智能变电站继电保护的故障定位方法及系统与流程

1.本公开涉及智能变电站领域，更具体地讲，涉及一种智能变电站继电保护的故障定位方法及系统。


背景技术：

2.随着电网智能变电站数量的增多及运行时间的增长，检修运维单位对于智能变电站二次设备检验任务逐渐增多，检修作业需要准备大量现场检验验收卡、工作票、现场光功率测试表格等，人工输入效率低，且易出错。此外，由于二次回路看不见、摸不着，缺陷故障定位存在较大难度。同时，不同专业人员现场运维，进行二次回路作业，导致检修作业存在二次回路存在不确定性，需要频繁校核二次回路是否正常、整组测试出口或遥控出口是否安全可行，由于现场检修作业交叉导致不同专业需要频繁配合沟通，作业效率不高。
3.智能变电站二次设备运行维护及检修中，保护软压板、设备检修压板以及跳闸出口压板的投/退操作是一项重要工作。由于电网的运维人员在智能变电站方面的技术水平和运行经验不足，运行操作沿用传统变电站压板投退制度，容易导致误投、漏投压板以及压板操作顺序不当造成的一次设备跳闸事故，增加了变电站二次设备检修及故障隔离工作的安全风险。


技术实现要素：

4.本公开的实施例的目的在于提供一种智能变电站继电保护的故障定位方法及系统，进行继电保护装置故障高效定位，提高现场消缺工作效率。
5.第一方面，本发明提供一种智能变电站继电保护的故障定位方法，包括：解析scd和spcd文件获取智能变电站各智能电子设备之间的光纤连接关系和信号收发关系，自动绘制出变电站的网络拓扑结构和各智能电子设备间的数据流向；
6.采集各智能电子设备间的工作状态信息，在根据所述工作状态信息确定出现故障时，根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备；
7.根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。
8.进一步地，所述根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备包括：
9.根据各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发关系确定各智能电子设备之间的最少延时时长，在各智能电子设备出现故障的时间之间的间隔大于所述最少延时时长时，将对应的智能电子设备确定为待排查的关联故障目标智能电子设备。
10.进一步地，根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备的步骤包括：
11.根据所述关联故障目标智能电子设备的工作状态信息确定关联故障目标智能电
子设备的故障类型；
12.在所述关联故障目标智能电子设备的故障类型属于预设的关联故障关系时，在对应的关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。
13.进一步地，所述在对应的关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备的步骤包括：
14.根据所述各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发关系，确定位于所述光纤连接关系以及信号收发关系中最上游的关联故障目标智能电子设备为最终的关联故障智能电子设备。
15.进一步地，所述工作状态信息包括光口信息、压板状态信息、goose变位信息、sv数据信息、报文异常分析信息、以及温度信息。
16.第二方面，本发明提供一种智能变电站继电保护的故障定位系统包括：设备关系解析模块，用于解析scd和spcd文件获取智能变电站各智能电子设备之间的光纤连接关系和信号收发关系，自动绘制出变电站的网络拓扑结构和各智能电子设备间的数据流向；
17.关联目标确定模块，用于采集各智能电子设备间的工作状态信息，在根据所述工作状态信息确定出现故障时，根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备；
18.关联故障确定模块，用于根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。
19.进一步地，所述关联目标确定模块还用于根据各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发关系确定各智能电子设备之间的最少延时时长，在各智能电子设备出现故障的时间之间的间隔大于所述最少延时时长时，将对应的智能电子设备确定为待排查的关联故障目标智能电子设备。
20.进一步地，所述关联故障确定模块具体用于根据所述关联故障目标智能电子设备的工作状态信息确定关联故障目标智能电子设备的故障类型；在所述关联故障目标智能电子设备的故障类型属于预设的关联故障关系时，在对应的关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。
21.进一步地，所述关联故障确定模块具体用于根据所述各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发关系，确定位于所述光纤连接关系以及信号收发关系中最上游的关联故障目标智能电子设备为最终的关联故障智能电子设备。
22.进一步地，所述工作状态信息包括光口信息、压板状态信息、goose变位信息、sv数据信息、报文异常分析信息、以及温度信息。
23.本发明的智能变电站继电保护的故障定位方法及系统，通过根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备，并根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备，能够快速定位关联故障设备，提高现场消缺工作效率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明
