本发明提供一种变电站自动化设备故障判断及自愈方法，由主机和监控后台构成的系统实施，包括①设备安装启动；②IP地址输入；③IP地址巡检；④故障判断；⑤电源自愈模式选择；⑥故障自动模式重启；⑦时序自动模式重启；⑧手动模式重启；⑨判定硬件故障并发送故障警示信息等步骤；本发明的方法，通过主机轮ping变电站受控自动化设备进行检测和故障判断，采用故障自动、时序自动和手动三种模式，通过对发生软故障的受控自动化设备断/通电源实现重启自愈。采用本发明的方法，较之于现有技术中人工巡检和人工消缺模式，能够大幅提高工作效率，节约大量人力和物力成本。
1.一种变电站自动化设备故障判断及自愈方法，其特征在于：由包括主机和监控后台构成的变电站自动化设备故障判断及自愈系统实施，所述的主机为由机壳和电路装置组成的一体机，主机的电路装置包括以太网收发模块、单片机模块、触摸屏、输出接口模块、逻辑控制器、继电器组、插座组以及电源模块；
插座组包括若干个电源插座，插座组的电源插座的数量根据变电站内受控的自动化设备的数量确定；继电器组包括与插座组的电源插座相同数量的继电器；电源模块和插座组的各电源插座分别具有电源输入端和电源输出端；逻辑控制器具有信号输入端、通信端、控制信号输出端、电源输入端和电源输出端；继电器组的各继电器设有控制信号输入端、电源输入端和电源输出端；
单片机模块与以太网收发模块双向信号电连接；触摸屏与单片机模块双向信号电连接；逻辑控制器由其信号输入端通过输出接口模块与单片机模块信号电连接；逻辑控制器由其通信端与监控后台远程交互通信；继电器组的各继电器的控制信号输入端与逻辑控制器的控制信号输出端电连接；插座组的各电源插座的电源输入端分别与继电器组的各继电器的电源输出端对应电连接；电源模块的电源输入端与逻辑控制器的电源输出端电连接；
电源模块的电源输出端为单片机模块和触摸屏提供工作电源；
变电站自动化设备故障判断及自愈方法，包括以下步骤：
①设备安装启动：将主机设置在变电站内，将主机的以太网收发模块与变电站内的交换机通信连接；将逻辑控制器与监控后台远程通信连接；将主机插座组的各电源插座与变电站内受控自动化设备的电源输入端电连接，再将主机接通变电站内AC220V电源；启动监控后台，系统开始工作；
②IP地址输入：通过主机的触摸屏输入各受控自动化设备的IP地址，并发送给单片机模块存储；
③IP地址巡检：单片机模块每隔一个设定的时间周期轮流ping一次各受控自动化设备的IP地址；
④故障判断：单片机模块若连续2个轮ping时间周期内不能ping通某一受控自动化设备的IP地址，则单片机模块判断并记录该受控自动化设备发生故障，且将故障信息发送触摸屏、逻辑控制器和监控后台；同时，单片机模块判断该发生故障的受控自动化设备本次故障是否为在连续4个轮ping时间周期内的第二次故障，若是，则进入步骤⑨；若否，则进入步骤⑤；
⑤电源自愈模式选择：监控后台通过其监控界面选择电源自愈模式，若监控后台选定故障自动模式，则进入步骤⑥；若为时序自动模式，则进入步骤⑦；若为手动模式，则进入步骤⑧；
⑥故障自动模式重启：逻辑控制器根据单片机模块发送的信息，选定并控制发生故障的受控自动化设备对应的继电器组中的继电器动作，断开插座组中对应的电源插座的电源，从而断开发生故障的受控自动化设备的电源并持续一个设定的断电时间间隔，在断电过程中，逻辑控制器不再响应单片机发送的该发生故障的受控自动化设备的状态信息；断电时间间隔期满，逻辑控制器控制继电器组中选定的继电器动作，对断开电源的受控自动化设备恢复供电，实现设备重启；然后返回步骤②；
⑦时序自动模式重启：逻辑控制器在内置预设的受控自动化设备时序自动重启时间到达时，按照设定顺序依次控制继电器组中各继电器逐次动作，对相应各受控自动化设备依次自动重启，然后返回步骤②；
⑧手动模式重启：监控人员在监控后台利用监控画面，手动发送对某一受控自动化设备重启的指令，逻辑控制器根据监控后台的指令控制继电器组中相应的继电器动作，直接对该受控自动化设备进行重启，然后返回步骤②；
⑨判定硬件故障：单片机模块判定在连续4个轮ping时间周期内连续2次判定为故障的受控自动化设备发生硬件故障，单片机模块向触摸屏和监控后台发送“IP地址为***的设备发生硬件故障，请进行现场排查”文字警示信息，然后返回步骤②。
