智能變電站智能告警技術及應用探討

管利 劉毅

國網四川內江供電公司 四川 內江 641000

引言

智能告警系統與傳統的變電站系統相比，最為突出的優點是可以對大量信息進行收集，同時，可以對變電站進行動態性的檢測，以保證所有的運行數據都被有效收集起來，為后期的故障檢修與處理工作提供指導。

1 智能告警系統分析

智能告警系統的作用就是對智能變電站出現故障時的信息進行篩選，選出有用的信息，幫助運維人員快速定位故障類型以及故障原因，并提供解決故障的辦法，從而減輕運維人員的工作負擔，縮小故障持續的時間，保證智能變電站盡快恢復為正常工作狀態。智能告警系統工作流程如圖1所示。智能變電站中包含數據采集系統，用來收集表示變電站設備運行情況的數據，得到這些數據后通過信息篩選，去除掉一部分非故障類的無效信息。借助專家系統、粒子群算法、遺傳算法等智能算法，結合目前的數據庫，對篩選以后的有效信息進行故障分析，對分析得到的結果以文件、圖表等形式進行展示[1]。

圖1 智能告警系統工作流程圖

2 智能變電站智能告警技術應用

2.1 在網絡拓撲基礎上的信息關聯

通常情況下，智能變電站采用的標準是IEC61850站內全站二次設備信息，變電站站內網絡信息都包含于全站配置文件SCD中。與此同時，全站的一次設備連接關系由SSD文件表達，SCD文件承擔著站控層網絡與過程層網絡配置職能，相關技術人員可直接通過SCD文件清晰設備和站控層間隔層與過程層之間的網絡連接關系[2]；想要全面疏通網絡客戶基礎上的信息關聯，相關工作人員還必須對鏈路連接方式和組網方式的點對點鏈進行有效區分；同時結合物理端口的連接關系，保證整個系統的功能與作用可以得到有效激發；在信息關聯的過程中，如果想要了解設備的過程層連接情況，技術人員可以通過SCD文件，并以某個保護設備為中心。如此，其他設備的過程層連接情況就可針對性的查驗。

還需注意的一點是，保護裝置上的光網口直接顯示著具體連接去向，因此技術人員可以通過點擊連接線的方式對網絡配置參數進行有效查看。通過拓撲圖，用電用戶還可以對整個智能變電站的網絡連接關系進行了解，這對于展示變電站電能輸送職責以及相關電網知識的普及來說，有著不可替代的意義[3]。變電站內的二次設備連接關系由網絡拓撲圖來進行描繪，通過一次主接線圖，全站的二次設備與一次設備之間的協同聯系關系能夠得到有效明確。與此同時，告警信息與網絡拓撲圖之間的有效連接，還能夠讓故障范圍得到清晰描繪，并第一時間作出反應，防止故障影響范圍的不斷擴大。此外，一次設備故障的告警信息同樣可以直接體現在一次拓撲連接關系上，例如其中的短路器跳閘問題，用戶可直接通過設備之間的邏輯關系，對智能變電站的工作狀態進行動態性查看。如果出現告警信息，可直接借助關聯關系查找到事故發生原因以及故障處理措施。

2.2 智能告警推理

智能變電站的智能告警推理工作主要由專家知識庫來承擔。同時，履行智能告警推理職責的過程中需要經歷以下幾個步驟，首先是搭建推理模型，模型搭建完畢后，相關工作人員就需要一句智能變電站的運行情況來采集數據。并在此基礎上組織落實分析工作。其次，通過單事件推理以及多事件關聯的方式來對裝置告警的動作類型進行分析。第三，如果裝置告警信息顯示設備出現開關跳合閘動作，那么可采用智能告警推理的方式來檢查故障，并對故障的原因進行推理。

2.2.1 智能變電站專家系統。變電站專家系統最大的職能價值是可借助繼電保護專家、挖掘專家來對變電站出現的事故類型進行判斷推理，給出適宜的處理對策。這是因為，變電站中的一些事故很難通過一般的數學模型來進行表示，以借助人機接口，可對智能變電站的報警信息進行規則制定，并依據故障符號顯示來定位故障的類型位置和發生時間[4]。

2.2.2 知識庫。知識庫最基本的功能是對專家提供的專業知識進行儲備，而知識庫中的專業知識儲備量越豐富，越能幫助專家系統發揮出更強大的性能。通常情況下，相關領域專家的思維方法主要由知識庫中相關領域知識來進行反映，所以當智能變電站在實際運行過程中出現智能告警問題，專家系統就會立即做出反應，并依據問題的位置、故障原因來給出適宜的解決方法。在整個事故解決過程中，知識庫主要承擔的職責是對故障處理過程產生的各類信息進行儲存、檢索與分析。因此，想要專家系統發揮出更強大的問題告警處理價值，技術人員就必須注意對知識庫進行不斷的充實與完善，保證知識庫的建設水平。而此項工作落實的路徑是對智能變電站一次設備、二次設備以及繼電保護設備的運行原理操作方法與故障解決方法進行更為全面的了解與掌握，并結合既往工作經驗和高新技術對知識庫進行填充。通常情況下，專家庫中的知識表現方式主要分為兩種，一種是產生式，另一種是框架式。

