本發(fā)明涉及變電站綜合自動化領(lǐng)域，具體為基于智能數(shù)據(jù)分析的電網(wǎng)設(shè)備事故處理決策裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著計算機信息技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)變電站自動化系統(tǒng)的自動化程度也日益提高，尤其是智能變電站。國家電網(wǎng)公司也提出了要逐步建成以數(shù)字化，信息化，自動化，互動化為典型特征的符合中國國情的現(xiàn)代新型智能電網(wǎng)。

變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展與集成電路技術(shù)、微計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)密切相關(guān)，從國內(nèi)外變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展過程來看，其結(jié)構(gòu)形式有集中式、分層分布式、全分散式等三種類型。變電站分散布置式綜合自動化系統(tǒng)以單元為主，各單元集數(shù)據(jù)采集、繼電保護(hù)、控制、故障記錄和錄波等多種功能于一身。各單元就地分散布置在相應(yīng)一次設(shè)備附近，全站與光纖通訊網(wǎng)絡(luò)相連。主控室中只放一臺負(fù)責(zé)與上級調(diào)度進(jìn)行通訊的微機遠(yuǎn)動裝置，即可在控制室進(jìn)行當(dāng)?shù)乜刂?，也可在調(diào)控中心進(jìn)行遙控、另外配自動攝像“電子眼”使該系統(tǒng)充分實現(xiàn)“分散”和“共享”，這是變電站綜合自動化系統(tǒng)發(fā)展的方向。

目前國內(nèi)普遍采用的自動化后臺監(jiān)控系統(tǒng)已應(yīng)用了20多年，它能減少發(fā)現(xiàn)和解決問題的時間，提高操作的安全性、準(zhǔn)確性，并更快捷的獲得變電站運行數(shù)據(jù)，大大減少工作量，取得了良好效果，但也有不足之處。二次數(shù)據(jù)的采集部分大量重復(fù)，浪費資源；信息標(biāo)準(zhǔn)化不夠，設(shè)備與系統(tǒng)之間互聯(lián)互通困難形成信息孤島，信息難以被綜合應(yīng)用；發(fā)生事故時會出現(xiàn)大量時間告警信息，缺乏有效地過濾機制，干擾值班運維人員對故障的正確判斷；圖像監(jiān)控方面只是單純的實現(xiàn)了遠(yuǎn)方“監(jiān)視”的功能，圖像數(shù)量多，全部靠人力監(jiān)控，事故發(fā)生時極易發(fā)生由于人力的懈怠或視覺疲勞，造成事故設(shè)備狀態(tài)圖像無法及時捕捉的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利主要解決的技術(shù)問題就是如何將現(xiàn)場視頻監(jiān)控設(shè)備由原有的“監(jiān)視”提升為自動和智能的“監(jiān)控”，將故障信息的分析篩選、同步打印、視頻監(jiān)控三個相互獨立的系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動。

為實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種基于數(shù)據(jù)分析的電網(wǎng)設(shè)備事故處理決策裝置，包括事故分析決策平臺和后臺監(jiān)控系統(tǒng)；所述后臺監(jiān)控系統(tǒng)對變電站的運行實施監(jiān)控，并采集和上傳數(shù)據(jù)到所述事故分析決策平臺；所述裝置能夠?qū)﹄娋W(wǎng)設(shè)備自動監(jiān)控，其特征在于，將故障信息的分析篩選、同步打印、視頻監(jiān)控三個相互獨立的系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，在發(fā)生事故時，能夠自動將故障位置的圖像上傳至所述事故分析決策平臺。

所述事故分析決策平臺將報文數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以及視頻圖像傳給遠(yuǎn)方的運維人員，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

所述事故分析決策平臺包括服務(wù)器、攝像頭和打印機。

所述服務(wù)器用于對上傳的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析和篩選，驅(qū)動打印機進(jìn)行工作，聯(lián)動攝像頭進(jìn)行捕捉視頻圖像。

所述攝像頭用于：當(dāng)發(fā)生跳閘事故時，將跳閘開關(guān)的位置狀態(tài)的視頻圖像上傳到所述服務(wù)器。

所述打印機用于：當(dāng)發(fā)生跳閘事故時，打印出故障報文列表。

所述服務(wù)器還包括：核心處理模塊，用于對接收到的信號和報文進(jìn)行篩選和分析，并協(xié)調(diào)各個模塊之間的工作；顯示模塊，用于顯示各類信息；通信模塊，用于使所述事故分析決策平臺分別與所述后臺監(jiān)控系統(tǒng)、運維人員進(jìn)行通信；外設(shè)模塊，實現(xiàn)所述服務(wù)器對所述打印機和所述攝像頭的控制以及從所述攝像頭獲取視頻圖像。

