波 形图在所述分析装置的显示屏幕上，所述标准逻辑图包括：逻辑通道图元、逻辑门图元、逻 辑延时图元、及连接线图元； 所述图形显示模块，还用于加载该类录波文件相应的标准逻辑图，并显示该加载的标 准逻辑图在所述显示屏幕上； 图形推演模块，用于根据所述录波波形图记录的录波数据动态推演所述显示屏幕上显 示的标准逻辑图，获取推演结果，所述动态推演的标准逻辑图包括逻辑延时图元，所述逻辑 延时图元记录和显示有逻辑出口的延时时间； 所述图形推演模块，还用于将所述推演结果与所述录波文件的录波数据进行比对；及 所述图形推演模块，还用于当所述推演结果与所述录波文件的录波数据一致时，将所 述推演结果显示在显示屏幕上；当所述推演结果与所述录波文件的录波数据不一致时，则 输出错误提示至所述显示屏幕上。
[0007] 相较于现有技术，本发明所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法及分析装 置，通过标准化的定义输入关联、逻辑关系、延时出口、连接线等元件，形成标准化的继电保 护故障分析的逻辑关系图，并配合标准化的录波文件，将波形中的关键的数字量通道与逻 辑图通道关联，以重现保护动作流程，清晰地解决现有逻辑图格式标准不统一、继电保护故 障分析工具不统一、保护过程不透明的问题，首创解决电力继电保护逻辑图延时标志和回 还线问题。再结合继电保护故障分析的逻辑图命名方式定义、文件网络通信传输，以解决逻 辑图版本兼容和在线获取的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1是本发明基于矢量图形的继电保护故障分析系统的应用环境图； 图2是本发明基于矢量图形的继电保护故障分析系统的功能模块图； 图3是本发明的继电保护故障分析的逻辑图组成结构图； 图4是本发明的继电保护故障分析的逻辑图定义示例图； 图5是本发明基于矢量图形的继电保护故障分析方法的整体流程图； 图6是本发明的逻辑图创建流程图； 图7是本发明的逻辑图推演流程图。
【具体实施方式】
[0009] 如图1所示，是本发明基于矢量图形的继电保护故障分析系统的应用环境图。在 本实施方式中，所述基于矢量图形的继电保护故障分析系统26(以下也简称为"继电保护故 障分析系统26")应用于分析装置2中，该分析装置2可以带有显示屏幕20和输入设备22， 例如，该分析装置2可以是电脑。所述显示屏幕20可以是LOXLiquidCrystalDisplay) 显示屏，所述输入设备22可以是键盘等输入装置。所述分析装置2还包括通过数据线或信 号线相连的存储器24和处理器28。需要说明的是，图1只是对分析装置2软件结构和硬件 结构的示意性说明，分析装置2还包括其它必要的电子元器件和系统软件，在此不再一一 赘述。
[0010] 所述继电保护故障分析系统26存储于分析装置2的存储器24中，用于从继电保 护装置4中读取标准逻辑图，配合标准化的录波文件，将录波波形图中关键的数字量通道 与标准逻辑图中的录波通道关联，以重现继电保护装置4的保护动作流程，具体方法流程 参阅图2至图7的描述。
[0011] 在本实施例中，所述继电保护故障分析系统26可以提供一个或多个模块，所述一 个或多个模块被存储在所述分析装置2的存储器24中并被配置成由一个或多个处理器(本 实施例为一个处理器28)执行，以完成本发明。例如，参阅图2所示，所述继电保护故障分析 系统26包括数据召唤模块260、图形显示模块262、图形推演模块264和图形创建模块265。 本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机 中的执行过程，关于各模块的具体功能参阅图3至图7的描述。
[0012] 本发明是基于矢量图形的继电保护故障分析系统及方法，在本实施方式中，以 CIM/G图形为例进行说明。
[0013] 其中，CIM是指公共信息模型（CommonInformationModel),用于将电力系统资源 (PowerSystemResource)描述为对象类、属性以及它们之间的关系。在本实施方式中，G是 指G语言，即电力系统图形描述规范（GraphicDescriptionSpecificationforElectric PowerSystem，以下简称"G语言"）。
[0014]G语言是针对基于SVG(ScalableVectorGraphics,可缩放矢量图形）的公共图 形交换格式无法直接表达电力系统图形和模型一体化等不足，在IEC61970-453基于CM 的图形交换基础上发展起来的、应用于电力系统的一种新型的图形描述语言。G语言以图形 方式表达电力设备和电网的相关信息，支持高效地存取电力图形和模型关联数据，支持不 同系统之间的电力图形和模型关联数据的交换。G语言是一种基于标记的遵循XML标准的 纯文本语言，兼容SVG基本绘图格式。
