针对光纤通信的变电站二次检修安全措施匹配方法

摘要

本发明公开了一种针对光纤通信的变电站二次检修安全措施匹配方法，将典型二次检修安全措施标准化，建立二次检修安全措施适配数据库；基于SCD文件、光缆清册或图纸对待处理变电站进行实施对象、操作对象的模型化；根据二次检修安全措施适配数据库与实施对象、操作对象具体化为SCD文件中定义的实施对象实例和操作对象实例；根据站内实际情况，调整二次检修安全措施执行顺序，生成最终二次检修安全措施；对二次检修安全措施的完整性和顺序性进行校核。本发明保证了二次检修安全措施编制效率和完整性，在变电站数据对象模型化模块中预留了随着SCD文件标准化和完整性提升而提升效率的能力，具备可实施性和推广价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对光纤通信的变电站二次检修安全措施匹配方法。

背景技术

二次检修安全措施作为应对变电站投运后的消缺、检修、升级及改扩建等现场工作的技术保障，对确保智能变电站一、二次设备的安全及电网的稳定运行具有重要意义。压板和回路是二次检修安全措施中的主要操作对象，而在采用光纤通信和IEC61850信息建模的智能变电站二次系统中，可见的“硬接线”变成了“光纤”，“实端子”变成了“虚端子”，“硬压板”变成了“软压板”，且引入了“检修压板”的概念，更关键的是各类“软压板”和“检修压板”对装置之间互操作关系的影响也远比常规站复杂，这些新的变化对从事智能变电站二次检修安全措施的编制、执行的工作人员带来了很大的困难。

针对以上状况，行业内科研机构及相关单位根据智能变电站的技术特点，研究并形成了一系列的二次安全措施相关的规程、规范。

现有技术有针对现有智能站检修二次安措存在安全性低、易导致保护误闭锁等问题，提出了利用打开连片、解芯线方式隔断场地二次电回路；利用先退软压板断开数字通道设置第一道防线；利用后拔光纤形成明显断点(或投检修压板启用智能站检修机制)设置首检(或定检)二次安措的第二道防线的220kV智能站分间隔停电检修二次安措新思路。

《一种基于二次回路文件比对的过程层调试方案和安全措施生成方法》，此方法通过分析不同版本配置文件中二次回路的差异，划分试验设备和运行设备的分界面，有效指导改扩建工程二次系统调试及安全措施的制定。

国网公司相继制定并发布了《国家电网公司电力安全工作规程(变电部分)》、《智能变电站继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定》。但是规程规范均是一些通用的原则或技术要求。在现场实际工作中，需要二次检修人员结合检修场景和具体变电站的设计图纸手工编织二次安全措施票。由于现场二次检修人员技术水平参差不齐及智能变电站运维检修工作量的不断增加，完全手工编制、校核二次安全措施票的准确性及效率已经不能满足实际工作需要，甚至造成了一些安全事故，所以如何保证智能变电站二次检修安措票的完整性和正确性是智能变电站运维工作中急需解决问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种针对光纤通信的变电站二次检修安全措施匹配方法，本发明结合SCD文件中各类型对象的解析，与通用规则语义适配，自动化生成出检修作业应开展的安全措施序列。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种针对光纤通信的变电站二次检修安全措施匹配方法，包括以下步骤：

