多維度提升調控云平臺電網跳閘告警準確率的措施探討

摘 要：調控云平臺作為支撐電網調度系統運行的新一代智能平臺，具有廣泛互聯、智能互動、靈活柔性、安全可控的特征。綜合智能分析與告警軟件作為調控云平臺的重要組成部分，負責監視省轄電網運行情況并及時推送電網故障和預警信息，有力支撐了調度運行人員的日常工作，其告警準確率直接影響著電網穩態監視巡航穩定性和故障處置效率。為強化各級電網調控機構的感知能力，需要進一步提升告警準確率?，F對軟件日常運行中發現的各種問題進行梳理匯總，從整改基礎模型缺陷數據、規避降低平臺基礎服務穩定性差的影響、優化軟件自身運算邏輯等多維度提出具有針對性的改進方案。

關鍵詞：調控云平臺;電網故障;智能告警;準確率提升

中圖分類號：TP311.1? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）10-0015-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.005

0? ? 引言

相較上一代智能電網調度技術支持系統，調控云平臺在運算能力、數據匯集能力、信息共享等方面都有了很大提升?；谡{控云平臺建設綜合智能分析與告警軟件，利用平臺采集的遙信、遙測等數據，結合其他應用模塊的多源數據，對電網故障進行綜合研判[1]，能夠監視更大范圍電壓等級的電網設備運行情況，同時能夠提升數據處理速度和告警信息共享能力。但調控云平臺目前尚處于建設初期，存在很多不完善之處，如電網模型不健全、傳輸鏈路不穩定、數據命名不規范、平臺數據庫等基礎服務運行不穩定等。為提高告警準確率，需要改進跳閘告警研判邏輯，減少客觀環境影響，從多角度有針對性地進行整改。

1? ? 省級電網調控云平臺建設情況

調控云平臺（圖1）作為支撐電網調度系統運行的新一代智能平臺，從2018年開始在國家電網公司系統內建設，截至2019年底，已在華中、華北、西南等地區完成平臺初步搭建，站端數據匯集上云工作同步開展，平臺基礎功能和電網基礎數據已經具備對外提供服務的條件[2]。

在調控一體化管理模式下，對于調控中心開展電網故障處置分析的迅速性、準確性要求不斷提高，省級調控機構監視電網的電壓等級范圍也由原來的220 kV下沉擴大至10 kV主線。在調控云平臺上開展綜合智能告警的研發是必選之路，它能夠利用調控云平臺提供的覆蓋范圍更廣的遙測、遙信、保護動作信號等站端原始數據，擴大故障感知范圍，為電網運行監視及故障處置提供更有力的支撐。與此同時，調控云平臺尚處于建設初期，現階段仍存在諸多不完善之處，但跳閘告警對于調控工作的必要性和迫切程度不允許其等到平臺完善后再開展建設，需要在現有條件下從多角度有針對性地進行整改。

1.1? ? 跳閘研判數據流向

目前，調控云平臺與原有調度技術支持系統（D5000平臺）雙軌運行，共同支撐電網調度日常業務。在數據傳輸方面借助D5000鏈路通道，各地市電力公司按照規約通過電力調度數據網絡從站端采集遙信變位、保護動作信號等原始數據，以分鐘為間隔單位進行匯總，并以文件形式上傳至調控云平臺生產控制大區，再通過正向隔離存儲到調控云非生產控制大區的商用數據庫。部署于調控云非生產控制大區的綜合智能告警程序通過解析文件，讀取并分析站端原始信號，結合調控云電網模型和實時遙測，對電網故障跳閘進行研判，研判告警結果由人機界面統一展示。數據流向如圖2所示。

1.2? ? 數據內容分析

基于調控云的智能電網告警模塊較早試點應用于華中地區，通過對華中地區某省2021年全年告警數據準確性進行分析，發現年內造成誤告警、漏告警的主要原因有以下幾方面：

（1）設備、信號命名不規范。在新建模型時，因個人習慣、人工手誤等原因，未按照行業標準規范命名。

（2）數據采集不完全。從站端采集的重要電網量測數據，如電流、電壓、斷路器變位、保護動作信號等對故障研判至關重要，但目前存在個別廠站或廠站內的個別信號未采集的情況。