[0015] 如图3所示，G语言由两大部分构成：图形定义和图形引用。图形定义主要方便于 使用者根据需求自由组合基本图元元素(简称为"基本元素"）形成自定义图元，其包括图形 显示属性的定义和图元定义。图形引用即图形绘制，其主要内容包括自定义图元的引用和 基本图形元素的使用。G语言定义了基本图形元素：点、线、圆、矩形、文本等，自定义图元使 用基本图形元素组合形成新的图元定义。
[0016] 图形引用即图像的直接呈现（图像显示)，通过〈XXX>〈/XXX>方式（XXX为需要引用 的元素名称，如<g>〈/g>)直接引用G语言中的基本元素或者自定义图元，即可完成图像的 呈现，其中自定义图元需要使用字段"devref"来指定引用的图元文件名和图元所在文件中 的id。如图3所示，本发明定义的逻辑图完全继承G语言的结构，在自定义图元模板上扩充 逻辑通道图元、逻辑门图元、逻辑延时图元、连接线图元，既能完整地表现逻辑图，又有良好 的通用性和可扩展性。
[0017] 如图4所示，为本发明中逻辑图定义示例，所述逻辑图中的图元包括，但不限于： 逻辑通道图元、逻辑门图元(与图元、或图元、非图元等)、逻辑延时图元、及连接线图元。
[0018] 逻辑通道图元定义继电保护装置4的内部节点信息，为布尔型变量，内部节点信 息存贮在录波文件的数字量信息中。
[0019] 逻辑门图元定义输入量(如"外部启动失灵开入"输入量和"对应开入正常"输入 量）之间的逻辑关系，并输出结果。逻辑门图元包括与图元、或图元和非图元等。逻辑门表 达各个数字量在保护程序内部运行的逻辑关系。
[0020] 逻辑延时图元定义逻辑出口的延时，在本实施方式中，逻辑延时图元用于记录和 显示逻辑出口的延时时间。
[0021] 连接线图元定义图元之间的连接关系，在本实施方式中，连接线图元包括第一类 型连接线(如普通连接线）和第二类型连接线(如回还线）两类。
[0022] 回环线图元定义当前采样时刻的逻辑值作为下一采样时刻的某个逻辑门（如或逻 辑门）的输入。
[0023] 在本实施方式中，逻辑通道图元的组成元素及属性定义主要包括五个方面：图元 ID、状态数，端子、多边形框、文本。其中，图元ID用来唯一标示图元，状态数表示图元所拥 有的状态，约定为两个状态〇和1。端子表示图元的输入和输出连接点，多边形框和文本用 来表示图元形状和内容。为了能达到显示图像，动态展示逻辑图的目的，必须将逻辑通道图 元与录波文件的录波通道关联起来，因此约定逻辑通道图元ID等于关联的录波通道名称， 且逻辑通道图元对应录波通道文件（即录波配置文件：.Cfg文件）定义的录波通道(本实施 方式中为数字量通道)。因此，在创建逻辑图之前需要将录波通道从录波通道文件（.cfg) 中解析出来保存为该继电保护装置4的录波通道模板，然后依据录波通道模板中的通道绘 制逻辑图，因此已完成绘制的逻辑图都已经完成通道对应。
[0024] 逻辑通道图元在G语言中的节点名定义为'LogicChannel"，不同的逻辑通道形 成不同的逻辑通道图元，使用"id=逻辑通道名"来区分和关联，其组成元素包括用于显示逻 辑通道形状的多边形元素，用于显示逻辑通道名称的文本元素，用于显示通道连接点的端 子元素。逻辑通道图元组成元素及属性见表1: 表1逻辑通道图元组成元素及属性
【权利要求】
1. 一种基于矢量图形的继电保护故障分析方法，应用于分析装置，其特征在于，该方法 包括： 数据召唤步骤，从与该分析装置通信连接的继电保护装置中召唤录波文件及该类录波 文件相应的标准逻辑图，所述标准逻辑图为矢量图形； 图形显示步骤一，读取所述录波文件的录波数据，并根据所述录波数据显示录波波形 图在所述分析装置的显示屏幕上； 图形显示步骤二，加载该类录波文件相应的标准逻辑图，并显示该加载的标准逻辑图 在所述显示屏幕上，所述标准逻辑图包括逻辑通道图元、逻辑门图元、逻辑延时图元、及连 接线图元； 图形推演步骤一，根据所述录波波形图记录的录波数据动态推演所述显示屏幕上显示 的标准逻辑图，获取推演结果； 图形推演步骤二，将所述推演结果与所述录波文件的录波数据进行比对；及 图形推演步骤三，当所述推演结果与所述录波文件的录波数据一致时，将所述推演结 果显示在显示屏幕上；当所述推演结果与所述录波文件的录波数据不一致时，则输出错误 提示至所述显示屏幕上。
2. 根据权利要求1所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法，其特征在于： 所述逻辑通道图元定义继电保护装置的内部节点信息，为布尔型变量，所述内部节点 信息存贮在录波文件的数字量信息中； 所述逻辑门图元定义输入量之间的逻辑关系，并输出结果，其中，逻辑门表示各个数字 量在继电保护程序内部运行的逻辑关系； 所述逻辑延时图元用于记录和显示逻辑出口的延时时间；及 所述连接线图元定义图元之间的连接关系。
