段翔兮，何 銳，李小鵬，馮世林，吳海瑕

(1.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041；2. 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司，四川 成都 610041；3.西昌電力工程有限責(zé)任公司，四川 涼山 615000)

0 引 言

目前保護(hù)跳閘事件發(fā)生后，在調(diào)控主站主要依靠調(diào)控人員人工梳理告警信號(hào)來(lái)識(shí)別跳閘事件的類(lèi)型和漏發(fā)信號(hào)等[1-2]。特別是超高壓輸電線路送電距離長(zhǎng)，經(jīng)常跨越不同地形，易受風(fēng)力、外力影響發(fā)生故障，發(fā)生故障后，依賴(lài)保護(hù)的準(zhǔn)確快速動(dòng)作來(lái)切除故障;保護(hù)能否正確動(dòng)作直接影響著電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行[3-5]。在實(shí)際調(diào)控運(yùn)行中，調(diào)控人員根據(jù)故障后保護(hù)跳閘序列中的保護(hù)動(dòng)作信息和開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息判斷故障情況和保護(hù)的動(dòng)作情況。目前超高壓線路普遍配置了雙重化保護(hù)，在故障發(fā)生后，保護(hù)動(dòng)作信息、開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息和其他伴隨信息將在短時(shí)間內(nèi)頻發(fā)至告警窗[6-7]。面對(duì)短時(shí)間頻發(fā)的諸多告警信息，調(diào)控人員單純依靠人工識(shí)別，很難迅速識(shí)別出這些告警信息是否完全正確，也無(wú)法及時(shí)判斷有無(wú)漏發(fā)信號(hào)，影響了對(duì)故障和保護(hù)動(dòng)作情況的及時(shí)判斷與處置[8-10]。

目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有基于告警信息對(duì)保護(hù)跳閘事件進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的方法。為解決調(diào)控人員人工識(shí)別保護(hù)跳閘序列中保護(hù)和開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息費(fèi)時(shí)費(fèi)力、難以迅速判斷有無(wú)漏發(fā)信號(hào)的問(wèn)題，提出對(duì)保護(hù)跳閘序列比對(duì)的方法，并對(duì)所提方法進(jìn)行了模塊化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，建立了跳閘事件標(biāo)準(zhǔn)序列模板?；谛蛄斜葘?duì)算法，根據(jù)信號(hào)特征建立事件觸發(fā)條件并進(jìn)行序列比對(duì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了算法功能實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)實(shí)用化證明了所提方法的有效性和可靠性。

1 序列比對(duì)算法

序列比對(duì)算法是主要功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，通過(guò)長(zhǎng)期的系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和算法總結(jié)，形成了如圖1所示的流程圖。

圖1 序列對(duì)比算法總體流程

首先，根據(jù)監(jiān)控告警信號(hào)中的“間隔事故匯總”和“斷路器事故分閘信號(hào)”作為觸發(fā)條件判斷跳閘事件的發(fā)生；然后，采集該信號(hào)前后各2 min內(nèi)觸發(fā)的所有告警信號(hào)，根據(jù)關(guān)鍵信號(hào)判斷跳閘事件的類(lèi)型，比如線路跳閘、主變壓器跳閘、電容器跳閘等；再根據(jù)事件類(lèi)型選取相應(yīng)跳閘事件的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)序列，同時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)序列和待匹配序列進(jìn)行數(shù)字化編碼；最后，將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)序列和待匹配序列進(jìn)行匹配，確定事件類(lèi)型，判斷是否有漏發(fā)信號(hào)并輸出結(jié)果。

2 保護(hù)跳閘事件

在所有跳閘事件中，發(fā)生最多的為線路保護(hù)的跳閘事件，因此，以高壓交流線路保護(hù)跳閘為例，其跳閘邏輯見(jiàn)圖2所示。

圖2中，當(dāng)事件觸發(fā)后，根據(jù)跳閘后重合閘的動(dòng)作情況，分別生成故障無(wú)重合閘、重合閘成功和重合閘失敗3種情況下的跳閘事件模板，并分別記為M1、M2和M3；對(duì)模板M1、M2和M3中的保護(hù)和開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息進(jìn)行融合處理，生成總跳閘事件模板MT，并對(duì)其中的保護(hù)和開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息進(jìn)行數(shù)字編碼，生成數(shù)字集合QT1、QT2、QT3和QT。