所述事故分析決策平臺與所述后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信采用網(wǎng)口通信，所述事故分析決策平臺與所述運維人員之間的通信采用無線通信。

一種基于數(shù)據(jù)分析的電網(wǎng)設(shè)備事故處理決策方法，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)設(shè)備自動監(jiān)控，其特征在于，將故障信息的分析篩選、同步打印、視頻監(jiān)控三個相互獨立的系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動，在發(fā)生事故時，能夠自動將故障位置的圖像上傳至事故分析決策平臺。

所述方法具體包括如下步驟：

（1）在發(fā)生異常事故時，所述決策平臺接收經(jīng)過篩選過濾的部分保護(hù)動作信號和開關(guān)變位信號；

（2）聯(lián)動打印機打印出故障報文列表；

（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的電氣變化進(jìn)行圖像定位，將事故位置狀態(tài)圖像實時上傳至所述事故分析決策平臺。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠大大提高現(xiàn)場人員對突發(fā)事故的應(yīng)急判斷能力，快速準(zhǔn)確判斷故障性質(zhì)并及時匯報，縮短事故處理流程，減少停電時間和供電量損失，從而大大提高整個電網(wǎng)的供電可靠率，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供有力保障。

附圖說明

圖1為事故分析智能決策平臺交聯(lián)圖；

圖2為事故分析智能決策平臺結(jié)構(gòu)圖；

圖3為軟件總體框圖；

圖4為核心處理模塊工作流程圖；

圖5為顯示模塊主頁面；

圖6為顯示模塊打印預(yù)覽界面；

圖7為顯示模塊告警界面；

圖8為iec-60870-5-104規(guī)約傳輸體系結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

事故分析智能決策平臺（簡稱為決策平臺）主要是與后臺監(jiān)控系統(tǒng)，運維人員二個部分相互關(guān)聯(lián)進(jìn)行工作。它們之間的交聯(lián)圖如圖1所示。

事故分析智能決策平臺與其他二個部分之間的關(guān)系分別如下：

決策平臺與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間的關(guān)系：后臺監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對變電站的運行實施監(jiān)控，然后采集和上傳各項數(shù)據(jù)到事故分析智能決策平臺。

運維人員與決策平臺之間的關(guān)系：決策平臺將報文數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果以及視頻圖像傳給運維人員，運維人員可以在不到達(dá)現(xiàn)場的條件下，判斷出事故原因。

事故分析智能決策平臺是由攝像頭，打印機，服務(wù)器三個部分組成，決策平臺的架構(gòu)如圖2所示。

這三個部分的功能分別如下：

攝像頭：當(dāng)發(fā)生跳閘事故時，現(xiàn)場監(jiān)控攝像可根據(jù)設(shè)備的電氣變化進(jìn)行圖像定位，將跳閘開關(guān)的位置狀態(tài)的視頻圖像上傳到服務(wù)器。

打印機：發(fā)生跳閘事故時，服務(wù)器聯(lián)動打印機打印出故障報文列表，便于運維人員一目了然的判斷故障性質(zhì)。

服務(wù)器：服務(wù)器是決策平臺的最重要部分，負(fù)責(zé)對上傳的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析和篩選，呈現(xiàn)出所需要的關(guān)鍵信號，并協(xié)調(diào)指揮各個系統(tǒng)之間的聯(lián)動工作，驅(qū)動打印機進(jìn)行工作，聯(lián)動高清攝像頭進(jìn)行捕捉視頻圖像，是事故分析智能決策平臺的中樞神經(jīng)。

事故分析智能決策平臺設(shè)計主要涉及到硬件和軟件兩個部分，其中硬件主要用集成開發(fā)的方式實現(xiàn)，軟件主要用定制開發(fā)的方式實現(xiàn)，因此，在本發(fā)明中主要是涉及到軟件設(shè)計這一部分。

