基于scd的继电保护系统可靠性在线评估系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统技术领域的继电保护可靠性评估技术，具体是一种基于 SCD的继电保护系统可靠性在线评估系统。
【背景技术】
[0002] 微机保护主要构成元件是电子元器件，但长期以来对于微机保护的可靠性评估仅 仅停留在理论分析阶段，一直没有进入实际工程应用领域。基于IEC61850标准的智能变电 站保护系统构成远比常规综自复杂，如增加了合并单元、智能终端、过程层交换机等物理设 备，保护出现了 "直采直跳"、"直采网跳"、"网采网跳"不同的应用模式。与此同时，保护系 统的信息具备了通过SV、GOOSE、丽S网络在线获取的可能。因此，在智能变电站技术背景 下，继电保护系统的可靠性在线评价具备了必要性和可行性。
[0003] 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102136113A公开（公告）日 2011. 07. 27,公开了一种智能变电站二次系统可靠性评估方案，利用可靠性框图、邻接矩阵 和最小路集技术建立智能变电站二次系统的可靠性评估模型；在开展装置可靠性估计基础 上进行系统总体可靠性计算并将元件重要度分析引入到二次系统中，利用概率重要度和关 键重要度实施智能变电站二次系统元件重要度评价；根据可靠性评估结果，分析影响系统 可靠性的薄弱环节，采取系统结构优化及设备冗余的措施提高系统的可靠性，充分满足了 智能变电站的新需求。该技术方法适用于电力系统智能变电站二次系统的可靠性评估。但 该技术阐述的是一般的可靠性分析技术方案，不是基于SCD所涵盖的变电站保护系统结构 与配置关系，进行针对性的可靠性分析，并未体现SCD所反映的不同保护构成方式（如直采 直跳、直采网跳、网采网跳）可靠性分析上的差异，也没有实现基于实时报文信息的在线可 靠性评估。
[0004] 中国专利文献号0附035592874公开（公告）日2014.02.05，公开了一种基于50) 文件的智能变电站保护系统可靠性自动分析方法，包括以下步骤：1)读取SCD文件，获得保 护系统中各IED的虚端子和虚回路的谓词表达式；2)根据所述谓词表达式，生成保护系统 的逻辑连接图及其谓词表达式；3)根据逻辑连接图的谓词表达式进行谓词演算，识别保护 系统的物理连接，并生成保护系统的物理连接图；4)将物理连接图转化为保护系统的可靠 性框图；5)根据可靠性框图对保护系统进行可靠性指标的计算。但该技术仅仅实现了静态 可靠性评估，并没有解决在线可靠性评估问题；其二，没有提出基于间隔的保护系统可靠性 测评方案；其三，没有涉及对于反映保护运行状态的信息处理机制。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于SCD的继电保护系统可靠性 在线评估系统，通过解析SCD文件，获取各间隔的保护系统配置方案（如"直采直跳"、"直采 网跳"、"网采网跳"，单重化配置、双重化配置等）以及构成保护系统的物理设备（如合并单 元、保护装置、智能终端、过程层交换机、联接光缆等）的基本元件；并将保护系统配置方案 转换为基于物理设备功能联接关系的RBD(ReliabilityBlockDiagram，可靠性框图）。在 此基础上，将反映保护系统运行状况的SV、GOOSE、MMS原始报文，处理成可靠性计算所需的 中间数据；基于可靠性分析理论和算法，针对保护系统的RBD，进行各种保护系统的静态可 靠性评估分析；通过在线获取报文信息的处理，构成可靠性评估所需的中间数据，完成在线 可靠性评估分析。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 本发明包括：网络通信模块、人机接口模块、模型解析模块、数据处理模块、可靠性 评价模块，其中：人机接口模块将收到的SCD文件输出至模型解析模块并接收来自模型解 析模块所解析的基本元件，人机接口模块依据可靠性分析理论和人机交互方式，对基本元 件进行可靠性建模，并将基本元件的可靠性模型送至可靠性评价模块；模型解析模块对收 到的SCD文件进行解析得到保护系统配置方案，转换为保护系统的RBD，并输出至可靠性评 价模块；网络通信模块通过SV、G00SE、MMS网络，采集反映保护系统运行状况的原始报文信 息并输出至数据处理模块，数据处理模块将原始报文信息中的SV、GOOSE、MMS报文处理成 可靠性仿真分析所需的中间数据，并输出至可靠性评价模块；可靠性评价模块根据可靠性 分析理论以及可靠性仿真算法，对基本元件的可靠性模型、保护系统的RBD、中间数据进行 保护系统静态可靠性分析和在线可靠性评估分析，并将评估结果送至数据处理模块保存。
[0008] 用于建模的基本元件是指：构成保护系统的物理设备（含联接）组成，保护系统的 可靠性取决于基本元件的可靠性组合。
[0009] 所述的可靠性模型是指：元件的故障和修复率服从何种特性，如对应于无电子元 器件特征的元件，如联接光缆，可采用固定参数模型；具有电子元器件特征的元件采用指数 分布或双参数Weibull分布模型。
[0010]所述的保护系统可靠性框图RBD是指：用面向结构的分析方法描述保护系统中各 单元的物理联接和功能逻辑关系图，构建以物理设备为对象的保护系统工作原理图，如"合 并单元+联接光缆+保护装置+联接光缆+过程层交换机+联接光缆+智能终端"，构成保 护系统等。
[0011] 所述的保护系统包括：位于变电站侧、用于采集互感器模拟量信息的合并单元、保 护装置、联结断路器与隔离刀闸的智能终端装置及相关的二次联接回路。
