調度自動化主站智能告警的研究及應用

　　【摘 要】為保障電網安全運行，告警信息以及告警系統一直都起著舉足輕重的作用。結合電力系統安全穩定運行的要求和發展，智能告警應運而生。智能告警是告警信號的智能化處理，為電網運行人員提供高效、直觀的告警信息和輔助決策依據，應對危機與提高電力系統穩定運行水平，實現電網運行故障信息智能分析診斷。

　　【關鍵詞】自動化;主站;智能告警

　　《組合機床與自動化加工技術》(月刊)創刊于1959年，是中國機械工程學會與大連組合機床研究所共同主辦，中國科學技術協會主管的，由科技部和新聞出版署共同審核批準的國內外公開發行的學術性科技期刊。

　　隨著電網規模增大，調度自動化系統所采集的信息量向海量化發展，調度監控人員需要對所有電網運行信息進行人工分析和處理，在異常或故障情況下，特別是臺風、雷雨等惡劣天氣導致電網事故頻發時，大量告警信息的涌入以及語音告警和事故推畫，導致調度監控人員對電網信息的監控難度急劇增加，造成監屏困難，事項梳理復雜，難以及時、準確的掌握綜合故障信息，影響事故應急處理。現在，迫切需要一套滿足調度運行需求的智能告警系統，實現電網運行故障信息智能分析診斷。本文論述的為主站端的智能告警系統的研究及應用。

　　1 現有告警功能存在的問題

　　現有的告警功能單一，信號按時序上報，信號之間無空間關聯性，無邏輯關聯性。主要對單一事項告警，不能對綜合事項進行告警，不具備事故推理、故障診斷等輔助決策功能，無法處理復雜的異常，不能定位故障。

　　2 智能告警技術的功能及意義

　　智能告警技術能將告警事項智能化處理。狀態檢測，有效的幫助調度人員實時掌握電網運行狀態;異常提醒，及時提醒調度人員發現電網中的異常情況;故障診斷，輔助調度人員在電網故障后進行判斷和處置。

　　智能告警是電網調度從人工經驗型向自動智能型轉變的一個重要組成部分。能發現電網運行中的異常，及時提示潛在的安全風險，縮短故障分析時間，提高故障分析的準確性，是調度人員一種有效的輔助分析、決策手段，減少調度人員的工作壓力。

　　目前智能告警尚處于研究探索階段，其建設實施應分步走，一步一個臺階。當前，多數廠家研制的智能告警系統都是單系統智能告警。單系統智能告警是基于SCADA、保信系統或故障測距系統等一個應用系統。其優點是易于實現，簡單實用。

　　3 智能告警推理的整體架構

　　智能告警推理總體架構自下而上分為四個層次，分別為基礎信息層、知識庫層、推理層、結果展示層。

　　其中基礎信息層包含所有推理知識庫規則的原子對象，與告警信息之間存在著唯一的映射關系;知識庫層包含單一、關聯告警信息推理規則;推理層用戶處理實時告警信息，按推理知識尋求推理結果;結果展示層用于展示推理結果及推理詳細信息。

　　3.1 基礎信息層

　　告警對象為電網運行產生的監控告警信息，如：xxx間隔保護裝置異常 動作，xxx斷路器彈簧未儲能 動作等。這些告警信息在系統中有實際的模型與之對應，告警消息報文中有對應的關鍵字信息，能夠進行對象的唯一性辨識。在推理時需要考慮到廠站、間隔、設備等信息，有時可能需要考慮到電網拓撲關系，單從告警信息字符串解析無法獲取相關從屬關系，更無法進行復雜的電網事件推理。這類告警信息需要分類建立對象，同時需要與實際的電網模型進行關聯。如：過流保護，與監控保護信息中的過流1段、過流2段、過流 3段、過流加速段以及過流反時限等信號關聯。告警對象的描述包括對象名稱、與告警信息匹配映射的方法、動作/復歸表示方法、與告警類型狀態的關聯等。

　　3.2 知識庫層

　　推理知識庫的構建以告警對象庫為操作原子，定義單一推理規則、關聯推理規則。單一推理規則主要是對單個信號進行邏輯推理，主要包括單一直接推理、延時未復歸推理、周期性的頻發推理等。關聯推理規則主要是有關聯的告警事件信息推理出綜合的事件結果，如：間隔內的事故總動作、開關分閘可以推理出開關事故跳閘;間隔內的事故總動作、開關分閘、重合閘動作、開關合閘，此時推理結果為瞬時故障。

