一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法及系统

技术领域

本发明属于变电站智能运维技术领域，涉及一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法及系统。

背景技术

智能变电站的二次回路主要依靠光纤和网络，整个二次系统基于变电站SCD模型，传统的端子已被“虚端子”取代。对于二次运维人员来说，可见的二次电缆变成了不可见的二次虚回路，智能变电站二次回路已变成了“黑匣子”。为了提高智能变电站智能运维效率，变电站监控及智能运维系统实现了变电站过程层虚实回路可视化监视及智能诊断功能。但限于当前变电站模型规范性不足，实现变电站过程层虚实回路可视化监视及智能诊断功能有很大的工程配置工作，尤其虚实回路关联匹配上缺乏省事省力准确的有效方法，通常靠人工配置关联不仅工作量大而且准确性无法得到保证。

现有技术文件1(CN108551401A，智能变电站虚实诊断系统虚实回路关联映射及诊断方法)公开了一种智能变电站虚实诊断系统虚实回路关联映射及诊断方法，它包括过程层虚实回路的关联映射方法和过程层虚实回路的诊断方法；所述过程层虚实回路的关联映射方法包括：1、建立实回路模型；2、建立实回路与报文块的关联关系即明确发送端口和接收端口，发送或接收的报文块APPID；3、建立端口与虚回路断链告警信号、端口功率和端口状态告警信号的关联关系；4、将上述配置的关联关系存储在二次运维模型文件中；5、解析SCD模型和二次运维模型，将模型关联关系入库；建立了实回路和虚链路的关联关系。现有技术文件1的不足之处在于，过程层虚实回路的关联映射方法在建立实回路模型后，需要进一步建立实回路与报文块的关联关系即明确发送端口和接收端口，发送或接收的报文块APPID，而该关联关系就目前的技术条件完全需要人工建立，关联关系配置工作复杂易错且工作量巨大。

现有技术文件2(CN113722883A，一种智能变电站二次回路故障定位方法)公开了一种智能变电站二次回路故障定位方法，它提出了当二次回路出现故障时，利用多叉树算法计算虚回路与实回路的映射关系，步骤30，计算虚回路与实回路之间的映射关系；步骤31，利用多叉树算法计算虚回路所经过的实回路信息；步骤32，将全站二次虚回路都计算完毕后，反向推算出物理端口和光纤上所流经的所有虚回路。现有技术文件2的不足之处在于，仅是公开了利用多叉树算法计算虚回路所经过的实回路信息，并没有公开更多的虚实回路关联方法，通过多叉树算法虽然能找到有连接关系的两个装置，但不辅助其他的未公开的方法，很难自动计算出虚回路与实回路的完全正确的映射关系。

针对上述问题，本发明基于过程层虚回路和实回路通用的参数，利用虚回路链路状态关联信号和实回路网络标识作为关联匹配关键参数，不用额外增加虚实回路其他显性耗时的关联配置参数，实现过程层虚实回路自动关联匹配，减少现场工程工作量，提高工作效率和质量，同时覆盖光纤实回路两芯总回路、收回路和发回路多种回路模式应用，适用装置双网组网通信和点对点通信多种应用场景，支撑智能变电站过程层虚实回路可视化监视及缺陷精准定位。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法及系统，通过创建过程层虚回路数据集、过程层实回路数据集、装置虚回路发布关联数据集、装置虚回路订阅关联数据集和装置实回路关联数据集，根据虚实回路关键参数，采用虚实回路关联匹配算法，实现装置发布虚回路关联实回路、装置订阅虚回路关联实回路、装置实回路关联虚回路的关联匹配。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案。

本发明第一方面，涉及一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法，包括以下步骤：

步骤10：从智能变电站SCD模型抽取出过程层虚回路属性集创建过程层虚回路数据集，抽取出过程层实回路属性集创建过程层实回路数据集；

步骤20：关联设置所述过程层虚回路属性集的链路状态关联信号为订阅装置接收过程层控制块报文断链告警信号；

步骤30：从所述过程层虚回路数据集按照顺序至上而下检索一个装置所有发布的虚回路数据集创建装置虚回路发布关联数据集，检索所述装置所有订阅的虚回路数据集创建装置虚回路订阅关联数据集；

步骤40：执行虚实回路关联匹配算法，获取所述装置虚回路发布关联数据集内虚回路关联的实回路和所述装置虚回路订阅关联数据集内虚回路关联的实回路，并创建装置实回路关联数据集；

