丁德鑫，史金偉，嚴亞琦

(1．國電南瑞科技股份有限公司 電網調控技術分公司，江蘇 南京210000;2．浙江省電力公司 自動化處，浙江 杭州310007)

0 引言

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，智能電網［1］成為電力行業(yè)的發(fā)展趨勢。電網智能化要求將電力流、信息流、業(yè)務流進行高度的融合。為了提高電網的可靠性，使得電網能夠安全、經濟、高效的運行，近年來按照國家電網公司全面推進大運行體系建設要求，提出“告警直傳，遠程瀏覽，數據優(yōu)化，認證安全”技術原則，告警直傳已成為電力調度系統(tǒng)日常監(jiān)視的重要組成部分。本文深入研究告警直傳技術的應用范圍，研究調度主站利用基于模型匹配對直傳告警信息處理方法，實現調度主站系統(tǒng)對下級調度系統(tǒng)(主要指變電站)上送的各類告警信息進行按需屏蔽、信息分區(qū)分流［2］、智能化分析統(tǒng)計。并此基礎上，擴展其應用范圍，實現了省級-地區(qū)級調度系統(tǒng)、網調-省級調度系統(tǒng)、主-備調系統(tǒng)間信息按需傳送的功能，為異構系統(tǒng)間按需交互和共享提供了全新的方法。

1 告警直傳技術應用現狀及存在的問題

1.1 告警直傳技術應用現狀

目前，告警直傳［3］在各級調度系統(tǒng)中實現了基礎應用，即變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過DL476 規(guī)約［4］將告警直傳信息上送到調度主站端，調度主站端告警服務處理后由告警窗進行顯示。在當前實際應用過程中，各級調度系統(tǒng)只停留在“看”告警信號的層面上，未能對告警直傳的信息深入整理、有效利用。調度主站系統(tǒng)中值班人員只是單純地看信息，而隨著電力行業(yè)的發(fā)展，無論是變電站的數量，還是單個變電站的信息規(guī)模，大量的告警信息相對值班人員來說，即便是優(yōu)化過的告警直傳信息，其信息量仍然是海量的。同時由于傳統(tǒng)廠站端與調度主站端的數據傳輸使用遠動通信方式，依賴遠動信息點表，通過CDT，IEC-101/104 等規(guī)約［5］傳輸。需要人工核對信息，并通過遠動實驗進行驗證信息的正確性，增加變電站接入［6］調度主站系統(tǒng)的時間，增加了運維人員的工作量。

1.2 目前告警直傳使用中存在的問題與不足

告警直傳是指以變電站監(jiān)控系統(tǒng)為信息源，按照相關的分類標準，生成標準的告警條文。經由變電站圖形網關機通過DL476 規(guī)約直接以文本格式傳送到調度主站及設備運維站，分類顯示在相應的告警窗并存入告警記錄文件。調控中心可通過接收到的實時數據和設備告警信息，實現對變電站設備的遠程監(jiān)控。目前告警直傳在使用中主要存在以下幾個方面的問題與不足:

(1)調度主站端將變電站上送的告警信息送到告警窗顯示上或者存入文件，這樣在新站調試或者子站發(fā)生異常情況時，大量告警信息進入調度系統(tǒng)，調控員無法對告警直傳刷屏信息進行單點、間隔、或者整站告警抑制，告警直傳信息刷屏時嚴重干擾正常監(jiān)控工作。

(2)缺乏對告警直傳信息進一步的擴展應用研究。變電站上送的直傳告警中相比較于通過常規(guī)IEC-101/104 遠動規(guī)約上送的遙信遙測的方式，省去了主站前置、SCADA、告警服務處理的過程，含有豐富的信息。所以對直傳告警如何進行存儲分析，利用數據挖掘技術提取出有用的信息有待研究。

(3)網-省-地三級調度系統(tǒng)中對信息共享和互傳的需求越來越大，即省級調度系統(tǒng)經常需要獲得地區(qū)級系統(tǒng)中的信息，網調系統(tǒng)需要獲得省調系統(tǒng)的信息，特別是雙方為異構系統(tǒng)時，信息交互共享的難度較大。目前的做法有基于XML 文件交互的方式，或者是開發(fā)雙方底層通訊模塊?；谖募姆绞接捎谑欠鞘录寗拥膾吣夸浄绞叫实?，基于磁盤I/O，文件方式的交互實時性較低。重新開發(fā)信息交互通訊模塊，涉及到雙方約定具體細節(jié)等問題。

