一种用于智能变电站二次设备及二次系统功能受损度分析方法与流程

本发明涉及智能变电站研究领域，具体地，涉及一种用于智能变电站二次设备及二次系统功能受损度分析方法。
背景技术：
：相比于传统变电站，智能变电站过程层和站控层网络中存在丰富的二次设备及二次系统的在线监视信息。由于信息间具有很强的功能关联性，对信息进行提练和综合分析有助于全面、直观了解二次设备及二次系统的运行状态，为智能变电站运行维护提供技术支持，同时提高智能变电站的智能化水平。二次设备及二次系统功能的运行状态关系到电网安全稳定运行。二次设备及二次系统的功能受二次设备或二次系统告警、故障和其它状态变位信息影响，但以往监控装置仅以独立的报文条型式展示二次设备或二次系统的告警、故障等信息，运维人员无法直接获取二次设备及二次系统的功能受损情况，存在误判和漏判的可能，给电网安全稳定运行带来风险，同时监控装置并未给出故障定位和处理意见，不利于运维和检修人员分析问题和排查故障。综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：在现有技术中，没有有效的技术手段直接分析二次设备或二次系统的功能受告警、故障或其它状态变位信息影响的程度，存在不利于进行运维和检修人员分析问题和排查故障的技术问题。技术实现要素：本发明提出一种用于智能变电站二次设备及二次系统功能受损度分析方法，解决了现有技术中存在不利于进行运维和检修人员分析问题和排查故障的技术问题，实现了二次设备及二次系统功能受损度分析、图形化表达和故障定位，提高了智能变电站的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持。下面对本申请中使用的技术术语进行介绍：1)二次系统：本发明中二次系统指由智能变电站一个间隔所包含的二次设备组成的系统。2)功能库：二次设备或二次系统具有的、作用于关联二次设备或一次设备的、受告警信号、故障信号或其它状态变位信号影响的子功能的集合。3)功能受损度：二次设备或二次系统功能库中各个功能受二次设备或二次系统告警、故障或其它状态变位信号影响的程度。(包括未投入、投入且正常、投入但因XX告警部分闭锁、投入但因XX告警完全闭锁。)4)功能条件库：智能变电站过程层和站控层网络报文中存在的与二次设备或二次系统功能库中的功能存在与、或、非等逻辑关系的条件集合。5)功能条件状态：二次设备或二次系统功能条件库中条件的状态值。6)功能逻辑矩阵：用与、或、非等逻辑符号表达二次设备或二次系统功能库中的功能与二次设备或二次系统功能条件库中的条件间逻辑关系的矩阵。7)功能条件库主动照相：指以固定时间间隔自动获取过程层和站控层网络报文中二次设备或二次系统功能条件库各个功能条件状态的过程。8)功能条件库被动照相：指过程层和站控层网络报文中属于二次设备或二次系统功能条件库的任意一个条件的状态值出现变化后，触发获取并存储一次二次设备或二次系统功能条件库中各个条件的状态、触发时刻以及触发条件的过程。9)主动响应状态：二次设备或二次系统功能条件库主动照相过程中获取的功能条件状态。10)触发条件：触发二次设备或二次系统功能条件库被动照相的条件。11)触发响应状态：二次设备或二次系统功能条件库被动照相过程中存储的功能条件状态。12)触发背景状态：二次设备或二次系统功能条件库被动照相过程中除触发条件以外的其它条件对应的状态。13)功能条件库历史状态库：二次设备或二次系统功能条件库被动照相过程中存储的触发时刻、触发条件、触发响应状态以及背景状态的以触发时刻为序排列的集合。14)宿主设备：智能变电站过程层和站控层网络报文中告警、故障和其它状态变位信号实际作用的二次设备。进一步的，本申请的原理为：智能变电站采用“三层两网”的设计架构，开关设备、智能终端、合并单元、继电保护装置、测控装置、网络报文记录仪以及监控后台的拓扑关系如图1所示。相比于传统变电站，智能变电站过程层和站控层网络中存在丰富的二次设备及二次系统的在线监视信息。比如：当过程层某二次设备出现状态变位(包括告警/故障、开关位置等)时，二次设备自身或其它二次设备会向过程层网络发送含该二次设备状态变位信息的GOOSE报文。