國(guó)網(wǎng)山東省電力公司 孫其振 孫玉杰 王 茗 張繼勇 積成電子股份有限公司 朱英剛

智能變電站的水平逐漸提高且自動(dòng)化系統(tǒng)也逐漸普及，對(duì)變電站當(dāng)中的各項(xiàng)自動(dòng)化處理技術(shù)，尤其是智能告警技術(shù)提出了更高的要求。在調(diào)控中心對(duì)變電站進(jìn)行全局故障分析的過程中，需要通過智能告警系統(tǒng)對(duì)故障信息進(jìn)行定位，在智能告警系統(tǒng)當(dāng)中通過站端收集各種告警信息并傳輸至調(diào)控中心，調(diào)控中心的智能告警模塊對(duì)變電站上傳的故障信息進(jìn)行分析處理。

1 調(diào)控中心全局故障分析技術(shù)組成

1.1 智能告警站端分析模塊

智能告警的站段分析模塊主要分為通信服務(wù)、模型配置、歷史服務(wù)、展示故障信息等板塊。在這之中，模型配置主要是對(duì)變電站當(dāng)中所需要的模型和參數(shù)等信息進(jìn)行處理，包括變電站當(dāng)中的保護(hù)裝置、故障錄波裝置等設(shè)備模型，在站內(nèi)形成故障信息事件模型，并向調(diào)度中心上傳相關(guān)信息。故障分析模塊主要是對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的模型進(jìn)行讀取，進(jìn)而對(duì)站內(nèi)的故障進(jìn)行比對(duì)分析，在該模塊當(dāng)中能夠?qū)收习l(fā)生時(shí)的多條信息進(jìn)行整合處理,并推送至調(diào)控中心。歷史服務(wù)則主要負(fù)責(zé)接收和處理故障分析模塊當(dāng)中發(fā)出的數(shù)據(jù)，故障展示模塊能夠綜合展示變電站內(nèi)的故障事件和故障簡(jiǎn)報(bào)，圖1為站端分析示意圖。

圖1 站端分析示意圖

1.2 智能告警調(diào)度端分析模塊

智能告警調(diào)度端分析模塊中有五個(gè)基本模塊，其中包括能夠配置網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)模型、用來傳輸信號(hào)的通信服務(wù)模塊、對(duì)告警信號(hào)的分析服務(wù)模塊、服務(wù)歷史記錄模塊以及告警信號(hào)展示模塊。其中，模型配置的工程是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行配置與管理，包括數(shù)據(jù)上傳。通信服務(wù)模塊的主要功能是，采用規(guī)定的協(xié)議與站端進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收與推送。故障分析服務(wù)模塊能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行全面分析，將告警信號(hào)通過映射后推送到人機(jī)協(xié)作界面，圖2為調(diào)度端故障分析示意圖。

圖2 調(diào)度端故障分析示意圖

2 基于拓?fù)涞恼{(diào)控中心關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 變電站智能推理機(jī)

傳統(tǒng)的變電站故障分析方式，主要是由專家系統(tǒng)利用代碼對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行綁定從而獲取數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，這一手段能夠幫助快速實(shí)現(xiàn)故障定位，但是隨著調(diào)控中心的規(guī)模越來越大，需要處理的故障信息越來越復(fù)雜，這種故障分析方式已無法滿足告警規(guī)則復(fù)雜性的要求，也無法處理多種不同邏輯的故障信息，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性降低[1]。而基于拓?fù)涞恼{(diào)控中心分析技術(shù)設(shè)計(jì)了模型推動(dòng)的故障診斷智能推理機(jī)，能夠有效應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的問題和故障，提高故障分析效率。