按照調控一體化［7］的要求，調度業(yè)務與設備監(jiān)控業(yè)務相融合，由此又需要上送大量變電站數據信息，大幅增加了主站系統(tǒng)數據庫的處理和維護負擔。為此，需要對“告警直傳”數據交互方式深入研究，以解決變電站數據劇增帶來的傳輸和處理問題，優(yōu)化告警直傳的數據，使值班人員更多地關注重要有效的信息。

2 告警直傳深化應用及實現

2.1 告警直傳一般流程

告警直傳一般流程是:下級調度監(jiān)控系統(tǒng)實時地收集本地SCADA 告警信息，按照告警直傳規(guī)范［8］組織告警內容，發(fā)送給本地網關，本地網關在告警直傳通道通過DL476 規(guī)約將信息送到上級調度系統(tǒng)。上級調度系統(tǒng)前置網關收到之后交由分析解析模塊做處理，發(fā)送給本地告警服務模塊，告警模塊根據告警定義處理后通過消息發(fā)送給告警窗顯示或者按需存儲。

2.2 告警直傳信息分區(qū)分流按需屏蔽統(tǒng)計分析

作為調度主站端，僅僅實現變電站告警顯示不能滿足日常的監(jiān)控需求。特別是新站投入或者異常情況下站端上送大量告警時，必然對主站正常的監(jiān)控工作造成一定的干擾。本文研究并實現了調度主站端接入大量告警直傳廠站下對告警直傳信息進行自動責任區(qū)信息分區(qū)分流、告警信息按需屏蔽、統(tǒng)計分析等功能，過程如下:

(1)主站告警直傳前置網關通訊模塊通過DL476 規(guī)約收到子站上送的告警報文后，取得該通訊廠站的屬性(包括責任區(qū)值、廠站ID等)信息，通過解析告警字符內容，匹配告警內容與通訊廠站，獲得廠站告警狀態(tài)，按照消息結構進行組織，發(fā)送給SCADA 告警分析解析處理模塊。

(2)SCADA 告警分析解析處理模塊實時接收前置網關機發(fā)過來的消息，進行告警抑制屏蔽判斷。根據子站上送告警內容中設備描述能否和主站系統(tǒng)模型匹配分別采用不同策略:基于模型匹配策略、基于人工干預按需屏蔽策略。先采用基于模型匹配策略進行屏蔽判斷，若判斷出沒有告警抑制，采用基于人工干預按需屏蔽策略，示意圖如圖1。

圖1 告警抑制判斷流程

基于模型匹配策略進行告警屏蔽判斷，遵循“廠站→間隔→設備”的順序，進行告警抑制狀態(tài)判斷，流程圖如圖2。

圖2 基于模型匹配策略判斷流程

該策略包含3 個步驟:1)根據廠站ID 到廠站表中判斷廠站狀態(tài)是否包含“告警抑制”，如果包含，對該告警信息打上告警抑制標記。2)解析告警內容中間隔名稱，到SCADA 間隔表中匹配，如果匹配到且間隔狀態(tài)包含告警抑制，將該告警信息打上告警抑制標記。3)解析告警內容中的設備名稱，到SCADA 斷路器、刀閘等設備表中匹配判斷，如果該設備在主站模型系統(tǒng)中是告警抑制狀態(tài)，將該告警信息打上告警抑制標記。

由于某些原因，子站上送的告警內容中設備名稱等無法在主站模型上匹配，針對這種情況，本文實現了基于人工干預按需屏蔽方法，示意圖如圖3。

圖3 基于人工干預按需屏蔽示意圖

新增告警直傳抑制信息表，包含“設備名稱”、“間隔名稱”、 “抑制類型”、 “抑制狀態(tài)”等字段，其中“抑制類型”表示是單點抑制還是間隔抑制?！耙种茽顟B(tài)”表示是告警抑制還是正常。調度員操作的信息寫入該表。調度員在告警窗上看到某條告警，判斷該設備告警不再需要上告警窗，通過在告警窗上點擊右鍵菜單，選擇“告警抑制”或者“間隔抑制”。需要恢復告警時，在告警窗上右鍵選擇該告警后點擊“取消抑制”或者“取消間隔抑制”。

