一种继电保护逻辑路径可视化分析方法及装置、系统与流程

本发明属于继电保护，具体涉及一种继电保护逻辑路径可视化分析方法及装置、系统。

背景技术：

1、继电保护装置是保障电力系统安全稳定运行的第一道防线。当电力系统发生故障时，保护装置基于采集的电气量信息，通过内部预设的逻辑判据进行故障判别，并输出跳闸指令。准确还原保护装置在故障过程中的逻辑执行路径，对于保护动作行为评价、不正确动作原因诊断、保护定值优化及装置研发测试具有重要意义。然而，现有技术存在以下技术瓶颈：

2、1、逻辑执行过程不可见。传统继电保护装置仅记录输入电气量和输出结果，保护逻辑的中间执行过程——包括各判据的满足情况、逻辑门的输入输出状态、时序条件的达成时刻等——均未被记录，导致保护动作过程呈现“黑盒”特征。

3、2、故障路径难以追溯。当保护装置发生误动或拒动时，技术人员需从复杂的录波波形中人工推断可能的逻辑执行路径，高度依赖个人经验，成功率不足60%。

4、现有申请公布号为cn103853807a，申请公布日为2014.06.11的中国发明专利申请公布文本公开了一种电力故障可视化分析方法，该方法在继电保护装置动作或启动后上送故障记录时，上送其内部逻辑判断的中间状态文件和对应的保护原理逻辑图文件，后台服务器对继电保护装置上送的文件进行故障可视化回放分析，分析结果可选择上送运行维护中心。但是上述方案存在以下问题：

5、（1）分析结论依赖人工脑补。即使通过波形-逻辑图联动观察到了节点状态变化，分析人员仍需依靠自身经验人工推理故障原因（如“为什么a相电流突变导致差动保护动作”），缺乏系统级的自动因果解析能力。

6、（2）交互方式专业门槛高。现有可视化回放工具需用户手动拖动时间轴、鼠标悬停查看节点信息，操作繁琐且要求用户具备深厚的保护原理知识，不利于快速普及和现场运维人员使用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种继电保护逻辑路径可视化分析方法及装置、系统，以解决现有技术中继电保护动作的可视化分析依赖分析人员自身经验进行人工推理的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种继电保护逻辑路径可视化分析方法，该方法包括：

3、s1、故障发生后，获取中间状态录波文件和标准录波文件；在预先构建的继电保护逻辑图模型中提取本次故障的逻辑执行路径主干信息；

4、所述中间状态录波文件用于存储故障发生时继电保护关键逻辑节点的节点状态数据；

5、所述继电保护逻辑图模型是以逻辑元件为节点、以信号流向为有向边的有向图模型；

6、s2、利用预先设置的因果规则库根据所述中间状态录波文件和标准录波文件输出本次继电保护动作的因果推理链；根据逻辑执行路径主干信息判断该继电保护动作行为的类型，并给出判定依据；

7、所述因果规则库由专家根据继电保护标准原理编制。

8、在一种可能实现的方式中，s2中因果规则库根据所述中间状态录波文件和标准录波文件输出本次继电保护动作的因果推理链的过程包括：

9、s21、从所述标准录波文件中提取电气量特征，并将各电气量特征出现的时刻与中间状态录波文件中关键逻辑节点的状态反转时刻对齐；

10、s22、所述因果规则库中的每条规则均包括前提条件和结论；将对齐后的电气量特征与关键逻辑节点的状态序列分别与每条规则的前提条件进行匹配，将匹配成功的各条规则的结论按照时间串联，得到所述因果推理链。

11、在一种可能实现的方式中，所述中间状态录波文件根据以下方式得到：在继电保护装置的源代码的关键逻辑节点的状态变更的位置插入探针；以通过所述探针将关键逻辑节点的节点标识符、状态值和时间戳写入内存缓冲区；当检测到继电保护启动信号时，将所述内存缓冲区中故障发生前后设定时间窗口内的数据封装为中间状态录波文件。

12、在一种可能实现的方式中，所述中间状态录波文件包括描述文件、数据文件和索引文件；所述描述文件用于存储关键逻辑节点的元数据；所述数据文件用于按照时间序列存储关键逻辑节点的状态；所述索引文件用于存储关键时间戳的节点状态快照索引。

13、在一种可能实现的方式中，判断该继电保护动作行为的类型的方式为在继电保护逻辑图模型的当前时刻的活跃子图中搜索从保护启动节点到出口动作节点的最短连通路径作为继电保护动作行为的类型为正常动作或误动逻辑执行路径主干，否则说明继电保护动作行为的类型为拒动；

