智能变电站智能告警技术及应用探讨

2021-10-21管利刘毅

科学与信息化 2021年26期

关键词：知识库关联变电站

管利刘毅

国网四川内江供电公司四川内江 641000

引言

智能告警系统与传统的变电站系统相比，最为突出的优点是可以对大量信息进行收集，同时，可以对变电站进行动态性的检测，以保证所有的运行数据都被有效收集起来，为后期的故障检修与处理工作提供指导。

1 智能告警系统分析

智能告警系统的作用就是对智能变电站出现故障时的信息进行筛选，选出有用的信息，帮助运维人员快速定位故障类型以及故障原因，并提供解决故障的办法，从而减轻运维人员的工作负担，缩小故障持续的时间，保证智能变电站尽快恢复为正常工作状态。智能告警系统工作流程如图1所示。智能变电站中包含数据采集系统，用来收集表示变电站设备运行情况的数据，得到这些数据后通过信息筛选，去除掉一部分非故障类的无效信息。借助专家系统、粒子群算法、遗传算法等智能算法，结合目前的数据库，对筛选以后的有效信息进行故障分析，对分析得到的结果以文件、图表等形式进行展示[1]。

图1 智能告警系统工作流程图

2 智能变电站智能告警技术应用

2.1 在网络拓扑基础上的信息关联

通常情况下，智能变电站采用的标准是IEC61850站内全站二次设备信息，变电站站内网络信息都包含于全站配置文件SCD中。与此同时，全站的一次设备连接关系由SSD文件表达，SCD文件承担着站控层网络与过程层网络配置职能，相关技术人员可直接通过SCD文件清晰设备和站控层间隔层与过程层之间的网络连接关系[2]；想要全面疏通网络客户基础上的信息关联，相关工作人员还必须对链路连接方式和组网方式的点对点链进行有效区分；同时结合物理端口的连接关系，保证整个系统的功能与作用可以得到有效激发；在信息关联的过程中，如果想要了解设备的过程层连接情况，技术人员可以通过SCD文件，并以某个保护设备为中心。如此，其他设备的过程层连接情况就可针对性的查验。

还需注意的一点是，保护装置上的光网口直接显示着具体连接去向，因此技术人员可以通过点击连接线的方式对网络配置参数进行有效查看。通过拓扑图，用电用户还可以对整个智能变电站的网络连接关系进行了解，这对于展示变电站电能输送职责以及相关电网知识的普及来说，有着不可替代的意义[3]。变电站内的二次设备连接关系由网络拓扑图来进行描绘，通过一次主接线图，全站的二次设备与一次设备之间的协同联系关系能够得到有效明确。与此同时，告警信息与网络拓扑图之间的有效连接，还能够让故障范围得到清晰描绘，并第一时间作出反应，防止故障影响范围的不断扩大。此外，一次设备故障的告警信息同样可以直接体现在一次拓扑连接关系上，例如其中的短路器跳闸问题，用户可直接通过设备之间的逻辑关系，对智能变电站的工作状态进行动态性查看。如果出现告警信息，可直接借助关联关系查找到事故发生原因以及故障处理措施。

2.2 智能告警推理

智能变电站的智能告警推理工作主要由专家知识库来承担。同时，履行智能告警推理职责的过程中需要经历以下几个步骤，首先是搭建推理模型，模型搭建完毕后，相关工作人员就需要一句智能变电站的运行情况来采集数据。并在此基础上组织落实分析工作。其次，通过单事件推理以及多事件关联的方式来对装置告警的动作类型进行分析。第三，如果装置告警信息显示设备出现开关跳合闸动作，那么可采用智能告警推理的方式来检查故障，并对故障的原因进行推理。

2.2.1 智能变电站专家系统。变电站专家系统最大的职能价值是可借助继电保护专家、挖掘专家来对变电站出现的事故类型进行判断推理，给出适宜的处理对策。这是因为，变电站中的一些事故很难通过一般的数学模型来进行表示，以借助人机接口，可对智能变电站的报警信息进行规则制定，并依据故障符号显示来定位故障的类型位置和发生时间[4]。

