基于大電網的智能調度控制系統的智能告警設計

牛曉玲

(西安鐵路職業技術學院 機電工程學院， 西安 710026)

0 引言

隨著特高壓電網的建設和完善，電網運行特性發生了很大的改變，現有系統的告警處理功能已無法匹配特大電網一體化運行的發展需求，在調度實時監控中，需綜合處理各業務的告警信息，進而使調度整體感知電網運行狀態的能力得以提高，提升電網故障的緊急應對和處置能力。

1 智能告警技術現狀分析

現有智能告警技術研究主要是運用人工智能分析算法(遺傳算法及模糊集、專家系統等)，分析處理調度端的告警信息，完成在線診斷設備故障；另一種是以監控業務特征作為基礎，通過分層與分類相結合的方式處理告警信息，對信息分析、故障推理與信息展示方面進行詳細研究。實踐表明這些研究成果提高了系統告警信息處理的智能化水平，但不能有效的支撐大電網運行[1]。

2 智能告警監控與處置的整體架構

在智能電網調度控制系統中，綜合智能告警采用面向任務模式，將其各類告警信息作為要素，對日常智能告警監控與處理建立起整體架構，如圖1所示。

系統內部各業務的告警信息通過橫向上的消息總線集成實現，包括SCADA(數據采集與監控)、WAMS、DSA(動態安全評估)及PAS(電力系統應用軟件 )等，可在線感知電網運行狀態，在縱向上實現告警信息在變電站與各級調控中心間的縱向貫通，提供了技術支撐，實現告警信息在多級調度間的協同感知與處理[2]。

圖1 綜合智能告警框架設計

相比傳統的告警處理，智能調度控制系統智能告警功能在縱向上實現了智能告警廣域分布式(連接變電站多級調度系統)，橫向上完成綜合故障診斷(基于穩態、動態及暫態數據)的構建，采集并整合告警信息通過統一的基礎平臺實現，面向調度運行模式完成智能告警的設計。

3 實現智能告警的關鍵技術

子站端原始告警信息是智能告警的數據根源，以往的集中式分析架構對于子站大量原始的告警信息需要主站端完成采集，增大了站間數據通信壓力，主站端運營與維護的工作量也隨之大幅提升，本文基于變電站—調控中心分布式的智能告警設計，通過變電站側直接完成設備故障的判別，并實現告警信息直傳，簡化并提升了主子站間告警傳輸內容的程序及質量，優化了原始告警信息的傳輸過程[3]。

3.1 變電站—調控中心分布式智能告警

各組成部分及功能：(1)變電站側智能告警，故障告警的數據源由保護動作信號、相量測量單元、開關變位及故障錄波等信息組成，智能告警分析流程如圖2所示。

圖2 變電站智能告警分析流程

通過網絡拓撲并采用啟發式搜索方法，對告警信息進行分析，比對專家庫(由各種告警規則組成)，得到可疑故障元件集，在此基礎上，判斷在故障前故障設備是否帶電，若不帶電，則區分引起告警信息的原因(設備調試告警信號或試送失敗)，分析校驗可根據PMU數據的電氣量信息實現，故障設備在故障前后會有電流突變發生，否則為調試告警信息；復雜故障則需采用軟保護故障進一步分析，根據故障錄波的原始波形數據定位故障設備，利用故障錄波數據分析故障詳情(包括短路電流及故障相別、測距)[4]。

(2) 變電站告警直傳

在現有基礎上添加圖形網關機，按一定標準轉化原有告警信息，得到的告警條文直傳給調度主站端，經過調度主站端的解析處理后，獲取告警原因、等級、具體設備、時間等信息，并進行分類展示。告警直傳信息以字符串編碼，命名方式需依據標準，主站側可直接解析告警條文，告警內容無需額外建模和維護工作即可得到，對告警信息發生端的維護和遠程共享得以實現，變電站將分析結果完成標準化處理后發送給上級調度主站端[5]。