2.2.3 推理方案。推理機技術同樣是智能變電站智能告警技術運行中的重要技術支撐，而智能變電站智能告警系統可直接利用推理機技術對故障信號進行分析，并直接推斷出智能變電站出現的故障以及故障原因。條件充分的情況下，還可以給出一些問題解決指導方法，專家系統中的知識庫功能同樣需要得到推理機技術的輔助。與此同時，對于智能變電站的智能告警系統來說，由于屬于生產是類別，因此智能告警系統在實際運行過程中必須要依據現場信息以及與知識庫的已有設定規則對比方式，找出問題解決的最佳方案。在尋找問題解決方案的過程中，主要通過推理方式，而推理方式共分為兩種：一種是正向推理，另一種是反向推理。智能變電站的告警系統通常采用正向推理，正向推理方式又可劃分為以下三個類型：分別為單個事件推理、關聯多事件推理和故障智能推理[5]。

第一，單個事件推理。通常情況下，專家系統知識庫中的單個事件推理構成的因果關系直接由人工依據現場運行經驗來定義，而最終的定義結果會被儲存于數據庫中，因此，當智能變電站在實際運行過程中出現告警信息時，推理機可直接對告警信息的類型進行分析，并將其與知識庫中的儲存數據信息進行匹配，保證在最短的時間內查找出故障原因以及位置，并依據事件推理邏輯給出最佳的問題或故障解決方案。通常情況下，由單一原因導致的告警問題主要通過單一事件推理方式來進行查找。例如，當主變壓器的保護裝置出現低壓側零序過電壓問題時，就可直接通過單個事件推理方式來對零序電壓的二次回路進行推斷，如果存在異常，同時零序過電壓與其他告警信號之間沒有關聯，就證明此故障屬于單個事件。

第二，關聯多事件推理。由于智能變電站在實際運行過程中出現故障時，大部分故障告警信息之間都存在關聯。所以，故障檢修工作人員必須注意對智能變電站設備的告警信息進行全面的統籌規劃與分析推理，保證得出的解決方案擁有較高的科學性、嚴謹性，如此，才能夠在最短的時間內判斷出故障的準確位置和引發原因，關聯多事件推理方式與單個事件推理方式相比，故障查找原因和位置的速率更高[6]。但是，有自身的使用場景，并非所有智能變電站故障類型定位于檢修都適用。例如，智能變電站在較短時間內多個設備，多次、連續的出現告警信息，則證明這些設備出現的問題有一定的關聯性。因此，故障檢修人員就需要通過關聯多事件推理方式來進行處理，對故障原因進行綜合性分析，保證最終給出的解決方案也具備較明顯的綜合性特征，可以高效解決問題。

第三，故障智能推理。故障智能推理方法主要應用在智能變電站的故障關鍵條件分析層面。其主要職能是對接線方法開關變位信息以及系統運行形式進行綜合性考量。與此同時，還會在功能作用發揮過程中對故障的發生原因、位置和故障處理過程中學要遵循的原則進行關注，保證系統或設備運維管理人員可直接借助故障智能推理方式來壓縮故障原因與定位時間，并以更高效的方式解決問題。這能夠從整體角度縮減智能變電站設備的檢修工作量，讓運維管理工作人員的任務負擔得到有效清減。通常情況下，應用故障智能推理方式來對智能變電站的故障進行問題原因查找和處理時，相關工作人員主要應用語義網本體概念先對智能變電站進行建模處理，而后借助C語言集成產生式系統對故障辨識規則庫和知識庫進行合理設計，保證智能變電站中的各類設備和系統運行狀態直接顯示在設備的集成顯示屏上，保證出現連鎖故障時，可直接依據顯示屏上的信號指示對故障發生的路徑進行檢索，讓智能變電站的故障辨識診斷能力得到提升。并以更快的方式反應，尋找出更佳的解決方法。例如，主變線路保護二套保護出現異常時，就可通過故障智能推理方式來查找一次設備的故障，如發現開關智能單元出現異常，也可直接預判其中出現故障的位置。通常情況下，智能單元出口硬壓板易出現故障，而故障的引發源頭也往往在此。

3 結束語

本文通過對告警信息分類、網絡拓撲分析并進行信息關聯和智能推理對智能告警技術和應用進行研究，發現智能告警技術在智能變電站的故障檢修層面有著不可替代的價值，相信隨著科學技術的進步，智能變電站智能告警技術將可以發揮出更強大的故障查找與解決輔助作用。