步骤50：下一个装置关联匹配转至步骤30，直到智能变电站所有装置过程层虚实回路都关联匹配完毕则结束。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，所述步骤10中，所述过程层虚回路数据集由虚回路属性集组成，所述过程层虚回路数据集定义为V＝{v

所述虚回路ID是自动分配的唯一的虚回路编号，可作为所述过程层虚回路数据集的检索键值；

所述发布装置ID和订阅装置ID是从SCD模型抽取IED数据时，自动分配的唯一的装置编号；

所述A网链路状态关联信号是虚实回路关联配置的关键参数，关联信号用于标识虚回路经A网光纤实回路，不关联信号用于标识虚回路不经A网光纤实回路；所述A网光纤实回路是装置双网组网通信模式下，用于A网通信的光纤实回路；

所述B网链路状态关联信号是虚实回路关联配置的关键参数，关联信号用于标识虚回路经B网光纤实回路，不关联信号用于标识虚回路不经B网光纤实回路；所述B网光纤实回路是装置双网组网通信模式下，用于B网通信的光纤实回路；

所述C网链路状态关联信号是虚实回路关联配置的关键参数，关联信号用于标识虚回路经C网光纤实回路，不关联信号用于标识虚回路不经C网光纤实回路；所述C网光纤实回路是装置点对点通信模式下，用于点对点通信的光纤实回路。

优选地，所述步骤10中，所述过程层实回路数据集由实回路属性集组成，所述过程层实回路数据集定义为R＝{r

所述实回路ID是自动分配的唯一的光纤实回路编号，可作为所述过程层实回路数据集的检索键值；

所述本端设备ID和对端设备ID是从SCD模型抽取IED数据时，自动分配的唯一的装置编号；若装置未在SCD模型中建模，比如交换机未建模时，装置编号设置为无效值-1；

所述本端设备类型和对端设备类型的类型至少包括装置、交换机；

所述网络标识是虚实回路关联配置的关键参数，表示光纤实回路的网络特征，包括A网总、A网收、A网发、B网总、B网收、B网发、C网总、C网收、C网发；

所述A网总表示A网光纤实回路不分收发两芯，代表A网光纤实回路的总回路；所述A网收表示A网光纤实回路分收发两芯，代表A网光纤实回路的收回路；所述A网发表示A网光纤实回路分收发两芯，代表A网光纤实回路的发回路；

所述B网总表示B网光纤实回路不分收发两芯，代表B网光纤实回路的总回路；所述B网收表示B网光纤实回路分收发两芯，代表B网光纤实回路的收回路；所述B网发表示B网光纤实回路分收发两芯，代表B网光纤实回路的发回路；

所述C网总表示C网光纤实回路不分收发两芯，代表C网光纤实回路的总回路；所述C网收表示C网光纤实回路分收发两芯，代表C网光纤实回路的收回路；所述C网发表示C网光纤实回路分收发两芯，代表C网光纤实回路的发回路；

若SCD模型没有对过程层光纤端口连接进行建模，采用独立的过程层光纤端口连接建模工具建模后，构建所述过程层实回路数据集。

优选地，所述步骤20中，根据过程层通信光纤网络的设计，自动或人工关联装置实际通信网络的所述虚回路属性集的A网链路状态关联信号、B网链路状态关联信号、C网链路状态关联信号为订阅装置接收过程层控制块报文A网断链告警信号、接收过程层控制块报文B网断链告警信号、接收过程层控制块报文C网断链告警信号，虚回路不通信传输的网络对应链路状态关联信号不进行关联设置。