当站控层某二次设备出现状态变位时(包括告警/故障、软压板、硬压板等)，二次设备自身或其它二次设备会向站控层网络发送含该二次设备状态变位信息的MMS报文。网络报文中存在的状态变位信息及告警/故障信息与二次设备及二次系统的功能存在较强的功能关联关系，因此，本发明以过程层和站控层网络报文为数据源，通过建立“功能条件库”作为分析过滤条件，通过建立“功能逻辑矩阵”作为逻辑运算因子，实现了二次设备及二次系统功能受损度分析、图形化表达和故障定位，提高了二次系统缺陷的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持。为实现本方案，本申请提供了一种用于智能变电站二次设备及二次系统功能受损度分析方法，所述方法包括：步骤1：建立二次设备和二次系统功能库，确定二次设备及二次系统功能受损度分析的具体对象；其中，具体对象即指二次设备及二次系统的功能；步骤2：建立二次设备及二次系统功能条件库，确定影响二次设备及二次系统功能的因素；其中，因素即指二次设备及二次系统的功能的条件；步骤3：建立二次设备及二次系统功能逻辑矩阵，通过功能逻辑矩阵形成二次设备和二次系统的功能及条件逻辑表达式；其中，c11，c12…cmn为逻辑符号，包括与、或、非、或非、与非等逻辑。步骤4：通过二次设备及二次系统功能条件库状态照相获取二次设备及二次系统的功能条件状态；其中：功能条件库主动照相指以固定时间间隔自动获取过程层和站控层网络报文中二次设备或二次系统功能条件库各个功能条件状态的过程。功能条件库被动照相指过程层和站控层网络报文中属于二次设备或二次系统功能条件库的任意一个条件的状态值出现变化后，触发获取并存储一次二次设备或二次系统功能条件库中各个条件的状态、触发时刻以及触发条件的过程；步骤5：基于功能条件状态和功能及条件逻辑表达式，分析二次设备及二次系统的功能运行状态；步骤6：根据二次设备及二次系统的功能运行状态分析分析二次设备及二次系统的功能受损度。进一步的，所述方法还包括步骤7：对二次设备及二次系统告警或故障进行定位，具体包括：步骤7.1：根据告警或故障报文，定位告警或故障的宿主设备；步骤7.2：根据宿主设备输出该告警或故障的判定条件，定位告警或故障的原因；步骤7.3：根据原因以及宿主设备与关联设备的拓扑关系，定位告警或故障的区域；步骤7.4：根据告警或故障定位的区域，给出相出处理意见；步骤7.5：图形化展示定位结果及处理意见。进一步的，所述方法应用于二次设备及二次系统功能受损度在线分析，具体包括：首先，由用户选定待分析的二次设备或二次系统；然后，根据用户选定二次设备或二次系统，执行二次设备或二次系统功能条件库主动照相，获取二次设备或二次系统的功能条件状态；然后，根据获取的二次设备或二次系统的功能条件状态，相应调用二次设备或二次系统的功能逻辑矩阵，计算二次设备或二次系统的功能运行状态；然后，根据二次设备或二次系统的功能运行状态，分析二次设备或二次系统的功能受损度；然后，若二次设备或二次系统功能状态出现异常，自动上报分析结果；然后，图形化展示二次设备或二次系统的功能受损度。进一步的，所述方法应用于二次设备及二次系统功能受损度离线分析，具体包括：首先，由用户选定待分析的二次设备或二次系统；然后，从选定的二次设备或二次系统的功能条件库的历史状态库中，选定待分析的触发时刻或触发条件；然后，根据选定的触发时刻或触发条件，获取相应的二次设备或二次系统功能条件库被动照相过程中，存储的触发响应状态和触发背景状态；然后，根据获取的二次设备或二次系统的触发响应状态和触发背景状态，相应调用二次设备或二次系统的功能逻辑矩阵，计算二次设备或二次系统的在选定触发时刻或触发条件下的功能运行状态；然后，根据二次设备或二次系统的功能运行状态计算结果，分析在选定触发时刻或触发条件下二次设备或二次系统的功能受损度；然后，图形化展示二次设备或二次系统在选定触发时刻或触发条件下的功能受损度。进一步的，二次设备及二次系统功能受损度图形化展示内容包括：二次设备及二次系统功能条件及其状态、二次设备及二次系统功能及其受损度、触发条件、告警货故障判据及定位结果、处理意见。