調(diào)度自動(dòng)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(yùn)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(yùn)行的要求和發(fā)展，智能告警應(yīng)運(yùn)而生。智能告警是告警信號(hào)的智能化處理，為電網(wǎng)運(yùn)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(duì)危機(jī)與提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行故障信息智能分析診斷。

　　【關(guān)鍵詞】自動(dòng)化;主站;智能告警

　　《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)》(月刊)創(chuàng)刊于1959年，是中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)與大連組合機(jī)床研究所共同主辦，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主管的，由科技部和新聞出版署共同審核批準(zhǔn)的國(guó)內(nèi)外公開(kāi)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(dòng)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(duì)所有電網(wǎng)運(yùn)行信息進(jìn)行人工分析和處理，在異常或故障情況下，特別是臺(tái)風(fēng)、雷雨等惡劣天氣導(dǎo)致電網(wǎng)事故頻發(fā)時(shí)，大量告警信息的涌入以及語(yǔ)音告警和事故推畫(huà)，導(dǎo)致調(diào)度監(jiān)控人員對(duì)電網(wǎng)信息的監(jiān)控難度急劇增加，造成監(jiān)屏困難，事項(xiàng)梳理復(fù)雜，難以及時(shí)、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(yùn)行需求的智能告警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)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(wèn)題

　　現(xiàn)有的告警功能單一，信號(hào)按時(shí)序上報(bào)，信號(hào)之間無(wú)空間關(guān)聯(lián)性，無(wú)邏輯關(guān)聯(lián)性。主要對(duì)單一事項(xiàng)告警，不能對(duì)綜合事項(xiàng)進(jìn)行告警，不具備事故推理、故障診斷等輔助決策功能，無(wú)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(xiàng)智能化處理。狀態(tài)檢測(cè)，有效的幫助調(diào)度人員實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài);異常提醒，及時(shí)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(jìn)行判斷和處置。

　　智能告警是電網(wǎng)調(diào)度從人工經(jīng)驗(yàn)型向自動(dòng)智能型轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要組成部分。能發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中的異常，及時(shí)提示潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，縮短故障分析時(shí)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(shí)施應(yīng)分步走，一步一個(gè)臺(tái)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(cè)距系統(tǒng)等一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單實(shí)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(gè)層次，分別為基礎(chǔ)信息層、知識(shí)庫(kù)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(shí)庫(kù)規(guī)則的原子對(duì)象，與告警信息之間存在著唯一的映射關(guān)系;知識(shí)庫(kù)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(shí)時(shí)告警信息，按推理知識(shí)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(xì)信息。

　　3.1 基礎(chǔ)信息層

　　告警對(duì)象為電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的監(jiān)控告警信息，如：xxx間隔保護(hù)裝置異常 動(dòng)作，xxx斷路器彈簧未儲(chǔ)能 動(dòng)作等。這些告警信息在系統(tǒng)中有實(shí)際的模型與之對(duì)應(yīng)，告警消息報(bào)文中有對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵字信息，能夠進(jìn)行對(duì)象的唯一性辨識(shí)。在推理時(shí)需要考慮到廠站、間隔、設(shè)備等信息，有時(shí)可能需要考慮到電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，單從告警信息字符串解析無(wú)法獲取相關(guān)從屬關(guān)系，更無(wú)法進(jìn)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(duì)象，同時(shí)需要與實(shí)際的電網(wǎng)模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。如：過(guò)流保護(hù)，與監(jiān)控保護(hù)信息中的過(guò)流1段、過(guò)流2段、過(guò)流 3段、過(guò)流加速段以及過(guò)流反時(shí)限等信號(hào)關(guān)聯(lián)。告警對(duì)象的描述包括對(duì)象名稱、與告警信息匹配映射的方法、動(dòng)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(shí)庫(kù)層

　　推理知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建以告警對(duì)象庫(kù)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(duì)單個(gè)信號(hào)進(jìn)行邏輯推理，主要包括單一直接推理、延時(shí)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(dòng)作、開(kāi)關(guān)分閘可以推理出開(kāi)關(guān)事故跳閘;間隔內(nèi)的事故總動(dòng)作、開(kāi)關(guān)分閘、重合閘動(dòng)作、開(kāi)關(guān)合閘，此時(shí)推理結(jié)果為瞬時(shí)故障。

　　3.3 推理層

　　推理機(jī)是系統(tǒng)中基于知識(shí)的推理在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)的部件，主要包括推理和控制二個(gè)方面，是知識(shí)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。主要執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)，一是檢驗(yàn)已有的事實(shí)和規(guī)則，二是確定推理路線，多次調(diào)用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，進(jìn)行邏輯推理，最后得到問(wèn)題的結(jié)論。