优选地，所述步骤30中，所述装置虚回路发布关联数据集由此装置的虚回路发布关联属性集组成，所述装置虚回路发布关联数据集定义为P＝{p

所述装置虚回路订阅关联数据集由此装置的虚回路订阅关联属性集组成，所述装置虚回路订阅关联数据集定义为S＝{s

优选地，所述步骤40中，所述虚实回路关联匹配算法包括以下步骤：

步骤41：从所述装置虚回路发布关联数据集P按照顺序至上而下处理一条虚回路发布关联属性集p

步骤42：当步骤41处理第一条虚回路发布关联属性集p

步骤43：根据虚回路属性集v

步骤44：若所述装置虚回路发布关联数据集P还有下一条虚回路则跳转到步骤41，若本条虚回路已是最后一条虚回路则继续步骤45；

步骤45：从所述装置虚回路订阅关联数据集S按照顺序至上而下处理一条虚回路订阅关联属性集s

步骤46：当步骤45处理第一条虚回路订阅关联属性集s

步骤47：若所述装置的光纤实回路不分收发两芯，采用总回路模式，当所述装置订阅的虚回路v

步骤48：根据虚回路属性集v

步骤49：若所述装置虚回路订阅关联数据集S还有下一条虚回路则跳转到步骤45，若本条虚回路已是最后一条虚回路则继续步骤410；

步骤410：最后梳理所述装置虚回路发布关联数据集P和所述装置虚回路订阅关联数据集S，创建装置实回路关联数据集；所述装置实回路关联数据集由此装置的实回路关联属性集组成，所述装置实回路关联数据集定义为T＝{t

优选地，所述步骤43中，所属实回路端口路径扫描策略包括以下步骤：

1)从发布装置实回路端口作为起始路径开始扫描，用虚回路属性集v

2)根据实回路属性集r

3)所述发布装置光纤实回路端口对侧光纤实回路端口的设备是装置时，表征两个装置光纤实回路通过点对点连接，判断虚回路属性集v

4)进一步判断实回路属性集r

5)扫描到所述过程层实回路数据集R最后一个实回路属性集r

6)此发布装置实回路端口路径扫描结束。

优选地，所述步骤48中，所属实回路端口路径扫描策略与步骤43执行的实回路端口路径扫描策略步骤基本一致，主要区别是所属实回路端口路径扫描策略在处理网络标识时，步骤43处理所述装置虚回路发布关联数据集P，需要判断光纤分收发两芯的网络标识是A网发、B网发、C网发时虚实回路关联匹配，而步骤47处理所述装置虚回路订阅关联数据集S，需要判断光纤分收发两芯的网络标识是A网收、B网收、C网收时虚实回路关联匹配；所述步骤43执行的实回路端口路径扫描策略步骤4)需要修改为：进一步判断实回路属性集r

本发明第二方面，涉及一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配系统，所述系统用于实现本发明第一方面的一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法中的步骤；并且，所述系统包括过程层虚回路数据集管理模块、过程层实回路数据集管理模块、过程层虚回路网络链路状态关联模块、装置虚回路发布关联数据集管理模块、装置虚回路订阅关联数据集管理模块、装置实回路关联数据集管理模块、虚实回路关联匹配算法模块；其中，所述过程层虚回路数据集管理模块负责从SCD模型抽取出过程层虚回路属性集创建过程层虚回路数据集，提供过程层虚回路数据集的键值检索功能及过程层虚回路属性集读写功能；所述过程层实回路数据集管理模块负责从SCD模型或其他过程层光纤端口模型抽取出过程层虚回路属性集创建过程层实回路数据集，提供过程层实回路数据集的键值检索功能及过程层实回路属性集读写功能；所述过程层虚回路网络链路状态关联模块负责自动或手动关联设置订阅装置接收过程层控制块报文断链告警信号到过程层虚回路属性集的A网链路状态关联信号、B网链路状态关联信号、C网链路状态关联信号；所述装置虚回路发布关联数据集管理模块负责从过程层虚回路数据集检索装置发布的虚回路创建装置虚回路发布关联数据集，提供虚回路发布关联属性集读写功能；所述装置虚回路订阅关联数据集管理模块负责从过程层虚回路数据集检索装置订阅的虚回路创建装置虚回路订阅关联数据集，提供虚回路订阅关联属性集读写功能；所述装置实回路关联数据集管理模块负责创建装置实回路关联数据集，提供装置实回路关联数据集的键值检索功能及实回路关联属性集读写功能；所述虚实回路关联匹配算法模块负责采用虚实回路关联匹配算法，关联匹配装置发布虚回路所经的所有光纤实回路写入装置虚回路发布关联数据集，以及关联匹配装置订阅虚回路所经的所有光纤实回路写入装置虚回路订阅关联数据集，并梳理实回路关联虚回路关系创建装置实回路关联数据集。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明基于过程层虚回路和实回路通用的参数，利用虚回路链路状态关联信号和实回路网络标识作为关联匹配关键参数，不用额外增加虚实回路显性耗时的关联配置参数，实现过程层虚实回路自动关联匹配，可以减少现场工程工作量，提高工作效率和质量，同时覆盖光纤实回路两芯总回路、收回路和发回路多种回路模式应用，适用装置双网组网通信和点对点通信多种应用场景，支撑智能变电站过程层虚实回路可视化监视及缺陷精准定位。