告警抑制判斷過程:1)將告警中的間隔名稱到告警抑制信息表中查找，如果找到該間隔且是間隔告警抑制，則該告警打上抑制標記。2)將告警中的設備名稱到告警抑制信息表中查找，如果找到該設備且是告警抑制，則該告警打上抑制標記。否則判為不抑制。若監(jiān)控員需要對某個設備進行相關抑制操作但由于時間太長，該條告警在告警窗上無法找到，系統(tǒng)提供了“歷史抑制信息維護”界面工具進行操作維護。在該工具上可以瀏覽所有操作過的告警信息，并可以進行“抑制”或者“解除抑制”操作，方便使用。

(3)SCADA 告警分析解析處理模塊將處理完成的信息組織成告警消息發(fā)給主站平臺的告警服務模塊，根據事先的告警定義規(guī)則，發(fā)送到告警客戶端。告警客戶端收到消息后，首先解析出報文的各個字段，讀取出責任區(qū)值。定時讀取用戶在總控臺上所選的責任區(qū)值。最后進行判斷，如果用戶所屬的責任區(qū)包含了該設備所屬的責任區(qū)，則該節(jié)點就可以顯示告警信息，否則過濾該告警不顯示。同時，在告警窗上通過告警類型設置可以設置本節(jié)點是否顯示告警直傳類型的告警。通過以上步驟，實現了告警直傳信息分區(qū)分流，按需屏蔽。

(4)告警直傳信息分析統(tǒng)計。告警直傳信息中包含了變電站的設備運行狀態(tài)的豐富信息，通過對這些信息進行挖掘，可以輔助日常的監(jiān)控工作。本文對告警直傳按照告警等級、時間、廠站、設備等存儲到文件中，開發(fā)了分析統(tǒng)計模塊，每天對這些文件統(tǒng)計匯總，按廠站、時間、“事故、異常、越限、變位、告知”5 類告警等級等進行統(tǒng)計，形成報表，并可以與通過常規(guī)的IEC-101/104 規(guī)約上送的信息產生的告警進行對比，在調度系統(tǒng)中以某幾個站告警直傳信息分析統(tǒng)計舉例，統(tǒng)計結果示意如圖4。

圖4 告警直傳分析統(tǒng)計圖

2.3 省調-地調異構系統(tǒng)告警按需直傳

隨著調控一體化系統(tǒng)的建設，省級調度系統(tǒng)也需要監(jiān)視非直接管轄的地區(qū)調度系統(tǒng)的某些廠站運行狀態(tài)。原先的建設模式需要將地區(qū)的廠站逐一接入到省調側，這種做法存在一定的重復建設，因為地區(qū)調系統(tǒng)已經對這些廠站納入監(jiān)控。借助于告警直傳應用，本文實現了省-地異構系統(tǒng)間告警信息按需傳送?？焖俑咝?，不增加任何硬件等資源實現了一體化信息監(jiān)控。地調系統(tǒng)告警信號通過告警直傳上送到上級系統(tǒng)的流程如圖5。

圖5 省-地異構系統(tǒng)告警信息按需傳送示意圖

地調側系統(tǒng)SCADA 模塊上告警處理模塊實時接收本系統(tǒng)告警信息，判斷該告警是否包含廠站信息，通過預先的配置文件中配置的告警類型，判斷該類型的告警是否需要上送。對于本系統(tǒng)被抑制的告警，不上送上級調度系統(tǒng)。通過本地系統(tǒng)數據庫中配置，可以選擇該量測信息點的告警信息是否需要上送到上級系統(tǒng)。由于地區(qū)級系統(tǒng)建設得較早，告警信息中設備命名等存在不符合國網公司“電網設備通用模型命名規(guī)范”［9］中的要求，需要進行告警內容格式修改。地區(qū)級系統(tǒng)中，告警信息內容不符合現有告警直傳信息規(guī)范，所以需要進行告警等級拼接。通過配置文件配置地區(qū)系統(tǒng)告警窗各個窗口與告警等級的對應關系，將告警信息內容添加“告警等級”字段。最后將最終的告警信號發(fā)給本地前置網關，進而通過規(guī)約上送到省級調度系統(tǒng)主站。