[0012] 所述的原始报文信息包括：实时SV、G00SE和MMS报文，如反映保护系统运行状况， 如保护系统投运、检修等；保护系统（含二次回路）健康状况，如报文中断、装置硬件异常告 警、软件告警等。
[0013] 所述的基本元件包括：构成保护系统逻辑功能关系的独立物理形态设备，如合并 单元（含合并智能终端）、保护装置、过程层交换机、智能终端，联接光缆等：
[0014] 所述的中间数据是指：对于原始报文依据可靠性仿真计算要求处理后，可 直接用于可靠性仿真计算的数据。如基于危险与可操作性分析（HAZOP，Hazardand operability)，表1中的原因属于中间数据，偏差属于原始数据。
[0015] 表1智能变电站保护系统HAZOP分析
【主权项】
1. 一种基于SCD的继电保护系统可靠性在线评估系统，其特征在于，包括：网络通信模 块、人机接口模块、模型解析模块、数据处理模块、可靠性评价模块，其中：人机接口模块将 收到的SCD文件输出至模型解析模块，并接收来自模型解析模块所解析的基本元件；人机 接口模块依据可靠性分析理论和人机交互方式，对基本元件进行可靠性建模，并将基本元 件的可靠性模型送至可靠性评价模块；模型解析模块对收到的SCD文件进行解析得到保护 系统配置方案，转换为保护系统的RBD，并输出至可靠性评价模块；网络通信模块联接SV、 GOOSE、MMS网络，采集反映保护系统运行状况的原始报文信息并输出至数据处理模块；数 据处理模块将原始报文信息中的SV、GOOSE、MMS报文处理成可靠性仿真分析所需的中间数 据，并输出至可靠性评价模块；可靠性评价模块根据可靠性分析理论W及可靠性仿真算法， 对基本元件的可靠性模型、保护系统的RBD、中间数据进行保护系统静态可靠性分析和在线 可靠性评估分析，并将评估结果送至数据处理模块保存。
2. 根据权利要求1所述的基于SCD的继电保护系统可靠性在线评估系统，其特征是，所 述的网络通信模块包括：网络通信单元和数据传输单元，其中：网络通信单元分别接收来 自保护系统的系统运行原始报文，W及来自电网的可靠性评估数据调用请求；数据传输单 元将原始报文送至数据处理模块，并根据来自电网的调用请求调用数据处理模块的数据。
3. 根据权利要求1所述的基于SCD的继电保护系统可靠性在线评估系统，其特征是，所 述的人机接口模块包括；数据读入单元、人机操作单元和可视化展示单元，其中：数据读入 单元获取SCD文件并输出至模型解析模块；人机操作单元接收人工操作指令，读取SCD文件 并对基本元件进行可靠性建模；可视化展示单元接收来自数据处理模块的信息，采用QT等 技术，实现可靠性评估结果的可视化展示。
4. 根据权利要求1所述的基于SCD的继电保护系统可靠性在线评估系统，其特征是，所 述的模型解析模块包括：模型解析单元、R抓转换单元，其中：模型解析单元对SCD文件进行 解析并得到构成各种保护系统的基本元件并传送至人机接口模块；R抓转换单元将保护系 统的配置，转换为基于物理联接和功能逻辑关系的RBD，并输出至可靠性评估模块。
5. 根据权利要求1所述的基于SCD的继电保护系统可靠性在线评估系统，其特征是，所 述的数据处理模块包括：报文处理单元和数据存储单元，其中：报文处理单元将原始报文 处理成中间数据，数据存储单元保存来自可靠性评估模块的评估结果W及中间数据。
6. 根据权利要求1所述的基于SCD的继电保护系统可靠性在线评估系统，其特征是，所 述的可靠性评价模块包括；静态评估单元和在线评估单元，其中：静态评估单元接收来自 人机接口模块的基本元件可靠性模型W及模型解析模块的RBD ;依据可靠性分析算法，评 估保护系统静态可靠性；在线评估单元结合RBD、中间数据及检修策略，依据可靠性评估算 法，实现保护系统的在线可靠性评估。
7. -种根据上述任一权利要求所述系统的可靠性在线评估方法，其特征在于，包括W 下步骤： S100 ;通过人机界面接口，获取SCD文件，解析获得保护系统的组成方案W及构成保护 系统的基本元件； S200 ;通过人机界面接口，完成保护系统基本元件的可靠性建模； S300 ;将解析SCD后获得的保护系统组成方案，转换为保护系统RBD，作为可靠性分析 的输入数据源； S400 ;在线获取保护系统的运行状态报文信息，依据可靠性分析理论，处理成可靠性分 析所需的中间数据； S500 ;依据保护系统基本元件可靠性模型、RBD W及中间数据，采用可靠性分析理论和 算法，进行基于保护系统RBD的静态可靠性分析，或基于运行状态信息的在线可靠性分析； 由此，完成基于SCD的保护系统可靠性评估。
【专利摘要】一种电力系统领域基于SCD的继电保护在线可靠性评估系统，包括：网络通信模块、人机接口模块、模型解析模块、数据处理模块、可靠性评价模块，本发明通过解析SCD文件，获取保护系统组成方案及基本元件并转换为RBD；将反映保护系统运行状况的SV、GOOSE、MMS报文处理成可靠性计算所需的中间数据，基于可靠性分析理论、RBD及可靠性算法，完成对于各种保护系统的静态和在线可靠性评估分析，本发明实现智能变电站保护系统的静态和在线可靠性评估，可有效发现继电保护系统的隐患，为基于可靠性分析的状态评估奠定基础，提高继电保护系统的可用率，为电网的安全运行提供可靠保障。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104680020
【申请号】CN201510105280
【发明人】高翔
【申请人】上海毅昊自动化有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月11日