基于拓扑的调控中心全局故障分析技术探究

国网山东省电力公司 孙其振 孙玉杰 王 茗 张继勇 积成电子股份有限公司 朱英刚

智能变电站的水平逐渐提高且自动化系统也逐渐普及，对变电站当中的各项自动化处理技术，尤其是智能告警技术提出了更高的要求。在调控中心对变电站进行全局故障分析的过程中，需要通过智能告警系统对故障信息进行定位，在智能告警系统当中通过站端收集各种告警信息并传输至调控中心，调控中心的智能告警模块对变电站上传的故障信息进行分析处理。

1 调控中心全局故障分析技术组成

1.1 智能告警站端分析模块

智能告警的站段分析模块主要分为通信服务、模型配置、历史服务、展示故障信息等板块。在这之中，模型配置主要是对变电站当中所需要的模型和参数等信息进行处理，包括变电站当中的保护装置、故障录波装置等设备模型，在站内形成故障信息事件模型，并向调度中心上传相关信息。故障分析模块主要是对系统数据库当中的模型进行读取，进而对站内的故障进行比对分析，在该模块当中能够对故障发生时的多条信息进行整合处理,并推送至调控中心。历史服务则主要负责接收和处理故障分析模块当中发出的数据，故障展示模块能够综合展示变电站内的故障事件和故障简报，图1为站端分析示意图。

图1 站端分析示意图

1.2 智能告警调度端分析模块

智能告警调度端分析模块中有五个基本模块，其中包括能够配置网络的数据模型、用来传输信号的通信服务模块、对告警信号的分析服务模块、服务历史记录模块以及告警信号展示模块。其中，模型配置的工程是对系统内的信号进行配置与管理，包括数据上传。通信服务模块的主要功能是，采用规定的协议与站端进行数据的接收与推送。故障分析服务模块能够对系统进行全面分析，将告警信号通过映射后推送到人机协作界面，图2为调度端故障分析示意图。

图2 调度端故障分析示意图

2 基于拓扑的调控中心关键技术分析

2.1 变电站智能推理机

传统的变电站故障分析方式，主要是由专家系统利用代码对数据模型进行绑定从而获取数据驱动，这一手段能够帮助快速实现故障定位，但是随着调控中心的规模越来越大，需要处理的故障信息越来越复杂，这种故障分析方式已无法满足告警规则复杂性的要求，也无法处理多种不同逻辑的故障信息，导致整个系统的灵活性和实用性降低[1]。而基于拓扑的调控中心分析技术设计了模型推动的故障诊断智能推理机，能够有效应对各种复杂的问题和故障，提高故障分析效率。

这种基于模型推动的智能故障推理机本身并不设定任何推理规则，在对故障进行分析定位时，主要通过加载故障诊断数据库当中的标准模型来推理和分析相应故障的逻辑，而且还能够随时接收来自告警模型解析板块推送的告警消息，并将所需要处理的故障信息迅速与数据库当中已有的故障推理数据进行匹配，当寻找到合理的推理实例时，则启动故障推理线程分析故障信息。在原设定时间内完整了对故障信息的推理，并保证故障信息符合所有规则条件才可以生成推理报告，将所得的结论推送至告警系统当中的人机交互界面进行展示。

这种基于模型驱动的故障智能推理机，能够尽快将故障信息与调控中心数据系统当中的故障推理实例相结合，将故障推理的复杂逻辑与驱动程序相分离，在一定程度上简化了智能推理机的处理过程，不仅提高了整体应用的灵活性与适应性，还能够提高故障处理水平。

除此之外，通过设置抽象化的推理模型，能够在一定程度上提高获取量，还能够对数据库进行维护，并且在一定程度上提高了整个推理过程的容错率，弥补了传统推理方式当中专家系统推理的缺陷。另外，智能推理机的分析流程分为三个板块：推理机进程的主流程、故障推理实例处理流程、故障推理模型实例判断流程，通过将智能推理机的故障分离流程进行分层次划分，能够有效简化每个环节的处理流程，进而提高整个报警系统的工作效率。

2.2 主子站之间交互告警信息

在传统的智能报警系统当中，主子站信息交互是在IEC61850等通信系统的制约下完成的，该传输和交互的方式具有高效性和可靠性，能够快速传递多种信息。但是，该传输方式不够灵活并且在信息传输的过程中没有足够的扩展性，无法满足故障诊断实际应用过程中复杂的交互需求[2]。而调控传输一体化系统是面向服务系统进行体系架构的，能够有效弥补传统交互方式当中灵活性和延展性不足的问题，同时该系统当中的广域服务总线还能够做到直接与调控中心、变电站之间进行分布式信息交互，提高信息交互的传输范围和传输效率。

在故障诊断过程中，主子站的信息交互模式除了主动发布子站故障信息之外，还增加了有主站调阅子站故障信息的简报形式，能够由主站主动调阅子站的历史故障信息，解决了传统信息传输系统当中，主站智能被动接收子站信息导致的信息浏览困难的问题，有效提高了主子站之间的信息交互效率以及信息交互质量[3]。

