調(diào)度自動化主站智能告警的研究及應(yīng)用

　　【摘 要】為保障電網(wǎng)安全運行，告警信息以及告警系統(tǒng)一直都起著舉足輕重的作用。結(jié)合電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求和發(fā)展，智能告警應(yīng)運而生。智能告警是告警信號的智能化處理，為電網(wǎng)運行人員提供高效、直觀的告警信息和輔助決策依據(jù)，應(yīng)對危機與提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行水平，實現(xiàn)電網(wǎng)運行故障信息智能分析診斷。

　　【關(guān)鍵詞】自動化;主站;智能告警

　　《組合機床與自動化加工技術(shù)》(月刊)創(chuàng)刊于1959年，是中國機械工程學(xué)會與大連組合機床研究所共同主辦，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主管的，由科技部和新聞出版署共同審核批準(zhǔn)的國內(nèi)外公開發(fā)行的學(xué)術(shù)性科技期刊。

　　隨著電網(wǎng)規(guī)模增大，調(diào)度自動化系統(tǒng)所采集的信息量向海量化發(fā)展，調(diào)度監(jiān)控人員需要對所有電網(wǎng)運行信息進行人工分析和處理，在異常或故障情況下，特別是臺風(fēng)、雷雨等惡劣天氣導(dǎo)致電網(wǎng)事故頻發(fā)時，大量告警信息的涌入以及語音告警和事故推畫，導(dǎo)致調(diào)度監(jiān)控人員對電網(wǎng)信息的監(jiān)控難度急劇增加，造成監(jiān)屏困難，事項梳理復(fù)雜，難以及時、準(zhǔn)確的掌握綜合故障信息，影響事故應(yīng)急處理。現(xiàn)在，迫切需要一套滿足調(diào)度運行需求的智能告警系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)運行故障信息智能分析診斷。本文論述的為主站端的智能告警系統(tǒng)的研究及應(yīng)用。

　　1 現(xiàn)有告警功能存在的問題

　　現(xiàn)有的告警功能單一，信號按時序上報，信號之間無空間關(guān)聯(lián)性，無邏輯關(guān)聯(lián)性。主要對單一事項告警，不能對綜合事項進行告警，不具備事故推理、故障診斷等輔助決策功能，無法處理復(fù)雜的異常，不能定位故障。

　　2 智能告警技術(shù)的功能及意義

　　智能告警技術(shù)能將告警事項智能化處理。狀態(tài)檢測，有效的幫助調(diào)度人員實時掌握電網(wǎng)運行狀態(tài);異常提醒，及時提醒調(diào)度人員發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的異常情況;故障診斷，輔助調(diào)度人員在電網(wǎng)故障后進行判斷和處置。

　　智能告警是電網(wǎng)調(diào)度從人工經(jīng)驗型向自動智能型轉(zhuǎn)變的一個重要組成部分。能發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行中的異常，及時提示潛在的安全風(fēng)險，縮短故障分析時間，提高故障分析的準(zhǔn)確性，是調(diào)度人員一種有效的輔助分析、決策手段，減少調(diào)度人員的工作壓力。

　　目前智能告警尚處于研究探索階段，其建設(shè)實施應(yīng)分步走，一步一個臺階。當(dāng)前，多數(shù)廠家研制的智能告警系統(tǒng)都是單系統(tǒng)智能告警。單系統(tǒng)智能告警是基于SCADA、保信系統(tǒng)或故障測距系統(tǒng)等一個應(yīng)用系統(tǒng)。其優(yōu)點是易于實現(xiàn)，簡單實用。

　　3 智能告警推理的整體架構(gòu)

　　智能告警推理總體架構(gòu)自下而上分為四個層次，分別為基礎(chǔ)信息層、知識庫層、推理層、結(jié)果展示層。

　　其中基礎(chǔ)信息層包含所有推理知識庫規(guī)則的原子對象，與告警信息之間存在著唯一的映射關(guān)系;知識庫層包含單一、關(guān)聯(lián)告警信息推理規(guī)則;推理層用戶處理實時告警信息，按推理知識尋求推理結(jié)果;結(jié)果展示層用于展示推理結(jié)果及推理詳細信息。

