基于大电网的智能调度控制系统的智能告警设计

牛晓玲

(西安铁路职业技术学院 机电工程学院， 西安 710026)

0 引言

随着特高压电网的建设和完善，电网运行特性发生了很大的改变，现有系统的告警处理功能已无法匹配特大电网一体化运行的发展需求，在调度实时监控中，需综合处理各业务的告警信息，进而使调度整体感知电网运行状态的能力得以提高，提升电网故障的紧急应对和处置能力。

1 智能告警技术现状分析

现有智能告警技术研究主要是运用人工智能分析算法(遗传算法及模糊集、专家系统等)，分析处理调度端的告警信息，完成在线诊断设备故障；另一种是以监控业务特征作为基础，通过分层与分类相结合的方式处理告警信息，对信息分析、故障推理与信息展示方面进行详细研究。实践表明这些研究成果提高了系统告警信息处理的智能化水平，但不能有效的支撑大电网运行[1]。

2 智能告警监控与处置的整体架构

在智能电网调度控制系统中，综合智能告警采用面向任务模式，将其各类告警信息作为要素，对日常智能告警监控与处理建立起整体架构，如图1所示。

系统内部各业务的告警信息通过横向上的消息总线集成实现，包括SCADA(数据采集与监控)、WAMS、DSA(动态安全评估)及PAS(电力系统应用软件 )等，可在线感知电网运行状态，在纵向上实现告警信息在变电站与各级调控中心间的纵向贯通，提供了技术支撑，实现告警信息在多级调度间的协同感知与处理[2]。

图1 综合智能告警框架设计

相比传统的告警处理，智能调度控制系统智能告警功能在纵向上实现了智能告警广域分布式(连接变电站多级调度系统)，横向上完成综合故障诊断(基于稳态、动态及暂态数据)的构建，采集并整合告警信息通过统一的基础平台实现，面向调度运行模式完成智能告警的设计。

3 实现智能告警的关键技术

子站端原始告警信息是智能告警的数据根源，以往的集中式分析架构对于子站大量原始的告警信息需要主站端完成采集，增大了站间数据通信压力，主站端运营与维护的工作量也随之大幅提升，本文基于变电站—调控中心分布式的智能告警设计，通过变电站侧直接完成设备故障的判别，并实现告警信息直传，简化并提升了主子站间告警传输内容的程序及质量，优化了原始告警信息的传输过程[3]。

3.1 变电站—调控中心分布式智能告警

各组成部分及功能：(1)变电站侧智能告警，故障告警的数据源由保护动作信号、相量测量单元、开关变位及故障录波等信息组成，智能告警分析流程如图2所示。

图2 变电站智能告警分析流程

通过网络拓扑并采用启发式搜索方法，对告警信息进行分析，比对专家库(由各种告警规则组成)，得到可疑故障元件集，在此基础上，判断在故障前故障设备是否带电，若不带电，则区分引起告警信息的原因(设备调试告警信号或试送失败)，分析校验可根据PMU数据的电气量信息实现，故障设备在故障前后会有电流突变发生，否则为调试告警信息；复杂故障则需采用软保护故障进一步分析，根据故障录波的原始波形数据定位故障设备，利用故障录波数据分析故障详情(包括短路电流及故障相别、测距)[4]。

(2) 变电站告警直传

在现有基础上添加图形网关机，按一定标准转化原有告警信息，得到的告警条文直传给调度主站端，经过调度主站端的解析处理后，获取告警原因、等级、具体设备、时间等信息，并进行分类展示。告警直传信息以字符串编码，命名方式需依据标准，主站侧可直接解析告警条文，告警内容无需额外建模和维护工作即可得到，对告警信息发生端的维护和远程共享得以实现，变电站将分析结果完成标准化处理后发送给上级调度主站端[5]。

