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智能告警的框架及其在电网中的应用

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 250次


 1    1毛建维2景诗毅1

1. 贵州电网有限责任公司兴义供电局,2. 南京南瑞继保工程技术有限公司)

 

摘要:智能告警是电网运行与调度的重要功能之一。本文在单一事件推理、关联事件推理、告警压缩和故障诊断功能的基础上提出了关联事件自动确认、压缩事件自动确认、告警实时统计和结合气象信息实现气象电网的关联分析,并介绍了各个功能模块在电网中的实现原理与应用,减轻了调度、监控人员的监视压力,确保调度、监控的正常监视与操作,保证电网的安全稳定运行。

关键词: 单一事件推理; 关联事件推理; 告警压缩; 故障诊断; 自动确认; 气象信息

 

The Frame Of Intelligent AlarmAnd Its Application In Power Grid

 

Abstract: Intelligent alarm is one of the important function of power grid operation and dispatch. This paper proposes automatically confirm of related event, automatically confirm of compressed event, alarm real-time statistics and related analysis between meteorology information and power grid information based existing functions of single event analysis, related event analysis, alarm compression, fault analysis function, this paper is alse introduces the realization principle and application of each function in power grid.Reduceing monitoring pressure of dispatch andmonitoring personnel, Ensuring the normal monitoring and operation of dispatching and monitoring, Ensuring the safe and stable operation of power grid.

Keywords: single event analysis;related event analysis;alarm compression; fault analysis;automatically confirm;meteorology information

0  引言


随着电网运行规模的扩大、互联大电网建设的推进以及大规模新能源的并网运行[1],电网结构和运行方式日益复杂。同时,国家电网公司推行电网调控一体化运行管理模式,南方电网正在进行二次一体化的建设,旨在信息融合和综合利用的基础上实现电力二次各专业应用的贯通[2]。一体化后,有效整合了各类专业的告警信息,但也带来了另一个问题,各个业务的大量告警信息反而干扰了调度、运行人员。尤其在电网异常或者故障情况下,大量的监控与数据采集报警信息涌入调控中心,调度、监控人员被大量数据淹没,很难决策。所以,需要研究告警事件的智能处理,为电网的运行及调度提供强大的技术支持,保障电网的安全稳定运行。

目前,已有不少告警技术取得一定研究成果,在电网调度系统得到实际应用[3][4],例如D5000系统综合利用稳态监控、动态监视、二次设备在线监视与分析等模块发送的故障诊断结果并根据设定的可信度阀值得出最后的分析结果,但文献未见告警抖动、关联分析事件自动确认相关报道[5][6];文献[7]把告警信号与电网拓扑、各类实时数据、在线电网分析技术有机结合起来,并建立了一套专家告警规则库,对告警信息进行实时过滤与归并,但是该文献没有具体说明如何解决告警抖动、故障诊断等调度运行实际问题。

本文在智能告警的框架下对各类告警信息进行汇集整合、聚类分析及结合不同专业的业务需求,提供了单一事件推理、关联事件推理、告警压缩、故障诊断的技术路线和具体的应用实例,提出了告警自动确认、告警实时统计和结合气象信息实现气象电网的关联分析和电网运行辅助决策。

1 整体架构

综合智能告警通过事件注册和订阅接收相关事件,这些原始告警信息(简称生数据)经过综合智能告警处理得出最终结论(简称熟数据)。其整体架构如图1所示。

 

1  智能告警整体架构

Fig. 1  Intelligent alarmintegrated architecture

2 单一事件推理

单一事件推理就是给出每个信号的产生原因和处理措施(类似帮助文档)。由于不同电压等级不同主设备的产生原因和处理原则都不相同,所以,单一事件推理需要根据电压等级、主设备类型(变压器、线路、母线等)等详细分类。下图是通过EMS系统的告警窗查看“控制回路断线”的帮助文档,如图2所示。

 

2 单一事件推理帮助文档

Fig. 2  Single event analysishelp document

3 关联事件推理

关联事件推理是把具有关联关系的事件经过分析得出综合结果,推理的依据是规则库。如遥控操作导致的控制回路断线告警与开关分合闸告警;SCADA应用离线导致RTNET故障等逻辑依赖关系。

通过EMS系统进行人工遥控开关时,会产生开关分合闸动作相关的伴随信号,如“弹簧未储能”、“控制回路断线”等告警。地区调度系统中AVC功能在分合闸电容电抗器开关时也会产生类似的告警,加之用电高峰期电压波动较大,AVC动作频繁,产生大量的告警信息,干扰了调用、运行人员的正常监视和操作。所以,需要对这些关联事件进行相应的处理。处理方法如下:

1)减少原始告警的数量。综合智能告警分析程序监视实时告警信息,经过综合分析,如果满足关联事件推理规则,最后展示一条综合的分析结果给调用、运行人员,综合分析包含的详细信息通过插件形式调用,综合分析包含的原始告警信息不入实时数据库,不通过告警窗或者画面展示,但是原始告警信息入历史数据库,方便历史检索与查询。如果不满足关联事件推理规则,同告警正常处理流程一样。