2.2.2 知识库。知识库最基本的功能是对专家提供的专业知识进行储备，而知识库中的专业知识储备量越丰富，越能帮助专家系统发挥出更强大的性能。通常情况下，相关领域专家的思维方法主要由知识库中相关领域知识来进行反映，所以当智能变电站在实际运行过程中出现智能告警问题，专家系统就会立即做出反应，并依据问题的位置、故障原因来给出适宜的解决方法。在整个事故解决过程中，知识库主要承担的职责是对故障处理过程产生的各类信息进行储存、检索与分析。因此，想要专家系统发挥出更强大的问题告警处理价值，技术人员就必须注意对知识库进行不断的充实与完善，保证知识库的建设水平。而此项工作落实的路径是对智能变电站一次设备、二次设备以及继电保护设备的运行原理操作方法与故障解决方法进行更为全面的了解与掌握，并结合既往工作经验和高新技术对知识库进行填充。通常情况下，专家库中的知识表现方式主要分为两种，一种是产生式，另一种是框架式。

2.2.3 推理方案。推理机技术同样是智能变电站智能告警技术运行中的重要技术支撑，而智能变电站智能告警系统可直接利用推理机技术对故障信号进行分析，并直接推断出智能变电站出现的故障以及故障原因。条件充分的情况下，还可以给出一些问题解决指导方法，专家系统中的知识库功能同样需要得到推理机技术的辅助。与此同时，对于智能变电站的智能告警系统来说，由于属于生产是类别，因此智能告警系统在实际运行过程中必须要依据现场信息以及与知识库的已有设定规则对比方式，找出问题解决的最佳方案。在寻找问题解决方案的过程中，主要通过推理方式，而推理方式共分为两种：一种是正向推理，另一种是反向推理。智能变电站的告警系统通常采用正向推理，正向推理方式又可划分为以下三个类型：分别为单个事件推理、关联多事件推理和故障智能推理[5]。

第一，单个事件推理。通常情况下，专家系统知识库中的单个事件推理构成的因果关系直接由人工依据现场运行经验来定义，而最终的定义结果会被储存于数据库中，因此，当智能变电站在实际运行过程中出现告警信息时，推理机可直接对告警信息的类型进行分析，并将其与知识库中的储存数据信息进行匹配，保证在最短的时间内查找出故障原因以及位置，并依据事件推理逻辑给出最佳的问题或故障解决方案。通常情况下，由单一原因导致的告警问题主要通过单一事件推理方式来进行查找。例如，当主变压器的保护装置出现低压侧零序过电压问题时，就可直接通过单个事件推理方式来对零序电压的二次回路进行推断，如果存在异常，同时零序过电压与其他告警信号之间没有关联，就证明此故障属于单个事件。

第二，关联多事件推理。由于智能变电站在实际运行过程中出现故障时，大部分故障告警信息之间都存在关联。所以，故障检修工作人员必须注意对智能变电站设备的告警信息进行全面的统筹规划与分析推理，保证得出的解决方案拥有较高的科学性、严谨性，如此，才能够在最短的时间内判断出故障的准确位置和引发原因，关联多事件推理方式与单个事件推理方式相比，故障查找原因和位置的速率更高[6]。但是，有自身的使用场景，并非所有智能变电站故障类型定位于检修都适用。例如，智能变电站在较短时间内多个设备，多次、连续的出现告警信息，则证明这些设备出现的问题有一定的关联性。因此，故障检修人员就需要通过关联多事件推理方式来进行处理，对故障原因进行综合性分析，保证最终给出的解决方案也具备较明显的综合性特征，可以高效解决问题。

第三，故障智能推理。故障智能推理方法主要应用在智能变电站的故障关键条件分析层面。其主要职能是对接线方法开关变位信息以及系统运行形式进行综合性考量。与此同时，还会在功能作用发挥过程中对故障的发生原因、位置和故障处理过程中学要遵循的原则进行关注，保证系统或设备运维管理人员可直接借助故障智能推理方式来压缩故障原因与定位时间，并以更高效的方式解决问题。这能够从整体角度缩减智能变电站设备的检修工作量，让运维管理工作人员的任务负担得到有效清减。通常情况下，应用故障智能推理方式来对智能变电站的故障进行问题原因查找和处理时，相关工作人员主要应用语义网本体概念先对智能变电站进行建模处理，而后借助C语言集成产生式系统对故障辨识规则库和知识库进行合理设计，保证智能变电站中的各类设备和系统运行状态直接显示在设备的集成显示屏上，保证出现连锁故障时，可直接依据显示屏上的信号指示对故障发生的路径进行检索，让智能变电站的故障辨识诊断能力得到提升。并以更快的方式反应，寻找出更佳的解决方法。例如，主变线路保护二套保护出现异常时，就可通过故障智能推理方式来查找一次设备的故障，如发现开关智能单元出现异常，也可直接预判其中出现故障的位置。通常情况下，智能单元出口硬压板易出现故障，而故障的引发源头也往往在此。