事故分析智能決策平臺的核心就是服務(wù)器上的軟件系統(tǒng)，它主要包括以下幾個部分：核心處理模塊，顯示模塊，通信模塊，外設(shè)模塊。軟件總體架構(gòu)框圖如圖3所示，在本項目中，計算機的操作系統(tǒng)選擇windows系統(tǒng)。

1、核心處理模塊

（1）功能

本模塊主要是發(fā)送相關(guān)命令進(jìn)行相關(guān)操作，對接收到的信號和報文進(jìn)行處理，實現(xiàn)信號篩選和分析，將接收到的關(guān)鍵信號和報文分析結(jié)果呈現(xiàn)在界面上,同時負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)指揮各個系統(tǒng)之間的工作。

（2）決策模型

核心處理模塊中一個重要的內(nèi)容就是決策模型，當(dāng)變電站發(fā)生異?；蚴鹿蕰r，傳統(tǒng)處理過程是運行人員依照運行規(guī)程、經(jīng)驗以及現(xiàn)場情況進(jìn)行判斷、推理、處理的過程。而專家決策模型是在某一特定領(lǐng)域內(nèi)，運用領(lǐng)域?qū)＜业呢S富知識進(jìn)行綜合推理求解的計算機軟件系統(tǒng)，一般包括以下幾個部分：

設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫：用以存儲反殃當(dāng)前設(shè)備實際狀態(tài)信息，包括設(shè)備靜態(tài)配置數(shù)據(jù)和實時變化數(shù)據(jù)。

知識庫：通過工程師和領(lǐng)域?qū)＜液献鞣治鲎冸娬驹O(shè)備的典型異常處理．進(jìn)行分類歸納和總結(jié)，采用規(guī)則表達(dá)式方式存儲，形成知識庫，知識庫中的知識源自變電運行規(guī)程、規(guī)范以及變電站運行人員的經(jīng)驗總結(jié)。知識規(guī)則的內(nèi)容主要包括名稱、類型、原因、處理方式等等。

推理機：推理機利用知識庫的歸納信息，對當(dāng)前進(jìn)入到推理機的異常信息按照推理策略逐步推理直到得出結(jié)果。推理機主要包括推理方法和推理策略兩部分。推理方法，采用因果關(guān)從原始數(shù)據(jù)或原始征兆出發(fā)，向結(jié)論方向的推理。

解釋器：依據(jù)推理機推理出的異?；蚴鹿式Y(jié)論的可信度進(jìn)行排序，并以圖表方式給出設(shè)備異常的原因和處理建議。

（3）工作流程

當(dāng)發(fā)生跳閘事故時，核心處理模塊先對后臺監(jiān)控系統(tǒng)上傳的報文進(jìn)行分析處理，然后將分析處理結(jié)果通過頁面顯示出來，再聯(lián)動打印機打印出故障報文列表，便于運維人員一目了然的判斷故障性質(zhì)，同時聯(lián)動現(xiàn)場視頻監(jiān)控設(shè)備及時捕捉，工作流程圖如圖4所示。

它的具體工作機制如下：

（1）單個事件推理：在系統(tǒng)的推理規(guī)則知識庫中，定義好每個信號所屬的事故告警信號種類，形成逐一事件推理判斷關(guān)系，在告警事件發(fā)生后，可以根據(jù)每條告警信息做出推理，給出異常事故發(fā)生的原因及處理措施。推理判斷可以進(jìn)行人工靈活干預(yù)，關(guān)聯(lián)關(guān)系可以逐條定義，也可以通過快速定義軟件批量實現(xiàn)，大大提高關(guān)聯(lián)效率。

（2）多個關(guān)聯(lián)事件聯(lián)合推理：在系統(tǒng)的推理規(guī)則知識庫中包括多個事件綜合判斷的推理規(guī)則。對短時間內(nèi)連續(xù)發(fā)生、有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的一組事件信息根據(jù)推理規(guī)則知識庫進(jìn)行綜合推理判斷?！熬C合推理”邏輯就是要根據(jù)發(fā)生的“綜合事件”推理出該單元設(shè)備究竟發(fā)生了何種異常和事故，給出原因及處理方案。

（3）故障智能推理：根據(jù)故障發(fā)生的關(guān)鍵條件，結(jié)合接線方式、運行方式、開關(guān)變位信息、開關(guān)刀閘狀態(tài)、遙測量、時序等綜合判斷，給出當(dāng)前故障的故障類型、相關(guān)信息、故障結(jié)論及處理方式，形成智能故障推理報告。