（3）電網模型不完整。在調控云平臺進行電網建模，電網設備的參數信息存儲在平臺數據庫對應的廠站表、母線表、變壓器表、機組表、交流線段表、斷路器表、刀閘表等表內，設備間拓撲連接關系亦作為模型數據存儲。電網模型不完整，存在個別設備未建模、設備間連接關系缺失或錯誤的情況。

（4）站端設備陳舊，存在誤發、重發、漏發信號的情況。

（5）數據傳輸不穩定。數據傳輸環節多，如主站與站端之間、主站與主站之間、主站不同安全區之間;傳輸形式多樣，如文件、消息總線、104規約、476規約報文等[3]。

2? ? 多維度提升告警準確率

2.1? ? 基于命名標準預處理基礎信號

以管理考核的方式責令電廠側、地市電力公司對數據進行整改，對增量電網設備、保護信號名稱描述嚴格按照電力行業標準規范命名[4];對已建模型的存量數據，通過開展主動逐一核查為主、誤漏告警分析被動發現為輔的方式進行整改。全路徑名稱結構如圖3所示。

優化程序處理邏輯，對原始信號進行文本解析時最大限度容錯，如對描述電壓等級單位的“kV” “Kv”“KV” “kv”進行等價處理，羅馬數字“Ⅱ”與兩個大寫字母“I”判為相同，場站名稱中的“場”與“站”判為相同，變壓器編號“#1” “1#” “1號”認為相同，“斷路器”與“開關”判為相同等;窮舉因個人習慣或手誤導致的不規范情況，盡可能準確地定位名稱描述中的關鍵點，進而從信號名稱的字符串中準確分割提取電壓等級、設備名稱、所屬廠站、所屬地區等信息。

2.2? ? 基于遙測過濾誤告警

利用基于線路遙測有功值的校驗機制，降低誤告警概率。

如果僅考慮時間和拓撲連接關系兩個維度，當斷路器分閘信號能夠匹配到保護動作信號時即判定為故障跳閘，那么在新電站投運前進行傳動試驗，或因站端設備老舊頻發誤發信號的情況下，研判準確性就會受到影響，產生誤告警。

引入線路遙測有功值作為輔助判斷條件，由斷路器分閘信號觸發啟動研判，檢索到滿足時間關聯和拓撲連接關聯條件的保護動作信號時，繼續驗證該線路的有功變化曲線（圖4）是否存在跳閘特征，即曲線在斷路器分閘時刻之前有功值維持在大于歸零值，分閘時刻出現陡降，最終跌落于歸零值以下。當有功曲線滿足這一特征時，才判定符合跳閘判據，否則認定為誤發信號。

考慮到遙測有功值采集的實際情況，35 kV及以上電壓等級設備采集裝置比較完善，主站數據可靠性高，可以采用基于遙測過濾的機制;對于10 kV主線，站端采集設備老舊情況較多，且10 kV線路數量大、數據傳輸穩定性差，不采用遙測過濾機制，以免造成真實跳閘的漏告警。

2.3? ? 基于刀閘狀態過濾誤告警

基于刀閘狀態過濾設備檢修、傳動試驗引起的誤告警。如果僅依靠斷路器分閘信號和保護動作信號的關聯進行研判，當站內設備檢修或新站投運前進行傳動試驗時，都會進行閉合閘操作，觸發產生分閘信號、保護動作信號，滿足跳閘研判條件。

經分析，上述兩種情況相較于真實跳閘的區別之一，在于斷路器兩側刀閘狀態不同。設備在正常運行情況下，斷路器兩端刀閘處于閉合狀態，故障跳閘后，由于刀閘無法遠方遙控，仍會處于閉合狀態;檢修和傳動試驗時，刀閘始終處于分閘狀態。

利用這一特點，引入刀閘狀態作為輔助判斷條件。在滿足斷路器分閘+保護動作信號的條件下，如果在故障時刻前后，該斷路器兩側刀閘沒有發生動作，則判定符合跳閘判據，否則認定為誤告警進行過濾。

2.4? ? 信號源重疊特殊處理

按照電壓等級的不同，省級調度機構和地市級調度機構分別管轄不同廠站，站端信號也分別由對應的調度機構采集匯總。如35 kV廠站遙測、遙信由其所屬地級調度采集匯總再統一上傳省級調度，500 kV廠站數據則由省調直接采集。

