本發(fā)明涉及電力自動化技術領域，特別涉及一種變電站二次設備故障的排查方法及裝置。

背景技術：

變電站綜合自動化是將變電站二次設備經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，利用先進的計算機技術、現(xiàn)代電子技術、通信技術和信號處理技術，實現(xiàn)對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視、測量、自動控制和保護，以及調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。隨著綜合自動化技術的發(fā)展，簡化了變電站二次施工難度，但二次設備的可靠性直接影響變電站綜合自動化裝置功能的實現(xiàn)。

電氣二次設備主要包括繼電保護裝置、自動裝置、故障錄波裝置以及就地監(jiān)控和遠動裝置。在實際運行中，因電氣二次設備造成的變電站裝置故障時有發(fā)生。目前，當變電站出現(xiàn)故障需要檢修時，一般是運行人員將告警信息反饋給檢修人員，檢修人員通過人工分設備、分回路和分元件測量，運用排除法推斷出故障位置。然而，隨著變電站綜合自動化的推廣，一方面變電站的信息量已經(jīng)發(fā)生成倍的增長，增加了大量的數(shù)字化接口信息，檢修人員想要準確了解各類告警信息的詳細含義變得已經(jīng)不現(xiàn)實，另一方面隨著信息量的增加，對告警信息的分析深度不夠，發(fā)生告警的設備不一定是故障設備，也不一定是故障發(fā)生位置，表面的告警信息可能是由多種原因造成的，由于缺乏各類告警信息的深入及聯(lián)動分析，缺乏導致告警的可能原因的多方面分析而存在大量的變電站運檢盲區(qū)。

因而，隨著變電站綜合自動化的推廣，依據(jù)傳統(tǒng)的《繼電保護及電網(wǎng)安全自動裝置檢驗條例》來維護電氣二次設備，顯然不合時宜。現(xiàn)有檢測二次設備故障的技術方法不僅效率低，檢修過程還易出現(xiàn)遺漏，檢修結果出現(xiàn)偏差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種變電站二次設備故障的排查方法及裝置，以解決利用現(xiàn)有技術檢測二次設備故障時效率低、容易出現(xiàn)遺漏和偏差的技術問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種變電站二次設備故障的排查方法，包括：

獲取二次設備的設備特征和特性數(shù)據(jù)信息；所述特性數(shù)據(jù)信息包括狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡報文；

根據(jù)所述設備特征，建立二次設備故障模型；

發(fā)現(xiàn)并繪制所述二次設備的網(wǎng)絡拓撲；

根據(jù)所述網(wǎng)絡拓撲建立二次設備關聯(lián)關系模型；

根據(jù)所述二次設備故障模型和所述二次設備關聯(lián)關系模型，建立關聯(lián)二次設備故障和二次設備關聯(lián)關系的二次設備故障-關聯(lián)關系模型；

建立所述特性數(shù)據(jù)信息和所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型之間的映射關聯(lián)，根據(jù)二次設備的實時特性數(shù)據(jù)和所述映射關聯(lián)確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因。

進一步，所述獲取二次設備的設備特征和特性數(shù)據(jù)信息；所述特性數(shù)據(jù)信息包括狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡報文之前，還包括：

獲取預設的信息過濾策略和屏蔽幀類型，根據(jù)所述信息過濾策略對所述特性數(shù)據(jù)信息中的冗余數(shù)據(jù)信息進行過濾；

同時，根據(jù)預設的屏蔽幀類型，對所述網(wǎng)絡報文進行過濾。

進一步，所述建立所述特性數(shù)據(jù)信息和所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型之間的映射關聯(lián)包括：定義規(guī)則事件關聯(lián)的邏輯表達式和統(tǒng)計條件的關聯(lián)規(guī)則；建立基線事件關聯(lián)的周期性基線和非周期性基線；以及建立單一事件關聯(lián)的單一規(guī)則和多事件關聯(lián)的組合規(guī)則。