2、顯示模塊

（1）功能

本模塊進(jìn)行頁面設(shè)計，頁面設(shè)計在mfc中實現(xiàn)，主要分為啟動頁面，主頁面，打印預(yù)覽界面，告警界面。

頁面示例：圖5是主頁面，用于設(shè)置鏈路參數(shù)，發(fā)送命令，顯示發(fā)送或者接受的報文信息以及視頻圖像，狀態(tài)信息等；圖6是打印預(yù)覽界面，用于預(yù)覽打印效果；圖7是告警界面，用于顯示告警信息。

3、通信模塊

（1）功能

該模塊的主要作用是使事故分析智能決策平臺與后臺監(jiān)控系統(tǒng)，運維人員進(jìn)行通信。決策平臺與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信采用網(wǎng)口通信，決策平臺與運維人員之間的通信采用無線通信。

（2）網(wǎng)口通信

決策平臺與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間采用網(wǎng)口通信，它們之間的通信協(xié)議采用iec-60870-5-104規(guī)約。iec-60870-5-104規(guī)約是國際電工委員會為了滿足iec-60870-5-101遠(yuǎn)動通信規(guī)約用于以太網(wǎng)傳輸實現(xiàn)而制定的。它的傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層采用tcp/ip協(xié)議，應(yīng)用層采用iec-60870-5-101規(guī)約的asdu，為了保證應(yīng)用層的asdu傳輸?shù)耐ㄐ趴煽啃裕謶?yīng)用了itu-tx.25標(biāo)準(zhǔn)，包裝了apci傳輸接口，規(guī)定了應(yīng)答和重傳機制。

iec-60870-5-104規(guī)約定義了三種報文格式：i格式，s格式，u格式。i格式報文用于傳遞信息，包含了應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元；s格式報文用于當(dāng)沒有i格式報文回應(yīng)的情況下，回應(yīng)確認(rèn)報文的接收，它不包含asdu；u格式報文用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程控制，主要實現(xiàn)主站和子站的數(shù)據(jù)傳輸（startdt）,停止子站的數(shù)據(jù)傳輸（stopdt）和tcp鏈路測試（testfr）,它也不包括asdu。

iec-60870-5-104規(guī)約采用平衡式傳輸，它的tcp/ip網(wǎng)絡(luò)端口號是2404，它的一般體系結(jié)構(gòu)如圖8所示

（3）無線通信

決策平臺與運維人員之間采用無線通信的方式，這種無線的通信方式是指決策平臺通過dtu將數(shù)據(jù)信息傳給遠(yuǎn)方的運維人員。

dtu是專門用來將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ip數(shù)據(jù)或者將ip數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的無線終端設(shè)備。dtu具有組網(wǎng)迅速靈活，建設(shè)周期短，成本低，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，安全保密性能好，鏈路支持永遠(yuǎn)在線，用戶成本低的特點，所以它廣泛地應(yīng)用在電力行業(yè)，水利行業(yè)，石油行業(yè)，環(huán)保行業(yè)等。在電力行業(yè)，dtu經(jīng)常用于電力遠(yuǎn)程抄表，變電站監(jiān)測，電力線路監(jiān)測等。

dtu的主要功能是把遠(yuǎn)方客戶端設(shè)備的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳送回后臺中心。要完成數(shù)據(jù)的傳輸需要建立一套完整的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中包括:dtu，客戶設(shè)備、移動網(wǎng)絡(luò)、后臺中心。在前端，dtu和客戶的設(shè)備通過232或者485接口相連。dtu上電運行后先注冊到移動的gprs網(wǎng)絡(luò)，然后去和后臺中心建立socket連接。后臺中心作為socket的服務(wù)端，dtu是socket連接的客戶端。因此只有dtu是不能完成數(shù)據(jù)的無線傳輸?shù)模€需要有后臺軟件的配合一起使用。在建立連接后，前端的設(shè)備和后臺的中心就可以通過dtu進(jìn)行無線傳輸了。

