陸 路，陸 成

(泰州供電公司，江蘇泰州225300)

隨著國(guó)家電網(wǎng)“三集五大”方案的推進(jìn)以及電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)調(diào)控人員的工作壓力日益增加，傳統(tǒng)的面向調(diào)度業(yè)務(wù)的分析型能量管理（EMS）系統(tǒng)著重于分析電網(wǎng)某一運(yùn)行狀態(tài)下的各種安全、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，其信息處理系統(tǒng)缺乏對(duì)設(shè)備故障、異常、告警等信號(hào)間的關(guān)聯(lián)分析。電網(wǎng)調(diào)控人員面對(duì)上送至調(diào)控中心的海量信息，僅靠經(jīng)驗(yàn)和直覺判斷電網(wǎng)設(shè)備故障的性質(zhì)已無(wú)法滿足當(dāng)前電網(wǎng)智能調(diào)度的需求，研究和開發(fā)集調(diào)度業(yè)務(wù)和監(jiān)控業(yè)務(wù)為一體的智能型EMS系統(tǒng)是保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

近年來(lái)國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)的研究取得一定成果，但還不能夠全面支持調(diào)控一體化系統(tǒng)的運(yùn)行。

（1）報(bào)警信息命名不夠規(guī)范。實(shí)際工程應(yīng)用中，存在相同類型、相同型號(hào)的設(shè)備所設(shè)置的監(jiān)控信息因?yàn)閺S站施工單位不同而各不相同的問題，增加調(diào)控人員的分析判斷時(shí)間。

（2）報(bào)警信息的漏報(bào)和誤報(bào)。有多種原因?qū)е滦畔⒌穆﹫?bào)和誤報(bào)，如規(guī)約處理上的偏差，廠站端的RTU存在缺陷等[1]，海量的告警信息短時(shí)間涌入會(huì)增加調(diào)控人員分析難度。

（3）設(shè)備信息關(guān)聯(lián)分析不足。一個(gè)事件的發(fā)生可能對(duì)應(yīng)著多條報(bào)警信息，這些報(bào)警信息不是彼此孤立的，而是存在著多種關(guān)聯(lián)關(guān)系[2]。實(shí)際工作中，對(duì)海量信息短時(shí)間篩選出關(guān)鍵信息，往往依靠調(diào)控人員工作經(jīng)驗(yàn)。

2 電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

系統(tǒng)采用層次架構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)層包含數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)信息接收模塊2個(gè)部分；應(yīng)用層從數(shù)據(jù)層提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)信息的智能處理，包括智能優(yōu)化告警信息、故障信號(hào)分析與診斷、設(shè)備異常信號(hào)關(guān)聯(lián)分析與診斷和輔助決策支持等，分析結(jié)果呈現(xiàn)給用戶層用戶，同時(shí)存入數(shù)據(jù)層；用戶層根據(jù)應(yīng)用層的分析結(jié)果在線決策，同時(shí)也可根據(jù)需要與應(yīng)用層進(jìn)行交互，包括知識(shí)庫(kù)維護(hù)，提高應(yīng)用分析的正確率和效率[3]。電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)關(guān)鍵特征如下：

（1）完整性。系統(tǒng)包含實(shí)時(shí)態(tài)與研究態(tài)，均可實(shí)現(xiàn)對(duì)事故發(fā)生前的設(shè)備異常信號(hào)的關(guān)聯(lián)分析與診斷、事故發(fā)生時(shí)的故障信號(hào)診斷功能，及時(shí)輔助調(diào)控人員決策處理；同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)歷史信號(hào)分析與診斷結(jié)果查詢，為調(diào)控人員的案例分析與培訓(xùn)提供歷史數(shù)據(jù)。

（2）智能性。自動(dòng)采集實(shí)時(shí)電網(wǎng)設(shè)備異常、告警和故障等信息，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)分析與診斷輔助調(diào)控人員決策。

（3）可擴(kuò)展性。系統(tǒng)采用VC++6.0開發(fā)核心推理算法，可嵌入SCADA/EMS系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)預(yù)留部分接口，方便和其他系統(tǒng)兼容。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

為保證系統(tǒng)功能的通用性、獨(dú)立性，將系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)信息接收模塊、設(shè)備異常告警信號(hào)智能處理模塊、故障診斷模塊。系統(tǒng)功能流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能流程圖

2.3 系統(tǒng)原理

（1）實(shí)時(shí)信息接收模塊接收來(lái)自SCADA/EMS調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)，設(shè)備異常告警信號(hào)智能處理模塊通過關(guān)鍵字提取方法，模糊辨識(shí)實(shí)時(shí)信息接收模塊接收的設(shè)備異常告警信號(hào)，運(yùn)用基于規(guī)則和事例混合推理機(jī)制，結(jié)合專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，智能處理一段時(shí)間內(nèi)未復(fù)歸信號(hào)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，分析出設(shè)備異?？赡茉虿⑻峁┨幚泶胧?，提醒調(diào)控人員及時(shí)處理異常設(shè)備，排除故障隱患。