進一步，所述根據(jù)二次設備的實時特性數(shù)據(jù)和所述映射關聯(lián)確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因之后，還包括，存儲所述故障事件信息和所述故障事件原因。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供了一種變電站二次設備故障的排查裝置，用于執(zhí)行本發(fā)明實施例第一方面提供的變電站二次設備故障的排查方法，所述裝置包括，特性數(shù)據(jù)采集器和控制處理器，所述特性數(shù)據(jù)采集器所述控制處理器相連接；所述控制處理器包括數(shù)據(jù)獲取單元、建模單元以及故障確定單元；

所述特性數(shù)據(jù)采集器用于采集二次設備的狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡報文；

所述數(shù)據(jù)獲取單元用于，獲取二次設備的設備特征和特性數(shù)據(jù)信息；所述特性數(shù)據(jù)信息包括狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡報文；

所述建模單元用于，根據(jù)所述設備特征，建立二次設備故障模型；發(fā)現(xiàn)并繪制所述二次設備的網(wǎng)絡拓撲；根據(jù)所述網(wǎng)絡拓撲建立二次設備關聯(lián)關系模型；根據(jù)所述二次設備故障模型和所述二次設備關聯(lián)關系模型，建立關聯(lián)二次設備故障和二次設備關聯(lián)關系的二次設備故障-關聯(lián)關系模型；建立所述特性數(shù)據(jù)信息和所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型之間的映射關聯(lián)；

所述故障確定單元用于，根據(jù)二次設備的實時特性數(shù)據(jù)和所述映射關聯(lián)確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因。

優(yōu)選地，所述控制處理器還包括信息過濾單元，所述信息過濾單元用于獲取預設的信息過濾策略，對所述特性數(shù)據(jù)信息中的冗余數(shù)據(jù)信息進行過濾；同時，根據(jù)預設的屏蔽幀類型，對所述網(wǎng)絡報文進行過濾。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理器還包括關聯(lián)規(guī)則編輯單元，所述關聯(lián)規(guī)則編輯單元用于根據(jù)所述映射關聯(lián)，定義規(guī)則事件關聯(lián)的邏輯表達式和統(tǒng)計條件的關聯(lián)規(guī)則；建立基線事件關聯(lián)的周期性基線和非周期性基線；以及建立單一事件關聯(lián)的單一規(guī)則和多事件關聯(lián)的組合規(guī)則。

優(yōu)選地，所述裝置還包括存儲器，所述存儲器用于存儲所述故障事件信息和所述故障事件原因。

由以上技術方案可知，本發(fā)明實施例提供了一種變電站二次設備故障的排查方法及裝置，控制處理器通過根據(jù)特性數(shù)據(jù)采集器采集得到的由二次設備狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡報文組成的特性數(shù)據(jù)信息，以及二次設備間固有的設備特征及其網(wǎng)絡拓撲，分別建立二次設備故障模型、二次設備關聯(lián)關系模型以及二次設備故障-關聯(lián)關系模型，進一步根據(jù)所述特性數(shù)據(jù)信息，建立所述特性數(shù)據(jù)信息與所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型的映射關聯(lián)，最后，根據(jù)二次設備運行過程中的實時特性數(shù)據(jù)信息和所述映射關聯(lián)，確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因。本發(fā)明實施例提供的變電站二次設備故障的排查方法及裝置通過對二次設備的實時特性數(shù)據(jù)進行處理，結合所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型的映射關聯(lián)，能夠迅速查找出變電站二次設備的故障，縮短二次設備故障排查時間，并能自動分析故障發(fā)生的原因，確定故障發(fā)生源點，提高了變電站二次設備故障處理的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)一優(yōu)選實施例示出的變電站二次設備故障的排查方法流程圖；

圖2為根據(jù)一優(yōu)選實施例示出的變電站二次設備故障的排查裝置結構示意圖。

其中，1-特性數(shù)據(jù)采集器；2-存儲器；3-控制處理器；4-顯示器；31-數(shù)據(jù)獲取單元；32-建模單元；33-故障確定單元；34-信息過濾單元；35-關聯(lián)規(guī)則編輯單元。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1示出了本實施例提供的變電站二次設備故障的排查方法流程圖，由圖1可知，所述方法包括：