(3) 主站側智能告警

這部分主要功能：根據標準化的告警條文格式，解析處理接收到的告警條文內容，并將告警信息作為告警數據源之一，結合主站端其他告警信息，綜合分析后得到故障簡報，但在實際應用中，存在主子站間設備名稱不一致、告警分級不標準等問題[4]。為了提高告警直傳信息的利用率，通過進一步分析研究告警文本信息，確立信號類型判斷的規則和方法，實現了告警信息過濾、一次設備模糊匹配等功能，其文本解析處理流程為：

按規范提取告警直傳信息中各段內容(包括級別、時間、設備、事件、原因)；根據預設規則過濾告警信息，保留故障診斷所需的事故和保護動作信號；設備類型判斷與名稱模糊匹配結合廠站定位，完成一次設備解析，通過判斷獲取動作的保護類型信息；綜合其他告警源的告警信息按規則處理，如圖3所示。

圖3 告警信息文本解析流程

3.2 多級調控中心間故障告警實時推送

本文提出了故障信息在多級調度間實時共享，如圖4所示。

圖4 多級調度間故障告警實時共享

可實現電網故障信息全網共享，有利于及時開展故障應對協同處置，縮小故障范圍。以調控分中心為例，當發生設備故障后，根據該設備所屬監控權推送給對應的省調中心，同時通過基礎平臺的服務總線，國調中心完成接收并確認故障簡報后，通過綜合智能告警功能解析處理告警信息及推圖告警。

3.3 基于多源信息融合的綜合故障診斷

本文建立了基于多源信息融合的故障診斷架構，如圖5所示。

圖5 基于多源信息融合的故障診斷架構

在線故障診斷數據流程分為3個部分：多源信息校驗在線辨識錯誤告警信息，綜合各類告警信息，故障在線分析在線診斷故障設備，最終形成故障簡報，指導調度進行故障處置。快速告警的實現只需滿足告警規則，通過整合不同來源的告警信息，積累大量故障診斷結果，更好的為調度事故處置業務提供支撐。

3.3.1 故障在線分析

故障分析包括：對于原始告警信息(變電站告警直傳信息、開關變位、保護動作信號等)，采用啟發式搜索分析算法結合專家知識庫，實現在線診斷電網故障。其故障分析流程為：采用網絡拓撲搜索方法，得到可疑故障元件集，整合各可疑故障元件的告警信號，與專家知識庫中的告警規則完成在線匹配，滿足某一告警規則即為故障元件，完成可疑故障元件集中的所有設備的檢查。對于分析結果類的信息(二次設備的故障簡報、在線擾動識別的分析結果等)直接形成故障事件[6]。

3.3.2 故障信息整合

依據故障分析，以故障設備與時間為索引建立故障事件，告警信息在分析結果上的優先級如表1所示。

表1 故障分析結果優先級

完善故障簡報內容，對于同一故障事件，整合不同來源的分析結果，形成完整的故障事件報告。

3.4 面向調度運行模式的告警分類

智能調度控制系統為整合處理告警信息提供技術支撐，本文將告警信息進行整合，建立面向調度運行模式的綜合告警，其總體架構如圖6所示。

圖6 面向調度運行模式的綜合告警總體架構

各應用通過消息總線發揮功能，告警內容通過統一的告警接口接收，整合告警信息形成實時監視分析告警，按照預防控制形成預想故障分析告警，按照故障處置形成故障告警分析告警。提高了告警信息的集成度，工作人員直接關注告警內容，使告警處置的水平得到進一步提升。

4 智能告警設計檢測

通過對實際變電站使用智能告警設計的檢測，可有效實現在線診斷設備故障的關鍵信息，故障告警準確率達到90%以上；在多級調度間推送故障告警，在三級調控中心間的聯動告警可應用到330 kV及以上電壓等級設備故障，實現了實時共享，極大的方便了調度對電網運行狀態的快速感知，并及時開展故障協同處置工作[7]。

5 總結

本文對基于大電網的智能調度控制系統告警進行研究，通過全面分析當前監控業務的各環節，在處理與總結的基礎上完成基于大電網的智能調度控制系統智能告警設計，提升調度的實時感知能力，為高效完成故障處理工作提供技術支撐。但由于智能化的特點是不斷循序創新，為滿足調度監控業務的需求，后續需要研究故障恢復技術，并進一步對風險預警等方面展開研究，為大電網提供更加安全有效的支撐。