的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是根据本公开的实施例的智能变电站继电保护的故障定位方法的流程图。
26.图2是根据本公开的实施例的智能变电站继电保护的故障定位方法的原理图。
27.图3是根据本公开的实施例的智能变电站继电保护的故障定位系统的结构示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
29.需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
30.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
31.将智能变电站电气设备及网络结构定义为“三层两网”结构，在功能和信息上实现了变电站内一、二次设备之间的信息共享和互操作。智能变电站在逻辑上被分为站控层、间隔层和过程层三层，站控层网络、过程层网络两网。
32.站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统、对时系统等，主要设备包含监控系统主机、远动通信装置、一体化信息平台、继电保护故障信息系统子站等，形成全站监控、管理中心，并与远方监控/调度中心通信。其主要功能为通过网络汇集和传送数据，实现面向全站设备的实时运行监视、操作闭锁控制、以及保护信息管理等功能，并提供站内运行、管理、工程配置的人、机交互界面。
33.过程层是一次与二次设备的联结部分，主要设备包括合并单元、智能终端，其中，合并单元(merging unit，mu)是对电流互感器、电压互感器传输过来的模拟电气量进行合并和同步处理，转化为数字信号，并按照统一的数据格式通过过程层总线转发给间隔层设备使用的装置。智能终端(intelligent terminal)是一种智能组件，也即智能操作箱，采用电缆与一次设备连接，采用光纤与二次设备连接，实现对主变压器、断路器、隔离开关开入信号的采集，以及对上述设备的控制和操作等功能。智能变电站过程层主要面向一次设备，完成实时运行电气量信息的采集与检测、继电保护设备运行状态参数(非电气量)的监测、控制命令的执行等功能，是变电站可靠运行的保障。
34.间隔层是由各种保护装置、自动化装置、系统测控装置、计量采集装置、故障录波及网络记录分析等智能设备构成，其主要作用是汇总本间隔过程层实时数据信息，并且作用于该间隔一次设备，执行对一次设备的保护控制、逻辑控制、操作闭锁、实施同期以及优先级控制等功能，并与站控层及过程层进行承上启下的数据传输。在站控层及网络失效的
情况下，间隔层设备仍能独立完成对过程层一次设备的保护控制等就地监控功能。
35.站控层/间隔层网络由制造报文规范(manufacturing message substation，mms)网和面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event，goose)网组成，连接站控层和间隔层设备，用于传输监控网络中全站的实时数据汇总和控制命令的报文，以及多智能电子设备之间的间隔闭锁信号和实时跳闸信号。
36.过程层网络由采样值数字化传输信息(sampled value，sv)网和goose网组成。过程层sv网络，主要作用是过程层与间隔层设备之间的电流、电压等电气量实时采样数据的传送，实现可靠、实时的信息交换。
37.图1是根据本公开的实施例的智能变电站继电保护的故障定位方法的流程图。如图1所示，该智能变电站继电保护的故障定位方法包括：
38.步骤101：解析scd和spcd文件获取智能变电站各智能电子设备之间的光纤连接关系和信号收发关系，自动绘制出变电站的网络拓扑结构和各智能电子设备间的数据流向。
39.步骤102：采集各智能电子设备间的工作状态信息，在根据所述工作状态信息确定出现故障时，根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备。
40.步骤103：根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。
41.本实施例通过根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备，并根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备，能够快速定位关联故障设备，提高现场消缺工作效率。
42.上述该智能变电站继电保护的故障定位方法还存在多种优选实施例：
43.具体地，根据各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发关系确定各智能电子设备之间的最少延时时长，在各智能电子设备出现故障的时间之间的间隔大于所述最少延时时长时，将对应的智能电子设备确定为待排查的关联故障目标智能电子设备。
44.智能变电站继电保护的故障定位方法的原理图如图2所示，通过解析scd和spcd文件获取变电站各ied之间的光纤连接关系和信号收发关系，自动绘制出变电站的网络拓扑结构和ied间的数据流向，并通过采集ied的光口信息、告警信息、压板状态、goose变位、sv数据、以及报文异常分析信息等来综合诊断出变电站二次回路异常及进行故障定位和告警。