(3) 主站侧智能告警

这部分主要功能：根据标准化的告警条文格式，解析处理接收到的告警条文内容，并将告警信息作为告警数据源之一，结合主站端其他告警信息，综合分析后得到故障简报，但在实际应用中，存在主子站间设备名称不一致、告警分级不标准等问题[4]。为了提高告警直传信息的利用率，通过进一步分析研究告警文本信息，确立信号类型判断的规则和方法，实现了告警信息过滤、一次设备模糊匹配等功能，其文本解析处理流程为：

按规范提取告警直传信息中各段内容(包括级别、时间、设备、事件、原因)；根据预设规则过滤告警信息，保留故障诊断所需的事故和保护动作信号；设备类型判断与名称模糊匹配结合厂站定位，完成一次设备解析，通过判断获取动作的保护类型信息；综合其他告警源的告警信息按规则处理，如图3所示。

图3 告警信息文本解析流程

3.2 多级调控中心间故障告警实时推送

本文提出了故障信息在多级调度间实时共享，如图4所示。

图4 多级调度间故障告警实时共享

可实现电网故障信息全网共享，有利于及时开展故障应对协同处置，缩小故障范围。以调控分中心为例，当发生设备故障后，根据该设备所属监控权推送给对应的省调中心，同时通过基础平台的服务总线，国调中心完成接收并确认故障简报后，通过综合智能告警功能解析处理告警信息及推图告警。

3.3 基于多源信息融合的综合故障诊断

本文建立了基于多源信息融合的故障诊断架构，如图5所示。

图5 基于多源信息融合的故障诊断架构

在线故障诊断数据流程分为3个部分：多源信息校验在线辨识错误告警信息，综合各类告警信息，故障在线分析在线诊断故障设备，最终形成故障简报，指导调度进行故障处置。快速告警的实现只需满足告警规则，通过整合不同来源的告警信息，积累大量故障诊断结果，更好的为调度事故处置业务提供支撑。

3.3.1 故障在线分析

故障分析包括：对于原始告警信息(变电站告警直传信息、开关变位、保护动作信号等)，采用启发式搜索分析算法结合专家知识库，实现在线诊断电网故障。其故障分析流程为：采用网络拓扑搜索方法，得到可疑故障元件集，整合各可疑故障元件的告警信号，与专家知识库中的告警规则完成在线匹配，满足某一告警规则即为故障元件，完成可疑故障元件集中的所有设备的检查。对于分析结果类的信息(二次设备的故障简报、在线扰动识别的分析结果等)直接形成故障事件[6]。

3.3.2 故障信息整合

依据故障分析，以故障设备与时间为索引建立故障事件，告警信息在分析结果上的优先级如表1所示。

表1 故障分析结果优先级

完善故障简报内容，对于同一故障事件，整合不同来源的分析结果，形成完整的故障事件报告。

3.4 面向调度运行模式的告警分类

智能调度控制系统为整合处理告警信息提供技术支撑，本文将告警信息进行整合，建立面向调度运行模式的综合告警，其总体架构如图6所示。

图6 面向调度运行模式的综合告警总体架构

各应用通过消息总线发挥功能，告警内容通过统一的告警接口接收，整合告警信息形成实时监视分析告警，按照预防控制形成预想故障分析告警，按照故障处置形成故障告警分析告警。提高了告警信息的集成度，工作人员直接关注告警内容，使告警处置的水平得到进一步提升。

4 智能告警设计检测

通过对实际变电站使用智能告警设计的检测，可有效实现在线诊断设备故障的关键信息，故障告警准确率达到90%以上；在多级调度间推送故障告警，在三级调控中心间的联动告警可应用到330 kV及以上电压等级设备故障，实现了实时共享，极大的方便了调度对电网运行状态的快速感知，并及时开展故障协同处置工作[7]。

5 总结

本文对基于大电网的智能调度控制系统告警进行研究，通过全面分析当前监控业务的各环节，在处理与总结的基础上完成基于大电网的智能调度控制系统智能告警设计，提升调度的实时感知能力，为高效完成故障处理工作提供技术支撑。但由于智能化的特点是不断循序创新，为满足调度监控业务的需求，后续需要研究故障恢复技术，并进一步对风险预警等方面展开研究，为大电网提供更加安全有效的支撑。