(1)将典型二次检修安全措施标准化，建立二次检修安全措施适配数据库；

(2)基于SCD文件、光缆清册或图纸对待处理变电站进行实施对象、操作对象的模型化；

(3)根据二次检修安全措施适配数据库与实施对象、操作对象具体化为SCD文件中定义的实施对象实例和操作对象实例；

(4)根据站内实际情况，调整二次检修安全措施执行顺序，生成最终二次检修安全措施；

(5)对二次检修安全措施的完整性和顺序性进行校核。

所述步骤(1)中，建立二次检修安全措施适配数据库，将规程中的各种典型二次检修安全措施转化成能够识别的集合，为适配提供数据基础。

所述步骤(1)中，具体包括定义变电站设计方案、检修模式和实施对象与操作对象。

所述步骤(1)中，定义变电站设计方案需要考虑电压等级、主接线方式、保护配置、采样形式、是否采用合并单元以及是否采用智能终端。

所述步骤(1)中，检修模式要考虑检修类型和一次设备停电范围，具体包括全站停电、电压等级停电、间隔停电或不停电。

所述步骤(1)中，所述实施对象的集合包括标注一次停电范围、待检设备、检修类型、起始间隔类型、起始装置类型、目的间隔类型和/或目的装置类型。

所述步骤(1)中，所述操作对象的集合，包括实施对象、起始间隔类型、起始装置类型、操作对象、目的间隔类型和/或目的装置类型。

所述步骤(2)中，解析SCD文件和变电站设计光缆清册，将各类实施对象实例化，具体过程包括：

(2-1)确定变电站电压等级、设计方案、保护配置、采样形式、是否采用合并单元以及是否采用智能终端；

(2-2)提取SCD文件中定义各类二次设备类型及所属间隔；

(2-3)解析SCD文件，确定任意两个设备之间的通信关系，将同类虚信号进行合并形成一组的虚信号，定义一组虚信号组成为一个实施对象。

所述步骤(2)中，涉及到SCD内没有建模的对象处理方式如下：

(2-a)参照设计图纸手动补充配置建模，包括建模互感器本体对象及与合并单元之间的电流、电压采用回路实施对象；

(2-b)参照设计图纸手动补充配置建模，包括建模断路器本体对象及与智能终端之间的调合闸、位置信号的实施对象；

(2-c)在每个线路保护对侧都建立一个保护装置对象，且结合变电站实际设计情况配置完成装置之间的实施对象。

所述步骤(2)中，操作对象实例化的具体方法为提取SCD文件和光缆清册中的压板、检修压板，且建立压板与实施对象的关联关系。

所述步骤(2)中，对于定义的虚回路及软压板，采用desc的模糊匹配方式定义查找规则，通过查找规则完成压板与实施对象之间关联的建模。

所述步骤(3)中，确定检修场景下，基于确定的形式化的典型二次检修安全措施数据库，一一匹配到已经模型化的变电站各个实施对象和操作对象。

所述步骤(3)中，具体过程包括：

(3-1)明确一次停电状况和设备检修类型；

(3-2)依据待检设备，根据待检设备所属变电站的设计方案属性，检修模式自动匹配出应参考的典型二次检修安全措施；

(3-3)依据典型二次检修安全措施数据库中各实施对象与已经实例化的变电站数据对象进行智能匹配；

(3-4)基于关键字将定义的实例对象关联的操作对象与已经匹配的变电站实施对象关联的压板、光纤进行匹配。

本发明的有益效果为：

(1)本发明在充分研究二次检修安全措施的实际需要基础上，通过形式化的典型安全措施语义与SCD文件中变电站数据对象语义适配方法实现了智能变电站安全措施的自动生成，对SCD文件数据挖掘加少量数据配置工作，保证了二次检修安全措施编制效率和完整性；

(2)在变电站数据对象模型化模块中预留了随着SCD文件标准化和完整性提升而提升效率的能力，具备可实施性和推广价值，将会大大提高检修效率，提高电网的安全运行水平。

附图说明

图1是本发明的工作流程图；

图2是本发明的智能匹配过程流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

安全措施的描述一般为“拔出XX线路保护装置上，连接XX线路合并单元的直采光纤”、“XX保护退出XX压板”等语义。通过对典型安全措施深入研究可见，抽象性的典型的安措内容都是要描述在确定电压等级、确定接线方式的变电站内，对某一特定类型的装置在特定的一次设备运行情况下开展某种检修工作时，如果待检修设备与在运行设备之间有互操作关系，就要考虑用一定的安全措施隔离之间的联系，以确保在运行设备的安全，典型票中把这种联系定义为实施对象。而实施对象的具体执行，需要通过一个或多个具体的操作对象完成。在智能变电站中，操作对象可分为三类：

1)退出保护装置的某功能压板；

2)退出装置之间通信的软压板或硬压板(或回路连片)；

3)拔掉装置之间通信的光纤。

所以安全措施就是上述隔离联系对象的有序组合，表1说明了待检设备A相关的实施对象和操作对象的关系。

表1安措对象示意图

实施对象、操作对象中的功能压板、软压板在SCD中都是有标准方法描述的，可以方便的通过计算机建模；另外，光纤、检修压板、二次连片等操作对象虽然并未在SCD文件中描述，但是其在现场都是物理的、可见的、方便现场校核的。