　　3.3 推理層

　　推理機是系統中基于知識的推理在計算機中的實現的部件，主要包括推理和控制二個方面，是知識系統中不可缺少的重要組成部分。主要執行兩個任務，一是檢驗已有的事實和規則，二是確定推理路線，多次調用知識庫中的知識，進行邏輯推理，最后得到問題的結論。

　　智能告警推理以電力調控自動化系統中發生告警為數據源，按預定義的規則模板推理出結果，并給出處理意見。構建告警對象庫，以告警對象為最小單元，定義推理知識庫;實時接收告警消息，與告警對象庫進行匹配映射，根據知識庫推理出符合規則的結果并展示。

　　推理機接收到實時告警信息開始工作，對告警信息進行解析判斷，并與告警對象庫進行映射，分析是否滿足緩存規則中某一條件，如沒有則分析是否存在符合的規則;在條件全部滿足時及時推出結果信息。推理機循環接收告警信息，重復上述步驟進行邏輯推理。

　　推理詳細過程如下圖所示：

　　3.4 結果展示層

　　推理結果展示包括推理綜合事件展示和推理詳細信息展示兩部分，推理綜合事件信息通過告警的形式發送至告警客戶端，可以通過平臺告警服務定義對應的告警行為動作。

　　推理詳細信息展示在有需要時通過告警綜合結果信息觸發，獨立界面展示推理過程中的詳細信息。

　　4 關鍵技術研究

　　4.1基于屬性分類的專家庫技術

　　通過對變電站自動化信息缺陷屬性調研，將信息按照缺陷屬性進行分類，建立基本信號類型。并在基本信號類型基礎上建立精確匹配的推理邏輯表達式。

　　4.2基于虛擬映射的推理機技術

　　根據電網模型建立自動化信息的空間屬性(廠站、間隔、設備關聯關系)，并將自動化信息的空間屬性與缺陷屬性(基本型號類型)映射為數字量，從而實現自然語言的規則庫項數字量邏輯表達式的映射關系，推理過程映射為數字量運算表達式的匹配。

　　4.3基于動作序列分析的推理機技術

　　電網故障的同時引起相關遙信、遙測等電氣量的變化，通過研究電網故障時保護的動作原理，設計電網故障告警序列，告警序列中包含保護動作期望狀態及開關跳閘的期望狀態，或者其他任意異常告警的期望狀態。動作序列之間為或邏輯，序列內部告警項為與邏輯，序列內部告警項內部邏輯可選擇非邏輯，有此完成告警項、告警序列的與、或、非邏輯計算，可實現復雜的告警動作推理。現場實施時，將現場告警對象實例化，每個告警對象關聯可能的智能推理規則。事故發生后，系統首先采集事故相關的告警信息，如保護動作事件和開關跳閘事件，然后與設計的告警序列匹配，進行快速故障診斷形成故障簡報。

　　5 智能告警功能目前存在的問題

　　5.1 缺少統一的規則

　　規則庫建立復雜，因變電站信息描述不規范，采集信息類型各異，如對每個站的告警信息建立規則庫，規則庫建立復雜，規則難以描述，如有多個信號的與、或、非關系，無法通過邏輯表達式表述;建立的規則庫無法在其他廠站使用，需每個站重復建立規則，工作量大。規則庫涉及知識面廣，推理規則涉及一次設備、二次設備、保護、自動化、電源、通信，專業知識多，建立有效的智能告警規則庫比較困難。到目前為止，國內對智能告警邏輯運算的規則還沒有統一的規范，由于沒有統一的規則，在應用推廣上受到了限制。

　　5.2 考慮量測信息的復雜推理

　　主站端智能告警系統還未實現遙測信息與遙信的綜合復雜推理功能，如某間隔量測數據正常，但開關分位，可判斷為該間隔測控裝置異常。綜合遙測和遙信綜合推理，可對變電站異常遙測和遙信檢錯。

　　5.3考慮調度主站運行信息推理邏輯

　　目前智能告警功能用戶對象為調度監控人員，關注信息為電網運行信息，未考慮自動化系統本身運行情況智能診斷，如主站功能運行情況、通道運行情況等調度主站運行信息智能診斷。

　　6 結束語

　　綜上所述，隨著科技的不斷發展，智能告警系統已經被逐漸投入到實際運用中，其可以對電網出現的故障進行及時的智能告警，并且還能夠對故障出現的原因進行診斷，實現從海量信息中準確獲取故障信息，告警信息量大幅降低。在電網系統的管理中，運用智能告警系統，傳統依靠人工監控分析的調度監控方式向智能化方向發展，調度監控方式發生質的飛躍，不僅可以加快系統對相關設備的分析，還能夠極大的縮短電網出現故障的檢修時間，進而提高電網系統供電的穩定性和安全性。

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