　　3.1 基礎(chǔ)信息層

　　告警對象為電網(wǎng)運行產(chǎn)生的監(jiān)控告警信息，如：xxx間隔保護裝置異常 動作，xxx斷路器彈簧未儲能 動作等。這些告警信息在系統(tǒng)中有實際的模型與之對應(yīng)，告警消息報文中有對應(yīng)的關(guān)鍵字信息，能夠進行對象的唯一性辨識。在推理時需要考慮到廠站、間隔、設(shè)備等信息，有時可能需要考慮到電網(wǎng)拓撲關(guān)系，單從告警信息字符串解析無法獲取相關(guān)從屬關(guān)系，更無法進行復(fù)雜的電網(wǎng)事件推理。這類告警信息需要分類建立對象，同時需要與實際的電網(wǎng)模型進行關(guān)聯(lián)。如：過流保護，與監(jiān)控保護信息中的過流1段、過流2段、過流 3段、過流加速段以及過流反時限等信號關(guān)聯(lián)。告警對象的描述包括對象名稱、與告警信息匹配映射的方法、動作/復(fù)歸表示方法、與告警類型狀態(tài)的關(guān)聯(lián)等。

　　3.2 知識庫層

　　推理知識庫的構(gòu)建以告警對象庫為操作原子，定義單一推理規(guī)則、關(guān)聯(lián)推理規(guī)則。單一推理規(guī)則主要是對單個信號進行邏輯推理，主要包括單一直接推理、延時未復(fù)歸推理、周期性的頻發(fā)推理等。關(guān)聯(lián)推理規(guī)則主要是有關(guān)聯(lián)的告警事件信息推理出綜合的事件結(jié)果，如：間隔內(nèi)的事故總動作、開關(guān)分閘可以推理出開關(guān)事故跳閘;間隔內(nèi)的事故總動作、開關(guān)分閘、重合閘動作、開關(guān)合閘，此時推理結(jié)果為瞬時故障。

　　3.3 推理層

　　推理機是系統(tǒng)中基于知識的推理在計算機中的實現(xiàn)的部件，主要包括推理和控制二個方面，是知識系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。主要執(zhí)行兩個任務(wù)，一是檢驗已有的事實和規(guī)則，二是確定推理路線，多次調(diào)用知識庫中的知識，進行邏輯推理，最后得到問題的結(jié)論。

　　智能告警推理以電力調(diào)控自動化系統(tǒng)中發(fā)生告警為數(shù)據(jù)源，按預(yù)定義的規(guī)則模板推理出結(jié)果，并給出處理意見。構(gòu)建告警對象庫，以告警對象為最小單元，定義推理知識庫;實時接收告警消息，與告警對象庫進行匹配映射，根據(jù)知識庫推理出符合規(guī)則的結(jié)果并展示。

　　推理機接收到實時告警信息開始工作，對告警信息進行解析判斷，并與告警對象庫進行映射，分析是否滿足緩存規(guī)則中某一條件，如沒有則分析是否存在符合的規(guī)則;在條件全部滿足時及時推出結(jié)果信息。推理機循環(huán)接收告警信息，重復(fù)上述步驟進行邏輯推理。

　　推理詳細過程如下圖所示：

　　3.4 結(jié)果展示層

　　推理結(jié)果展示包括推理綜合事件展示和推理詳細信息展示兩部分，推理綜合事件信息通過告警的形式發(fā)送至告警客戶端，可以通過平臺告警服務(wù)定義對應(yīng)的告警行為動作。

　　推理詳細信息展示在有需要時通過告警綜合結(jié)果信息觸發(fā)，獨立界面展示推理過程中的詳細信息。

　　4 關(guān)鍵技術(shù)研究

　　4.1基于屬性分類的專家?guī)旒夹g(shù)

　　通過對變電站自動化信息缺陷屬性調(diào)研，將信息按照缺陷屬性進行分類，建立基本信號類型。并在基本信號類型基礎(chǔ)上建立精確匹配的推理邏輯表達式。

　　4.2基于虛擬映射的推理機技術(shù)