這種基于模型推動(dòng)的智能故障推理機(jī)本身并不設(shè)定任何推理規(guī)則，在對(duì)故障進(jìn)行分析定位時(shí)，主要通過加載故障診斷數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)模型來推理和分析相應(yīng)故障的邏輯，而且還能夠隨時(shí)接收來自告警模型解析板塊推送的告警消息，并將所需要處理的故障信息迅速與數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中已有的故障推理數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，當(dāng)尋找到合理的推理實(shí)例時(shí)，則啟動(dòng)故障推理線程分析故障信息。在原設(shè)定時(shí)間內(nèi)完整了對(duì)故障信息的推理，并保證故障信息符合所有規(guī)則條件才可以生成推理報(bào)告，將所得的結(jié)論推送至告警系統(tǒng)當(dāng)中的人機(jī)交互界面進(jìn)行展示。

這種基于模型驅(qū)動(dòng)的故障智能推理機(jī)，能夠盡快將故障信息與調(diào)控中心數(shù)據(jù)系統(tǒng)當(dāng)中的故障推理實(shí)例相結(jié)合，將故障推理的復(fù)雜邏輯與驅(qū)動(dòng)程序相分離，在一定程度上簡(jiǎn)化了智能推理機(jī)的處理過程，不僅提高了整體應(yīng)用的靈活性與適應(yīng)性，還能夠提高故障處理水平。

除此之外，通過設(shè)置抽象化的推理模型，能夠在一定程度上提高獲取量，還能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)，并且在一定程度上提高了整個(gè)推理過程的容錯(cuò)率，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)推理方式當(dāng)中專家系統(tǒng)推理的缺陷。另外，智能推理機(jī)的分析流程分為三個(gè)板塊：推理機(jī)進(jìn)程的主流程、故障推理實(shí)例處理流程、故障推理模型實(shí)例判斷流程，通過將智能推理機(jī)的故障分離流程進(jìn)行分層次劃分，能夠有效簡(jiǎn)化每個(gè)環(huán)節(jié)的處理流程，進(jìn)而提高整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的工作效率。

2.2 主子站之間交互告警信息

在傳統(tǒng)的智能報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)中，主子站信息交互是在IEC61850等通信系統(tǒng)的制約下完成的，該傳輸和交互的方式具有高效性和可靠性，能夠快速傳遞多種信息。但是，該傳輸方式不夠靈活并且在信息傳輸?shù)倪^程中沒有足夠的擴(kuò)展性，無法滿足故障診斷實(shí)際應(yīng)用過程中復(fù)雜的交互需求[2]。而調(diào)控傳輸一體化系統(tǒng)是面向服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行體系架構(gòu)的，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)交互方式當(dāng)中靈活性和延展性不足的問題，同時(shí)該系統(tǒng)當(dāng)中的廣域服務(wù)總線還能夠做到直接與調(diào)控中心、變電站之間進(jìn)行分布式信息交互，提高信息交互的傳輸范圍和傳輸效率。

在故障診斷過程中，主子站的信息交互模式除了主動(dòng)發(fā)布子站故障信息之外，還增加了有主站調(diào)閱子站故障信息的簡(jiǎn)報(bào)形式，能夠由主站主動(dòng)調(diào)閱子站的歷史故障信息，解決了傳統(tǒng)信息傳輸系統(tǒng)當(dāng)中，主站智能被動(dòng)接收子站信息導(dǎo)致的信息瀏覽困難的問題，有效提高了主子站之間的信息交互效率以及信息交互質(zhì)量[3]。

一是主站主動(dòng)調(diào)閱子站的歷史故障簡(jiǎn)報(bào)，主站首先對(duì)告警服務(wù)進(jìn)行定位，通過主子站交互服務(wù)中心將主站的定位信息傳輸給子站，并通過相關(guān)服務(wù)程序生成調(diào)閱請(qǐng)求等待子站給出響應(yīng)，最后主站接收子站發(fā)送的故障簡(jiǎn)報(bào)報(bào)文。

