一種電力設備的信息融合方法
【專利摘要】本發明涉及一種電力設備的信息融合方法，所述方法包括：采集一次設備的狀態信息；擴充IEC61850信息模型中二次設備的在線監測邏輯節點，并采集所述二次設備的在線監測狀態信息；通過Web service方式獲取生產管理系統的設備信息；對設備對應的一次設備的狀態信息、二次設備的在線監測狀態信息以及生產管理系統的設備信息進行融合。本發明提供的方法能夠集成一、二次設備狀態監測數據，并與生產管理系統進行信息交互，實現相關設備信息的統一，為無人值班和調控一體提供支撐。
【專利說明】
_種電力設備的信息融合方法
技術領域
[0001]本發明涉及設備狀態監測領域，具體涉及一種電力設備的信息融合方法。【背景技術】
[0002]智能變電站采用IEC 61850標準、智能電子設備和信息通信技術，建立了標準化、 數字化和網絡化的變電站，電力設備(包括一、二次設備)全景監視是智能變電站一個重要目標。全景監視依賴于設備狀態監測技術，設備狀態監測有離線檢測和在線監測兩種方法。 離線檢測具有非實時性特點，需停電試驗，不一定能反映出設備的實際情況，因此在線監測成為提高設備可靠性和系統可用性的重要手段。
[0003]與二次設備狀態監測相比，人們更關心一次設備的在線監測。針對變壓器、斷路器、GIS等一次設備狀態監測的研究和應用起步早、技術手段豐富、監測范圍廣、工程化應用程度高。近年來，智能變電站陸續應用了變壓器、斷路器、GIS、集成無功裝置等一次設備的狀態監測系統。以變壓器狀態監測為例，通過采集變壓器油中溶解氣體、油中微水、局部放電量、套管介電損耗、鐵芯接地電流、繞組溫度等關鍵參數，可達到監視設備健康狀態的目的，利于查找設備故障原因，預測設備及其元器件壽命，便于調度/調控中心合理安排檢修計劃。
[0004]隨著嵌入式設備、移動終端和物聯網技術的快速發展，二次設備的狀態監測也具備了開展的技術條件。二次設備作為信息的媒介，是運行維護人員關注的焦點，而目前二次設備僅具有自檢功能，無法滿足遠程監視的需要，亟需建立面向設備電源、內存、CPU、通信接口、網絡流量、二次回路等重要參數和鏈路的智能電子設備狀態監測系統。在此情況下， 單獨建立一套二次設備狀態監測系統，將導致資源浪費，系統分散，且各系統之間信息孤立，無法共享與互補。另一方面，遠程監視所要參考的變電站設備臺賬、試驗維修記錄等信息均保存在生產管理系統。生產管理系統側重于管理，主要應用于與生產管理密切相關的部門，無法直接為變電站提供必要的設備檢修試驗管理、故障管理、巡視管理、缺陷管理、運行狀態、銘牌等相關信息，變電站運行檢修人員需通過Web方式訪問生產管理系統主站以獲取本地信息，為現場運維帶來不便。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種電力設備的信息融合方法，其目的是集成一、二次設備狀態監測數據，并與生產管理系統進行信息交互，實現相關設備信息的統一，為無人值班和調控一體提供支撐。
[0006]本發明的目的是采用下述技術方案實現的:
[0007]—種電力設備的信息融合方法，其改進之處在于，包括:
[0008]采集一次設備的狀態信息；
[0009]擴充IEC61850信息模型中二次設備的在線監測邏輯節點，并采集所述二次設備的在線監測狀態信息；[0〇1〇]通過Web service方式獲取生產管理系統的設備信息；[〇〇11]對設備對應的一次設備的狀態信息、二次設備的在線監測狀態信息以及生產管理系統的設備信息進行融合。
[0012]優選的，所述擴充二次設備IED的在線監測邏輯節點包括:
[0013]分別擴充過程層、間隔層和站控層的二次設備的ICD文件；[〇〇14]其中，擴充后所述過程層的IED增加的在線監測邏輯節點包括:SCPU、SMEM、SNTF、 和SDSK，所述過程層的IED包括:合并單元和智能終端；
[0015]擴充后所述間隔層的IED中測控IED增加的在線監測邏輯節點包括:SNTF、SDSK、 SCPU、SCLI和SMEM，擴充后所述間隔層的IED中線路保護IED增加的在線監測邏輯節點包括: SCPU、SDSK、SMEM和SNTF，擴充后所述間隔層的IED中開關狀態監測裝置IED增加的在線監測邏輯節點包括:SDSK、SSW1、S0PM、SNTF、SCPU和SMEM，擴充后所述間隔層的IED中變壓器狀態監測IED增加的在線監測邏輯節點包括:CCGR、SCPU、SDSK、SPD(^PSNTF;
[0016]擴充后所述站控層的IED增加的在線監測邏輯節點包括:SNTF、SDSK、SCPU和SMEM， 所述站控層的IH)包括:綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機。
[0017]進一步的，采集所述二次設備的在線監測狀態信息，包括:
[0018]若變電站中間隔層存在開關狀態監測IED和/或變壓器狀態監測IED，則分別將變電站中過程層的合并單元和智能終端的在線監測狀態信息通過所述開關狀態監測KD或變壓器狀態監測IH)上送至變電站中站控層網絡；