dtu的工作流程是dtu上電后，首先讀出內(nèi)部flash中保存的工作參數(shù)，然后dtu登陸gsm網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行撥號。撥號成功后，dtu將獲得一個由移動隨機分配的內(nèi)部ip地址。也就是說，dtu處于移動內(nèi)網(wǎng)中，而且其內(nèi)網(wǎng)ip地址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。我們可以理解為dtu這時是一個移動內(nèi)部局域網(wǎng)的設(shè)備，通過移動網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)與外部internet公網(wǎng)的通信。dtu再主動發(fā)起與后臺中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。也就是dtu通過后臺中心的ip地址以及端口號等參數(shù)，向后臺中心發(fā)起tcp或udp通信請求。在得到后臺中心的響應(yīng)后，dtu即認(rèn)為與后臺中心握手成功，然后就保持這個通信連接一直存在，如果通信連接中斷，dtu將立即重新與后臺中心握手。對于dtu來說，只要建立了與后臺中心的雙向通信，完成用戶串口數(shù)據(jù)與gprs網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數(shù)據(jù)，dtu就立即把串口數(shù)據(jù)封裝在一個tcp/udp包里，發(fā)送給后臺中心。在本項目中，后臺中心就是運維人員的終端設(shè)備（如：手機），客戶端就是決策平臺，我們可以購置移動定制的apn節(jié)點的sim卡，分別放在dtu和手機上，就可以實現(xiàn)dtu和手機的直接通信，決策平臺就可以將數(shù)據(jù)信息以短信的方式傳到遠(yuǎn)方的運維人員的手機上。

4、外設(shè)模塊

（1）功能

該模塊主要是實現(xiàn)服務(wù)器對打印機和攝像頭的控制以及從攝像頭獲取視頻圖像，當(dāng)發(fā)生事故時，聯(lián)動高清攝像設(shè)備以及打印機進(jìn)行工作，控制打印機的輸出格式等。

（2）服務(wù)器對打印機的控制

決策平臺通過外設(shè)模塊，實現(xiàn)對打印機的控制。外設(shè)模塊中包括打印機的接口驅(qū)動和打印功能的實現(xiàn)方法。由于本項目打印機機型為hpcp5225，hpcp5225提供了專門的驅(qū)動供我們使用，我們將其安轉(zhuǎn)到電腦上即可。決策平臺的打印功能是通過在mfc提供的框架內(nèi)來實現(xiàn)，實現(xiàn)思路如下：

在windows操作系統(tǒng)下顯示器、打印機和繪圖儀都被視為輸出設(shè)備，正常情況下系統(tǒng)默認(rèn)輸出設(shè)備是顯示器，要使用打印機,首先需要創(chuàng)建個指向打印機設(shè)備環(huán)境句柄,然后通過該句柄，把所需文字和圖形輸出至打印機上，當(dāng)打印結(jié)束后,刪除這個設(shè)備環(huán)境句柄即可。

當(dāng)windows系統(tǒng)中安裝好打印機后系統(tǒng)總是自動設(shè)置一個打印機為系統(tǒng)默認(rèn)打印機,在windows啟動配置文件win.ini中[window]段中列出了帶有關(guān)鍵字device的默認(rèn)打印機。

為了操縱系統(tǒng)默認(rèn)打印機實現(xiàn)打印功能，函數(shù)getprofilestring()負(fù)責(zé)從win.ini文件中獲得默認(rèn)的打印機；然后，createdc()創(chuàng)建打印機設(shè)備環(huán)境句柄參數(shù)；在具體打印過程中，函數(shù)startdoc()負(fù)責(zé)開始打印，在這個過程中，計算機根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的環(huán)境句柄自動將數(shù)據(jù)輸出到打印機；打印結(jié)束以后，函數(shù)restoredc()負(fù)責(zé)恢復(fù)打印機設(shè)備句柄，函數(shù)endpage()負(fù)責(zé)使打印機停止打印，最后，enddoc()負(fù)責(zé)結(jié)束上述打印作業(yè)。

（3）服務(wù)器與攝像頭的接口

決策平臺通過外設(shè)模塊實現(xiàn)對攝像頭的控制和從攝像頭獲取視頻圖像，本項目采用的攝像頭為眾勝xl-968，它是一種車載攝像頭，具有清晰度高，耐高溫，耐低溫，防水等優(yōu)點。眾勝xl-968具有信息采集功能，通過傳感器將發(fā)生變位的開關(guān)圖像自動上傳至智能決策平臺，而決策平臺只需要設(shè)計好啟動信號就可以實現(xiàn)對攝像頭的控制。眾勝xl-968支持有線和無線的兩種控制方式，可以按照實際情況，選擇有線或無線來控制攝像頭的工作。