信息综合分析与智能告警的优化技巧

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：收集开关变位上送的带时标的 SOE 信息，形成详细的一次设备信息报告。3）综合推理以实时告警触发为起点，通过变电站逻辑推理模型，综合知识库及当前监控系统的运行环境，进行故障推理，获得对该事件的认识及可能产生的影响，从而生成故障诊断事件（报告）、故障处理报告，为实现运行设备的早期故障预警、事故的快速诊断及故障后处理等功能提供依据。

信息综合分析与智能告警通过对智能变电站各项运行数据（站内实时/非实时运行数据、辅助应用信息、各种报警及事故信号等）的综合分析处理，提供分类告警、故障简报及故障分析报告等结果信息，包含数据辨识、故障分析决策和智能告警三类。

1．数据辨识

数据辨识功能通过一体化监控系统的电力拓扑关系和实时接收的量测数据完成不良数据检测的功能，逻辑框图如图5-8 所示。

图5-8　数据辨识逻辑框图

智能数据辨识的主要功能是依据获取到的设备信息关系，进行实时拓扑分析，同时对采集到的实时数据进行分析辨识，标识出不合理数据和不良数据，为电网其他应用提供更准确可靠的基础数据。

数据辨识模块的主要功能可分为合理性检测和不良数据检测，变电站站端数据辨识的结果可以为运行人员提供数据预警信号，同时，也是站端分布式状态估计的基础功能并为主站侧的状态估计提供数据参考。数据辨识的主要步骤是先从 SCSDA 数据库读取量测量和状态量等信息，然后根据拓扑分析结果对不良数据进行标识辨别，再做第二次拓扑分析。在该结果基础上做数据合理性检测和不良数据检测，最后在监控后台画面显示数据辨识结果。

变电站端数据辨识主要完成以下功能：

（1）检测三相量测是否平衡。

（2）检测变压器功率量测总和是否平衡。

（3）检测并列运行母线电压量测是否一致。

（4）检测同一间隔的有功、无功、电流、电压、功率因数量测是否匹配。

（5）检测电容电抗器无功与电压是否匹配。

（6）检测变压器分接头位置与母线电压是否匹配。

（7）检测开关刀闸位置与量测是否一致。

（8）检测量测量是否在合理范围。

（9）检测量测量是否发生异常跳变。

2．故障分析决策

故障分析决策是系统通过预设定的条件对一次故障中采集到的多个装置的所有相关数据进行分门别类，最终将一次故障的所有相关数据筛选打包，并在此基础上进行综合故障信息综合分析。

一次电网故障是指当电网出现故障并被保护等二次设备感受到以后，通过断路器跳闸从系统中切除运行的故障设备，其后故障点或区域通过自动重合恢复通电，或者故障设备被永久隔离的过程。在一次电网故障过程中包含的故障信息涵盖了故障发生、发展、切除的全过程以及保护装置、故障录波器的启动、动作和断路器的开合过程。根据不同设备的行为及信息来源，可以分成保护装置、间隔、变电站、电网等不同层次的故障信息组织结构。

1）故障信息综合分析

故障信息综合分析是系统通过预设定的条件对一次故障中采集到的多个二次设备、一次设备的所有相关数据（包括保护事件、录波、SOE、故障参数等）进行分类，最终将一次故障的所有相关数据筛选打包，并在此基础上进行综合故障诊断综合分析。

对电网在一次故障过程中产生的故障信息的组织模型及处理过程，包含以下几个步骤：（1）收集保护动作事件、录波数据等信息，形成详细的保护装置动作报告。

（2）收集开关变位上送的带时标的 SOE 信息，形成详细的一次设备信息报告。

（3）收集录波器产生的录波文件、录波 HDR 文件等数据生成集中录波报告。（其中，录波HDR文件是按国网要求组织的故障简况的 XML 文件。）

2）故障设备诊断分析

电网故障信息采用通用层次表述方法，屏蔽了由智能装置对规约实现的差异性和不同扩展功能带来的上送故障信息内容和格式的不确定性问题。

针对现场实际问题，结合系统实际运行情况，学习保护专家的这种判别方式，根据时间规则、保护事件信息、录波分析信息、SCADA 信息等多端信息来进行故障信息综合分析、综合判断，提出了基于时空预处理的模糊专家系统的故障信息综合分析方法，如图5-9所示。

图5-9　故障设备诊断分析模块图

此方法采用了多源数据，对时间同步问题和设备在空间上的拓扑关系进行了预处理，解决了原来对保护类型、时间的过多依赖问题，而且能根据录波分析结果屏蔽保护测试时上送的信息。模糊推理专家系统的采用更好地解决了多种接线方式（尤其是3/2接线方式）下主备保护配合时的多装置信息故障的问题。