特殊情況，省級、地級調度都會采集220 kV廠站數據，地級調度再將數據上傳，導致最終在調控云出現兩套220 kV數據。與此同時，由于兩級調度機構主站側數據模型不同，采集的數據也存在差異：

（1）同一設備或信號命名不同，如省調側命名為“某某站”，地調側命名為“某某場”;省調側命名為“某某2線”，地調側命名為“某某Ⅱ線”;

（2）信號采集范圍不同，保護信號在地調同時包含主保護信號和事故總信號，而在省調只有事故總信號。

所以，在處理兩套數據時，需要根據數據源的不同分開關聯，即省調的斷路器分閘信號只與省調的事故總信號關聯，不可與地調的主保護動作信號關聯;并且設置不同判據，如省調側滿足“斷路器分閘+事故總動作”則認定滿足跳閘判據，地調側滿足“斷路器分閘+事故總動作”或“斷路器分閘+主保護動作”其一則認定滿足跳閘判據。

2.5? ? 基礎數據監視機制

由于基礎數據量大、數據形式多樣、跨調度機構跨平臺傳輸環節多，調控云接收數據的穩定性不夠。如果出現長時間的數據中斷，告警研判會受到嚴重影響，漏掉大量跳閘告警。對此在調控云建立監視機制，實時監視基礎數據的傳輸情況，發現異常及時提醒，以間接提高告警準確率。監視對象主要有以下幾種：

（1）監視心跳數據。各地調向省調傳輸心跳數據，如每分鐘發送一個以時標命名的文件。如果傳輸鏈路出現中斷，省調側接收的心跳文件將隨之中斷，設置心跳中斷告警的時長限值，當中斷時間超過限值時，以語音和畫面閃爍的方式對值班員進行提醒。

（2）監視站端數據。以地市為單位作為監視范圍，監視地調遙信變位和保護動作信號等站端數據的傳輸連續性，如果某地區上送鏈路正常，但站端采集出現異常，省調側接收站端數據缺失連續時長超過設定限值，以語音和畫面閃爍的方式對值班員進行提醒。

2.6? ? 跳閘研判邏輯優化

地調以分鐘為周期匯總并上傳分閘信號和保護動作信號，最初程序以分鐘為周期進行跳閘研判，研判結束后清空數據并等待下一周期。斷路器分閘動作時間和保護動作時間一般會間隔幾秒，如果兩個信號恰好被分隔在兩個周期，程序在處理時無法成功關聯，將判定不滿足判據。

采用移動時間窗技術，增加程序中保護動作信號的緩存時間范圍，確保在處理每一個斷路器分閘信號時，都能在緩存中檢索到與其關聯的保護動作信號，避免因人為分割導致信號關聯失敗，最終導致漏告警的情況。具體實現步驟如下：

（1）研判啟動周期1 min。

（2）緩存2 min斷路器分閘信號、保護動作信號;移動時間窗刷新數據，每分鐘擴展1 min寬度新數據，清除1 min舊數據。

（3）選取處于緩存中間1 min的分閘信號觸發跳閘研判，確保在緩存中能夠檢索到分閘信號前后各30 s的保護動作信號。

（4）清除緩存中完成研判的分閘信號。

3? ? 結語

本文從程序自身優化和改善平臺環境兩方面，討論了提升調控云智能告警準確率的方法。本文數據源自2021年湖南調控云智能告警運行情況，通過應用以上方法，告警準確率[告警準確率=1-（誤告數+漏告數）/真實跳閘總數]已經由1月的85.34%提升至11月的92.33%。

[參考文獻]

[1] 張哲，張勇，閃鑫，等.電網綜合智能告警應用研究及示范應用[C]//2013年中國電機工程學會年會論文集，2013：1911-1918.

[2] 洪權，李振文，劉志豪，等.湖南電網云上綜合智能告警功能實現與分析[J].湖南電力，2021，41（1）：39-43.

[3] 趙林，卓峻峰，王恒，等.基于廣域云總線的電網調度綜合智能告警[J].電氣自動化，2018，40（5）：55-57.

[4] 電網設備通用數據模型命名規范：DL/T 1171—2012[S].

收稿日期：2022-02-14

作者簡介：張若宸（1989—），男，河北涿州人，碩士研究生，工程師，研究方向：電力系統及其自動化。