智能告警技術在智能變電站中的應用研究

岳利強

（國網寧夏電力有限公司 固原供電公司，寧夏 固原 756000）

0 引 言

隨著時代的發展，當代科學技術取得了巨大進步，電力技術方面也是如此，如智能電網建設步伐逐漸加快，慢慢取代了傳統電網，其核心組成部分是智能變電站。智能變電站與傳統變電站的區別在于其建設中使用了許多先進的傳感器，以提升變電站中電力系統的可靠性和安全性[1-3]。近年來，各國不斷加快智能變電站的建設或者將傳統變電站改造為智能變電站，使得智能變電站逐漸覆蓋全球電網。

智能變電站的發展主要源于人類的需求，因為人類經濟社會發展離不開強有力的電能，如工廠需要電力運行機械設備，個人需要電力維持正常生活狀態等。在這一背景下，電網的穩定性至關重要。智能變電站能夠全方位地監控電網設備，將設備狀態通過電子信息技術呈現在電子顯示屏上，讓電站技術人員可以直觀地看到設備的運行狀態，增強其對設備狀態的掌控度，從而更好地預防和減少變電站的運行故障發生率，保障變電站的穩定性。此外，智能變電站的信息主要通過電子設備的監控，不需要大量的人力進行管控，從而降低了變電站的人力成本[4,5]。

智能變電站的優勢主要在于電動化程度，但隨之而來的問題是電子設備是根據技術人員提前設定的程序進行運行，而不具備隨機應變的能力。針對變電站中傳感器收集的大量信息，智能變電站需要對其進行分類和處理，最后通過告警技術提示技術人員進行檢查維護，從而保證電站的正常運行。因此，智能告警技術逐漸應用于智能變電站中，通過對智能變電站中傳感器收集的信息進行分類分級、過濾篩除以及判斷處理，為電站技術人員提供最為有效的設備狀態信息，從而讓技術人員能夠迅速掌握設備故障信息，及時對設備故障進行維護[6-8]。

1 智能變電站中告警信息的分類

智能告警技術是通過通信技術收集、分析并處理各個傳感器感應到的諸多信息，以實現告警智能化。在智能變電站中，技術人員增加了通信網絡、合并單元以及智能終端，將常規信息和異常信息進行分類，并對異常信息進行分級，保證電站技術人員能夠及時發現最為重要的告警信息。因此，智能變電站要想真正地實現告警智能化，需準確分類設備信息，讓顯示終端只顯示真正的異常信息，保證技術人員及時掌握電站設備真實的運行狀態。根據告警信息分類分級的原則，一般將智能變電站中的告警信息分為6大類，具體如表1所示[9,10]。

表1 智能變電站告警信息分類表

2 智能變電站中智能告警系統概述

智能變電站與傳統變電站不同，其智能化程度大大增強了技術人員對電站工作狀態的掌控程度。而這種掌控程度主要是源于智能變電站能夠收集大量的設備運行數據，不間歇、全方位地監控變電站，并記錄下設備運行的所有數據。然而，這些數據信息過于龐大、種類過于復雜，若不進行合理的分類分級，技術人員就需要耗費大量的時間去核對排查，很難從大量的數據中尋找故障信息，排查故障點位置。在這一背景下，智能變電站運用計算機技術，建立了智能告警系統，根據告警信息的分類原則對設備信息進行分類分級，為技術人員提供準確、有效的設備故障信息，有助于技術人員快速、及時地定位故障類型和故障位置，分析故障原因，并提供有效的解決措施，從而減輕電站技術人員的工作壓力，進而提升變電站的運行穩定性和安全性。

本文所提出的智能告警系統總共分為4大模塊，分別是設備信息采集模塊、設備信息篩選模塊、設備故障分析模塊以及故障分析結果綜合展示模塊。智能告警系統的工作流程如圖1所示。