45.具体地，可以根据所述关联故障目标智能电子设备的工作状态信息确定关联故障目标智能电子设备的故障类型；在所述关联故障目标智能电子设备的故障类型属于预设的关联故障关系时，在对应的关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。比如，位于在光纤连接关系以及信号收发关系中位于上游的冷却设备或者散热风扇出现故障时，下游的功能模块(如igbt功能单元)可能会出现温度故障，若该温度故障是由于上游的冷却设备或者散热风扇出现故障导致的，则上游的冷却设备或者散热风扇和下游的功能单元均会出现故障信息，根据出现故障的时间，以及预设的上下游设备之间故障的关联关系，可以排查出此类关联故障设备，由此提升故障定位效率。
46.进一步具体地，可以根据所述各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发
关系，确定位于所述光纤连接关系以及信号收发关系中最上游的关联故障目标智能电子设备为最终的关联故障智能电子设备。
47.通过将智能变电站中每个ied设备的板卡面板进行图形建模，根据变电站现场设备的实际情况将每一个ied设备背面板图清晰的显示在可视化界面中，包括背面板中的每一个插件和端口。可以根据装置异常告警、告警文件等信息，进行继电保护装置故障定位，给出处理措施建议，提高现场消缺工作效率，实现了装置告警信息、告警原因与故障处理措施的自动关联，能根据保护装置和智能终端的跳/合闸报文及接点反校报文信息实现跳/合闸回路诊断功能。完成故障定位后，可及时推送完整故障定位信息(含告警原因、处理建议等)、点亮光字牌、发送告警报文(含告警原因、处理建议等)至主站等客户端，当异常、故障定位不确定时，列出各可能异常的所有装置、回路信息，可以自定义排序查找。
48.具体地，所述工作状态信息包括光口信息、压板状态信息、goose变位信息、sv数据信息、报文异常分析信息、以及温度信息。
49.图3是根据本公开的实施例的智能变电站继电保护的故障定位系统的结构图。图1-图2所示的实施例可以用于解释本实施例。如图3所示：一种智能变电站继电保护的故障定位系统，包括：
50.设备关系解析模块301，用于解析scd和spcd文件获取智能变电站各智能电子设备之间的光纤连接关系和信号收发关系，自动绘制出变电站的网络拓扑结构和各智能电子设备间的数据流向；
51.关联目标确定模块302，用于采集各智能电子设备间的工作状态信息，在根据所述工作状态信息确定出现故障时，根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备；
52.关联故障确定模块303，用于根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。
53.优选地，所述关联目标确定模块还用于根据各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发关系确定各智能电子设备之间的最少延时时长，在各智能电子设备出现故障的时间之间的间隔大于所述最少延时时长时，将对应的智能电子设备确定为待排查的关联故障目标智能电子设备。
54.优选地，所述关联故障确定模块具体用于根据所述关联故障目标智能电子设备的工作状态信息确定关联故障目标智能电子设备的故障类型；在所述关联故障目标智能电子设备的故障类型属于预设的关联故障关系时，在对应的关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备。
55.优选地，所述关联故障确定模块具体用于根据所述各智能电子设备之间的光纤连接关系以及信号收发关系，确定位于所述光纤连接关系以及信号收发关系中最上游的关联故障目标智能电子设备为最终的关联故障智能电子设备。
56.优选地，所述工作状态信息包括光口信息、压板状态信息、goose变位信息、sv数据信息、报文异常分析信息、以及温度信息。
57.本实施例通过根据各智能电子设备之间的光纤连接关系、信号收发关系以及出现故障的时间，确定待排查的关联故障目标智能电子设备，并根据预设的关联故障关系，在所述关联故障目标智能电子设备中确定最终的关联故障智能电子设备，能够快速定位关联故
障设备，提高现场消缺工作效率。采用信号多维度关联的二次设备定位技术，并通过信号多维度关联，实现二次设备装置、板卡级定位诊断。设备异常定位功能模块可实现装置告警信息、告警原因与故障处理措施的自动关联，能根据保护装置和智能终端的跳/合闸报文及接点反校报文信息实现跳/合闸回路诊断功能。
58.在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。
59.用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd+rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
60.此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
61.此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展单元上的cpu等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
62.需要说明的是，上述各流程和各系统结构图中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
63.以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，fpga或asic)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。
64.上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。