圖2 線路保護(hù)跳閘邏輯

收集實(shí)際線路保護(hù)跳閘時(shí)間前后各2 min內(nèi)和該線路相關(guān)的保護(hù)和斷路器動(dòng)作信息，生成待匹配序列MO。將待匹配序列MO中的信息依次與總模板MT中的信息進(jìn)行關(guān)鍵字匹配，如果匹配上MT中的某條信息，則將該信息的數(shù)字編碼記錄下來(lái)，生成待匹配序列MO對(duì)應(yīng)的匹配集合QP。再根據(jù)匹配集合QP對(duì)跳閘事件類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別，確定實(shí)際的跳閘事件類(lèi)型。

根據(jù)實(shí)際的跳閘事件類(lèi)型，將匹配集合QP與實(shí)際跳閘事件類(lèi)型對(duì)應(yīng)的數(shù)字集合進(jìn)行比較，完成序列識(shí)別，判斷有無(wú)漏發(fā)信號(hào)。

生成的故障無(wú)重合閘、重合閘成功和重合閘失敗3種跳閘事件模板M1、M2和M3中，M1包括無(wú)重合閘和斷路器合閘信息，M2包括重合閘或斷路器合閘信息，M3包括重合閘或斷路器合閘信息或斷路器分閘信息，且斷路器分閘信息比合閘信息多1次。

上述步驟中，對(duì)模板M1、M2和M3中的保護(hù)和開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息進(jìn)行融合處理，生成總跳閘事件模板MT，形成過(guò)程如下。

M1中共有a條告警信息：

M1={x1,x2,x3,x4,x5,…,xa}

(1)

M2中共有b條告警信息：

M2={x1,x2,x3,x4,x5,x6,…,xb}

(2)

M3中共有c條告警信息：

M3={x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,…,xc}

(3)

則形成的總模板MT為

MT={x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,…,xd}，

(d=max{a，b，c})

(4)

對(duì)總模板MT中的保護(hù)和開(kāi)關(guān)動(dòng)作信息按照不同類(lèi)型進(jìn)行數(shù)字編碼，編碼過(guò)程如下。

M1中共有a條告警信息：

QT1={1,2,3,4,5,…,a}

(5)

M2中共有b條告警信息：

QT2={1,2,3,4,5,6,…,b}

(6)

M3中共有c條告警信息：

QT3={1,2,3,4,5,6,7,…,c}

(7)

MT中有d條告警信息：

QT={1,2,3,4,5,6,7,…,d}，
(d=max{a，b，c})

(8)

將待匹配序列MO中的信息依次與總模板MT中的信息進(jìn)行關(guān)鍵字匹配，匹配過(guò)程如下。

MO中包含的信息有：

MO={e,f,g,h,i}，

(0

(9)

式中，e、f、g、h、i為匹配信息編碼。

通過(guò)與MT匹配，形成的匹配集合：

QP={e,f,g,h,i}

(10)

根據(jù)匹配集合QP對(duì)跳閘事件類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別確認(rèn)，識(shí)別過(guò)程如下：

1)QP中沒(méi)有重合閘和斷路器合閘信息，判斷事件類(lèi)型為故障無(wú)重合閘；

2)有重合閘或有斷路器合閘信息和斷路器分閘信息，且斷路器分閘信息比合閘信息多1次，判斷事件類(lèi)型為重合閘失敗；

3)有重合閘或有斷路器合閘信息和或斷路器分閘信息，且斷路器分閘信息的次數(shù)小于或等于合閘信息的次數(shù)，判斷事件類(lèi)型為重合閘成功。

3 算 例

以四川省內(nèi)某條220 kV線路為例，該線路故障后，保護(hù)和斷路器動(dòng)作信息所形成的跳閘序列模板分別如表1至表3所示，形成的模板分別為M1、M2和M3。

表1 220 kV線路故障保護(hù)動(dòng)作且無(wú)重合閘

表2 220 kV線路故障保護(hù)動(dòng)作且重合閘成功

對(duì)表1至表3中的保護(hù)和斷路器動(dòng)作信息進(jìn)行融合處理，形成總跳閘事件模板MT，并對(duì)每條信息進(jìn)行數(shù)字編碼，如表4所示。

表3 220 kV線路故障保護(hù)動(dòng)作且重合閘失敗序列

表4 220 kV線路保護(hù)跳閘標(biāo)準(zhǔn)序列

以某實(shí)際220 kV線路故障后的跳閘序列為例，形成待匹配序列MO，如表5所示。

將待匹配序列MO中的信息依次與表4中總模板MT中的信息進(jìn)行關(guān)鍵字匹配，如果匹配上MT中的某條信息，則將該信息的數(shù)字編碼記錄下來(lái)，形成待匹配序列MO對(duì)應(yīng)的匹配集合QP。QP中有重合閘、斷路器合閘和斷路器分閘信息，且斷路器分閘信息與合閘信息數(shù)量相等，判斷事件類(lèi)型為故障后重合閘成功。同時(shí)，跳閘事件齊全，未發(fā)現(xiàn)漏發(fā)信息。