本发明与现有技术的差别：相比于传统变电站，智能变电站过程层和站控层网络中存在丰富的二次设备及二次系统的在线监视信息，信息间具有很强的功能关联性，有助于全面了解二次设备及二次系统的运行状态。目前，监控装置仅以独立的报文条型式展示二次设备或二次系统的告警、故障等信息，运维人员无法直接获取二次设备及二次系统的功能受损情况，存在误判和漏判的可能，给电网安全稳定运行带来风险，同时监控装置并未给出故障定位和处理意见，不利于运维和检修人员分析问题和排查故障。本发明提出一种用于智能变电站二次设备及二次系统功能受损度分析方法，综合利用过程层网络报文和站控层网络报文信息，实现了二次设备及二次系统功能受损度分析、图形化表达和故障定位，提高了智能变电站的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持。本发明的技术进步：本发明提出一种以过程层和站控层网络报文为数据源，以“功能条件库”为分析过滤条件，以“功能逻辑矩阵”为逻辑运算因子实现二次设备及二次系统功能受损度分析技术。本发明通过建立“功能条件库”和“功能逻辑矩阵”，实现了二次设备及二次系统各个功能与二次设备或二次系统告警、故障或其它状态变位信息间关联分析，在此基础上，实现了二次设备及二次系统功能受损度分析、图形化表达和故障定位，提高了智能变电站的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；图1是本申请中智能变电站二次设备及二次系统拓扑关系示意图；图2是本申请中二次设备及二次系统功能受损度分析基本方法流程示意图；图3是本申请中故障定位方法的流程示意图；图4是本申请中二次设备或二次系统功能受损度在线分析的流程示意图；图5是本申请中二次设备或二次系统功能受损度离线分析的流程示意图。具体实施方式本发明提供了一种用于智能变电站二次设备及二次系统功能受损度分析方法，实现二次设备及二次系统各个功能与二次设备或二次系统告警、故障或其它状态变位信息间关联分析，在此基础上，实现了二次设备及二次系统功能受损度分析、图形化表达和故障定位，提高了智能变电站的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持的技术效果。为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。实施例一：如图2所示，本发明二次设备及二次系统功能受损度分析方法的实现方法和实施步骤：1)根据变电站对二次设备及二次系统的设计功能建立二次设备功能库和二次系统功能库，确定二次设备及二次系统功能受损度分析的具体对象；2)根据二次设备及二次系统的功能及其工作原理建立二次设备及二次系统功能条件库，确定影响二次设备及二次系统功能的因素；3)根据二次设备及二次系统的功能及其工作原理建立二次设备及二次系统功能逻辑矩阵，通过二次设备及二次系统功能逻辑矩阵形成二次设备及二次系统功能及其条件的逻辑表达式；4)通过二次设备及二次系统功能条件库主动照相或被动照相获取二次设备及二次系统功能条件状态；5)根据二次设备及二次系统功能条件状态和二次设备及二次系统功能逻辑表达式分析二次设备及二次系统功能运行状态。6)根据二次设备及二次系统功能运行状态分析二次设备及二次系统功能受损度。其中，智能变电站整体由电科院进行设计，其中设计内容包括对二次设备和二次系统进行选型。通过确定型号，二次设备及二次系统的相应功能即可确定，由于二次设备及二次系统的功能较多，实际运行时，可以由运行单位根据实际需求确定功能是投入和退出。二次设备及二次系统功能库为该型号装置功能的最大集，而建立功能库只是提取该型号装置功能的一个过程。二次设备及二次系统的功能条件库实质为根据二次设备及二次系统的功能的工作原理，确定与该功能相关的条件，建立条件库只是提取该功能条件的一个过程，因此，本申请对现有的建立条件库建立方式和方法不再进行赘述。