14、所述活跃子图由活跃节点及其之间的有向边构成，所述活跃节点为当前时刻状态值为真的节点。

15、在一种可能实现的方式中，该方法还包括：s3、根据用户输入的问题、中间状态录波文件、标准录波文件、逻辑执行路径主干信息、继电保护领域知识库生成所述问题对应的答案。

16、在一种可能实现的方式中，s3包括：

17、s31、根据用户输入的问题识别用户查询意图；

18、s32、在继电保护领域知识库中检索与所述用户查询意图匹配的知识条目；所述知识条目为包括描述模板的结构化问答对；

19、s33、根据所述中间状态录波文件、标准录波文件和逻辑执行路径主干填充匹配的知识条目的描述模板；

20、s34、将填充完毕的描述模板输出作为所述问题对应的答案。

21、在一种可能实现的方式中，所述内存缓冲区为环形缓冲区。

22、为解决上述技术问题，本发明第二方面提供了一种继电保护逻辑路径可视化分析装置，包括处理器，所述处理器用于执行计算机程序以实现本发明第一方面中任一种可能实现的方式中方法的步骤。

23、为解决上述技术问题，本发明第三方面提供了一种继电保护逻辑路径可视化分析系统，包括：

24、中间状态录波文件生成模块：用于故障发生后获取中间状态录波文件，所述中间状态录波文件用于存储故障发生时继电保护关键逻辑节点的节点状态数据；

25、逻辑图模型加载与路径提取模块：用于在预先构建的继电保护逻辑图模型中提取本次故障的逻辑执行路径主干信息；所述继电保护逻辑图模型是以逻辑元件为节点、以信号流向为有向边的有向图模型；

26、多模态智能分析引擎：用于利用预先设置的因果规则库根据所述中间状态录波文件和标准录波文件输出本次继电保护动作的因果推理链；根据逻辑执行路径主干信息判断该继电保护动作行为的类型，并给出判定依据；所述因果规则库由专家根据继电保护标准原理编制。

27、本发明的有益效果是：本发明系统自动关联电气量波形特征（标准录波文件）与逻辑节点状态变化（中间状态录波文件），直接输出故障原因推理链条，将传统人工脑补过程转化为系统自动解析，故障报告秒级生成，大幅降低对专家经验的依赖。所有智能分析均基于预置的因果规则和结构化知识库，不涉及黑盒模型，分析结论可追溯、可验证。本发明解决了现有技术中继电保护动作的可视化分析依赖分析人员自身经验进行人工推理的技术问题。

1.一种继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，s2中因果规则库根据所述中间状态录波文件和标准录波文件输出本次继电保护动作的因果推理链的过程包括：

3.根据权利要求1所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，所述中间状态录波文件根据以下方式得到：在继电保护装置的源代码的关键逻辑节点的状态变更的位置插入探针；以通过所述探针将关键逻辑节点的节点标识符、状态值和时间戳写入内存缓冲区；当检测到继电保护启动信号时，将所述内存缓冲区中故障发生前后设定时间窗口内的数据封装为中间状态录波文件。

4.根据权利要求1或3所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，所述中间状态录波文件包括描述文件、数据文件和索引文件；所述描述文件用于存储关键逻辑节点的元数据；所述数据文件用于按照时间序列存储关键逻辑节点的状态；所述索引文件用于存储关键时间戳的节点状态快照索引。

5.根据权利要求1所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，判断该继电保护动作行为的类型的方式为在继电保护逻辑图模型的当前时刻的活跃子图中搜索从保护启动节点到出口动作节点的最短连通路径作为继电保护动作行为的类型为正常动作或误动逻辑执行路径主干，否则说明继电保护动作行为的类型为拒动；

6.根据权利要求1所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，该方法还包括：s3、根据用户输入的问题、中间状态录波文件、标准录波文件、逻辑执行路径主干信息、继电保护领域知识库生成所述问题对应的答案。

7.根据权利要求6所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，s3包括：

8.根据权利要求3所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法，其特征在于，所述内存缓冲区为环形缓冲区。

9.一种继电保护逻辑路径可视化分析装置，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行计算机程序以实现如权利要求1~8任意一项所述的继电保护逻辑路径可视化分析方法的步骤。

10.一种继电保护逻辑路径可视化分析系统，其特征在于，包括：