表5 某220 kV線路故障保護(hù)跳閘待匹配序列MO

將待匹配序列MO中的信息依次與表4中總模板MT中的信息進(jìn)行關(guān)鍵字匹配，如果匹配上MT中的某條信息，則將該信息的數(shù)字編碼記錄下來(lái)，形成待匹配序列MO對(duì)應(yīng)的匹配集合QP。QP中有重合閘、斷路器合閘和斷路器分閘信息，且斷路器分閘信息與合閘信息數(shù)量相等，判斷事件類(lèi)型為故障后重合閘成功。同時(shí)，跳閘事件齊全，未發(fā)現(xiàn)漏發(fā)信息。

4 模塊實(shí)現(xiàn)

基于國(guó)產(chǎn)的達(dá)夢(mèng)數(shù)據(jù)庫(kù)和JAVA編程語(yǔ)言進(jìn)行模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。目前序列比對(duì)的主要邏輯部分使用變形的責(zé)任鏈模式實(shí)現(xiàn)。輸入的告警數(shù)據(jù)將會(huì)在各模板類(lèi)型的實(shí)例間逐個(gè)傳遞，直至有模板聲明其能夠處理此數(shù)據(jù)。在模板中，被確定為跳閘事件的信號(hào)序列會(huì)逐一通過(guò)正則表達(dá)式匹配的方式與模板中的模板信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，得到序列比對(duì)的結(jié)果。同時(shí)，含有重合閘邏輯的模板也會(huì)通過(guò)索引數(shù)查詢(xún)方式，在確定的跳閘事件信號(hào)序列集合中索引間隔ID相同的全部事故分閘信號(hào)與合閘信號(hào)，并作出重合閘情況判斷。

在圖3、圖4展示的序列比對(duì)結(jié)果中可以看到，序列比對(duì)結(jié)果詳細(xì)地呈現(xiàn)出了當(dāng)前跳閘事件原始信號(hào)序列與模板信號(hào)序列的比對(duì)情況。若當(dāng)前跳閘事件有漏發(fā)信號(hào)，經(jīng)過(guò)序列比對(duì)，可以清晰地看出漏發(fā)信號(hào)的內(nèi)容以及在模板中的索引位置。并且，包含重合閘邏輯的跳閘事件(如線路跳閘事件)也會(huì)精準(zhǔn)判斷出跳閘后的重合閘情況。同時(shí)，該模塊具備跳閘數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及日志導(dǎo)出功能，避免了調(diào)控人員人工記錄的繁瑣。

圖3 輸出事件報(bào)告

圖4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)告輸出

由上述可知，該模塊可以準(zhǔn)確且快速地識(shí)別保護(hù)跳閘序列中的保護(hù)和斷路器動(dòng)作信息，迅速判斷有無(wú)漏發(fā)信號(hào)，為及時(shí)處理故障提供支撐。

該方法及模塊與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效益：

1)將人工識(shí)別跳閘序列轉(zhuǎn)換為了自動(dòng)識(shí)別，提高保護(hù)跳閘序列識(shí)別效率和準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有無(wú)漏發(fā)信號(hào)，加快故障處理；

2)不需要增加新的設(shè)備，只需要增加一個(gè)跳閘序列識(shí)別模塊即可，不影響調(diào)控人員監(jiān)盤(pán)；

3)使調(diào)控人員識(shí)別保護(hù)跳閘序列中保護(hù)和斷路器動(dòng)作信息省時(shí)省力，更易迅速判斷有無(wú)漏發(fā)信號(hào)的問(wèn)題。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)所提出的跳閘序列比對(duì)算法實(shí)現(xiàn)了保護(hù)跳閘自動(dòng)判別，解決了目前調(diào)控人員人工識(shí)別保護(hù)跳閘事件中的保護(hù)和斷路器動(dòng)作信息費(fèi)時(shí)費(fèi)力、難以迅速判斷有無(wú)漏發(fā)信號(hào)的問(wèn)題，提高保護(hù)跳閘序列識(shí)別效率和準(zhǔn)確性，加快故障處理。同時(shí)，進(jìn)行了代碼實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了跳閘序列比對(duì)模塊，僅需在監(jiān)控界面增加一個(gè)模塊，將人工識(shí)別跳閘序列轉(zhuǎn)換為自動(dòng)識(shí)別，實(shí)用化效果良好?？赏茝V至所有調(diào)控機(jī)構(gòu)，潛力巨大。