数字化变电站二次设备运行状态的监测系统及方法

摘要

本发明涉及变电站技术领域。公开了一种数字化变电站二次设备运行状态的监测系统及方法，该系统包括若干数字化变电站二次设备和站控层设备，所述二次设备通过各自网络报文记录设备与站控层设备直接或间接连接，本系统还包括状态监测装置及若干与所述网络报文记录设备相应的网络分析仪，所述网络分析仪分别与各自相应的网络报文记录设备连接，且所述状态监测装置分别与各网络分析仪和站控层设备通讯连接。本发明通过在现有的数字化变电站综合自动化通讯网络中增加对应的网络分析仪和状态监测装置，可以完全满足数字化变电站状态监测的要求，进而为在此基础上建立的数字化变电站的状态检修系统、全寿命周期成本管理等其他高级应用提供相关数据支持。

说明书

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，尤其涉及数字化变电站二次设备运行状态的监测系统及方法。

背景技术

随着数字化变电站从理论到现实，新建立的数字化变电站已经在建并投入使用。保护\测控装置、网络报文记录设备、通讯网络、保护子站等二次设备和网络设备的运行状态将直接影响到整个数字化变电站的运行安全性。因为远动终端、远动主机的数据和信息都通过IEC61850规约在数字化变电站综合自动化数据网络上进行信息交换，系统如图1所示，对二次设备和网络设备进行状态监测的所有信息都可以被获取，已经具备了可实现二次设备状态监测的技术基础。

目前电力系统中的一些技术和装置，实际上或多或少地已涉及状态监测，主要的监测对象是电厂及电力系统的重要电力设备，尤其是电力一次设备方面，如变压器、发电机、电动机、电缆、断路器等电气机械。虽然它们能起到一定的状态监测的目的，但还不能完全满足数字化变电站状态监测的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种数字化变电站二次设备运行状态的监测系统及方法，能完全满足数字化变电站状态监测的要求，可以为在此基础上建立的数字化变电站的状态检修系统、全寿命周期成本管理等其他高级应用提供相关数据支持。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种数字化变电站二次设备运行状态的监测系统，包括若干数字化变电站二次设备和站控层设备，所述二次设备通过各自的网络报文记录设备与站控层设备直接或间接连接，所述监测系统还包括状态监测装置及若干与所述网络报文记录设备相应的网络分析仪，所述网络分析仪分别与各自相应的网络报文记录设备连接，且所述状态监测装置分别与所述各网络分析仪和站控层设备通讯连接。

所述二次设备包括智能操作箱、合并单元和保护/测控装置，所述网络报文记录设备包括GOOSE交换机、SMV交换机和主控室交换机，其中，所述智能操作箱通过GOOSE交换机与所述保护/测控装置网络连接，所述合并单元通过SMV交换机与所述保护/测控装置网络连接，所述保护/测控装置通过主控室交换机与所述站控层设备网络连接。

所述网络分析仪包括GOOSE分析仪、SMV分析仪和MMS分析仪，其中，所述SMV分析仪与SMV交换机通讯连接，所述GOOSE分析仪与所述GOOSE交换机通讯连接，所述MMS分析仪与所述主控室交换机通讯连接，且所述SMV分析仪、GOOSE分析仪及MMS分析仪还分别与所述状态监测装置通讯连接。

所述站控层设备包括操作员站、后台主机和远动主机，所述操作员站、后台主机和远动主机分别与主控室交换机网络连接，所述远动主机还与所述状态监测装置通讯连接。

本发明还公开了一种采用如上所述的监测系统的数字化变电站二次设备运行状态的监测方法，包括如下步骤：首先，所述网络报文记录设备收集与其连接的二次设备的数据，其次，所述网络分析仪监视并读取各自网络报文记录设备所传输的数据并传输到所述状态监测装置，最后，所述状态监测装置将获得的数据进行归类整理后转发站控层设备。

所述二次设备包括智能操作箱、合并单元和保护/测控装置，所述网络报文记录设备包括GOOSE交换机、SMV交换机和主控室交换机，其中，所述智能操作箱通过GOOSE交换机与所述保护测控装置网络连接，所述合并单元通过SMV交换机与所述保护/测控装置网络连接，所述保护/测控装置通过主控室交换机与所述站控层设备网络连接。

所述述网络分析仪包括GOOSE分析仪、SMV分析仪和MMS分析仪，其中，所述SMV分析仪与SMV交换机通讯连接，所述GOOSE分析仪与所述GOOSE交换机通讯连接，所述MMS分析仪与所述主控室交换机通讯连接，且所述SMV分析仪、GOOSE分析仪及MMS分析仪还分别与所述状态监测装置通讯连接。

所述站控层设备包括操作员站、后台主机和远动主机，所述操作员站、后台主机和远动主机分别与主控室交换机网络连接，所述远动主机还与所述状态监测装置通讯连接。

本发明的有益效果：

本发明通过在现有的数字化变电站综合自动化通讯网络中增加对应的网络分析仪和状态监测装置，可以完全满足数字化变电站状态监测的要求，进而为在此基础上建立的数字化变电站的状态检修系统、全寿命周期成本管理等其他高级应用提供相关数据支持。

附图说明

图1是现有的数字化变电站综合自动化的通讯网示意图；

图2是本发明数字化变电站二次设备运行状态的监测系统的通讯网络示意图。

图中：1-状态监测装置，2-智能操作箱，3-合并单元，4-保护/测控装置，51-GOOSE交换机，52-SMV交换机，53-主控室交换机，61-GOOSE分析仪，62-SMV分析仪，63-MMS分析仪，71-操作员站，72-后台主机，73-远动主机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作清楚、完整地说明：

