基于scd的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的繼電保護可靠性評估技術(shù)，具體是一種基于 SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 微機保護主要構(gòu)成元件是電子元器件，但長期以來對于微機保護的可靠性評估僅 僅停留在理論分析階段，一直沒有進入實際工程應(yīng)用領(lǐng)域?；贗EC61850標準的智能變電 站保護系統(tǒng)構(gòu)成遠比常規(guī)綜自復(fù)雜，如增加了合并單元、智能終端、過程層交換機等物理設(shè) 備，保護出現(xiàn)了 "直采直跳"、"直采網(wǎng)跳"、"網(wǎng)采網(wǎng)跳"不同的應(yīng)用模式。與此同時，保護系 統(tǒng)的信息具備了通過SV、GOOSE、麗S網(wǎng)絡(luò)在線獲取的可能。因此，在智能變電站技術(shù)背景 下，繼電保護系統(tǒng)的可靠性在線評價具備了必要性和可行性。
[0003] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN102136113A公開（公告）日 2011. 07. 27,公開了一種智能變電站二次系統(tǒng)可靠性評估方案，利用可靠性框圖、鄰接矩陣 和最小路集技術(shù)建立智能變電站二次系統(tǒng)的可靠性評估模型；在開展裝置可靠性估計基礎(chǔ) 上進行系統(tǒng)總體可靠性計算并將元件重要度分析引入到二次系統(tǒng)中，利用概率重要度和關(guān) 鍵重要度實施智能變電站二次系統(tǒng)元件重要度評價；根據(jù)可靠性評估結(jié)果，分析影響系統(tǒng) 可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，采取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及設(shè)備冗余的措施提高系統(tǒng)的可靠性，充分滿足了 智能變電站的新需求。該技術(shù)方法適用于電力系統(tǒng)智能變電站二次系統(tǒng)的可靠性評估。但 該技術(shù)闡述的是一般的可靠性分析技術(shù)方案，不是基于SCD所涵蓋的變電站保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 與配置關(guān)系，進行針對性的可靠性分析，并未體現(xiàn)SCD所反映的不同保護構(gòu)成方式（如直采 直跳、直采網(wǎng)跳、網(wǎng)采網(wǎng)跳）可靠性分析上的差異，也沒有實現(xiàn)基于實時報文信息的在線可 靠性評估。
[0004] 中國專利文獻號0附035592874公開（公告）日2014.02.05，公開了一種基于50) 文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，包括以下步驟：1)讀取SCD文件，獲得保 護系統(tǒng)中各IED的虛端子和虛回路的謂詞表達式；2)根據(jù)所述謂詞表達式，生成保護系統(tǒng) 的邏輯連接圖及其謂詞表達式；3)根據(jù)邏輯連接圖的謂詞表達式進行謂詞演算，識別保護 系統(tǒng)的物理連接，并生成保護系統(tǒng)的物理連接圖；4)將物理連接圖轉(zhuǎn)化為保護系統(tǒng)的可靠 性框圖；5)根據(jù)可靠性框圖對保護系統(tǒng)進行可靠性指標的計算。但該技術(shù)僅僅實現(xiàn)了靜態(tài) 可靠性評估，并沒有解決在線可靠性評估問題；其二，沒有提出基于間隔的保護系統(tǒng)可靠性 測評方案；其三，沒有涉及對于反映保護運行狀態(tài)的信息處理機制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性 在線評估系統(tǒng)，通過解析SCD文件，獲取各間隔的保護系統(tǒng)配置方案（如"直采直跳"、"直采 網(wǎng)跳"、"網(wǎng)采網(wǎng)跳"，單重化配置、雙重化配置等）以及構(gòu)成保護系統(tǒng)的物理設(shè)備（如合并單 元、保護裝置、智能終端、過程層交換機、聯(lián)接光纜等）的基本元件；并將保護系統(tǒng)配置方案 轉(zhuǎn)換為基于物理設(shè)備功能聯(lián)接關(guān)系的RBD(ReliabilityBlockDiagram，可靠性框圖）。在 此基礎(chǔ)上，將反映保護系統(tǒng)運行狀況的SV、GOOSE、MMS原始報文，處理成可靠性計算所需的 中間數(shù)據(jù)；基于可靠性分析理論和算法，針對保護系統(tǒng)的RBD，進行各種保護系統(tǒng)的靜態(tài)可 靠性評估分析；通過在線獲取報文信息的處理，構(gòu)成可靠性評估所需的中間數(shù)據(jù)，完成在線 可靠性評估分析。