数字化变电站智能警示告警与决策分析系统研究及应用

鄢天毕++莫树超++王梅

摘要：变电站作为电力系统的重要职能部门，在电力建设中占据重要地位。在现代化科技发展的带动下，我国电力事业建设取得了质的飞跃，变电站数字化发展形势已成定局。然而在变电站数字化模式运行过程中，监控系统急剧增加的告警信息数量与系统告警处理性能之间的矛盾日益凸显。所以采取有效策略，解决信息處理需求与系统处理功能不相匹配的现状，是当前变电系统亟待解决的问题。本文结合多年来的工作实践，对数字化变电站的智能警示告警与决策进行分析，构建一套完善、高效的警示告警系统与决策方法，旨在为相关工作的研究提供参考。

关键词：数字化变电站 告警预警机制 决策分析

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0076-02

随着变电站的数字化发展，所用的设备性能越来越先进，结构也越来越复杂，但是数据传输与处理能力受规约影响仍旧处于较低层面。导致调度中心接受的信息数量大大增高，当工作处于正常状态时，会有上千条信息需要读取与处理，将消耗工作人员大量的时间与精力。当工作处于非正常状态时，会出现信息“井喷”现象，海量信息会上传到调度中心，致使工作人员对于重要信息查找、辨别、读取的难度大大增加，出现关键信息漏读，处理事故的效率受到严重影响。因此，建设合理的故障报警及诊断系统，增强数字化变电站警示告警与决策的性能非常必要。本文将着重对该系统的架构设计和关键技术进行研究分析。

1 系统架构设计

项目旨在建立一套变电站和调度中心两级分布式数字化报警和故障诊断系统，在站端获取保护、测控、故障录波、网分装置等信息，通过一系列的分析处理后形成站内告警故障报告上送给调度端，调度端接收各个站的告警故障报告综合处理，形成全网告警故障报告，此报告的生成可以增加系统可靠性，降低运行人员故障处理难度，节省故障处理时间。如图1所示。

与当前调控中心、变电站智能告警建设模式相比，分布式智能告警架构具有以下优点：重点发展分布式智能高级应用功能，通过变电站和调度中心的互动，来解决调度体系中的分布自治和集中协调的矛盾；提出一种分布式智能报警方法，充分利用变电站本地的丰富报警信息，大幅度消除智能报警的不确定性，找到报警的真正根源，消除错误的报警信息，并大幅度降低变电站和调度中心的通信信息量，提高智能报警功能的可靠性和敏捷性；对监控系统输出的信息进行有效地处理并指导运行人员作业，从而将运行人员从浩繁的信息处理手工作业中解放出来；高效的从庞大的信息流中筛选出重要信息，提供快速的故障告警识别和决策支持，事故发生10分钟内生成故障快报，提交调度、运行及保护人员。

2 关键技术

2.1 分布式数字化报警

数字化变电站智能警示告警与决策分析系统研究及应用解决方案有以下三个子功能组成：一是站内多源信息的快速报警，二是变电站与调度中心的实时数据交互，三是调度中心的全局协调方式。变电站——调度中心两级协调数字化故障诊断和报警功能原理图，如图2所示。

2.2 在线故障分析

当电网发生故障时，调度中心收到的各厂站的故障信息实时地在监视画面上显示，以图形画面方式和语音提示方式推出事故报警提示和故障简报；在全网接线图上对应的站点及故障线路将以动态闪烁的方式快速直观地显示故障站点和故障线路。

故障事件综合的功能将故障时的多条事件进行综合，通过综合而成的故障事件可以进入在线故障分析，辅助调度运行人员快速分析判断故障性质。综合而成的故障事件包含多条信息：报警事件、动作事件、录波简报、录波数据等。

系统根据变电站故障录波器记录的故障录波数据和实际故障线路的物理参数、录波器数据通道和线路的对应关系，进行故障选线、故障选相、故障测距，并形成录波分析简报。

3 系统主要功能

3.1 通信采集

站端通信采集基于61850规约，建立通信装置模型，在DL/T860标准中采用了面向对象的建模方法，其分层的信息模型由物理设备（Physical Device， PHD）、逻辑设备（Logical Device， LD）、逻辑节点（Logical Node， LN）、数据对象（Data Object， DO）和数据属性（Data Attribute， DA）组成。其中，逻辑节点表示与其它IED进行信息交互的最小功能单元，是整个模型体系的核心部分。

本系统采用并行数据采集方式，在主站端与任意厂站之间通信都是并行的，任何厂站的告警信息、异常状态都将立即被捕获到，这将大大提高了系统的实时性，能够为科学研究及时地收采到现场数据。

3.2 波形分析

第一，针对收到的保护、录波数据，可以进行各种故障分析，包括：根据采样点绘曲线图、向量图的绘制、阻抗轨迹绘制、序分量的计算、序分量功率及方向的计算、谐波分析等；第二，从故障录波信息中智能提取故障起始时间、故障持续时间、故障相别、故障类型、故障前后相量等故障简况；第三，从故障录波文件中智能提取SOE（开关量变位信息）、故障前后指定周期波形、故障通道波形等，并生成消除冗余信息的录波文件，实现对故障录波文件“无效”信息的智能过滤；第四，进行波形显示、波形同步、波形测量、波形峰值查找、波形突变查找、谐波分析、相量分析、序分量分析等；第五，自动生成故障分析报告。在故障信息归档、波形分析，故障测距的基础上，提供故障分析报告模板工具，将选中的录波文件相应的通道数据读取后形成图档文件，在模板中自动给出故障相关的一、二次设备名称，动作时间及录波文件形成的图片文件，便于故障分析报告的生成。

4 结语

在当前电力事业飞速发展的情况下，持续增加的受端负荷、不断扩大的跨区域网联模式，以及电力改革的市场化、生态化约束，对传统电网运行产生重大冲击，所以利用科学的分布式智能化报警以及快速决策技术，创设先进的智能警示告警与决策系统，促进电力事业健康、稳固发展尤为重要。