圖1 智能告警系統的工作流程

2.1 設備信息采集模塊

該模塊主要是用于收集智能變電站各個傳感器獲得的設備實時數據。這些采集的實時數據主要可以分為兩大類，一是實時告警事件報文，二是電網實時斷面信息。在設備信息收集的過程中，信息采集模塊需要對信息進行預處理，如根據信息時間進行排序、根據設備不同對信息進行歸類等。

2.2 設備信息篩選模塊

該模塊主要是篩選信息采集模塊收集到的數據信息，通過這一模塊，告警系統能夠篩除一部分非故障類的無效信息，減輕電站技術人員的工作量。

2.3 設備故障分析模塊

該模塊主要是通過借助遺傳算法和粒子群算法等智能算法，結合數據庫中的樣本數據，對已篩選過的設備有效數據信息進行故障分析，確定故障信息的準確性。

2.4 故障分析結果綜合展示模塊

該模塊主要是將經過篩選和分析的故障信息進行綜合展示，展示內容呈現于電腦終端顯示器，主要包括以下4個方面的內容。一是故障詳細分析內容，如故障設備、故障位置、故障性質、發生時間、分析結果以及分析過程；二是動作信息及其校驗結果，包括開關動作信息、安全自動裝置動作信息、保護動作信息以及保護裝置動作信號；三是故障分析的數據源信息；四是故障分析結果報文信息，以此獲取故障的詳細診斷報告。

3 智能變電站中智能告警功能的實現

智能變電站中智能告警功能的實現主要依靠告警信息關聯、網絡拓撲圖以及智能告警推理3個方面。

3.1 告警信息關聯

智能變電站的告警信息十分龐雜，涉及面較廣，但其相互間并不是完全獨立的，而是存在一定的關聯。因為告警信號間存在著一定的邏輯關系，所以技術人員只要尋找到這種關系，就能直觀、全面地掌握電站設備的運行情況，對告警信息做出更為準確的判斷。在智能變電站中主要是通過告警系統的網絡體系結構將智能電站中設備告警信息按照信息的分類分級情況，在監控平臺中對這些信息進行邏輯性關聯。

3.2 網絡拓撲圖

智能告警技術根據告警信息的邏輯關聯性，建立相對應的邏輯表達式，以此將各個設備與其對應的相關告警信息關聯在一起，并根據設備間的關聯結果繪制網絡拓撲圖。網絡拓撲圖能夠向變電站技術人員直觀地反映智能變電站中詳細的鏈路告警信息。例如，當設備間的鏈路出現問題時，在拓撲圖上只會顯示相關聯的鏈路告警，其他鏈路不會出現異常，而設備本身出現異常時，則會出現設備異常告警以及與該設備相關聯的鏈路告警。網絡拓撲圖在智能告警系統中十分重要，其主要具有以下3個特點，一是能夠簡單明了地反映設備間的網絡聯接關系，二是能夠直觀地顯示各個鏈路的工作狀態，三是能夠清晰地區分點對點和組網式鏈路，直觀地呈現出變電站的組網結構。

3.3 告警推理

智能變電站的告警推理主要是依托于專家監控系統來完成。專家監控系統主要包括數據庫、知識庫、推理機、解釋機、知識獲取以及人機接口等，其核心結構是知識庫和推理機。知識庫其實是過往電站設備故障處理的經驗積累，通過知識庫工程師和變電站領域專家合作，將典型的故障處理方式進行歸納總結。推理機其實是一組電腦程序，協調和控制專家監控系統的整體工作，能夠利用知識庫對異常故障信息按推理機的固定程序進行推理，形成最終推理結果。

4 結 論

智能變電站應用智能告警技術為電站工作人員能夠帶來極大的便利，保證變電站的穩定性和安全性。本文從3個方面介紹了智能告警技術，一是告警信息分類能夠對設備告警信息進行有效的分類分級，二是智能告警系統能夠為工作人員提供最為有效的告警信息及故障分析結果，三是智能告警功能主要是通過告警信息關聯、網絡拓撲圖以及智能告警推理等3個方面來實現。