在进行模糊专家系统的故障信息综合分析后，系统不仅能提供装置级动作报告，还能提供站级故障报告和电网级故障报告，是对智能变电站运行的有力补充。

采用 XSL 模板应对关于电网故障报告和动作报告显示的需求变化，在维护一套XSL 模板的基础上，利于程序的稳定运行和跨平台要求。并能根据模板定义响应报告上的超级链接点击，方便用户操作。

3．智能告警

智能报警及故障自动处理系统由专家知识库、告警信息配置模型、事故推理及处理逻辑、通信接口等部分组成。

1）专家知识库

专家知识库是以电力系统运行知识、变电设备运行原理及运行人员的普遍经验构建的变电站知识库系统。

2）告警信息属性识别及分类

根据告警信息内容及所属属性，按告警源对象（如过程层、间隔层和站控层某类设备等）、告警类型（如事故及开关变位类、异常及告警类、刀闸变位类等）、专业细分（如开关断开、PT 断线等）进行综合识别，建立告警信息之间的内部关联，这样既可实现告警信息的简单分层、分类，又可根据站内一、二次设备模型，实现告警信息的复杂分类。例如，可以按照间隔层某个一次设备进行告警信息分类。

3）综合推理

以实时告警（遥测越限、SOE、开关变位和保护事件等）触发为起点，通过变电站逻辑推理模型，综合知识库及当前监控系统的运行环境，进行故障推理，获得对该事件的认识及可能产生的影响，从而生成故障诊断事件（报告）、故障处理报告，为实现运行设备的早期故障预警、事故的快速诊断及故障后处理等功能提供依据。

智能告警的应用建立在变电站一体化信息模型之上，需要站内模型信息完整清楚。建立统一的告警信息模型，建立规范的告警类型分类、句法定义；信息描述需要规范化，组句中的各关联要素需统一格式规范并且内容无二义性。

知识库依据变电站运行原理及普遍知识经验建立，针对电力系统的常见故障，在库中建立通用的变电站故障分析模块知识条目，供各种故障推理模型使用，知识库中的条目可随着新经验或新原理的出现而不断更新。

告警智能处理将依据上述模型，进行具体的告警信息分类、故障分析。结果将通过接口或界面的方式提供给相应的子系统，智能告警功能架构图如图5-10 所示。

图5-10　智能告警功能架构图

智能报警及故障自动处理系统在电网发生故障时，能自动过滤报警信号，将报警信号分类分单元显示，对信号进行智能化处理，利用现有的数据采用计算机自动处理的方式来完成以往人工分析故障的过程，能快速准确地判断故障设备，评估一、二次设备动作行为的正确与否，为运行人员快速处理故障、恢复供电以及制定设备检修计划提供辅助决策。智能报警及故障自动处理系统主界面如图5-11 所示。

图5-11　智能报警及故障自动处理系统主界面

4）告警过滤及预处理

传统告警按照时序或类别显示，前后告警信息无关联性，无法给值班人员一个清晰的认识。智能告警首先应实现告警归类，变电站中以间隔为基本单元进行检修或故障处理，一个间隔内的信号具有相关逻辑关联性，应提供以间隔为单位的告警显示。同时，一个间隔内的告警信息也是多种多样的。一般应分为：时序、提示、告警、事故、检修、操作几个页面。

（1）时序页面显示本单元的时序信号，包括：提示、告警、事故页面分别显示相应级别的上送信号。

（2）提示页面放置上送的提示类信号，包括：遥信变位信号、刀闸变位、装置事件信号、就地操作、挡位信息等信号。

（3）告警页面放置上送的告警类信号，包括：装置告警类信号、越限告警、交直流告警类信号。

（4）事故页面放置上送的告警类信号，包括：保护动作信号、事故跳闸类信号、事故总信号。

（5）检修页面显示设备置检修时相关信号，操作页面显示设备处于操作状态时所有相关信号。

将遥信类型与上述页面一致，当收到遥信信号时将信号分别放入不同监视界面中，同时进行适当智能化的处理工作，并将所有高级别信号打包送至事件分析程序。

5）事件分析

以重要事件，如 SOE 信号、保护信号、开关跳闸信号等作为故障事件的触发点，根据故障推理算法推断出具体的故障或异常设备，在推断失败的事况下转入辅助事件分析过程。

基于保护、SOE、遥信信息的逻辑分析模块是根据现有保护动作逻辑来进行推理的，包含了多种智能逻辑算法。目前，针对单相接地、相间短路、母线、重合闸、永久故障、瞬时故障等都有相应的推理算法，针对不同类型的保护装置出口及动作信息都进行了梳理，涵盖了 110～500 kV 的多种接线方式。

（1）辅助事件分析。

在智能推理没有得出结论的情况下，利用推理机对保护、SOE 信息、开关信号进行逻辑分析，结合故障推理知识库，使用部分匹配推理法进行推理，推断出可能的故障类型及位置。

（2）故障验证。