变电站自动化设备故障判断及自愈方法
技术领域
[0001] 本发明涉及变电站设备监控技术领域，具体涉及一种变电站自动化设备故障判断及自愈方法。
背景技术
[0002] 随着电力自动化水平的不断发展，自动化技术和设备在变电站中得到广泛应用。变电站自动化系统是采用数据采集、计算机和网络通信技术，通过变电站二次设备的功能归并和优化组合对变电站运行工况进行实时监视、测量、自动控制和协调的电力综合性自动化系统。变电站自动化系统中的自动化设备一般设有相应的IP地址；变电站自动化系统中诸如路由器、加密机、电量采集装置、站控层交换机、总控设备等自动化设备在长久运行中，不可避免会出现软件死机故障或硬件设备故障；运行经验表明，其中90%左右的故障均为软件死机故障，可通过设备电源重启予以解决。变电站自动化系统中任何一台设备出现故障均会对变电站的运行带来不利影响，因而，需要对变电站自动化系统中的设备故障能够及时发现和处理。
[0003] 目前，变电站自动化设备故障的发现主要依靠人工巡检，而对变电站自动化设备故障的排除完全依靠人工现场消缺，特别是对占变电站自动化设备故障总量90%左右的软死机故障，也需要人工到现场通过重新启动设备进行故障消除，其操作虽然简单，然而，进入变电站工作有一套严格要求的程序：申请消缺、开票、许可、赶赴现场、进行安全宣读、最后进行工作，涉及三四个部门共同协调，好几道程序的流转。目前的方式工作效率低下，导致大量的人力、物力的浪费，这一现状，亟需改变。
发明内容
[0004] 本发明的目的是：针对背景技术中的问题，提供一种变电站自动化设备故障判断及自愈方法，通过专门设计的变电站自动化设备故障判断及自愈系统实施，以有效提高变电站自动化设备故障发现和处理效率，节约人力物力，保障变电站安全可靠运行。
[0005] 本发明的技术方案是：本发明的变电站自动化设备故障判断及自愈方法，由包括主机和监控后台构成的变电站自动化设备故障判断及自愈系统实施，上述的主机为由机壳和电路装置组成的一体机，主机的电路装置包括以太网收发模块、单片机模块、触摸屏、输出接口模块、逻辑控制器、继电器组、插座组以及电源模块；
[0006] 插座组包括若干个电源插座，插座组的电源插座的数量根据变电站内受控的自动化设备的数量确定；继电器组包括与插座组的电源插座相同数量的继电器；电源模块和插座组的各电源插座分别具有电源输入端和电源输出端；逻辑控制器具有信号输入端、通信端、控制信号输出端、电源输入端和电源输出端；继电器组的各继电器设有控制信号输入端、电源输入端和电源输出端；
[0007] 单片机模块与以太网收发模块双向信号电连接；触摸屏与单片机模块双向信号电连接；逻辑控制器由其信号输入端通过输出接口模块与单片机模块信号电连接；逻辑控制器由其通信端与监控后台远程交互通信；继电器组的各继电器的控制信号输入端与逻辑控制器的控制信号输出端电连接；插座组的各电源插座的电源输入端分别与继电器组的各继电器的电源输出端对应电连接；电源模块的电源输入端与逻辑控制器的电源输出端电连接；电源模块的电源输出端为单片机模块和触摸屏提供工作电源；
[0008] 变电站自动化设备故障判断及自愈方法，包括以下步骤：
[0009] ①设备安装启动：将主机设置在变电站内，将主机的以太网收发模块与变电站内的交换机通信连接；将逻辑控制器与监控后台远程通信连接；将主机插座组的各电源插座与变电站内受控自动化设备的电源输入端电连接，再将主机接通变电站内AC220V电源；启动监控后台，系统开始工作；
[0010] ②IP地址输入：通过主机的触摸屏输入各受控自动化设备的IP地址，并发送给单片机模块存储；
[0011] ③IP地址巡检：单片机模块每隔一个设定的时间周期轮流ping一次各受控自动化设备的IP地址；
[0012] ④故障判断：单片机模块若连续2个轮ping时间周期内不能ping通某一受控自动化设备的IP地址，则单片机模块判断并记录该受控自动化设备发生故障，且将故障信息发送触摸屏、逻辑控制器和监控后台；同时，单片机模块判断该发生故障的受控自动化设备本次故障是否为在连续4个轮ping时间周期内的第二次故障，若是，则进入步骤⑨；若否，则进入步骤⑤；
[0013] ⑤电源自愈模式选择：监控后台通过其监控界面选择电源自愈模式，若监控后台选定故障自动模式，则进入步骤⑥；若为时序自动模式，则进入步骤⑦；若为手动模式，则进入步骤⑧；