3. 根据权利要求2所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法，其特征在于，所述 逻辑通道图元的组成元素及属性定义包括：图元ID、状态数，端子、多边形框、文本、通道关 联字段，其中，所述图元ID用来唯一标示逻辑通道图元，所述状态数表示图元所拥有的状 态，所述端子表示图元的输入和输出连接点，所述多边形框和文本用来表示图元形状和内 容，所述通道关联字段表示所述逻辑通道图元与录波通道文件定义的录波通道之间的关 联，且所述逻辑通道的图元ID等于关联的录波通道名称。
4. 根据权利要求2所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法，其特征在于： 所述逻辑门图元的组成元素包含矩形框和文本，所述逻辑门图元的组成属性包括基本 属性图元ID和扩展属性输入端子数目，其中，所述图元ID用于区分不同逻辑门图元；及 根据逻辑门图元存在两个或多个输入端子、一个输出端子的属性，设定端子index=0 为逻辑门图元的输出端，输入端则从indeX=l开始累加，以区分逻辑门图元的输入和输出 连接。
5. 根据权利要求2所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法，其特征在于，所述 逻辑延时图元的属性包括记录延时时间的扩展字段；所述逻辑延时图元的组成元素包括： 矩形元素，显示逻辑延时图元形状以及区域的矩形元素、显示逻辑延时图元内容的文本元 素、定位图元连接点的端子元素、及组成延时标志图的直线元素。
6. 根据权利要求2所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法，其特征在于： 所述连接线图元的首末端所连接的物件为逻辑通道图元、逻辑门图元或连接线图元本 身，且所述连接线图元包括折线元素；及 根据连接线存在一个输入端子、一个或多个输出端子的属性，设定端子index=0为连 接线图元的输入端，输出端则从index=l开始累加，以区分连接线的输入端和输出端。
7. 根据权利要求6所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法，其特征在于，所述 连接线图元包括第一类型连接线和第二类型连接线，所述第一类型连接线用第一属性值表 示，所述第二类型连接线用第二属性值表示。
8. 根据权利要求7所述的基于矢量图形的继电保护故障分析方法，其特征在于，所述 第一类型连接线为普通连接线，所述第二类型连接线为回还线，所述回环线定义动态推演 过程中当前采样时刻的逻辑值作为下一采样时刻的逻辑门的输入。
9. 一种分析装置，其特征在于，该分析装置包括： 数据召唤模块，用于从与该分析装置通信连接的继电保护装置中召唤录波文件及该类 录波文件相应的标准逻辑图，所述标准逻辑图为矢量图形； 图形显示模块，用于读取所述录波文件的录波数据，并根据所述录波数据显示录波波 形图在所述分析装置的显示屏幕上； 所述图形显示模块，还用于加载该类录波文件相应的标准逻辑图，并显示该加载的标 准逻辑图在所述显示屏幕上，所述标准逻辑图包括逻辑通道图元、逻辑门图元、逻辑延时图 元、及连接线图元； 图形推演模块，用于根据所述录波波形图记录的录波数据动态推演所述显示屏幕上显 示的标准逻辑图，获取推演结果，所述动态推演的标准逻辑图包括逻辑延时图元，所述逻辑 延时图元记录和显示有逻辑出口的延时时间； 所述图形推演模块，还用于将所述推演结果与所述录波文件的录波数据进行比对；及 所述图形推演模块，还用于当所述推演结果与所述录波文件的录波数据一致时，将所 述推演结果显示在显示屏幕上；当所述推演结果与所述录波文件的录波数据不一致时，则 输出错误提示至所述显示屏幕上。
10. 根据权利要求9所述的分析装置，其特征在于： 所述逻辑通道图元定义继电保护装置的内部节点信息，为布尔型变量，所述内部节点 信息存贮在录波文件的数字量信息中； 所述逻辑门图元定义输入量之间的逻辑关系，并输出结果，其中，逻辑门表示各个数字 量在继电保护程序内部运行的逻辑关系； 所述逻辑延时图元用于记录和显示逻辑出口的延时时间；及 所述连接线图元定义图元之间的连接关系。
【文档编号】G06Q50/06GK104361155SQ201410593530
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】李锋, 刘宏君, 李会欣, 谢俊, 黎强, 杨捷, 柳焕章, 刘天斌 申请人:华中电网有限公司, 长园深瑞继保自动化有限公司