2.4 網調-省調綜合智能告警直傳

隨著智能電網調度技術支持系統(tǒng)在網調、省調建設以來，電網已經形成縱向貫通的格局，上下級調度系統(tǒng)間的數據交互的需求變得日益迫切。其中綜合智能分析告警模塊［10］(ISW)需要把省調系統(tǒng)判出的告警分析發(fā)送到網調系統(tǒng)的ISW 模塊，在網調主站系統(tǒng)內做全局性的高級應用軟件分析應用。借助于告警直傳可以方便地實現該功能。在省級調度系統(tǒng)側，前置網關和ISW 發(fā)送模塊約定消息通信的格式，為了與現有的告警直傳5 級告警區(qū)分，擴展以“〈9〉”作為告警等級標識。前置網關收到之后通過告警直傳通道傳送到網調，網調前置網關判別告警等級是否為“〈9〉”，再以和網調ISW 約定的消息格式發(fā)送給網調ISW。同時為了增加傳輸的可靠性，增加直傳確認功能，解決某些異常情況下ISW 告警沒有成功送到網調系統(tǒng)的問題。非常簡便直觀地實現了網省之間信息按需傳送，整個流程示意圖如圖6。

2.5 主-備調告警直傳信息共享

現在各級調度系統(tǒng)建設一般都是主-備調建設模式，由于各種原因，子站可能只能和主調/備調一套系統(tǒng)進行連接建立告警直傳通道，備調/主調系統(tǒng)如何獲得變電站告警直傳信息成為需要解決的問題。借助于告警直傳應用，在主-備調系統(tǒng)間建立DL476 通道，主調系統(tǒng)接收本地前置網關發(fā)送的告警直傳信息，發(fā)送到備調的網關機，這樣，備調前置網關接收到報文后發(fā)送給后臺處理模塊，即通過多級告警直傳實現主-備調告警直傳信息共享，其過程如圖7。

圖6 網-省ISW 告警信息傳送示意圖

圖7 主-備調告警直傳共享示意圖

3 告警直傳應用效果

隨著各地區(qū)告警直傳的推廣和應用，基于OPEN-3000，D-5000 平臺已經實現了變電站-調度主站，地區(qū)調度系統(tǒng)-省級調度系統(tǒng)，省級調度系統(tǒng)-網調，主-備調系統(tǒng)告警直傳的運行模式。目前在江蘇、浙江、四川、山東、陜西、安徽等省的地區(qū)級調度系統(tǒng)中實現變電站-主站告警直傳信息接入。還實現了山東-華北、江蘇、安徽-華東、陜西、寧夏-西北網調借助于告警直傳實現綜合智能分析與告警信息從省調傳送到網調，服務于網調業(yè)務應用需求。在寧夏實現了將D5000 系統(tǒng)接收到的變電站告警直傳告警傳送到地調OPEN-3000 系統(tǒng)上。在河南省地一體化系統(tǒng)上實現了將省調用戶關心的各地調D5000 系統(tǒng)應用工況、網絡工況等告警信息通過告警直傳上送到省調系統(tǒng)上，方便省調對地調系統(tǒng)運行狀況進行巡檢。以這種輕量級的方式擴充了各種應用。

4 結論

告警直傳技術及其應用打破了過去調控信息直采直收的傳統(tǒng)方式，結合遠程瀏覽［11］技術，實現了主站端對變電站的全景監(jiān)視，上級調度系統(tǒng)對下級調度系統(tǒng)按需監(jiān)視。解決了調控信息數據多、系統(tǒng)運行壓力重、維護工作量大、信息調試時間長及現場安全風險大［12］的問題。對告警直傳信息實現了信息分區(qū)分流、按需屏蔽、統(tǒng)計分析，進一步提高了告警直傳模塊的可用性，減輕了調度運維人員的工作壓力。目前告警直傳技術的應用時間不長，如何結合遠程瀏覽進行告警直傳事故告警推遠程瀏覽畫面、如何幫助快速診斷電力系統(tǒng)故障［13～14］、如何召喚子站歷史告警信息等方面還有待后續(xù)研究和改進。

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