[0014] ⑥故障自动模式重启：逻辑控制器根据单片机模块发送的信息，选定并控制发生故障的受控自动化设备对应的继电器组中的继电器动作，断开插座组中对应的电源插座的电源，从而断开发生故障的受控自动化设备的电源并持续一个设定的断电时间间隔，在断电过程中，逻辑控制器不再响应单片机发送的该发生故障的受控自动化设备的状态信息；断电时间间隔期满，逻辑控制器控制继电器组中选定的继电器动作，对断开电源的受控自动化设备恢复供电，实现设备重启；然后返回步骤②；
[0015] ⑦时序自动模式重启：逻辑控制器在内置预设的受控自动化设备时序自动重启时间到达时，按照设定顺序依次控制继电器组中各继电器逐次动作，对相应各受控自动化设备依次自动重启，然后返回步骤②；
[0016] ⑧手动模式重启：监控人员在监控后台利用监控画面，手动发送对某一受控自动化设备重启的指令，逻辑控制器根据监控后台的指令控制继电器组中相应的继电器动作，直接对该受控自动化设备进行重启，然后返回步骤②；
[0017] ⑨判定硬件故障：单片机模块判定在连续4个轮ping时间周期内连续2次判定为故障的受控自动化设备发生硬件故障，单片机模块向触摸屏和监控后台发送“IP地址为***的设备发生硬件故障，请进行现场排查”文字警示信息，然后返回步骤②。
[0018] 进一步的方案是：所述的步骤③中，单片机模块轮流ping一次各受控自动化设备的IP地址的设定时间周期为2分钟。
[0019] 进一步的方案是：上述的步骤⑥中，断开发生故障的受控自动化设备电源所持续的设定断电时间间隔为5分钟。
[0020] 本发明具有积极的效果：（1）本发明的变电站自动化设备故障判断及自愈方法，能够自动有效解决占变电站自动化设备故障总量约90%的软死机故障，对硬件故障也能及时发现并发出报警信息，较之于现有技术中的人工巡检和人工消缺模式，能够提高工作效率85%以上，同时可节约大量的人力和物力成本。（2）本发明的变电站自动化设备故障判断及自愈方法，采用故障自动、时序自动和手动共3种电源自愈模式，操作方便灵活，自动化程序高，工作可靠性好。（3）为实施本发明方法专门设计的变电站自动化设备故障判断及自愈系统，其由设于变电站内的主机和远程的监控后台组成，系统结构简单，成本不高，主机为整体式结构，体积较小，在变电站内易于选位，安装连接方便。
附图说明
[0021] 图1为本发明所采用的专门设计的系统结构示意框图，图中还示意性地显示了其与变电站的站内交换机以及受控自动化设备的连接关系。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0023] （实施例1）
[0024] 见图1，本实施例的变电站自动化设备故障判断及自愈方法，其由专门设计的变电站自动化设备故障判断及自愈系统实施，该系统主要由主机和监控后台组成。
[0025] 主机为由机壳和电路装置组成的一体机，主机的电路装置主要由以太网收发模块、单片机模块、触摸屏、输出接口模块、逻辑控制器、继电器组、插座组以及电源模块组成，其中，触摸屏和插座组固定设置在机壳上。
[0026] 插座组包括若干个电源插座，插座组的电源插座的数量根据变电站内受控的自动化设备的数量确定，本实施例中优选采用6个电源插座。继电器组包括数量与插座组的电源插座数量相同的继电器。插座组的各电源插座和电源模块分别具有电源输入端和电源输出端；逻辑控制器设有信号输入端、通信端、控制信号输出端、电源输入端和电源输出端；继电器组的各继电器设有控制信号输入端、电源输入端和电源输出端。
[0027] 单片机模块与以太网收发模块双向信号电连接；触摸屏与单片机模块双向信号电连接；逻辑控制器由其信号输入端通过输出接口模块与单片机模块信号电连接；逻辑控制器由其通信端与监控后台远程交互通信；继电器组的各继电器的控制信号输入端与逻辑控制器的控制信号输出端电连接；插座组的各电源插座的电源输入端分别与继电器组的各继电器的电源输出端对应电连接；电源模块的电源输入端与逻辑控制器的电源输出端电连接；电源模块的电源输出端为单片机模块和触摸屏提供工作电源。