[0019]分別將變電站中間隔層的IED中測控IED、線路保護IED、開關狀態監測IED和變壓器狀態監測IH)的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡；
[0020]分別將變電站中站控層的IED中的綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡。
[0021]進一步的，采集所述二次設備的在線監測狀態信息，包括:
[0022]若變電站中間隔層不存在開關狀態監測IED和/或變壓器狀態監測IED，則分別將變電站中過程層的合并單元和智能終端的在線監測狀態信息通過所述測控IH)上送至變電站中站控層網絡；
[0023]分別將變電站中間隔層的IED中測控IED、線路保護IED、開關狀態監測IED和變壓器狀態監測IH)的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡；
[0024]分別將變電站中站控層的IED中的綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡。[〇〇25]優選的，所述通過Web service獲取生產管理系統的設備信息包括:[〇〇26]所述生產管理系統提供一個通過Web可調用的API接口，將數據采集端作為Web service應用程序客戶端，所述生產管理系統作為Web service的服務端為所述數據采集端提供設備信息，其中，遠程調用的設備信息以XML格式封裝。[〇〇27]進一步的，所述生產管理系統的設備信息包括:設備臺賬信息、調試記錄信息和維修記錄信息。[〇〇28]優選的，所述二次設備的在線監測狀態信息包括所述二次設備的自檢狀態信息。 [〇〇29]本發明的有益效果:[〇〇3〇]本發明提供的一種電力設備的信息融合方法，在IEC 61850信息模型擴展和Webservice遠程調用技術基礎上提出一種一二次設備信息融合方法，擴展智能電子設備計算機類設備和元器件在線監測邏輯節點，實現了一二次設備狀態信息統一建模，統一采集和統一處理。一二次設備在線監測功能由變電站設備狀態監測系統統一完成，消除變電站設備狀態監測信息孤島現象，并采用Web Service遠程調用方式，獲取生產管理信息實現生產、運行、檢修各專業之間聯動，支撐調控一體和無人值班。【附圖說明】
[0031]圖1是本發明一種電力設備的信息融合方法的流程圖；
[0032]圖2是本發明實施例中設備狀態監測信息模型示意圖；
[0033]圖3是本發明實施例中變電站設備信息融合系統架構示意圖。【具體實施方式】[〇〇34]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作詳細說明。[〇〇35]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]本發明提供的一種電力設備的信息融合方法，二次設備狀態監測功能不建立單獨的系統，而是將其功能在設備狀態監測系統中實現，設備狀態監測系統既采集一次設備狀態監測信息，也接收二次設備狀態監測信息，如圖1所示，包括:[〇〇37]101 ?采集一次設備的狀態信息；[〇〇38]102.擴充IEC61850信息模型中二次設備的在線監測邏輯節點，并采集所述二次設備的在線監測狀態信息；[0〇39]103.通過Web service方式獲取生產管理系統的設備信息；
[0040]104.對設備對應的一次設備的狀態信息、二次設備的在線監測狀態信息以及生產管理系統的設備信息進行融合。
[0041]其中，所述二次設備的在線監測狀態信息包括所述二次設備的自檢狀態信息。
[0042]具體的，二次設備狀態監測信息以設備自檢信息為基礎，然而各廠家自檢功能不統一，且不完善，諸如溫度、通道光強、網卡流量等反映設備實時運行狀況的指標未在監測范圍內。隨著嵌入式技術的發展，設備硬件集成設計的選擇多樣，大多數計算機類裝置已可支持溫度、光強、流量、CPU使用率等參數的獲取，將CPU、內存、硬盤、網卡等重要元器件納入二次設備監測的范圍，提升設備可靠性，如圖2所示，一次設備狀態監測信息和各二次設備信息通過網絡傳輸至設備狀態監測系統，采用SV報文傳輸狀態監測量測量，GOOSE報文傳輸狀態監測狀態量信息。過程層設備狀態信息可通過相應間隔的一次設備狀態監測裝置將信息上送至站控層，若相應間隔未配置一次設備狀態監測裝置，可通過其間隔的測控裝置將過程層設備狀態信息上送。如合并單元與智能終端裝置，將信息先上送至一次狀態監測裝置，GOOSE報文傳送設備狀態信息，SV報文傳送設備量測量信息，一次設備狀態監測裝置再通過MMS報文將信息上送至設備狀態監測系統。過程層交換機也可通過一次設備狀態監測裝置將自身狀態監測信息上送。間隔層設備、站控層設備和站控層交換機直接采用MMS報文通過站控層網絡將狀態信息上送至設備狀態監測系統，因此，所述擴充二次設備IED的在線監測邏輯節點包括:
[0043]分別擴充過程層、間隔層和站控層的二次設備的ICD文件；[〇〇44]其中，擴充后所述過程層的IED增加的在線監測邏輯節點包括:SCPU、SMEM、SNTF、 和SDSK，所述過程層的IED包括:合并單元和智能終端；[〇〇45] 擴充后所述間隔層的IED中測控IED增加的在線監測邏輯節點包括:SNTF、SDSK、 SCPU、SCLI和SMEM，擴充后所述間隔層的IED中線路保護IED增加的在線監測邏輯節點包括: SCPU、SDSK、SMEM和SNTF，擴充后所述間隔層的IED中開關狀態監測裝置IED增加的在線監測邏輯節點包括:SDSK、SSW1、S0PM、SNTF、SCPU和SMEM，擴充后所述間隔層的IED中變壓器狀態監測IED增加的在線監測邏輯節點包括:CCGR、SCPU、SDSK、SPD(^PSNTF;[〇〇46] 擴充后所述站控層的IED增加的在線監測邏輯節點包括:SNTF、SDSK、SCPU和SMEM， 所述站控層的IH)包括:綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機。
[0047]采集所述二次設備的在線監測狀態信息，包括:
[0048]若變電站中間隔層存在開關狀態監測IED和/或變壓器狀態監測IED，則分別將變電站中過程層的合并單元和智能終端的在線監測狀態信息通過所述開關狀態監測KD或變壓器狀態監測IH)上送至變電站中站控層網絡；[〇〇49] 分別將變電站中間隔層的IED中測控IED、線路保護IED、開關狀態監測IED和變壓器狀態監測IH)的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡；
[0050]分別將變電站中站控層的IED中的綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡。[0051 ]采集所述二次設備的在線監測狀態信息，包括:[〇〇52]若變電站中間隔層不存在開關狀態監測IED和/或變壓器狀態監測IED，則分別將變電站中過程層的合并單元和智能終端的在線監測狀態信息通過所述測控IH)上送至變電站中站控層網絡；[〇〇53] 分別將變電站中間隔層的IED中測控IED、線路保護IED、開關狀態監測IED和變壓器狀態監測IH)的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡；[〇〇54]分別將變電站中站控層的IED中的綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡。
[0055]融合二次設備狀態監測信息，是指二次設備單體(包括變壓器、開關狀態監測裝置)ICD文件擴充了設備狀態監測信息模型，過程層設備狀態監測信息先通過SV或GOOSE報文上送至一次設備狀態監測裝置或測控裝置，后者再通過MMS報文將這類信息上送至站控層，間隔層裝置和站控層裝置則直接通過MMS報文將其自身狀態信息傳送至設備狀態監測系統。設備狀態監測系統導入了全站SCD文件，與各間隔層和站控層二次設備建立了映射關系。設備狀態監測系統作為客戶端，各間隔層和站控層二次設備作為服務端，設備狀態監測系統向各二次設備訂閱狀態監測量測和狀態量信息，變電設備狀態監測系統即可獲得全站一二次設備狀態監測數據。
[0056]進一步的，變電站端獲取設備臺賬信息、維修記錄、操作記錄、預試驗數據、安裝調試記錄、設備缺陷、同類設備運維信息等對現場運維具有重要指導意義的數據，生產管理系統可實時、自動更新變電站設備維修記錄、操作記錄、設備缺陷管理等生產信息。
[0057]如圖3所示，通過站內一二次設備狀態監測信息、生產管理系統信息、輔助系統視頻圖像在變電設備狀態監測系統層面實現信息融合。生產管理系統現采用Web方式為各變電站提供信息展示手段，無法自由交互，遠程調用Web service解決了這個問題。生產管理系統提供一個通過Web可調用的API (Applicat1n Service Interface，簡稱API )，變電狀態監測系統作為Web service應用程序客戶端，生產管理系統作為Web service的服務端為變電站狀態監測系統提供設備臺賬、調試記錄、維修記錄等設備信息。遠程調用Web service采用XML格式封裝數據(即以XML說明遠程調用服務對象、傳遞參數、服務對象返回結果hXMLSchema定義了一套標準的數據類型，并給出一種語言擴展數據類型，實現跨平臺的操作性。為避免非法調用，生產管理系統對各系統訪問者可進行權限設置。[〇〇58]信息融合后，變電設備狀態監測系統可獲取同類設備運行、維護狀態及經驗數據， 指導現場檢修運維。例如，與PMS信息融合可實現一二次設備聯動功能，當繼電保護動作，根據一次設備狀態監測數據追蹤設備故障源，動作過程、處理情況，同時調用站內視頻或啟用站內巡防機器人，觀察設備故障圖像，綜合分析，對設備故障進行診斷，以及預判設備故障的處理手段。生產管理系統也可及時更新維護記錄、運行情況、設備狀態等信息。[〇〇59]因此，所述通過Web service獲取生產管理系統的設備信息包括:[〇〇6〇]所述生產管理系統提供一個通過Web可調用的API接口，將數據采集端作為Web service應用程序客戶端，所述生產管理系統作為Web service的服務端為所述數據采集端提供設備信息，其中，遠程調用的設備信息以XML格式封裝，所述生產管理系統的設備信息包括:設備臺賬信息、調試記錄信息和維修記錄信息。