2)原始告警数量不变,但是自动确认关联事件。调度、监控人员通常关注“未确认”告警和“未复归”告警,自动对相关联的事件进行自动确认在很大程度上较少了监视工作量,尤其在用电高峰期,关联事件的自动确认功能保证调度、监控人员的正常监视和操作。

3)关联事件推理的规则

规则用于将日常处理故障中积累的经验用形式化语言固化并存储在知识库中,规则按照类别组织,比如按照采集的运行数据类别制定规则,或者按照各种事件的类别制定规则。规则的最底层用类似计算公式的形式实现,再复杂的规则都可以通过因子的复杂运算得到,只不过有些因子是数据库某些域值或者常量等,有些因子是比较复杂的不能用数据库中的某些域值表达,这些因子必须特定封装。下图以开关遥控操作导致的“控制回路断线”复归信号自动确认动作信号为例说明,下图中“信号”指“控制回路断线告警”。

3 关联事件推理的逻辑框图

Fig.3Logic block diagram of related event analysis

4)关联事件推理的界面展示

下图为开关合闸导致的弹簧未储能告警,对话框中过滤掉复归信号仅展示动作信号,也可以把弹簧未储能的复归信号同时展示在关联分析的对话框中。

 

4 关联事件推理的综合展示

Fig.4  The comprehensive display of related event analysis

4告警压缩

变电站中由于继电器节点老化粘接,或者是二次回路受到高压线路的干扰,可能会出现同一信号反复发送的情况,这种信号是属于非正常的信号,我们称之为抖动信号。

变电站中一些因素容易导致报警信息错误发送,比如辅助开关触点机械传动部分有间隙,触点不对应或接触不良和二次回路继电器性能不稳,出现电颤、触点接触不良等;如果遥信采集回路工作于弱电压下,又处于变电站高电压的强电磁环境中,较容易受到电磁场的干扰;还有一些设备本身缺陷造成硬件上设备工作电源输出电压不稳定,波动范围大,从而也引起遥信系统信号的脉动。这些原因导致发送的误报信息都会随同正常报警信息一起发送到调控中心。

产生以上告警信号会导致告警窗刷屏,调度、监控人员无法快速定位处理,如果是保护信号,会导致AVC控制闭锁。所以,需要对抖动信号和误报信号进行抖动处理,提高信号的可靠性。处理方法如下:

1) 防抖处理

①当接收到一条新的报警信息,先判断是否在抖动记录数组里,如果在,则过滤信息。

②如果不在抖动记录数组里,填入抖动临时分析队列内。

③队列记录着包括从当前时间向前推算一定时间范围(例如1小时,时间为阀值可设置)以内的所有报警信息。每次新填入一个信息,此数组重新检测此信息在队列内总共发生的次数,同时检测并删除队列出口侧保存时间已经超过1小时时限的信息。

④如果此条报警信息在1小时内动作次数达到限值(例如6次),则认为此报警信息属于可疑的抖动信号,把这个信息写入抖动信息记录数组内。

⑤信息写入抖动信息记录数组后,如果再接收到此报警信息可直接过滤。

2)保护信号的可靠性处理

①保护信号动作后,一定产生相应的开关动作信号。对电容电抗器,没有重合闸,开关只动作一次。

②保护信号与对应的跳闸开关的动作时序满足一定的关系。如保护动作后30ms开关动作。

③保护信号与对应的跳闸开关关联同一设备。防止一个间隔的保护动作与另一个间隔的开关动作相匹配。

④保护动作后,对应的量测是否正确。如发生永久故障后,遥测量从正常值突变为零值左右。如果是瞬时故障,由于稳态数据采样间隔较长,只能通过暂态或者动态数据判断是否发生故障。

3) 抖动信号的可视化展示

对抖动信号的处理通常有两种方法,一种是抖动信号不入实时数据库,不通过画面或告警窗展示,仅入历史数据库,供历史检索和查询。另一种是抖动信号入实时数据库,通过画面或告警窗展示,入历史库,但对抖动信号进行自动确认。调度、监控人员通常关注“未确认”告警和“未复归”告警,自动对抖动信号进行自动确认在很大程度上较少了监视工作量。

5故障诊断

电网故障后调控中心接收到的信息主要包括:开关动作信息、保护动作信息、电流电压越限信息、PMU告警信息等。从信息内容看,开关动作信息和电流电压越限信息来自于EMS系统,目前已完全具备,保护动作信息有两个来源,一个来源是通过RTU上送,另一个来源是通过子站继电保护及故障信息管理系统(简称保信子站系统)上送,将来可能通过智能远动机上送。通过RTU上送的保护信号有软报文信号和硬节点信号,信号精简、可靠;通过保信子站系统上送的信号全部是软报文,信号齐全。录波子站系统逐步实现与录波主站系统的通讯,目前利用的录波信息主要分为小录波(保护装置的波形文件)和大录波(录波主站的波形文件),但是小录波在调度主站中不能召唤,不能查看。随着PMU布点范围的扩大,利用PMU电压电流数据进行故障的辅助判断和多源数据诊断的校核,提高故障诊断的准确度。从信息时间性来看,开关动作信息、保护动作信息和电流电压越限信息实时性强,而录波信息则实时性较差。因此,从提高实时性和灵活利用信息的角度出发,采用分层信息故障诊断的诊断方法。