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明包括：網(wǎng)絡(luò)通信模塊、人機接口模塊、模型解析模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、可靠性 評價模塊，其中：人機接口模塊將收到的SCD文件輸出至模型解析模塊并接收來自模型解 析模塊所解析的基本元件，人機接口模塊依據(jù)可靠性分析理論和人機交互方式，對基本元 件進行可靠性建模，并將基本元件的可靠性模型送至可靠性評價模塊；模型解析模塊對收 到的SCD文件進行解析得到保護系統(tǒng)配置方案，轉(zhuǎn)換為保護系統(tǒng)的RBD，并輸出至可靠性評 價模塊；網(wǎng)絡(luò)通信模塊通過SV、G00SE、MMS網(wǎng)絡(luò)，采集反映保護系統(tǒng)運行狀況的原始報文信 息并輸出至數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊將原始報文信息中的SV、GOOSE、MMS報文處理成 可靠性仿真分析所需的中間數(shù)據(jù)，并輸出至可靠性評價模塊；可靠性評價模塊根據(jù)可靠性 分析理論以及可靠性仿真算法，對基本元件的可靠性模型、保護系統(tǒng)的RBD、中間數(shù)據(jù)進行 保護系統(tǒng)靜態(tài)可靠性分析和在線可靠性評估分析，并將評估結(jié)果送至數(shù)據(jù)處理模塊保存。
[0008] 用于建模的基本元件是指：構(gòu)成保護系統(tǒng)的物理設(shè)備（含聯(lián)接）組成，保護系統(tǒng)的 可靠性取決于基本元件的可靠性組合。
[0009] 所述的可靠性模型是指：元件的故障和修復(fù)率服從何種特性，如對應(yīng)于無電子元 器件特征的元件，如聯(lián)接光纜，可采用固定參數(shù)模型；具有電子元器件特征的元件采用指數(shù) 分布或雙參數(shù)Weibull分布模型。
[0010]所述的保護系統(tǒng)可靠性框圖RBD是指：用面向結(jié)構(gòu)的分析方法描述保護系統(tǒng)中各 單元的物理聯(lián)接和功能邏輯關(guān)系圖，構(gòu)建以物理設(shè)備為對象的保護系統(tǒng)工作原理圖，如"合 并單元+聯(lián)接光纜+保護裝置+聯(lián)接光纜+過程層交換機+聯(lián)接光纜+智能終端"，構(gòu)成保 護系統(tǒng)等。
[0011] 所述的保護系統(tǒng)包括：位于變電站側(cè)、用于采集互感器模擬量信息的合并單元、保 護裝置、聯(lián)結(jié)斷路器與隔離刀閘的智能終端裝置及相關(guān)的二次聯(lián)接回路。
[0012] 所述的原始報文信息包括：實時SV、G00SE和MMS報文，如反映保護系統(tǒng)運行狀況， 如保護系統(tǒng)投運、檢修等；保護系統(tǒng)（含二次回路）健康狀況，如報文中斷、裝置硬件異常告 警、軟件告警等。
[0013] 所述的基本元件包括：構(gòu)成保護系統(tǒng)邏輯功能關(guān)系的獨立物理形態(tài)設(shè)備，如合并 單元（含合并智能終端）、保護裝置、過程層交換機、智能終端，聯(lián)接光纜等：
[0014] 所述的中間數(shù)據(jù)是指：對于原始報文依據(jù)可靠性仿真計算要求處理后，可 直接用于可靠性仿真計算的數(shù)據(jù)。如基于危險與可操作性分析（HAZOP，Hazardand operability)，表1中的原因?qū)儆谥虚g數(shù)據(jù)，偏差屬于原始數(shù)據(jù)。
[0015] 表1智能變電站保護系統(tǒng)HAZOP分析
【主權(quán)項】
1. 一種基于SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)，其特征在于，包括：網(wǎng)絡(luò)通信模 塊、人機接口模塊、模型解析模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、可靠性評價模塊，其中：人機接口模塊將 收到的SCD文件輸出至模型解析模塊，并接收來自模型解析模塊所解析的基本元件；人機 接口模塊依據(jù)可靠性分析理論和人機交互方式，對基本元件進行可靠性建模，并將基本元 件的可靠性模型送至可靠性評價模塊；模型解析模塊對收到的SCD文件進行解析得到保護 系統(tǒng)配置方案，轉(zhuǎn)換為保護系統(tǒng)的RBD，并輸出至可靠性評價模塊；網(wǎng)絡(luò)通信模塊聯(lián)接SV、 GOOSE、MMS網(wǎng)絡(luò)，采集反映保護系統(tǒng)運行狀況的原始報文信息并輸出至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù) 據(jù)處理模塊將原始報文信息中的SV、GOOSE、MMS報文處理成可靠性仿真分析所需的中間數(shù) 據(jù)，并輸出至可靠性評價模塊；可靠性評價模塊根據(jù)可靠性分析理論W及可靠性仿真算法， 對基本元件的可靠性模型、保護系統(tǒng)的RBD、中間數(shù)據(jù)進行保護系統(tǒng)靜態(tài)可靠性分析和在線 可靠性評估分析，并將評估結(jié)果送至數(shù)據(jù)處理模塊保存。