一种可视化运维的智能变电站系统的制作方法

本实用新型涉及智能变电站相关技术领域，具体地说，涉及一种可视化运维的智能变电站系统。

背景技术：

常规变电站二次回路电缆连接、保护出口、功能压板看得见，摸得着，可形成明显的物理断口，调试、运维检修人员已形成了固有的作业习惯与思维模式;在智能变电站，采用光纤连接传输数字报文（除跳闸回路外），常规站“看得见”、“摸得着”的二次回路变得“看不见”、“摸不着”的虚回路，检修、改扩建的安措设置困难，光纤链路的监视变得异常重要。

目前，缺乏对智能变电站二次设备软压板、虚回路、光纤回路、二次安全操作、保护运行状态监视的系统性技术支撑平台，存在着继电保护误操作、误接线、误设置等情况，同时存在保护设备及其回路发生缺陷时无法快速定位诊断等问题。变电站无人值守及远方操作后，现场二次设备状态缺乏有效的远程可视化手段。

按照国网精细化管理要求，急需加强变电站继电保护远程全方位管控，研究运维站、检修工区远程在线监视和智能运维问题。实现二次设备从“定期检修”到“状态检修”、“就地运维”到“远程诊断”、从“被动检修”到“主动抢修”、从“经验式管理”到“数据分析专家诊断”的精益化转变，以满足运维人员快速应急抢修需求。

技术实现要素：

本实用新型针对现有的智能变电站系统，缺乏对智能变电站二次设备软压板、虚回路、光纤回路、二次安全操作、保护运行状态监视的系统性技术支撑平台，存在着继电保护误操作、误接线、误设置等情况，同时存在保护设备及其回路发生缺陷时无法快速定位诊断等问题，提供一种可视化运维的智能变电站系统。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

一种可视化运维的智能变电站系统，其特征在于，包括：

站控层，包括多个监控主机和多个数据通信网关机；

间隔层，包括多个保护装置、多个测控装置、计量装置和录波装置，所述间隔层通过站控层网络与站控层连接；

过程层，包括多个合并单元和多个智能终端，所述间隔层通过过程层网络与过程层连接。

本实用新型中，所述站控层网络采用MMS网络。

本实用新型中，所述站控层的设备和间隔层的设备均与MMS网络连接。

本实用新型中，所述过程层网络包括GOOSE网络和SV网络。

本实用新型中，所述保护装置、测控装置和录波装置与GOOSE网络和SV网络均连接。

本实用新型中，所述计量装置与SV网络连接。

本实用新型中，所述过程层的设备均与SV网络连接。

本实用新型中，所述数据通信网关机包括第一数据通信网关机和第二数据通信网关机，第一数据通信网关机和第二数据通信网关机通过防火墙与调度主站连接。

本实用新型中，所述数据通信网关机包括第三数据通信网关机，第三数据通信网关机通过防火墙与子站系统连接。

本实用新型的可视化运维的智能变电站系统，实时检测变电站运行情况，对变电站虚拟二次回路可视化展示，便于运维检修人员观察变电站运行情况。通过在线监测系统，可以实时对虚实回路监视，将智能变电站二次回路所有信息融合优化，并通过相关实时信息的关联实现了可实时监视的动态图纸，运维检修人员可以迅速直观地了解整个变电站的二次信息、二次回路状态“虚”和“实”的对应关系以及光纤回路的状态，大大提高了运行检修人员快速诊断和处理设备缺陷的能力。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1 为本实用新型可视化运维的智能变电站系统的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

本实用新型的主旨在于，通过对现有可视化运维的智能变电站系统的分析，发现存在缺乏对智能变电站二次设备软压板、虚回路、光纤回路、二次安全操作、保护运行状态监视的系统性技术支撑平台，存在着继电保护误操作、误接线、误设置等情况，同时存在保护设备及其回路发生缺陷时无法快速定位诊断等问题，通过本实用新型提供一种可视化运维的智能变电站系统以解决上述问题。

参见图1，本实用新型可视化运维的智能变电站系统，包括

站控层，其包括多个监控主机和多个数据通信网关机；

间隔层，其包括多个保护装置、多个测控装置、计量装置和录波装置，所述间隔层通过站控层网络与站控层连接；

过程层，其包括多个合并单元和多个智能终端，所述间隔层通过过程层网络与过程层连接。

出于优选，本实用新型的站控层网络采用MMS网络，站控层的设备和间隔层的设备均与MMS网络连接；过程层网络则包括GOOSE网络和SV网络，间隔层的保护装置、测控装置和录波装置与GOOSE网络和SV网络均连接，计量装置则与SV网络连接，而过程层的设备均与SV网络连接。