[0028] 使用时，主机设于变电站内；主机电路装置的以太网收发模块通过变电站内的交换机与变电站内的受控自动化设备双向信号电连接；插座组的各电源插座的电源输出端与变电站内相应的受控自动化设备的电源输入端电连接；1个电源插座连接1台受控自动化设备；逻辑控制器的电源输入端以及继电器组的各继电器的电源输入端均外接变电站内的AC220V电源。
[0029] 本实施例中，逻辑控制器优选采用西门子ST30型号的的逻辑控制器。
[0030] 主机的电路装置中：
[0031] 以太网收发模块，用于经由变电站内的交换机实现单片机模块与变电站内的受控自动化设备间的信息交互。
[0032] 单片机模块，用于发送检测命令、进行故障判断以及根据故障类型发出相应的动作指令和用于显示的信息。本实施例中，单片机模块检测的方式为轮ping变电站内的受控自动化设备的IP地址。
[0033] 触摸屏，用于输入变电站内受控自动化设备的IP地址及信息显示。
[0034] 输出接口模块，用于提供单片机模块向逻辑控制器发送信息和指令的信号通道。
[0035] 逻辑控制器，用于管理自愈电源的逻辑关系，根据单片机或监控后台的动作指令相应控制继电器组动作接通或断开插座组的电源、实现与监控后台的信息交互以及为电源模块提供DC24V电源。
[0036] 继电器组，在逻辑控制器的控制下通过控制插座组内电源插座的电源断/通实现对变电站内受控自动化设备的自动重启。
[0037] 监控后台，用于提供远程监控画面、选择受控设备自愈模式、显示现场工作场景以及向逻辑控制器远程发出自愈动作指令。
[0038] 本实施例的变电站自动化设备故障判断及自愈方法，主要包括以下步骤：
[0039] ①设备安装启动：将主机设置在变电站内，将主机的以太网收发模块与变电站内的交换机通信连接；将逻辑控制器与监控后台远程通信连接；将主机插座组的各电源插座与变电站内受控自动化设备的电源输入端电连接，再将主机接通变电站内AC220V电源；启动监控后台，系统开始工作；
[0040] ②IP地址输入：通过主机的触摸屏输入各受控自动化设备的IP地址，并发送给单片机模块存储；
[0041] ③IP地址巡检：单片机模块每隔一个设定的时间周期轮流ping一次各受控自动化设备的IP地址；本实施例中，设定的时间周期优选为2分钟；
[0042] ④故障判断：单片机模块若连续2个轮ping时间周期内不能ping通某一受控自动化设备的IP地址，则单片机模块判断并记录该受控自动化设备发生故障，且将故障信息发送触摸屏、逻辑控制器和监控后台；同时，单片机模块判断该发生故障的受控自动化设备本次故障是否为在连续4个轮ping时间周期内的第二次故障，若是，则进入步骤⑨；若否，则进入步骤⑤；
[0043] ⑤电源自愈模式选择：监控后台通过其监控界面选择电源自愈模式，若监控后台选定故障自动模式，则进入步骤⑥；若为时序自动模式，则进入步骤⑦；若为手动模式，则进入步骤⑧；
[0044] ⑥故障自动模式重启：逻辑控制器根据单片机模块发送的信息，选定并控制发生故障的受控自动化设备对应的继电器组中的继电器动作，断开插座组中对应的电源插座的电源，从而断开发生故障的受控自动化设备的电源并持续一个设定的断电时间间隔，在断电过程中，逻辑控制器不再响应单片机发送的该发生故障的受控自动化设备的状态信息；断电时间间隔期满，逻辑控制器控制继电器组中选定的继电器动作，对断开电源的受控自动化设备恢复供电，实现设备重启；然后返回步骤②；本步骤中，设定的断电时间间隔优选采用5分钟；
[0045] ⑦时序自动模式重启：逻辑控制器在内置预设的受控自动化设备时序自动重启时间到达时，按照设定顺序依次控制继电器组中各继电器逐次动作，对相应各受控自动化设备依次自动重启，然后返回步骤②；
[0046] ⑧手动模式重启：监控人员在监控后台利用监控画面，手动发送对某一受控自动化设备重启的指令，逻辑控制器根据监控后台的指令控制继电器组中相应的继电器动作，直接对该受控自动化设备进行重启，然后返回步骤②；
[0047] ⑨判定硬件故障：单片机模块判定在连续4个轮ping时间周期内连续2次判定为故障的受控自动化设备发生硬件故障，单片机模块向触摸屏和监控后台发送“IP地址为***的设备发生硬件故障，请进行现场排查”文字警示信息，然后返回步骤②。
[0048] 以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。