二是由子站主動(dòng)發(fā)布故障簡(jiǎn)報(bào)，主站需要首先對(duì)告警信息進(jìn)行定位，通過信息交互管理中心將定位信息傳送給子站，之后通過告警服務(wù)系統(tǒng)傳送訂閱報(bào)文，由子站主動(dòng)推送故障簡(jiǎn)報(bào)，在接收子站推送的故障簡(jiǎn)報(bào)之后進(jìn)行綜合化的智能告警處理，并等待子站發(fā)出的第二個(gè)故障簡(jiǎn)報(bào)。如果故障處理完成不需要訂閱信息時(shí)，則可以通過管理中心向子站發(fā)送取消訂閱報(bào)文。

三是由主站綜合與智能告警協(xié)同處理故障，在變電站當(dāng)中出現(xiàn)的分布式故障將專家系統(tǒng)生成的故障診斷傳送給調(diào)控中心，由調(diào)控中心將故障信息統(tǒng)一傳送給智能調(diào)度控制體系，并通過該系統(tǒng)對(duì)故障信息進(jìn)行綜合分析。除此之外，還能夠通過接收變電站的故障診斷對(duì)站內(nèi)的故障、跨站的故障以及跨區(qū)故障進(jìn)行綜合分析，對(duì)故障信息進(jìn)行有效整合，在短時(shí)間內(nèi)分析故障原因，進(jìn)而形成完整的故障分析報(bào)告。

2.3 智能告警推理分析

智能告警站段模塊的主要和核心邏輯是告警信號(hào)的分析推斷過程，通過模塊中的通信服務(wù)可以收集警報(bào)信息，以及故障發(fā)生階段的相關(guān)文件數(shù)據(jù)，同時(shí)將這兩種數(shù)據(jù)推送至分析故障的模塊中進(jìn)行分析。分析故障的模塊的功能基本上就是對(duì)通信服務(wù)收集推送來的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，同時(shí)利用制定好的分析規(guī)則和指令分析出故障和告警信號(hào)發(fā)出的原因，并進(jìn)行綜合處理后以便相關(guān)技術(shù)人員和專家作出處理決策。

對(duì)告警信號(hào)和故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，要在系統(tǒng)中建立起五種推斷進(jìn)程，因此一旦有故障或者告警信號(hào)產(chǎn)生，系統(tǒng)就會(huì)建立五種任務(wù)處理線程，通過這五種線程對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析才能分析與推斷出這一信號(hào)是否符合這一任務(wù)進(jìn)程的邏輯。

線程1：?jiǎn)瓮评?，如果只有一個(gè)告警信號(hào)產(chǎn)生，就能判斷出是哪一種類型的故障產(chǎn)生。線程2：多推理，在對(duì)許多個(gè)信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)，只要有一個(gè)特定的告警信號(hào)就能確定故障的類型。線程3：智能推理，系統(tǒng)進(jìn)行多信號(hào)分析時(shí)，如果這些信號(hào)發(fā)生的順序有著一定的規(guī)律，就可以推斷發(fā)生了故障。線程4和5：邏輯推理和特殊情況推理，這兩種推理方式要將收集信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行延長(zhǎng)，即當(dāng)檢測(cè)到了一種告警信號(hào)的產(chǎn)生，在接下來的一段時(shí)間內(nèi)，如果還有告警信號(hào)的產(chǎn)生，就能確定發(fā)生了故障。其中，后發(fā)生的告警信號(hào)可以是一種也可以是多種。

總結(jié)來看，分析故障和告警信號(hào)的分析系統(tǒng)，按照給定的告警信號(hào)資源庫(kù)進(jìn)行分析與推斷，將推送來的信號(hào)和故障文件作為輸入信號(hào)，利用一定的邏輯關(guān)系從數(shù)據(jù)庫(kù)中分析與推斷出告警信號(hào)產(chǎn)生的原因以及故障發(fā)生的位置，從而將分析過程和結(jié)果形成告警分析報(bào)告，這不僅減少了調(diào)控中心主站與各個(gè)子站之間的數(shù)據(jù)傳輸量，也進(jìn)一步提高了分析故障的效率[4]。