在分层信息故障诊断方法中,故障诊断共分为三层。第一层,利用电网模型和开关跳闸信息,对电网进行基于网络拓扑和开关跳闸信息的故障诊断。由于EMS系统能够保证较快而可靠地获取开关跳闸信息,因而能快速定位发生简单故障的电力设备。同时,利用PMU的电压和电流信息对第一层分析结果进行校核,提高故障诊断的准确率,经过第一层的故障诊断,可以完成简单的故障诊断,确定可能的故障元件集,如果故障元件唯一,则故障诊断结束,否则进入第二层故障诊断。第二层中,利用保护动作信息和保护与开关之间的动作配合关系,对电网进行基于保护和开关动作逻辑的故障诊断,由于利用了保护和开关之间的动作逻辑,因此经过第二层的故障诊断,可以完成绝大多数故障的故障判断。第三层,对经过前面两层仍不能处理的特别复杂的故障,利用录波信息进行更加深入的故障诊断。三层故障诊断框架如图4所示。

5故障诊断框架

Fig. 5Fault diagnosis framework

6 告警实时统计

统计每个信号日、周和月的出现次数,便于监控人员统计哪类或者哪个信号出现的次数最多,从中查找分析原因。

7 结合气象信息实现气象电网的关联分析和电网运行辅助决策

气象电网关联分析是指能够结合电网运行信息和气象环境信息,对受气象影响的设备进行关联分析。列举出可能由于异常气象引起的跳闸设备;跳闸设备与那些异常气象信息有关。当有异常气象告警时,触发电网运行与气象关联分析功能模块,并结合历史设备跳闸信息,提示出本次气象异常可能会导致哪些设备跳闸,有利于运行人员提前做好事故预案,保证电网稳定运行。

电网运行辅助决策是指动态分析不同气象环境条件下电网运行存在的风险或问题,提供电网运行辅助决策功能。当有异常气象告警时,判断是否启动电网运行辅助决策,如果启动再结合未来检修计划、发电计划、联络线计划计算气象覆盖范围内的N-1、N-2分析和计划校核,最终展示分析结果给用户,起到电网运行预警的作用。

8 结语

本文阐述了智能告警的主框架,详细阐述了关联事件推理、告警压缩和故障诊断,尤其是告警压缩和关联事件推理中的告警自动确认功能对解决一体化下告警信息杂乱且繁多具有重要的实用价值,确保调度、监控人员的正常监视和操作,保证电网的安全稳定运行。未来研究如何建立通用规则库,用于电网一次设备和二次设备的推理分析。

参考文献

[1] 闪鑫,戴则梅,张哲,张勇,毕晓亮,葛朝强. 智能电网调度控制系统综合智能告警研究及应用[J]. 电力系统自动化, 2015, 39(1): 65-72.

[2] 王文龙, 胡荣, 张喜铭, 林青, 胡绍谦, 汤震宇. 二次一体化框架下变电站站控层体系架构探讨[J]. 电力系统自动化, 2013, 37(14): 113-116.

[3] 刘伟, 李江林, 杨恢宏, 等. 智能变电站智能告警与辅助决策的实现[J]. 电力系统保护与控制, 2011, 39(15):146-150.

[4] LIU Wei, LI Jianglin, YANG Huihong, et al.Implementation of intelligent alarm and AMD system inthe smart substation[J]. Power System Protection andControl, 2011, 39(15): 146-150.

[5] 刘莹,刘俊勇,张建明,程飞,贺星棋. 电网调度中的智能告警分类[J].电力自动化设备, 2009, 29(12): 48-54.

[6] LIU Ying, LIU Junyong, CHENG Fei, et al.Classification of intelligent warning for power systemdispatch[J]. Electric Power Automation Equipment,2009, 29(12): 48-54

[7] 房金彦, 姚诸香. 江西电网在线故障智能告警应用实现[J].江西电力, 2015, (3): 54-56.

[8] 胡本然, 陶玮, 翟勇, 王丽斌, 于聚丰, 高运昌. 电网故障诊断技术的现状及其在智能电网中的应用[J]. 电力系统装备, 2015(1): 66-69.

[9] 刘道兵,2012 - 华北电力大学(北京):电气工程;电力系统及其自动化

 

王荣(1976),男,高级工程师(副高级),本科,从事电力系统分析、运行与控制工作;

杨欣(1973),男,工程师,本科,从事电力系统分析、运行与控制工作;

毛建维(1983),男,工程师,硕士,研究方向为智能告警、调度辅助决策。



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