步驟S1、獲取二次設備的設備特征和特性數(shù)據(jù)信息；所述特性數(shù)據(jù)信息包括狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡報文；

對于保護裝置、測控裝置以及通用輔助裝置，所述設備特征包括編號、廠家、型號、版本、閉鎖、告警、串口狀態(tài)、和網(wǎng)口狀態(tài)；對于遠動裝置，所述設備特征包括編號、廠家、型號、版本、值班狀態(tài)、通道狀態(tài)和對下通信狀態(tài)；對于監(jiān)控后臺，所述設備特征包括編號、廠家、型號、版本、值班狀態(tài)、串口狀態(tài)和網(wǎng)口狀態(tài)；對于交換機，所述設備特征包括編號、廠家、型號、版本、閉鎖、告警和網(wǎng)口狀態(tài)；對于通信管理機，所述設備特征包括編號、廠家、型號、版本、閉鎖、串口狀態(tài)、網(wǎng)口狀態(tài)和對上通信狀態(tài)。

所述狀態(tài)量信息包括二次設備告警信號、開入開出狀態(tài)信號以及軟壓板狀態(tài)信號；所述模擬量信息包括二次設備量測的電壓、電流、功率及頻率；所述事件信息包括二次設備自檢信息、二次設備運行工況、保護動作信號以及軟壓板投退信息；所述定值信息包括二次設備當前運行的定值區(qū)號和定值，及保護的備用多組定值；所述故障錄波數(shù)據(jù)包括故障錄波器的錄波文件、帶錄波功能的微機保護的分散錄波文件以及微機保護采樣值記錄。

需要說明的是，獲取所述網(wǎng)絡報文后，還包括對所述網(wǎng)絡報文進行解析。

步驟S2、根據(jù)所述設備特征，建立二次設備故障模型；

所述二次設備故障模型采用xml(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)文件進行描述

步驟S3、發(fā)現(xiàn)并繪制所述二次設備的網(wǎng)絡拓撲；

步驟S4、根據(jù)所述網(wǎng)絡拓撲建立二次設備關聯(lián)關系模型；

步驟S5、根據(jù)所述二次設備故障模型和所述二次設備關聯(lián)關系模型，建立關聯(lián)二次設備故障和二次設備關聯(lián)關系的二次設備故障-關聯(lián)關系模型；

步驟S6、建立所述特性數(shù)據(jù)信息和所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型之間的映射關聯(lián)，根據(jù)二次設備的實時特性數(shù)據(jù)和所述映射關聯(lián)確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因。

例如，保護裝置異常信息有：AD異常、電源異常、定值自檢異常、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，只讀存儲器)異常、RAM(random access memory，隨機存儲器)異常、出口接點異常、開入校驗異常、內(nèi)部通訊異常差流越限告警、TA斷線告警、TV斷線告警。

其中影響保護功能的異常有AD異常、電源異常、定值自檢異常、EEPROM異常及RAM異常；出口接點異常會造成無法正常跳開關，而開入校驗異常會影響開關狀態(tài)采集，TA斷線告警以及TV斷線告警則反映了交流回路狀態(tài)，也影響保護功能。

對于變電站內(nèi)二次設備，存在一定的邏輯聯(lián)系，例如，線路保護裝置、母差保護裝置以及線路測控裝置同時采集該線路電壓和電流，當出現(xiàn)TV斷線告警時，可能的情況是電壓互感器異常、二次PT空開跳閘或者裝置采集異常，而根據(jù)不同裝置采集的故障信號及邏輯關系，可推斷出TV斷線的故障點和故障原因。

進一步，所述獲取二次設備的設備特征、特性數(shù)據(jù)信息之前，還包括，采集二次設備的狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡報文。

所述網(wǎng)絡報文包括SV報文、GOOSE報文、MMS報文和SNMP報文。采集所述網(wǎng)絡報文后，所述方法還包括對所述網(wǎng)絡報文進行解析，得到二次設備的狀態(tài)量信息、模擬量信息以及事件信息。