附图说明

图1是本发明的一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法双网组网总回路示意图。

图2是本发明的一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法点对点和单网组网光纤总回路示意图。

图3是本发明的一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法点对点和单网组网光纤收发双芯示意图。

图4是本发明的一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配系统示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的有所其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1、图2、图3所示，本发明第一方面，涉及一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法，包括以下步骤：

步骤10：从智能变电站SCD模型抽取出过程层虚回路属性集创建过程层虚回路数据集，抽取出过程层实回路属性集创建过程层实回路数据集；

步骤20：关联设置所述过程层虚回路属性集的链路状态关联信号为订阅装置接收过程层控制块报文断链告警信号；

步骤30：从所述过程层虚回路数据集按照顺序至上而下检索一个装置所有发布的虚回路数据集创建装置虚回路发布关联数据集，检索所述装置所有订阅的虚回路数据集创建装置虚回路订阅关联数据集；

步骤40：执行虚实回路关联匹配算法，获取所述装置虚回路发布关联数据集内虚回路关联的实回路和所述装置虚回路订阅关联数据集内虚回路关联的实回路，并创建装置实回路关联数据集；

步骤50：下一个装置关联匹配转至步骤30，直到智能变电站所有装置过程层虚实回路都关联匹配完毕则结束。

所述装置是智能变电站建立了虚回路发布和订阅关系的装置，包括但不限于继电保护装置、测控装置、测保一体装置、智能终端装置、合并单元装置。

步骤10中，所述过程层虚回路数据集由虚回路属性集组成，所述过程层虚回路数据集定义为V＝{v

智能变电站过程层通信网络包括双网组网通信模式和点对点通信模式，通常采用各种组合方式。本实施例中A网是通过所有装置的A网口共同组成的通信网络，B网是通过所有装置的B网口共同组成的通信网络，C网是通过装置的C网口与另一装置的C网口点对点直连的通信网络，装置所有点对点直连的网口均可定义为C网口且直连通信网络均可定义为C网。本实施例适用的过程层通信网络包括但不限于A/B网双网组网通信模式、A网组网通信模式+C网点对点通信模式、A/B网双网组网通信模式+C网点对点通信模式(个别特殊装置)。

步骤10中，所述过程层实回路数据集由实回路属性集组成，所述过程层实回路数据集定义为R＝{r

步骤20中，根据过程层通信光纤网络的设计，自动或人工关联装置实际通信网络的所述虚回路属性集的A网链路状态关联信号、B网链路状态关联信号、C网链路状态关联信号为订阅装置接收过程层控制块报文A网断链告警信号、接收过程层控制块报文B网断链告警信号、接收过程层控制块报文C网断链告警信号，虚回路不通信传输的网络对应链路状态关联信号不进行关联设置。

步骤30中，所述装置虚回路发布关联数据集由此装置的虚回路发布关联属性集组成，所述装置虚回路发布关联数据集定义为P＝{p

步骤40中，所述虚实回路关联匹配算法包括以下步骤：

步骤41：从所述装置虚回路发布关联数据集P按照顺序至上而下处理一条虚回路发布关联属性集p

步骤42：当步骤41处理第一条虚回路发布关联属性集p

步骤43：根据虚回路属性集v

步骤44：若所述装置虚回路发布关联数据集P还有下一条虚回路则跳转到步骤41，若本条虚回路已是最后一条虚回路则继续步骤45；

步骤45：从所述装置虚回路订阅关联数据集S按照顺序至上而下处理一条虚回路订阅关联属性集s

步骤46：当步骤45处理第一条虚回路订阅关联属性集s

步骤47：若所述装置的光纤实回路不分收发两芯，采用总回路模式，当所述装置订阅的虚回路v

步骤48：根据虚回路属性集v

步骤49：若所述装置虚回路订阅关联数据集S还有下一条虚回路则跳转到步骤45，若本条虚回路已是最后一条虚回路则继续步骤410；

步骤410：最后梳理所述装置虚回路发布关联数据集P和所述装置虚回路订阅关联数据集S，创建装置实回路关联数据集；所述装置实回路关联数据集由此装置的实回路关联属性集组成，所述装置实回路关联数据集定义为T＝{t