2.4 故障信息分析系統(tǒng)

變電站的故障診斷模塊需要先生成一種故障告警報(bào)告，將監(jiān)控裝置當(dāng)中的事故SOE信號(hào)、總信號(hào)、遙信變位信號(hào)以及保護(hù)動(dòng)作信號(hào)作為主要觸發(fā)源，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析裝置所采集的設(shè)備通信信息是否能夠形成完成的故障告警信號(hào)。同時(shí)，根據(jù)故障報(bào)警系統(tǒng)生成的告警信號(hào)分析告警等級(jí)，并根據(jù)告警等級(jí)決定是否需要形成故障錄波文件，最后在站段生成故障告警信息簡(jiǎn)報(bào)。進(jìn)行故障分析并生成故障告警信息簡(jiǎn)報(bào)的流程為：發(fā)出事故總信號(hào)、事故SOE信號(hào)、遙信變位信號(hào)等觸發(fā)故障信息分析系統(tǒng)，初步形成故障告警綜合信息簡(jiǎn)報(bào)，根據(jù)簡(jiǎn)報(bào)告警信號(hào)等級(jí)，等級(jí)分為事故告警、異常告警、告知告警三個(gè)層次。

在發(fā)生事故告警時(shí)，需要讀取故障錄波并分析裝置狀態(tài)；在發(fā)生異常告警時(shí)，需要對(duì)網(wǎng)分裝置的信息進(jìn)行讀?。桓嬷婢瑯有枰x取網(wǎng)分裝置信息，裝置信息讀取完成之后生成完整的故障告警信息簡(jiǎn)報(bào)。智能告警與分析系統(tǒng)是整個(gè)故障分析系統(tǒng)的核心，同時(shí)通過讀取數(shù)據(jù)庫(kù)生成的故障表、信息域故障關(guān)聯(lián)表等數(shù)據(jù)，與服務(wù)中心建立通信管道并實(shí)時(shí)獲取設(shè)備信息，通過讀取實(shí)時(shí)故障信號(hào)生成與之相關(guān)的故障信號(hào)，并將故障信號(hào)返回到服務(wù)中心和智能告警展示界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障信號(hào)的查詢同時(shí)還能夠展示專家建議[5]。

在設(shè)置故障告警分析數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，主要包括故障實(shí)例表、故障模板表、故障信號(hào)映射表以及決策模板表。其中，故障實(shí)例表以及故障對(duì)信號(hào)映射表分別見表1和表2，通過建立數(shù)據(jù)表對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化分析，并將數(shù)據(jù)信息整合成為故障簡(jiǎn)報(bào)上傳至調(diào)度中心當(dāng)中，在調(diào)度綜合分析系統(tǒng)當(dāng)中能夠完成對(duì)故障信息的采集、整合、處理，生成故障簡(jiǎn)報(bào)，展示故障信息。

表1 故障實(shí)例表

表2 故障對(duì)信號(hào)映射表

綜上所述，本文對(duì)調(diào)控中心的全局故障的分析技術(shù)進(jìn)行了闡述與分析，包括能夠處理告警數(shù)據(jù)的智能告警模塊和能夠接收和分析告警數(shù)據(jù)，以及故障的告警調(diào)度端模塊。這兩種技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)θ止收线M(jìn)行預(yù)警和分析，同時(shí)利用拓?fù)潢P(guān)系將故障進(jìn)行處理形成分析報(bào)告。這種全局故障分析技術(shù)有著簡(jiǎn)便和及時(shí)的優(yōu)勢(shì)，減少了傳統(tǒng)的故障分析技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸量，從而縮小了調(diào)控中心的設(shè)備規(guī)模和數(shù)據(jù)運(yùn)算量，進(jìn)一步提高調(diào)控中心的故障識(shí)別和分析的準(zhǔn)確率。