因此，典型安全措施可以进行形式化描述，形成计算机可以理解的语义规则，然后检修人员在实际编制具体的安全措施时，可以结合变电站电压等级、接线方式、待检设备类型、一次设备运行情况、检修工作类型等要素进行实例化，本发明提出了基于SCD文件语义适配的智能变电站二次检修安全措施生成方法，即结合SCD文件中各类型对象的解析，与通用规则语义适配，给编制人员自动化生成出检修作业应开展的安全措施序列。

基于解决思路，技术方案总体上分为四部分，如图1所示。

1)典型二次检修安全措施形式化，即：将规程中的各种典型二次检修安全措施转化成计算机能够识别的语义规则，为语义适配提供基础；

2)变电站数据对象化，即基于SCD文件或光缆清册、图纸等将具体变电站的实施对象、操作对象进行模型化，这是语义适配的数据基础；

3)语义规则与变电站具体对象的语义适配，即将通用的语义规则中的通用实施对象和操作对象具体化为SCD文件中定义的实施对象实例和操作对象实例。

4)安措票的编辑调整及校核，给工作人员提供入口，可以根据站内实际情况，图形化辅助的增删二次检修安全措施、调整二次检修安全措施执行顺序，生成最终可实际应用的二次检修安全措施。同时提供完整性和顺序性的校核，从而最终保证二次检修安全措施的整体可靠。

典型二次检修安全措施形式化

典型二次安全措施的形式化分为三部分内容，

变电站设计方案定义

变电站的设计方案主要考虑如下维度的要素：电压等级、主接线方式、保护配置、采样形式(电子式互感器或常规互感器)、是否采用合并单元、是否采用智能终端。

检修模式定义

检修模式要考虑一次设备停电范围(全站停电、电压等级停电、间隔停电、不停电)、检修类型(首检、例行试验、消缺升级)。

安措实施对象和操作对象形式化

在运行规程中，对每种设计方案的变电站中，每一种设备类型(母线保护装置、线路保护装置、主变保护、合并单元、智能终端、备自投等)在确定的检修模式下要进行的安全措施都进行了详细的规定，这里就需要结合运行规程对安全措施中的实施对象和操作对象进行识别并将其逐一模型化、对象化。

(1)实施对象形式化为：

[一次停电范围][待检设备][检修类型].{[起始间隔类型][起始装置类型]to[目的间隔类型][目的装置类型]of[实施对象语义]}

实施对象语义是实施对象的逻辑语义，是语义适配的关键字，下表是线路保护与母线保护的实施对象语义示例。

表2安措实施对象的语义

(2)操作对象形式化为：

[实施对象].{[起始间隔类型][起始装置类型].[操作对象]or[目的间隔类型][目的装置类型].[操作对象]}

变电站数据对象模型化

变电站数据对象模型化的主要过程是解析SCD文件和变电站设计光缆清册，将各类对象实例化。

变电站设计方案类型确定

即确定变电站电压等级、设计方案、保护配置、采样形式(电子式互感器或常规互感器)、是否采用合并单元、是否采用智能终端。

间隔和装置实例化

基于目前国内各个集成商配置SCD时的IED命名规范，提取SCD文件中定义各类二次设备类型及所属间隔。例如PM代表母线保护、PL代表线路保护。

实施对象实例化

解析SCD文件，任意两个装置之间存在通信关系，包括GOOSE收发和SV收发，都定义为装置之间存在实施对象，然后将同类虚信号进行合并形成一组的虚信号，定义一组虚信号组成为一个实施对象，分组依据语义中的匹配关键字，详见下表：