　　根據(jù)電網(wǎng)模型建立自動化信息的空間屬性(廠站、間隔、設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系)，并將自動化信息的空間屬性與缺陷屬性(基本型號類型)映射為數(shù)字量，從而實現(xiàn)自然語言的規(guī)則庫項數(shù)字量邏輯表達式的映射關(guān)系，推理過程映射為數(shù)字量運算表達式的匹配。

　　4.3基于動作序列分析的推理機技術(shù)

　　電網(wǎng)故障的同時引起相關(guān)遙信、遙測等電氣量的變化，通過研究電網(wǎng)故障時保護的動作原理，設(shè)計電網(wǎng)故障告警序列，告警序列中包含保護動作期望狀態(tài)及開關(guān)跳閘的期望狀態(tài)，或者其他任意異常告警的期望狀態(tài)。動作序列之間為或邏輯，序列內(nèi)部告警項為與邏輯，序列內(nèi)部告警項內(nèi)部邏輯可選擇非邏輯，有此完成告警項、告警序列的與、或、非邏輯計算，可實現(xiàn)復(fù)雜的告警動作推理。現(xiàn)場實施時，將現(xiàn)場告警對象實例化，每個告警對象關(guān)聯(lián)可能的智能推理規(guī)則。事故發(fā)生后，系統(tǒng)首先采集事故相關(guān)的告警信息，如保護動作事件和開關(guān)跳閘事件，然后與設(shè)計的告警序列匹配，進行快速故障診斷形成故障簡報。

　　5 智能告警功能目前存在的問題

　　5.1 缺少統(tǒng)一的規(guī)則

　　規(guī)則庫建立復(fù)雜，因變電站信息描述不規(guī)范，采集信息類型各異，如對每個站的告警信息建立規(guī)則庫，規(guī)則庫建立復(fù)雜，規(guī)則難以描述，如有多個信號的與、或、非關(guān)系，無法通過邏輯表達式表述;建立的規(guī)則庫無法在其他廠站使用，需每個站重復(fù)建立規(guī)則，工作量大。規(guī)則庫涉及知識面廣，推理規(guī)則涉及一次設(shè)備、二次設(shè)備、保護、自動化、電源、通信，專業(yè)知識多，建立有效的智能告警規(guī)則庫比較困難。到目前為止，國內(nèi)對智能告警邏輯運算的規(guī)則還沒有統(tǒng)一的規(guī)范，由于沒有統(tǒng)一的規(guī)則，在應(yīng)用推廣上受到了限制。

　　5.2 考慮量測信息的復(fù)雜推理

　　主站端智能告警系統(tǒng)還未實現(xiàn)遙測信息與遙信的綜合復(fù)雜推理功能，如某間隔量測數(shù)據(jù)正常，但開關(guān)分位，可判斷為該間隔測控裝置異常。綜合遙測和遙信綜合推理，可對變電站異常遙測和遙信檢錯。

　　5.3考慮調(diào)度主站運行信息推理邏輯

　　目前智能告警功能用戶對象為調(diào)度監(jiān)控人員，關(guān)注信息為電網(wǎng)運行信息，未考慮自動化系統(tǒng)本身運行情況智能診斷，如主站功能運行情況、通道運行情況等調(diào)度主站運行信息智能診斷。

　　6 結(jié)束語

　　綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展，智能告警系統(tǒng)已經(jīng)被逐漸投入到實際運用中，其可以對電網(wǎng)出現(xiàn)的故障進行及時的智能告警，并且還能夠?qū)收铣霈F(xiàn)的原因進行診斷，實現(xiàn)從海量信息中準(zhǔn)確獲取故障信息，告警信息量大幅降低。在電網(wǎng)系統(tǒng)的管理中，運用智能告警系統(tǒng)，傳統(tǒng)依靠人工監(jiān)控分析的調(diào)度監(jiān)控方式向智能化方向發(fā)展，調(diào)度監(jiān)控方式發(fā)生質(zhì)的飛躍，不僅可以加快系統(tǒng)對相關(guān)設(shè)備的分析，還能夠極大的縮短電網(wǎng)出現(xiàn)故障的檢修時間，進而提高電網(wǎng)系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和安全性。

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