進一步，所述獲取二次設備的設備特征和特性數(shù)據(jù)信息；所述特性數(shù)據(jù)信息包括狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡報文之前，還包括：

獲取預設的信息過濾策略和屏蔽幀類型，根據(jù)所述信息過濾策略對所述特性數(shù)據(jù)信息中的冗余數(shù)據(jù)信息進行過濾；

同時，根據(jù)預設的屏蔽幀類型，對所述網(wǎng)絡報文進行過濾。

進一步，所述建立所述特性數(shù)據(jù)信息和所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型之間的映射關聯(lián)包括：定義規(guī)則事件關聯(lián)的邏輯表達式和統(tǒng)計條件的關聯(lián)規(guī)則；建立基線事件關聯(lián)的周期性基線和非周期性基線；以及建立單一事件關聯(lián)的單一規(guī)則和多事件關聯(lián)的組合規(guī)則。

所述規(guī)則事件關聯(lián)，包括，定義基于邏輯表達式和統(tǒng)計條件的關聯(lián)規(guī)則，所有日志字段都可參與關聯(lián)。規(guī)則的邏輯表達式支持等于、不等于、大于、小于、不大于、不小于、位于…之間、屬于、包含以及FollowBy等運算符和關鍵字。規(guī)則支持統(tǒng)計計數(shù)功能，并可以指定在統(tǒng)計時的固定和變動的事件屬性，可以關聯(lián)出達到一定統(tǒng)計規(guī)則的事件；

所述基線事件關聯(lián)，是指，針對二次設備特性數(shù)據(jù)信息，建立周期性基線和非周期性基線，通過同比分析和環(huán)比分析的方式來判斷實際流量特征信息(稱作特征指標)與基線/預測值之間的差異程度，進而判定導致二次設備異常的攻擊或者違規(guī)行為。其中，采用具有自學習和自反饋機制的基線生成/修正算法；

通過單事件關聯(lián)，可以對符合單一規(guī)則的事件流進行規(guī)則匹配；

通過多事件關聯(lián)，可以對符合多個規(guī)則(稱作組合規(guī)則)的事件流進行復雜事件規(guī)則匹配。

進一步，所述根據(jù)二次設備的實時特性數(shù)據(jù)和所述映射關聯(lián)確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因之后，還包括，存儲所述故障事件信息和所述故障事件原因，數(shù)組所述故障事件信息和所述故障事件原因組成歷史數(shù)據(jù)信息庫。

通過對歷史數(shù)據(jù)信息庫中所包括的數(shù)組故障事件原因及故障事件原因進行研究和分級，可以對二次設備所發(fā)生的故障進行分析和故障性質(zhì)判斷，或對可能要發(fā)生的故障進行預判，以便進一步提出相應的二次設備故障控制或消除的調(diào)整、維修、治理等措施。

進一步，本發(fā)明實施例提供的變電站二次設備排查方法，在所述步驟S2、S4、S5、S6之后，分別將所建立的所述二次設備故障模型、所述二次設備關聯(lián)關系模型、所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型以及所述映射關聯(lián)導入至模型管理庫；所述模型管理庫預先存儲有二次設備模型、二次設備信息模型。

另外，所述模型管理庫支持各類二次設備模型的添加、刪除、修改及模型描述文件的導入、導出；模型交換采用規(guī)定的格式。

如圖2示出了本實施例提供的變電站二次設備故障的排查裝置的結構，所述裝置用于執(zhí)行本發(fā)明實施例圖1示出的變電站二次設備故障的排查方法，所述裝置包括，特性數(shù)據(jù)采集器1和控制處理器3，所述特性數(shù)據(jù)采集器1所述控制處理器3相連接；所述控制處理器3包括數(shù)據(jù)獲取單元31、建模單元32以及故障確定單元33；

所述特性數(shù)據(jù)采集器1用于采集二次設備的狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡報文；

所述數(shù)據(jù)獲取單元31用于，獲取二次設備的設備特征和特性數(shù)據(jù)信息；所述特性數(shù)據(jù)信息包括狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡報文；

