基于IEC61850的电子系统警报处理信息模型建立与算法研究

摘要

变电站自动化、数字式变电站等融合现代信息技术的解决方案的广泛应用大大提高了电网日常运营管理的信息化和自动化。然而，当电网发生故障时，会产生大量的警报呈递给调度中心，调度人员常常会淹没在浩大的警报之中，很难在较短的时间内对大量警报进行分析，确切诊断出电网中发生的事件。所以需要研究快速、有效的警报处理方法，帮助调度人员快速识别出电网中发生的事件，以便及时采取有效措施维持或者恢复电网的安全、稳定运行。
　　 本文针对电力系统警报处理所包含的两个过程，警报处理的信息模型建立与警报处理算法进行了相关的研究。
　　 首先概述了课题研究的意义、背景，从警报处理算法研究和信息模型两个方面概述了警报处理问题的研究现状，总结了各种算法的优缺点和发展趋势。然后，分析了IEC61850的特点，概述了IEC61850对变电站一次架构和二次架构建模的方式，介绍了IEC61850的SCL语言和SCL语言的语义模式。给出了警报处理系统的功能目标，分析了警报处理的信息需求及各种可能信息源，给出了警报处理系统总的信息流程。
　　 采用动态故障树方法建立了保护装置动作逻辑模型和保护动作模式模型，搭建了基于保护动作模式的分布式警报处理模型，在该警报处理模型基础上，基于保护动作模式警报处理方法的知识库，设计了通过扩展SCL模型生成知识库的方法。
　　 接着在分析IEC61850SCL模型描述能力的基础上，通过继承SCL类体系中的相关基类建立联络线类型，基于联络线类，构建了彼此关联的各个变电站的SCL模型及其扩展模型，建立了应用于警报处理的标准化信息模型。
　　 最后基于广东某区域电网的拓扑使用算例对扩展SCL模型生成，警报处理算法进行了验证。结果表明，扩展SCL模型能够提供给警报处理系统完备标准的信息，基于扩展SCL模型生成的知识库有效，基于保护动作模式的警报处理算法正确有效。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的意义和背景

1．2 警报处理问题的起源

1．3 警报处理与故障诊断

1．4 国内外研究现状

1．4．1 警报处理信息模型研究现状

1．4．2 警报处理的算法研究现状

1．5 论文的主要工作

第2章 IEC61850建模和警报处理系统分析

2．1 引言

2．2 IEC61850特点

2．2．1 使用面向对象建模技术

2．2．2 独立于具体通信技术

2．2．3 按功能划分节点

2．2．4 有利于系统的扩展

2．2．5 使用XML语言

2．3 IEC61850 SCL模型

2．3．1 SCL模型中的对象

2．3．2 SCL模型中的架构

2．3．3 SCL模型的描述语言-XML

2．4 警报处理系统的功能和目标

2．5 警报处理系统框架

2．6 警报处理系统的信息需求

2．6．1 静态信息

2．6．2 动态信息

2．6．3 信息来源

2．7 本章小结

第3章 基于保护动作模式的分布式警报处理算法

3．1 引言

3．2 集中式与分布式警报处理模型

3．2．1 警报处理算法的通用过程分析

3．2．2 分布式故障诊断模型

3．3 保护动作模式的划分

3．4 保护动作模式信息的获取

3．5 基于保护动作模式的推理分析

3．5．1 单侧源网络

3．5．2 双侧电源网络

3．5．3 保护动作模式的匹配和叠加

3．6 基于保护动作模式警报处理算法知识库的设计与生成

3．6．1 保护装置知识库建立

3．6．2 完整知识库建立

3．6．3 知识库的描述语言

3．7 本章小结

第4章 基于扩展IEC61850警报处理信息模型的建立

4．1 引言

4．2 扩展IEC61850建立警报处理信息模型的优势

4．3 扩展SCL模型的方法

4．3．1 SCL模型Schema的扩展类设计

4．3．2 SCL模型扩展的设计

4．4 多个SCL模型扩展设计

4．4．1 多个SCL模型扩展的步骤

4．4．2 线路间隔的匹配

4．5 扩展SCL模型的类体系

4．6 应用于警报处理的信息模型的设计

4．7 本章小结

第5章 扩展SCL模型和基于保护动作模式警报处理算法的验证

5．1 前言

5．2 扩展SCL模型的建立和检验

5．2．1 扩展SCL模型的流程

5．2．2 扩展SCL模型的建立

5．2．3 扩展SCL模型有效性检验

5．2．4 基于扩展SCL模型的警报变量名映射

5．3 基于保护动作模式警报处理方法的验证

5．3．1 基于保护模式警报处理方法的知识库

5．3．2 基于保护动作模式警报处理的流程

5．3．3 基于保护动作模式的警报处理算例验证

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

附录1 部分扩展SCL模型的XML描述

附录2 部分基于保护动作模式的警报处理算法程序代码

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果