二次设备及二次系统的功能的运行状态为装置内部信息，运行人员只能获知功能条件的状态，无法获知功能的运行状态，传统方式通过人工进行常规的在线监视，通过人为分析获知功能的运行状态，但易出现误判或忽视的情况。而本申请中的二次设备及二次系统功能受损度分析，目的在于根据二次设备及二次系统的功能条件的状态，自动分析二次设备及二次系统功能的受损度，并图形化表达，在此基础上还实现了导致功能受损的原因的定位，可以提高二次设备及二次系统缺陷的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持。本发明将二次设备及二次系统的功能运行状态划分为表1所示的几种状态。二次设备及二次系统功能受损度分析即是根据二次设备功能受损度分析的结果给出相应的二次设备及二次系统功能运行状态。表1二次设备及二次系统功能受损度分析序号功能运行状态备注1未投入2投入且正常3投入但因XX告警部分闭锁4投入但因XX告警完全闭锁如图3所示，本发明二次设备及二次系统告警/故障定位实现方法和实施步骤：1)根据告警或故障报文定位告警或故障的宿主设备；2)根据宿主设备输出该告警或故障的判定条件定位告警/故障的可能原因；3)根据原因以及宿主设备与关联设备的拓扑关系定位告警/故障的区域；4)根据原因以及宿主设备与关联设备的给出相出处理意见；5)图形化展示定位结果及处理意见。利用本发明可以实现二次设备及二次系统功能受损度在线分析，其实现方法和实施步骤如图4所示：1)由用户选定待分析的二次设备或二次系统；2)根据用户选定二次设备或二次系统，执行二次设备或二次系统功能条件库主动照相，获取二次设备或二次系统的功能条件状态；3)根据获取的二次设备或二次系统的功能条件状态，相应调用二次设备或二次系统的功能逻辑矩阵，计算二次设备或二次系统的功能运行状态；4)根据二次设备或二次系统的功能运行状态，分析二次设备或二次系统的功能受损度；5)若二次设备或二次系统功能状态出现异常，自动上报分析结果；6)图形化展示二次设备或二次系统的功能受损度。利用本发明可以实现二次设备及二次系统功能受损度离线分析，其实现方法和实施步骤如图5所示：1)由用户选定待分析的二次设备或二次系统；2)进一步从选定的二次设备或二次系统的功能条件库的历史状态库中选定待分析的触发时刻或触发条件；3)根据选定的触发时刻或触发条件，获取相应的二次设备或二次系统功能条件库被动照相过程中存储的触发响应状态和触发背景状态；4)根据获取的二次设备或二次系统的触发响应状态和触发背景状态，相应调用二次设备或二次系统的功能逻辑矩阵，计算二次设备或二次系统的在选定触发时刻或触发条件下的功能运行状态；5)根据二次设备或二次系统的功能运行状态计算结果，分析在选定触发时刻或触发条件下二次设备或二次系统的功能受损度；6)图形化展示二次设备或二次系统在选定触发时刻或触发条件下的功能受损度。本发明二次设备及二次系统功能受损度图形化展示内容包括：二次设备及二次系统功能条件及其状态、二次设备及二次系统功能及其受损度、触发条件、告警/故障判据及定位结果、处理意见等内容。展示规则如表2所示：表2二次设备及二次系统功能受损度图形化展示规则二次设备功能受损度分析举例：以220kV新一代资铁变电站220kV茶佛二线B套线路保护装置为例说明分析二次设备功能受损度的方法。220kV茶佛二线B套线路保护装置PL2202B的型号为许继电气股份有限公司的WXH-803A-DA-G，可用作220kV及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。该线路保护装置主保护为纵联电流差动保护，后备保护为三段式相间距离及接地距离保护、两段式零序过流保护、自动重合闸功能。建立二次设备功能库：根据线路保护装置WXH-803A-DA-G配置功能和资铁变电站对茶佛二线B套线路保护装置的功能需求建立茶佛二线线路保护装置PL2202B的功能库，确定二次设备功能受损度分析的具体对象。