请参阅图2，本发明数字化变电站二次设备运行状态的监测系统的通讯网络示意图。这种数字化变电站二次设备运行状态的监测系统，包括若干数字化变电站二次设备和站控层设备，所述二次设备通过各自的网络报文记录设备与站控层设备直接或间接连接，本系统还包括状态监测装置1及若干与所述网络报文记录设备相应的网络分析仪，所述网络分析仪分别与各自相应的网络报文记录设备连接，且所述状态监测装置1分别与所述各网络分析仪和站控层设备通讯连接。

本实施例中，所述二次设备包括智能操作箱2、合并单元3和保护/测控装置4。所述智能操作箱2相当于传统的操作箱，只是将接受的继电器信号改成数字信号。所述合并单元3是指当使用传统电流互感器CT时，将模拟电量信号转换成数字电量信号的装置。所述保护/测控装置4是指新型的数字化保护和测控装置。所述网络报文记录设备包括GOOSE交换机51、SMV交换机52和主控室交换机53。其中，所述智能操作箱2通过GOOSE交换机51与所述保护/测控装置4网络连接。所述合并单元3通过SMV交换机52与所述保护/测控装置4网络连接。所述保护/测控装置4通过主控室交换机53与所述站控层设备直接网络连接。其中，所述智能操作箱2依次通过GOOSE交换机51、所述保护测控装置4及主控室交换机53与所述站控层设备间接连接。

所述网络分析仪包括GOOSE分析仪61、SMV分析仪62和MMS分析仪63。所述SMV分析仪62与SMV交换机52通讯连接，所述GOOSE分析仪61与所述GOOSE交换机51通讯连接，所述MMS分析仪63与所述主控室交换机53通讯连接，且所述SMV分析仪62、GOOSE分析仪61及MMS分析仪63还分别与所述状态监测装置1通讯连接。其中，各网络分析仪是数字化变电站必要的组成部分，数字化变电站二次设备运行状态的监测系统是建立在网络分析仪的功能之上的系统。各网络分析仪是对通讯网络中网络报文记录设备数据交换的监视读取装置。所述状态监测装置1是对变电站通讯网络中的数据进行监测、归类、转发的装置。

所述站控层设备包括操作员站71、后台主机72和远动主机73，所述操作员站71、后台主机72和远动主机73分别与主控室交换机53网络连接，所述远动主机73还与所述状态监测装置1通讯连接。所述状态监测装置1可以将数字化变电站综合自动化数据网络上的数据进行监测、归类并转发到远动主机73。操作员站71、后台主机72和远动主机73的数据和信息都可以通过IEC61850规约在数字化变电站综合自动化数据网络上进行信息交换。

数字化变电站的光CT、光PT、数据合并单元3、保护\测控装置4、数字化断路器、操作员站71、后台主机72、远动主机73的数据交换和运行信息都通过IEC61850规约在数字化变电站综合自动化数据网络上进行。数据通讯网络及其网络报文记录设备(包括网络交换机、记录仪)、网络分析仪等网络设备的运行状况、运行信息也通过IEC61850规约在数字化变电站综合自动化数据网络上进行交换。对于不具备数字化通讯能力的一次设备，如变压器、发电机、电动机、电缆、断路器等电气机械，只要有与之相关的运行状态监测装置，在使用IEC61850规约后，也能将相关数据在数字化变电站综合自动化数据网络上进行交换。

通过网络报文纪录设备，通讯网络上所有装置的传输数据都可以被收集。利用获得的数据，通过网络分析和状态监测装置可以将每套装置的运行状态、告警信息、故障记录、以及系统运行中的在线检测数据、控制命令、通讯状况等数据进行归类整理，经过适当的信息处理机制，完成格式转换后，通过远动主机上传至调度中心。网络分析仪和状态监测装置可根据不同的应用对象，提供相应的数据信息。例如，对于状态检修系统，可以将在线检测数据和运行工况上传；对全寿命周期成本管理系统可以只上传设备的运行工况；对高级调度中心，应提供相关在线检测数据和系统运行工况等。

请参阅图2，这种采用如上所述的监测系统的数字化变电站二次设备运行状态的监测方法，包括如下步骤：

首先，所述网络报文记录设备收集与其连接的二次设备的数据。通过网络报文纪录设备可以收集通讯网络上所有装置的传输数据，即可以收集到每套装置的运行状态、告警信息、故障记录以及系统运行中的在线检测数据、控制命令、通讯状况等数据。

其次，所述网络分析仪监视并读取各自网络报文记录设备所传输的数据并将其传输到所述状态监测装置1。

最后，所述状态监测装置1将获得的数据进行归类整理后转发站控层设备。状态监测装置1可以将每套装置的运行状态、告警信息、故障记录以及系统运行中的在线检测数据、控制命令、通讯状况等数据进行归类整理，经过适当的信息处理机制，完成格式转换后，通过远动主机73上传至调度中心。

网络分析仪和状态监测装置可根据不同的应用对象，提供相应的数据信息。例如，对于状态检修系统，可以将在线检测数据和运行工况上传；对全寿命周期成本管理系统可以只上传设备的运行工况；对高级调度中心，应提供相关在线检测数据和系统运行工况等。

本发明中除数字化变电站状态监测装置外，均采用现成设备，所提出的数字化变电站状态监测系统是一个利用现有设备建立状态监测的方法和手段，因此有利于实施和推广。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。