安措实施对象提取的语义规则

涉及到SCD内没有建模的对象处理方式如下：

①电流、电压互感器：参照设计图纸手动补充配置建模，包括建模互感器本体对象及与合并单元之间的电流、电压采用回路实施对象；

②断路器：参照设计图纸手动补充配置建模，包括建模断路器本体对象及与智能终端之间的调合闸、位置信号等实施对象；

③线路保护对侧保护装置：默认处理，在每个线路保护对侧都建立一个保护装置对象，且结合变电站实际设计情况配置完成装置之间的实施对象，例如本侧电流、开关位置、远跳。

操作对象实例化

提取SCD文件和光缆清册中的压板、检修压板，且建立压板与实施对象的关联关系。根据1396号文中对虚端子及软压板的语义，定义虚回路及软压板的查找规则。对于采用通用语义(如：逻辑节点为GGIO，DO为SPCS)定义的虚回路及软压板，采用desc的模糊匹配方式定义查找规则，通过查找规则完成压板与实施对象之间关联的建模，对于个别SCD文件中压板命名不规范，导致建模失败的情况，支持人工配置调整。

同实施对象的实例化，操作对象的实例化也存在SCD内没有建模的对象处理情况，处理方式如下：

光纤回路和光纤端口，可通过导入光缆清册补充建模，包括线路保护与对侧保护之间的光纤通路；

电流、电压互感器与合并单元之间的回路连片：参照设计图纸手动补充配置建模；

规则与对象的语义适配

如图2所示，规则与对象的语义适配即确定检修场景下，基于确定的形式化的典型二次检修安全措施语义规则，一一匹配到已经模型化的变电站各个实施对象和操作对象的过程。

选定某个变电站的某一个待检设备、设置检修模式，即明确一次停电状况和设备检修类型。

依据待检设备，根据待检设备所属变电站的设计方案属性(包括电压等级、主接线方式等)、检修模式自动匹配出应参考的典型二次检修安全措施语义规则。

基于语义规则进行实施对象的语义适配，适配方法是依据语义规则中各实施对象的逻辑语义与已经实例化的变电站数据对象进行智能匹配。例如，将典型安措中的：“[线路保护]至[母线保护]的[启动失灵]”匹配为“[PL2201岱金线路保护]至[PM2202II#母线保护]的[启动失灵]。

基于语义规则进行操作对象的语义适配，即将语义规则中定义的实例对象关联的操作对象与已经匹配的变电站实施对象关联的压板、光纤进行匹配，匹配基于关键字进行。例如，语义规则中实施对象关联的操作对象为“拔出[线路保护]上连接[线路合并单元]的[直采光纤]”匹配为“拔出[PL2201岱金线路保护]上连接[ML2201线路合并单元]的[AOB1688-005光纤]”。

适配过程中，如出现语义规则中定义的实施对象或操作对象无法匹配到变电站数据对象的情况要给出提示。

安措票编辑调整及校核

完成语义适配后，对该检修工作的安全措施自动生成工作已经完成，工作人员可以根据适配的情况对各个安全措施进行调整和编辑，尤其是对未匹配上的语义规则要加以处理，可通过手工添加新措施，编辑过程中提供完整性校核和时序性校核。

完整性校核即基于变电站数据对象模型化校验最终调整后的安全措施是否完整考虑了所有的实施对象。

时序性校验基于实施对象的操作优先级动态适配，适配的规则从运行规程中提取。当二次检修安全措施出现时序性错误时，给出提示。

编辑界面的说明如下：

1)图形化展示了被检修设备与关联设备，且醒目标识了各实施对象(装置之间的互操作关系)及实施对象对应的操作对象(压板、光纤)。

2)同时图表中利用列表展示了与典型语义规则适配后的安全措施列表，工作人员可以结合图形对右侧列表中的措施进行增加、删除、修改操作。

3)安全措施列表中对未匹配成功的语义规则中的实施对象或操作对象进行了突出标识，这是工作人员进行现场的验证校核的重点。

应用案例

本发明选取了220kV双母线接线方式、保护装置双套配置、采用传统互感器+合并单元+智能终端的设计方案的一个变电站案例，以线路保护PL2203在间隔停电状况下的首检为例，说明了安措编制的实施过程。

1)典型二次检修安全措施形式化

规程上规定“线路保护首检(A4类检修)工作仅考虑在线路间隔一次设备停电情况下进行，采取双套“线路保护+合并单元+智能终端”停运检修模式”。具体的检修安全措施形式化为语义规则为如表3所示。

表3安措语义规则示例

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。