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)，其特征是，所 述的網(wǎng)絡(luò)通信模塊包括：網(wǎng)絡(luò)通信單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，其中：網(wǎng)絡(luò)通信單元分別接收來 自保護系統(tǒng)的系統(tǒng)運行原始報文，W及來自電網(wǎng)的可靠性評估數(shù)據(jù)調(diào)用請求；數(shù)據(jù)傳輸單 元將原始報文送至數(shù)據(jù)處理模塊，并根據(jù)來自電網(wǎng)的調(diào)用請求調(diào)用數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)，其特征是，所 述的人機接口模塊包括；數(shù)據(jù)讀入單元、人機操作單元和可視化展示單元，其中：數(shù)據(jù)讀入 單元獲取SCD文件并輸出至模型解析模塊；人機操作單元接收人工操作指令，讀取SCD文件 并對基本元件進行可靠性建模；可視化展示單元接收來自數(shù)據(jù)處理模塊的信息，采用QT等 技術(shù)，實現(xiàn)可靠性評估結(jié)果的可視化展示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)，其特征是，所 述的模型解析模塊包括：模型解析單元、R抓轉(zhuǎn)換單元，其中：模型解析單元對SCD文件進行 解析并得到構(gòu)成各種保護系統(tǒng)的基本元件并傳送至人機接口模塊；R抓轉(zhuǎn)換單元將保護系 統(tǒng)的配置，轉(zhuǎn)換為基于物理聯(lián)接和功能邏輯關(guān)系的RBD，并輸出至可靠性評估模塊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)，其特征是，所 述的數(shù)據(jù)處理模塊包括：報文處理單元和數(shù)據(jù)存儲單元，其中：報文處理單元將原始報文 處理成中間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲單元保存來自可靠性評估模塊的評估結(jié)果W及中間數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SCD的繼電保護系統(tǒng)可靠性在線評估系統(tǒng)，其特征是，所 述的可靠性評價模塊包括；靜態(tài)評估單元和在線評估單元，其中：靜態(tài)評估單元接收來自 人機接口模塊的基本元件可靠性模型W及模型解析模塊的RBD ;依據(jù)可靠性分析算法，評 估保護系統(tǒng)靜態(tài)可靠性；在線評估單元結(jié)合RBD、中間數(shù)據(jù)及檢修策略，依據(jù)可靠性評估算 法，實現(xiàn)保護系統(tǒng)的在線可靠性評估。
7. -種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述系統(tǒng)的可靠性在線評估方法，其特征在于，包括W 下步驟： S100 ;通過人機界面接口，獲取SCD文件，解析獲得保護系統(tǒng)的組成方案W及構(gòu)成保護 系統(tǒng)的基本元件； S200 ;通過人機界面接口，完成保護系統(tǒng)基本元件的可靠性建模； S300 ;將解析SCD后獲得的保護系統(tǒng)組成方案，轉(zhuǎn)換為保護系統(tǒng)RBD，作為可靠性分析 的輸入數(shù)據(jù)源； S400 ;在線獲取保護系統(tǒng)的運行狀態(tài)報文信息，依據(jù)可靠性分析理論，處理成可靠性分 析所需的中間數(shù)據(jù)； S500 ;依據(jù)保護系統(tǒng)基本元件可靠性模型、RBD W及中間數(shù)據(jù)，采用可靠性分析理論和 算法，進行基于保護系統(tǒng)RBD的靜態(tài)可靠性分析，或基于運行狀態(tài)信息的在線可靠性分析； 由此，完成基于SCD的保護系統(tǒng)可靠性評估。
【專利摘要】一種電力系統(tǒng)領(lǐng)域基于SCD的繼電保護在線可靠性評估系統(tǒng)，包括：網(wǎng)絡(luò)通信模塊、人機接口模塊、模型解析模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、可靠性評價模塊，本發(fā)明通過解析SCD文件，獲取保護系統(tǒng)組成方案及基本元件并轉(zhuǎn)換為RBD；將反映保護系統(tǒng)運行狀況的SV、GOOSE、MMS報文處理成可靠性計算所需的中間數(shù)據(jù)，基于可靠性分析理論、RBD及可靠性算法，完成對于各種保護系統(tǒng)的靜態(tài)和在線可靠性評估分析，本發(fā)明實現(xiàn)智能變電站保護系統(tǒng)的靜態(tài)和在線可靠性評估，可有效發(fā)現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)的隱患，為基于可靠性分析的狀態(tài)評估奠定基礎(chǔ)，提高繼電保護系統(tǒng)的可用率，為電網(wǎng)的安全運行提供可靠保障。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104680020
【申請?zhí)枴緾N201510105280
【發(fā)明人】高翔
【申請人】上海毅昊自動化有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月11日