基于scd文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，包括以下步驟：1)讀取SCD文件，獲得保護系統(tǒng)中各IED的虛端子和虛回路的謂詞表達式；2)根據(jù)所述謂詞表達式，生成保護系統(tǒng)的邏輯連接圖及其謂詞表達式；3)根據(jù)邏輯連接圖的謂詞表達式進行謂詞演算，識別保護系統(tǒng)的物理連接，并生成保護系統(tǒng)的物理連接圖；4)將物理連接圖轉化為保護系統(tǒng)的可靠性框圖；5)根據(jù)可靠性框圖對保護系統(tǒng)進行可靠性指標的計算。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有效率高、能適應智能變電站保護系統(tǒng)的多種通信方式等優(yōu)點。
【專利說明】基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及變電站保護技術，尤其是涉及一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法。
【背景技術】
[0002]智能變電站系統(tǒng)除了要滿足所需的功能性要求外，還需滿足各種性能要求。例如，非專利文獻“智能變電站自動化系統(tǒng)有效度評估模型研究.電力系統(tǒng)自動化，2013，37 (9):1-9”研究并提出了涵蓋了可靠性、可用性、實時性和經(jīng)濟性的系統(tǒng)有效度指標；非專利文獻“基于IEC61850的變電站自動化系統(tǒng)連鎖故障分析.電力系統(tǒng)自動化，2013，02:61_66”從復雜網(wǎng)絡理論出發(fā)，以邏輯節(jié)點為節(jié)點、邏輯連接為邊，將智能變電站抽象成一個復雜網(wǎng)絡，初步揭示了邏輯節(jié)點的故障在系統(tǒng)中的傳播規(guī)律；非專利文獻“基于IEC61850的變電站自動化系統(tǒng)可靠性評估.電力系統(tǒng)保護與控制，2012，05:32-36+41”基于IEC61850標準，將系統(tǒng)功能分解成由邏輯節(jié)點和邏輯連接構成的邏輯節(jié)點連接圖，根據(jù)系統(tǒng)功能的可靠性框圖，計算系統(tǒng)的可用率。但上述文獻存在的共性問題是，在進行系統(tǒng)性能分析之前，需要以人工方式建立相應的性能評估模型。由于智能變電站具有復雜多變的網(wǎng)絡結構，使得上述性能評估的效率較低。
[0003]智能變電站和常規(guī)變電站的一個重要區(qū)別是，前者在工程配置中廣泛采用變電站配置描述(Substation Configuration Description,SO))文件。與變電站所采用的其他配置文件相比，SCD文件具有兩點重要區(qū)別，其一是該文件具有嚴謹?shù)恼Z法結構和語義描述，因而實現(xiàn)了“機器可讀” (machine readable);其二是該文件完整描述了變電站的一次系統(tǒng)拓撲、智能電子裝置(Intelligent Electronic Device, IED)內(nèi)的功能拓撲以及全站的通信拓撲。因此，本發(fā)明利用SCD文件對智能變電站進行自動的性能評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種效率高、能適應多種通信方式的基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，包括以下步驟:
[0007]I)讀取SCD文件，獲得保護系統(tǒng)中各IED的虛端子和虛回路的謂詞表達式；
[0008]2)根據(jù)所述謂詞表達式，生成保護系統(tǒng)的邏輯連接圖及其謂詞表達式；
[0009]3)根據(jù)邏輯連接圖的謂詞表達式進行謂詞演算，識別保護系統(tǒng)的物理連接，并生成保護系統(tǒng)的物理連接圖；
[0010]4)將物理連接圖轉化為保護系統(tǒng)的可靠性框圖；
[0011]5)根據(jù)可靠性框圖對保護系統(tǒng)進行可靠性指標的自動計算。
[0012]所述的保護系統(tǒng)中各IED的虛端子和虛回路的謂詞表達式包括:
[0013]IED的輸入虛端子謂詞表達式:[0014]VTINdED, AP, VTIN_id, FCDA)
[0015]其中，IED為S⑶文件中各IED的命名，全站唯一，AP為訪問點名稱，VTIN_id為輸入虛端子序號，F(xiàn)CDA為帶功能約束的數(shù)據(jù)屬性，其格式為LD/LN.D0.DA ；
[0016]IED的輸出虛端子謂詞表達式:
[0017]VTOUT (IED, AP, VT0UT_id, FCDA, CB)
[0018]其中，VT0UT_id為輸出虛端子序號，CB為該FCDA所對應的GOOSE或SV控制塊名稱；
[0019]虛回路謂詞表達式:
[0020]VCdEDl, API, CB, VT0UT_id, IED2, AP2, VTIN_id)
[0021]其中，IEDl為輸出虛端子所在的IED，即GOOSE或SV的發(fā)布方；CB為輸出虛端子所屬的GOOSE或SV控制塊；IED2為接收方；AP1、AP2分別為IED1、IED2的訪問點名稱。
[0022]所述的生成保護系統(tǒng)的邏輯連接圖時，以IED為節(jié)點，以虛回路為邊，邊的方向從輸出虛端子指向輸入虛端子，所有邊以其控制塊名稱代替，刪除冗余的邊，邏輯連接圖對應的謂詞表達式為:
[0023]LC (IED1, API, CB, IED2, AP2) ?