表3茶佛二线线路保护装置PL2202B的功能库序号功能序号功能序号功能1检修功能9距离保护I段15三相不一致保护2远方投退压板10距离保护II段16过负荷告警3远方切换定值区11距离保护III段17重合闸功能4远方修改定值12快速距离保护18跳闸功能5通道一纵联差动保护13零序保护II段19启失灵功能6通道二纵联差动保护14零序保护III段20闭锁重合闸功能7通道一零序差动保护15零序反时限保护21/8通道二零序差动保护16过负荷跳闸22/建立二次设备功能条件库：根据线路保护装置WXH-803A-DA-G的功能及其工作原理建立茶佛二线线路保护装置PL2202B的的功能条件库，确定影响茶佛二线线路保护装置PL2202B功能的因素。表4茶佛二线线路保护装置PL2202B的功能条件库建立二次设备功能受损分析功能逻辑矩阵根据线路保护装置WXH-803A-DA-G的功能及其工作原理建立茶佛二线线路保护装置PL2202B的功能逻辑矩阵，通过功能逻辑矩阵建立茶佛二线线路保护装置PL2202B功能及其条件的逻辑表达式。由于全功能与全条件的功能逻辑矩阵体量较大，下面仅以220kV资铁站茶佛二线B套线路保护装置PL2202B的“通道一纵联差动保护功能”为例说明通道一纵联差动保护功能的功能逻辑矩阵。表5PL2202B通道一纵联差动保护逻辑矩阵如表4所示，“通道一纵联差动保护功能”受软压板、控制字、告警和故障等状态控制，其中，“SV接收软压板”、“纵联差动保护软压板”、“光纤通道一”、“纵联差动保护控制字”以及“跳闸出口压板”逻辑“&“后决定“通道一纵联差动保护功能”是否投入，同时“CT断线闭锁差动”为“通道一纵联差动保护功能”的功能可选项，“CT断线闭锁差动”与“CT断线”告警逻辑“&”后决定“通道一纵联差动保护功能”是否闭锁，同时，“通道一纵联差动保护功能”还经“SV采样丢帧“、“CT检修不一致”等告警或故障闭锁。同样的方式可建立线路保护装置PL2202B距离保护I段、距离II段、距离III段、零序保护II段、零序保护III段等功能库中功能的功能逻辑。二次设备功能受损度分析：茶佛二线线路保护装置PL2202B主动照相或被动照相过程中获取茶佛二线线路保护装置PL2202B功能条件库相应的功能条件状态，调用茶佛二线线路保护装置PL2202B功能逻辑矩阵分析PL2202B的功能运行状态，进而分析茶佛二线线路保护装置PL2202B功能受损度。以下为该方法在获取到茶佛二线线路保护装置PL2202B发送的含“PT断线”告警信息时，对PL2202B进行的受损度分析结果。其受损度分析结果为：其告警/故障定位为：PT与合并单元之间或合并单元与线路保护装置之间，包括光纤链路。其处理意见为：检查线路两侧交流电流回路，包括线路保护与合并单元光纤链路、合并单元与PT间的电流回路。本发明与现有技术的差别：相比于传统变电站，智能变电站过程层和站控层网络中存在丰富的二次设备及二次系统的在线监视信息，信息间具有很强的功能关联性，有助于全面了解二次设备及二次系统的运行状态。目前，监控装置仅以独立的报文条型式展示二次设备或二次系统的告警、故障等信息，运维人员无法直接获取二次设备及二次系统的功能受损情况，存在误判和漏判的可能，给电网安全稳定运行带来风险，同时监控装置并未给出故障定位和处理意见，不利于运维和检修人员分析问题和排查故障。本发明提出一种用于智能变电站二次设备及二次系统功能受损度分析方法，综合利用过程层网络报文和站控层网络报文信息，实现了二次设备及二次系统功能受损度分析、图形化表达和故障定位，提高了智能变电站的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持。本发明的技术进步：本发明提出一种以过程层和站控层网络报文为数据源，以“功能条件库”为分析过滤条件，以“功能逻辑矩阵”为逻辑运算因子实现二次设备及二次系统功能受损度分析技术。本发明通过建立“功能条件库”和“功能逻辑矩阵”，实现了二次设备及二次系统各个功能与二次设备或二次系统告警、故障或其它状态变位信息间关联分析，在此基础上，实现了二次设备及二次系统功能受损度分析、图形化表达和故障定位，提高了智能变电站的智能诊断能力，为运行维护提供技术支持。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。当前第1页1 2 3