[〇〇61]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電力設備的信息融合方法，其特征在于，所述方法包括:采集一次設備的狀態信息；擴充IEC61850信息模型中二次設備的在線監測邏輯節點，并采集所述二次設備的在線 監測狀態信息；通過Web service方式獲取生產管理系統的設備信息；對設備對應的一次設備的狀態信息、二次設備的在線監測狀態信息以及生產管理系統 的設備信息進行融合。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述擴充二次設備IED的在線監測邏輯節點 包括:分別擴充過程層、間隔層和站控層的二次設備的ICD文件；其中，擴充后所述過程層的IED增加的在線監測邏輯節點包括:SCPU、SMEM、SNTF、和 SDSK，所述過程層的IED包括:合并單元和智能終端；擴充后所述間隔層的IED中測控IED增加的在線監測邏輯節點包括:SNTF、SD SK、SCPU、 SCLI和SMEM，擴充后所述間隔層的IED中線路保護IED增加的在線監測邏輯節點包括:SCPU、 SDSK、SMEM和SNTF，擴充后所述間隔層的IED中開關狀態監測裝置IED增加的在線監測邏輯 節點包括:3031(、3311、3(^、3階？、30?1]和31^，擴充后所述間隔層的此0中變壓器狀態監測 IH)增加的在線監測邏輯節點包括:CCGR、SCPU、SDSK、SPD(^PSNTF;擴充后所述站控層的IED增加的在線監測邏輯節點包括:SNTF、SDSK、SCPU和SMEM，所述 站控層的IH)包括:綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機。3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，采集所述二次設備的在線監測狀態信息，包 括:若變電站中間隔層存在開關狀態監測IED和/或變壓器狀態監測IED，則分別將變電站 中過程層的合并單元和智能終端的在線監測狀態信息通過所述開關狀態監測IED或變壓器 狀態監測IED上送至變電站中站控層網絡；分別將變電站中間隔層的IED中測控IED、線路保護IED、開關狀態監測IED和變壓器狀 態監測IH)的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡；分別將變電站中站控層的IED中的綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機的在 線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡。4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，采集所述二次設備的在線監測狀態信息，包 括:若變電站中間隔層不存在開關狀態監測IED和/或變壓器狀態監測IED，則分別將變電 站中過程層的合并單元和智能終端的在線監測狀態信息通過所述測控IED上送至變電站中 站控層網絡；分別將變電站中間隔層的IED中測控IED、線路保護IED、開關狀態監測IED和變壓器狀 態監測IH)的在線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡；分別將變電站中站控層的IED中的綜合應用服務器、監控主機和數據通信網關機的在 線監測狀態信息上送至變電站中站控層網絡。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過Web service獲取生產管理系統的 設備信息包括:所述生產管理系統提供一個通過Web可調用的API接口，將數據采集端作為Web service應用程序客戶端，所述生產管理系統作為Web service的服務端為所述數據采集端 提供設備信息，其中，遠程調用的設備信息以XML格式封裝。6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述生產管理系統的設備信息包括:設備臺 賬信息、調試記錄信息和維修記錄信息。7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次設備的在線監測狀態信息包括所述 二次設備的自檢狀態信息。
【文檔編號】H02J13/00GK105978140SQ201610300238
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】任輝, 姚志強, 張海東, 耿明志, 任浩, 楊青, 趙國慶, 竇仁暉, 倪益民
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網公司, 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院