一是主站主动调阅子站的历史故障简报，主站首先对告警服务进行定位，通过主子站交互服务中心将主站的定位信息传输给子站，并通过相关服务程序生成调阅请求等待子站给出响应，最后主站接收子站发送的故障简报报文。

二是由子站主动发布故障简报，主站需要首先对告警信息进行定位，通过信息交互管理中心将定位信息传送给子站，之后通过告警服务系统传送订阅报文，由子站主动推送故障简报，在接收子站推送的故障简报之后进行综合化的智能告警处理，并等待子站发出的第二个故障简报。如果故障处理完成不需要订阅信息时，则可以通过管理中心向子站发送取消订阅报文。

三是由主站综合与智能告警协同处理故障，在变电站当中出现的分布式故障将专家系统生成的故障诊断传送给调控中心，由调控中心将故障信息统一传送给智能调度控制体系，并通过该系统对故障信息进行综合分析。除此之外，还能够通过接收变电站的故障诊断对站内的故障、跨站的故障以及跨区故障进行综合分析，对故障信息进行有效整合，在短时间内分析故障原因，进而形成完整的故障分析报告。

2.3 智能告警推理分析

智能告警站段模块的主要和核心逻辑是告警信号的分析推断过程，通过模块中的通信服务可以收集警报信息，以及故障发生阶段的相关文件数据，同时将这两种数据推送至分析故障的模块中进行分析。分析故障的模块的功能基本上就是对通信服务收集推送来的故障数据进行分析与处理，同时利用制定好的分析规则和指令分析出故障和告警信号发出的原因，并进行综合处理后以便相关技术人员和专家作出处理决策。

对告警信号和故障数据进行分析时，要在系统中建立起五种推断进程，因此一旦有故障或者告警信号产生，系统就会建立五种任务处理线程，通过这五种线程对信号进行分析才能分析与推断出这一信号是否符合这一任务进程的逻辑。

线程1：单推理，如果只有一个告警信号产生，就能判断出是哪一种类型的故障产生。线程2：多推理，在对许多个信号进行分析时，只要有一个特定的告警信号就能确定故障的类型。线程3：智能推理，系统进行多信号分析时，如果这些信号发生的顺序有着一定的规律，就可以推断发生了故障。线程4和5：逻辑推理和特殊情况推理，这两种推理方式要将收集信号的时间进行延长，即当检测到了一种告警信号的产生，在接下来的一段时间内，如果还有告警信号的产生，就能确定发生了故障。其中，后发生的告警信号可以是一种也可以是多种。

总结来看，分析故障和告警信号的分析系统，按照给定的告警信号资源库进行分析与推断，将推送来的信号和故障文件作为输入信号，利用一定的逻辑关系从数据库中分析与推断出告警信号产生的原因以及故障发生的位置，从而将分析过程和结果形成告警分析报告，这不仅减少了调控中心主站与各个子站之间的数据传输量，也进一步提高了分析故障的效率[4]。

2.4 故障信息分析系统

变电站的故障诊断模块需要先生成一种故障告警报告，将监控装置当中的事故SOE信号、总信号、遥信变位信号以及保护动作信号作为主要触发源，根据网络报文分析装置所采集的设备通信信息是否能够形成完成的故障告警信号。同时，根据故障报警系统生成的告警信号分析告警等级，并根据告警等级决定是否需要形成故障录波文件，最后在站段生成故障告警信息简报。进行故障分析并生成故障告警信息简报的流程为：发出事故总信号、事故SOE信号、遥信变位信号等触发故障信息分析系统，初步形成故障告警综合信息简报，根据简报告警信号等级，等级分为事故告警、异常告警、告知告警三个层次。

在发生事故告警时，需要读取故障录波并分析装置状态；在发生异常告警时，需要对网分装置的信息进行读取；告知告警同样需要读取网分装置信息，装置信息读取完成之后生成完整的故障告警信息简报。智能告警与分析系统是整个故障分析系统的核心，同时通过读取数据库生成的故障表、信息域故障关联表等数据，与服务中心建立通信管道并实时获取设备信息，通过读取实时故障信号生成与之相关的故障信号，并将故障信号返回到服务中心和智能告警展示界面，实现对故障信号的查询同时还能够展示专家建议[5]。

在设置故障告警分析数据库时，主要包括故障实例表、故障模板表、故障信号映射表以及决策模板表。其中，故障实例表以及故障对信号映射表分别见表1和表2，通过建立数据表对故障信号进行动态化分析，并将数据信息整合成为故障简报上传至调度中心当中，在调度综合分析系统当中能够完成对故障信息的采集、整合、处理，生成故障简报，展示故障信息。

表1 故障实例表

表2 故障对信号映射表

综上所述，本文对调控中心的全局故障的分析技术进行了阐述与分析，包括能够处理告警数据的智能告警模块和能够接收和分析告警数据，以及故障的告警调度端模块。这两种技术的应用能够对全局故障进行预警和分析，同时利用拓扑关系将故障进行处理形成分析报告。这种全局故障分析技术有着简便和及时的优势，减少了传统的故障分析技术的数据传输量，从而缩小了调控中心的设备规模和数据运算量，进一步提高调控中心的故障识别和分析的准确率。