所述建模單元32用于，根據(jù)所述設備特征，建立二次設備故障模型；發(fā)現(xiàn)并繪制所述二次設備的網(wǎng)絡拓撲；根據(jù)所述網(wǎng)絡拓撲建立二次設備關聯(lián)關系模型；根據(jù)所述二次設備故障模型和所述二次設備關聯(lián)關系模型，建立關聯(lián)二次設備故障和二次設備關聯(lián)關系的二次設備故障-關聯(lián)關系模型；建立所述特性數(shù)據(jù)信息和所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型之間的映射關聯(lián)；

所述故障確定單元33用于，根據(jù)二次設備的實時特性數(shù)據(jù)和所述映射關聯(lián)確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因。

優(yōu)選地，所述控制處理器3還包括信息過濾單元34，所述信息過濾單元34用于獲取預設的信息過濾策略，對所述特性數(shù)據(jù)信息中的冗余數(shù)據(jù)信息進行過濾；同時，根據(jù)預設的屏蔽幀類型，對所述網(wǎng)絡報文進行過濾。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理器3還包括關聯(lián)規(guī)則編輯單元35，所述關聯(lián)規(guī)則編輯單元35用于根據(jù)所述映射關聯(lián)，定義規(guī)則事件關聯(lián)的邏輯表達式和統(tǒng)計條件的關聯(lián)規(guī)則；建立基線事件關聯(lián)的周期性基線和非周期性基線；以及建立單一事件關聯(lián)的單一規(guī)則和多事件關聯(lián)的組合規(guī)則。

優(yōu)選地，所述裝置還包括存儲器2，所述存儲器2用于存儲所述故障事件信息和所述故障事件原因。

另，所述存儲器2用于將二次設備故障分析得到的二次設備的故障事件信息及故障事件原因以多種格式保存下來，所述故障事件信息及故障事件原因形成歷史數(shù)據(jù)信息庫，通過對歷史數(shù)據(jù)信息庫中所包括的數(shù)組故障事件原因及故障事件原因進行研究和分級，可以對二次設備所發(fā)生的故障進行分析和故障性質(zhì)判斷，或對可能要發(fā)生的故障進行預判，以便進一步提出相應的二次設備故障控制或消除的調(diào)整、維修、治理等措施；

所述存儲器2包括數(shù)據(jù)輸入接口，用于運行人員輸入模型參數(shù)以及導入歷史數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述裝置還包括顯示器4，用于根據(jù)故障類型，將故障事件信息及故障事件原因以文本、表格或圖形等形式顯示出來，顯示內(nèi)容包含故障發(fā)生的原因、時間、發(fā)生故障的設備或位置。

由以上技術方案可知，本發(fā)明實施例提供了一種變電站二次設備故障的排查方法及裝置，控制處理器3通過根據(jù)特性數(shù)據(jù)采集器1采集得到的由二次設備狀態(tài)量信息、模擬量信息、事件信息、定值信息、故障錄波數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡報文組成的特性數(shù)據(jù)信息，以及二次設備間固有的設備特征及其網(wǎng)絡拓撲，分別建立二次設備故障模型、二次設備關聯(lián)關系模型以及二次設備故障-關聯(lián)關系模型，進一步根據(jù)所述特性數(shù)據(jù)信息，建立所述特性數(shù)據(jù)信息與所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型的映射關聯(lián)，最后，根據(jù)二次設備運行過程中的實時特性數(shù)據(jù)信息和所述映射關聯(lián)，確定二次設備的故障事件信息，并分析得到故障事件原因。本發(fā)明實施例提供的變電站二次設備故障的排查方法及裝置通過對二次設備的實時特性數(shù)據(jù)進行處理，結合所述二次設備故障-關聯(lián)關系模型的映射關聯(lián)，能夠迅速查找出變電站二次設備的故障，縮短二次設備故障排查時間，并能自動分析故障發(fā)生的原因，確定故障發(fā)生源點，提高了變電站二次設備故障處理的效率。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求來限制。