　　智能告警推理以電力調(diào)控自動(dòng)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(jiàn)。構(gòu)建告警對(duì)象庫(kù)，以告警對(duì)象為最小單元，定義推理知識(shí)庫(kù);實(shí)時(shí)接收告警消息，與告警對(duì)象庫(kù)進(jìn)行匹配映射，根據(jù)知識(shí)庫(kù)推理出符合規(guī)則的結(jié)果并展示。

　　推理機(jī)接收到實(shí)時(shí)告警信息開(kāi)始工作，對(duì)告警信息進(jìn)行解析判斷，并與告警對(duì)象庫(kù)進(jìn)行映射，分析是否滿足緩存規(guī)則中某一條件，如沒(méi)有則分析是否存在符合的規(guī)則;在條件全部滿足時(shí)及時(shí)推出結(jié)果信息。推理機(jī)循環(huán)接收告警信息，重復(fù)上述步驟進(jìn)行邏輯推理。

　　推理詳細(xì)過(guò)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(xì)信息展示兩部分，推理綜合事件信息通過(guò)告警的形式發(fā)送至告警客戶端，可以通過(guò)平臺(tái)告警服務(wù)定義對(duì)應(yīng)的告警行為動(dòng)作。

　　推理詳細(xì)信息展示在有需要時(shí)通過(guò)告警綜合結(jié)果信息觸發(fā)，獨(dú)立界面展示推理過(guò)程中的詳細(xì)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(guò)對(duì)變電站自動(dòng)化信息缺陷屬性調(diào)研，將信息按照缺陷屬性進(jìn)行分類，建立基本信號(hào)類型。并在基本信號(hào)類型基礎(chǔ)上建立精確匹配的推理邏輯表達(dá)式。

　　4.2基于虛擬映射的推理機(jī)技術(shù)

　　根據(jù)電網(wǎng)模型建立自動(dòng)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(dòng)化信息的空間屬性與缺陷屬性(基本型號(hào)類型)映射為數(shù)字量，從而實(shí)現(xiàn)自然語(yǔ)言的規(guī)則庫(kù)項(xiàng)數(shù)字量邏輯表達(dá)式的映射關(guān)系，推理過(guò)程映射為數(shù)字量運(yùn)算表達(dá)式的匹配。

　　4.3基于動(dòng)作序列分析的推理機(jī)技術(shù)

　　電網(wǎng)故障的同時(shí)引起相關(guān)遙信、遙測(cè)等電氣量的變化，通過(guò)研究電網(wǎng)故障時(shí)保護(hù)的動(dòng)作原理，設(shè)計(jì)電網(wǎng)故障告警序列，告警序列中包含保護(hù)動(dòng)作期望狀態(tài)及開(kāi)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(dòng)作序列之間為或邏輯，序列內(nèi)部告警項(xiàng)為與邏輯，序列內(nèi)部告警項(xiàng)內(nèi)部邏輯可選擇非邏輯，有此完成告警項(xiàng)、告警序列的與、或、非邏輯計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的告警動(dòng)作推理。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)，將現(xiàn)場(chǎng)告警對(duì)象實(shí)例化，每個(gè)告警對(duì)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(hù)動(dòng)作事件和開(kāi)關(guān)跳閘事件，然后與設(shè)計(jì)的告警序列匹配，進(jìn)行快速故障診斷形成故障簡(jiǎn)報(bào)。

　　5 智能告警功能目前存在的問(wèn)題

　　5.1 缺少統(tǒng)一的規(guī)則

　　規(guī)則庫(kù)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(duì)每個(gè)站的告警信息建立規(guī)則庫(kù)，規(guī)則庫(kù)建立復(fù)雜，規(guī)則難以描述，如有多個(gè)信號(hào)的與、或、非關(guān)系，無(wú)法通過(guò)邏輯表達(dá)式表述;建立的規(guī)則庫(kù)無(wú)法在其他廠站使用，需每個(gè)站重復(fù)建立規(guī)則，工作量大。規(guī)則庫(kù)涉及知識(shí)面廣，推理規(guī)則涉及一次設(shè)備、二次設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)化、電源、通信，專業(yè)知識(shí)多，建立有效的智能告警規(guī)則庫(kù)比較困難。到目前為止，國(guó)內(nèi)對(duì)智能告警邏輯運(yùn)算的規(guī)則還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范，由于沒(méi)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(cè)信息的復(fù)雜推理

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

　　5.3考慮調(diào)度主站運(yùn)行信息推理邏輯

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

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　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(shí)際運(yùn)用中，其可以對(duì)電網(wǎng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)的智能告警，并且還能夠?qū)收铣霈F(xiàn)的原因進(jìn)行診斷，實(shí)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(yùn)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(duì)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(shí)間，進(jìn)而提高電網(wǎng)系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和安全性。

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