基于智能变电站网络全场景信息的二次状态在线监测技术研究

摘要

以IEC61850标准建设的智能变电站是智能电网的重要组成部分。信息共享和设备之间的可互操作性作为智能变电站的主要特点，可提供丰富的二次设备运行及状态信息，给二次设备的状态监测和状态检修带来了极大的便利。但目前二次设备状态监测的相关研究还存在着一些不足。例如设备告警信息缺乏分级，运维人员难以在大量告警信号产生时及时获取关键的告警信息。而网络分析仪等监测装置中多使用滚动列表来罗列各种二次设备状态信息，在实际使用中也反映出易用性不佳的问题。此外，由于缺少一种一体化的状态信息平台，也导致各种变电站高级应用如故障诊断、故障预测等在实际中鲜有应用。
　　在此背景下，本文首先探讨了智能变电站二次设备状态监测的概念和监测对象，分析了信息建模和监测数据分析处理方面的关键技术和方法。其次，对目前二次设备状态监测的数据可视化在实际应用中存在的问题做出了具体分析。结合目前二次设备状态监测研究的不足，本文开展了以下研究:
　　1.分析了智能变电站网络全场景信息的概念、具体内容。
　　2.提出一种虚端子信息提取方法，并设计了相应的虚端子配置文件。该配置文件建立了两种映射。其一是“数据引用——数据描述”之间的映射，其二是MMS\GOOSE报文的“发送者——接收者”之间的映射。在此基础上，编写了相应的GOOSE、MMS报文解析程序，实现了报文的语义化解析。
　　3.提出了一种智能变电站二次设备状态数据告警方案，按照告警信息中的关键字将告警信息分为3个不同的严重等级，以改善目前变电站中告警信息混杂，难以快速获取关键信息的问题。
　　4.提出了一种B/S架构的二次设备状态监测数据可视化框架。该框架采用SVG绘制二次设备的拓扑图，并通过WebSocket推送已解码的告警报文，再通过脚本代码更新UI以实现可视化告警。在此基础上，提出了一种采用WebSocket技术的一体化状态信息平台设计方案，可为站内各种高级应用提供数据支撑。
　　5.开发了相应的二次设备状态数据可视化系统，并在模拟的220kV智能变电站实验室内完成了测试。测试结果表明该系统能准确、清晰、直观地表示二次设备的网络拓扑结构和二次设备告警信息，具有较好的工程实用价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 二次设备信息建模

1．2．2 二次设备状态监测数据的分析处理

1．2．3 二次设备状态监测数据的可视化

1．3 本文研究内容

第2章 智能变电站网络全场景信息

2．1 静态数据

2．1．1 SCL语言

2．1．2 变电站配置描述文件

2．2 动态数据

2．2．1 MMS报文与ACSI服务

2．2．2 GOOSE报文

2．2．3 SV报文

2．3 本章小结

第3章 虚端子信息提取及语义化的报文解析

3．1 合并单元及智能终端的虚端子提取

3．2 保护设备及测控设备的虚端子提取

3．3 语义化的报文解析

3．4 本章小结

第4章 智能变电站二次设备状态数据告警分级

4．1 引言

4．2 告警分级方案

4．3 告警分级的具体流程

4．4 本章小结

第5章 基于SVG的可视化框架设计

5．1 引言

5．1．1 SVG技术

5．1．2 WebSocket技术

5．2 二次设备可视化框架

5．1．3 系统流程

5．1．4 SVG动态布局

5．3 已解码报文的封装及推送

5．4 告警信息的图形化显示

5．5 报文信息共享平台

5．6 本章小结

第6章 系统实现

6．1 智能变电站二次设备性能检测实验室

6．2 系统运行结果

6．3 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 工作展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