步骤43中，所属实回路端口路径扫描策略包括以下步骤：

1)从发布装置实回路端口作为起始路径开始扫描，用虚回路属性集v

2)根据实回路属性集r

3)所述发布装置光纤实回路端口对侧光纤实回路端口的设备是装置时，表征两个装置光纤实回路通过点对点连接，判断虚回路属性集v

4)进一步判断实回路属性集r

5)扫描到所述过程层实回路数据集R最后一个实回路属性集r

6)此发布装置实回路端口路径扫描结束。

步骤48中，所属实回路端口路径扫描策略与步骤43执行的实回路端口路径扫描策略步骤基本一致，主要区别是所属实回路端口路径扫描策略在处理网络标识时，步骤43处理所述装置虚回路发布关联数据集P，需要判断光纤分收发两芯的网络标识是A网发、B网发、C网发时虚实回路关联匹配，而步骤47处理所述装置虚回路订阅关联数据集S，需要判断光纤分收发两芯的网络标识是A网收、B网收、C网收时虚实回路关联匹配；步骤43执行的实回路端口路径扫描策略步骤4)需要修改为：进一步判断实回路属性集r

在图1的实施例中，采用的是A网组网通信模式，且网络标识为光纤实回路两芯总回路方式，通过一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法，过程层虚回路数据集V＝{v

在图2的实施例中，采用的是A网组网通信模式+C网点对点通信模式，且网络标识为光纤实回路两芯总回路方式，装置IED3仅通过C网点对点通信，两个C网口是装置物理上完全不同的网口，通过一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法，过程层虚回路数据集V＝{v

在图3的实施例中，采用的是A网组网通信模式+C网点对点通信模式，且网络标识为光纤实回路两芯收回路+发回路方式，装置IED3仅通过C网点对点通信，两个C网口是装置物理上完全不同的网口，通过一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法，过程层虚回路数据集V＝{v

如图4所示，本发明第二方面，涉及一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配系统，所述系统用于实现本发明第一方面的一种智能变电站过程层虚实回路关联匹配方法；并且，所述系统包括过程层虚回路数据集管理模块、过程层实回路数据集管理模块、过程层虚回路网络链路状态关联模块、装置虚回路发布关联数据集管理模块、装置虚回路订阅关联数据集管理模块、装置实回路关联数据集管理模块、虚实回路关联匹配算法模块；其中，所述过程层虚回路数据集管理模块负责从SCD模型抽取出过程层虚回路属性集创建过程层虚回路数据集，提供过程层虚回路数据集的键值检索功能及过程层虚回路属性集读写功能；所述过程层实回路数据集管理模块负责从SCD模型或其他过程层光纤端口模型抽取出过程层虚回路属性集创建过程层实回路数据集，提供过程层实回路数据集的键值检索功能及过程层实回路属性集读写功能；所述过程层虚回路网络链路状态关联模块负责自动或手动关联设置订阅装置接收过程层控制块报文断链告警信号到过程层虚回路属性集的A网链路状态关联信号、B网链路状态关联信号、C网链路状态关联信号；所述装置虚回路发布关联数据集管理模块负责从过程层虚回路数据集检索装置发布的虚回路创建装置虚回路发布关联数据集，提供虚回路发布关联属性集读写功能；所述装置虚回路订阅关联数据集管理模块负责从过程层虚回路数据集检索装置订阅的虚回路创建装置虚回路订阅关联数据集，提供虚回路订阅关联属性集读写功能；所述装置实回路关联数据集管理模块负责创建装置实回路关联数据集，提供装置实回路关联数据集的键值检索功能及实回路关联属性集读写功能；所述虚实回路关联匹配算法模块负责采用虚实回路关联匹配算法，关联匹配装置发布虚回路所经的所有光纤实回路写入装置虚回路发布关联数据集，以及关联匹配装置订阅虚回路所经的所有光纤实回路写入装置虚回路订阅关联数据集，并梳理实回路关联虚回路关系创建装置实回路关联数据集。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明基于过程层虚回路和实回路通用的参数，利用虚回路链路状态关联信号和实回路网络标识作为关联匹配关键参数，不用额外增加虚实回路显性耗时的关联配置参数，实现过程层虚实回路自动关联匹配，可以减少现场工程工作量，提高工作效率和质量，同时覆盖光纤实回路两芯总回路、收回路和发回路多种回路模式应用，适用装置双网组网通信和点对点通信多种应用场景，支撑智能变电站过程层虚实回路可视化监视及缺陷精准定位。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。