对于数据通信网关机，包括第一数据通信网关机、第二数据通信网关机和第三数据通信网关机，其中，第一数据通信网关机和第二数据通信网关机通过防火墙与调度主站连接；第三数据通信网关机则通过防火墙与子站系统连接。

通过在线监测系统，可以实时对虚实回路监视。将智能变电站二次回路所有信息融合优化，并通过相关实时信息的关联实现了可实时监视的动态图纸，运维检修人员可以迅速直观地了解整个变电站的二次信息、二次回路状态“虚”和“实”的对应关系以及光纤回路的状态，大大提高了运行检修人员快速诊断和处理设备缺陷的能力。在对变电站建设、调试、运检和扩建的过程中，因为需要反复不断的修改和验证SCD文件信息的内容，所以会形成各种版本的SCD文件。在工程管理中为了使运维检修人员更加快捷的解决变电站存在的问题，就需要了解各个版本的SCD文件变化的差异。本实用新型针对不同版本SCD文件进行比对并实现结果可视化。

具体而言，智能变电站物理回路配置实施包括物理回路、逻辑回路模型共同组成了智能变电站的完整二次回路模型，在设备制造阶段通过解耦操作完成了物理回路的配置，而在系统集成阶段依然是通过解耦操作来完成了逻辑回路的配置，由于相关标准中已明确了逻辑回路的配置流程在此就不再过多的赘述；本实用新型只对物理回路的配置流程介绍如下：

（1）首先进行IPCD文件的配置工作，将智能设备的板卡信息、端口信息等物理能力描述信息通过IPCD配置工具配置到IPCD文件中，且该信息与智能设备的实际物理硬件保持一致，此过程在设备制造阶段完成。

（2）利用SPCD配置工具对IPCD文件进行再加工，集成包括全站物理回路信息的SPCD文件。

（3）相物理端口标识符以及装置标识符相互映射索引关系包含在系统集成后欧的完整SCD配置文件和SPCD配置文件中，因此我们可以通过在SCD配置文件中对逻辑回路进行检索、在SPCD配置文件中对物理回路进行检索的方法来获取物理回路与逻辑回路的虚实映射关系。

知智能变电站的大部分关键信息都“隐藏”在SCD配置文件和SPCD配置文件中，也就是说SCD配置文件和SPCD配置文件将常规变电站的二次电缆回路转变为智能变电站的二次虚回路。这种转变方式使得现场运维检修人员再也无法从外部的物理连线分析整个二次回路，因此如果没有一个SCD配置文件高度可视化工具来对SCD配置文件中“隐藏”的信息进行展示将严重影响着现场运维检修人员的正常工作。

配置文件的可视化：

由于SCD配置文件的可阅读性比较差，对于现场运行检修人员开展工作十分不利。尤其对于继电保护工作人员，能否正确全面获取SCD配置文件中的信息直接影响着继电保护安全措施的实施。因此在现场往往通过SCD配置文件可视化工具来对智能变电站的二次虚回路进行解读，传统的SCD配置文件可视化工具以单装置信号图、单装置逻辑链路图、单装置虚端子图三大部分来对SCD配置文件的信息进行图形化展示。

传统SCD配置文件的可视化工具虽然在一定程度上解析出了SCD配置文件中的配置信息，但也存在着许多问题，本实用新型后续将对这一问题进行展开分析。

对于传统SCD配置文件可视化工具，将单装置信号图分成两级界面来显示，通过点击一级界面上的箭头来唤出二级界面。两级界面显示操作较为复杂，对于不熟悉计算机的运维检修人员来讲不易读取第二级界面中的虚端子信息；同时由上图可知传统SCD配置文件的可视化工具中单装置信号图中没有任何关于压板的信息，而对于压板信息的缺失容易造成对于装置压板设置的忽视，从而造成采样、开入、开出信号传递的失败。

光纤回路信息不完善：

智能变电站以光纤回路代替了传统的二次电缆回路，因此在智能变电站的装置背板上有许多的光纤端口，装置背板光纤端口。

每个端口接收与发送的信息均不相同，因端口信息的缺失造成在新装置的保护传动实验时需对每一个端口传递的信息进行抓包分析以期找到我们需要的端口，此举严重降低了验收人员的工作效率，同时对光纤端口的多次插拔也大大降低了装置的使用寿命。