[0024]所述的步驟3)具體包括:
[0025]3a)建立以太網(wǎng)交換機最小化模型，將以太網(wǎng)交換機作為IED包含到S⑶文件中；
[0026]3b)設定光纖連接的謂詞表達式:
[0027]FC (IED, AP, Port, Cable, RedPort, RedCabIe)
[0028]其中，AP為訪問點名稱，Port、Cable分別為主物理連接的通信端口號和光纜名稱，RedPort, RedCable分別為冗余物理連接的通信端口號和光纜名稱，如果無冗余物理連接，則 RedPort、RedCable 為空；
[0029]3c)建立如下謂詞演算公式，得到保護系統(tǒng)物理連接的謂詞表達式:
[0030]
【權利要求】
1.一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)讀取SCD文件，獲得保護系統(tǒng)中各IED的虛端子和虛回路的謂詞表達式； 2)根據(jù)所述謂詞表達式，生成保護系統(tǒng)的邏輯連接圖及其謂詞表達式； 3)根據(jù)邏輯連接圖的謂詞表達式進行謂詞演算，識別保護系統(tǒng)的物理連接，并生成保護系統(tǒng)的物理連接圖； 4)將物理連接圖轉化為保護系統(tǒng)的可靠性框圖； 5)根據(jù)可靠性框圖對保護系統(tǒng)進行可靠性指標的自動計算。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，其特征在于，所述的保護系統(tǒng)中各IED的虛端子和虛回路的謂詞表達式包括: IED的輸入虛端子謂詞表達式:
VTINdED, AP, VTIN_id, FCDA) 其中，IED為S⑶文件中各IED的命名，全站唯一，AP為訪問點名稱，VTIN id為輸入虛端子序號，F(xiàn)CDA為帶功能約束的數(shù)據(jù)屬性，其格式為LD/LN.D0.DA ； IED的輸出虛端子謂詞表達式:
VTOUT (IED, AP, VT0UT_id, FCDA, CB) 其中，VT0UT_id為輸出虛端子序`號，CB為該FCDA所對應的GOOSE或SV控制塊名稱； 虛回路謂詞表達式:
VCdEDl, API, CB, VT0UT_id, IED2, AP2, VTIN_id) 其中，IEDl為輸出虛端子所在的IED，即GOOSE或SV的發(fā)布方；CB為輸出虛端子所屬的GOOSE或SV控制塊；IED2為接收方;AP1、AP2分別為IEDU IED2的訪問點名稱。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，其特征在于，所述的生成保護系統(tǒng)的邏輯連接圖時，以IED為節(jié)點，以虛回路為邊，邊的方向從輸出虛端子指向輸入虛端子，所有邊以其控制塊名稱代替，刪除冗余的邊，邏輯連接圖對應的謂詞表達式為:
LC (IED1，API，CB, IED2, AP2)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，其特征在于，所述的步驟3)具體包括: 3a)建立以太網(wǎng)交換機最小化模型，將以太網(wǎng)交換機作為IED包含到S⑶文件中； 3b)設定光纖連接的謂詞表達式:
FC(IED, AP, Port, Cable, RedPort, RedCabIe) 其中，AP為訪問點名稱，Port、Cable分別為主物理連接的通信端口號和光纜名稱，RedPort, RedCable分別為冗余物理連接的通信端口號和光纜名稱，如果無冗余物理連接，則 RedPort, RedCable 為空； 3c)建立如下謂詞演算公式，得到保護系統(tǒng)物理連接的謂詞表達式:
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，其特征在于，所述的步驟4)具體為: 4a)將物理連接圖中冗余通信回路中的元件轉換為并聯(lián)結構； 4b)將其余元件轉換為串聯(lián)結構，獲得保護系統(tǒng)的可靠性框圖，該可靠性框圖的結構函數(shù)為:
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于SCD文件的智能變電站保護系統(tǒng)可靠性自動分析方法，其特征在于，所述的可靠性指標包括系統(tǒng)可靠性、平均故障時間、平均可用性、平均首次故障時間和停運次數(shù)。
【文檔編號】G06F17/30GK103559287SQ201310554206
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】高吉普, 徐長寶, 張沛超, 戴宇, 陳建國 申請人:貴州電力試驗研究院, 上海交通大學