图形显示不够人性化：

智能变电站兴起的时间较短，现场运维检修人员对传统SCD可视化工具上的图形结构比较陌生，在工作过程中运维检修人员可能会因为对传统SCD配置文件可视化工具上的图形界面不熟悉而对图形上的信息产生错误认知，从而给现场工作带来不可预知的危险点，威胁着现场工作人员的生命安全同时也为电网的稳定运行埋下隐患。

可视化软件模块：

保护设备可视化的运维系统软件由数据采集单元软件及数据管理单元软件组成，其中数据采集单元软件架构。

数据管理单元软件运行在Linux嵌入式操作系统环境下，进入可视化运维系统后有5个部分供选择操作，分别是二次网络拓扑、主接线图、系统日志、SCD管理模块和通信管理模块。其中，主线路图包含间隔二次回路展示诊断模块、间隔保护设备监测诊断模块和保护设备安措模块；SCD管理模块包含SCD文件上传于下载、SCD文件可视化及比对、SCD文件校验和CRC动态校验；通信管理模块分为管理单元通信模块和主站端通信模块。

虚回路可视化：

根据IEC 61850标准，将与ICD相关的信息通过ICD文件解析工具解析，并依次按照IED、访问点、逻辑设备、逻辑节点、数据集、数据对象等层次关系，以树形图的方式展示。

对虚回路可视化具体操作步骤如下：

（1）在对虚回路的信息进行配置时，第一步完成中心IED的选择；第二步对外部IED按照虚端子表进行选择，然后选择其数据集中的中心IED的外部信号；最后将信号放置到虚回路配置表中。

（2）放置完中心IED所有外部信号后，在中心IED数据对象当中，找到以“GOIN”或“SVIN”为前缀的数据集；从中找到与中心IED相对应的内部信号；将这些内部信号放置到虚回路配置表中的相对应的位置。

（3）在虚回路配置表中，中心IED的外部信息是外部IED的保护GOOSE数据集当中的第一个条目的断路器总位置，而中心IED内部信号是stVal，stVal是从中心IED中的逻辑节点GOINGGIO1中的 DPCSO1中进行选择的。通过以上就形成了一条在中心IED与外部IED之间的虚回路。

设计的虚回路可以支持图像化展示，将被选中的IED设备作为中心设备，分列其左右两侧的是与其相关联的IED设备。

光纤回路可视化：

对于光纤回路的可视化的问题，本实用新型利用虚回路可视化实现。先将虚端子信息与二次设备的起始端口信息绑定，从而将虚回路信息与光纤回路信息结合。实现虚回路可视化的同时也能实现光纤回路的可视化。

智能变电站SCD文件比对：

变电站在运行维护过程中产生不同版本的SCD文件，不利于运维检修人员的工作。针对该问题，本实用新型设计了一种对不同版本SCD文件进行比对，能够快速、完整、便捷的定位差异。

首先基于GOOSE相关的订阅信息和发布信息以及SV相关的订阅信息和发布信息两个方面提取两个版本的SCD文件中的重要信息，并形成XML文件；然后对形成的XML文件进行CRC、链路、链路参数和虚回路三个层次的比对；最后对SCD 文件差异的比对结果通过可视化的方式来进行展示。具体步骤如下。

（1）第一层次比对：先将与虚回路相关的所有信息提取出来合并生成XML文件，再生成唯一的CRC校验码；通过对比所有IED的CRC校验码，对虚回路配置的信息发生变化的装置进行确定。

（2）第二层次比对：将第一层次比对中发生变化的IED进行链路信息比对，从而确定有差异的链路。链路信息比对包括链路新增与减少和链路数据变化，其中，链路数据变化包括链路参数变化和虚回路的连接信息变化。将IED装置与外装置的链路关系用可视化方式展示。

（3）第三层次比对：将第二层次比对中链路信息有变化的进行链路参数和虚回路对比,其中通过链路参数比对来获取通信信息的变化情况；通过虚回路的对比来获取虚端子连线信息的变化情况。链路参数比对主要是检查链路参数是否发生变化，虚回路比对包括虚回路新增与减少和虚回路变化。通过图形的方式展示发生变化的IED链路参数和虚回路。

以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。