（2）故障診斷模塊截取實(shí)時(shí)信息接收模塊接收的故障信息，判斷是否為真實(shí)故障，確定是否啟動(dòng)故障診斷核心處理程序，結(jié)合開關(guān)保護(hù)的動(dòng)作情況確定設(shè)備故障性質(zhì)，輔助調(diào)控人員事故處理[4]。

（3）系統(tǒng)維護(hù)工具提供增減設(shè)備告警信號(hào)關(guān)聯(lián)關(guān)系及其處理措施等功能。

（4）系統(tǒng)人機(jī)界面顯示直觀，實(shí)時(shí)顯示接收的信號(hào)、電網(wǎng)設(shè)備異常關(guān)聯(lián)分析與診斷結(jié)果、故障診斷結(jié)果，方便調(diào)控人員分析與決策。

（5）專家系統(tǒng)的問題求解過程是通過知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)來(lái)模擬專家的思維方式的，因此，知識(shí)庫(kù)中知識(shí)的質(zhì)量和數(shù)量決定著專家系統(tǒng)的質(zhì)量水平。專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)根據(jù)集控站運(yùn)行規(guī)程和調(diào)度運(yùn)行規(guī)程，收集并整理設(shè)備告警信息的處理策略，提取出知識(shí)規(guī)則，建立設(shè)備告警信息智能處理系統(tǒng)靜態(tài)知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)中主要包含設(shè)備類、異?，F(xiàn)象類、引起現(xiàn)象的原因類，同時(shí)知識(shí)庫(kù)的知識(shí)按設(shè)備類型進(jìn)行分類總結(jié)。本系統(tǒng)主要是對(duì)電網(wǎng)的一、二次設(shè)備出現(xiàn)異常后所產(chǎn)生的告警信息進(jìn)行處理，其中一次設(shè)備包括變壓器、發(fā)電機(jī)、斷路器、隔離開關(guān)、線路等，二次設(shè)備包括繼電保護(hù)裝置、控制和信號(hào)元件、儀表等。每一種具體設(shè)備對(duì)應(yīng)著多種異?，F(xiàn)象，每一種異?，F(xiàn)象又由多種原因引起。設(shè)備與異?，F(xiàn)象之間、異?，F(xiàn)象與原因之間為一對(duì)多的關(guān)系；這樣設(shè)備、異?，F(xiàn)象、引起現(xiàn)象的原因之間構(gòu)成一種自上而下的層次關(guān)系。如圖3所示。

圖3 設(shè)備各類異?，F(xiàn)象層次關(guān)系

某個(gè)異?，F(xiàn)象可能由另一些異常現(xiàn)象引起，針對(duì)這些異常現(xiàn)象，結(jié)合總結(jié)的知識(shí)規(guī)則，建立統(tǒng)一規(guī)范的知識(shí)規(guī)則庫(kù)。本系統(tǒng)釆用關(guān)鍵字模糊匹配方式識(shí)別出對(duì)應(yīng)規(guī)則庫(kù)中的異?，F(xiàn)象。其中關(guān)鍵字的格式釆用括號(hào)（“（）”）、與（“&”）、或（“丨”）表示，按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行搜索，“（）”為最高優(yōu)先級(jí)，其次是“&”，再次是“丨”?！?”表示連接的2個(gè)關(guān)鍵字必須同時(shí)檢索到才為真，“丨”表示連接的2個(gè)關(guān)鍵字只需檢索到其中之一即為真。例如，異常信號(hào)“斷路器SF6壓力低報(bào)警”，實(shí)際信號(hào)可能有 “斷路器SF6壓力低報(bào)警”、“斷路器SF6氣體壓力低報(bào)警”，需采用關(guān)鍵字“（斷路器SF6|斷路器SF6氣體）&壓力低報(bào)警”加以辨識(shí)；異常信號(hào)“母線TV并列裝置直流電源消失”，實(shí)際信號(hào)可能有“母線TV并列裝置直流電源消失”、“母線TV并列裝置電源消失”、“母線TV并列裝置失電”等，需釆用關(guān)鍵字“母線TV并列&（失電丨電源消失）”加以辨識(shí)。因此在知識(shí)規(guī)則庫(kù)中對(duì)應(yīng)每一異?，F(xiàn)象均需設(shè)置相應(yīng)的關(guān)鍵字。

專家系統(tǒng)的基本工作流程是調(diào)控人員通過人機(jī)界面回答系統(tǒng)的提問，推理機(jī)將輸入的設(shè)備異常等信息與知識(shí)庫(kù)中各個(gè)規(guī)則的條件進(jìn)行匹配，并把被匹配規(guī)則的結(jié)論存放到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中。該系統(tǒng)采用逆向鏈接的策略，從選定的目標(biāo)出發(fā)，尋找執(zhí)行后果可以達(dá)到目標(biāo)的規(guī)則；如果該條規(guī)則的前提與數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)相匹配，問題就得到解決；否則把這條規(guī)則的前提作為新的子目標(biāo)，并對(duì)新的子目標(biāo)尋找可以運(yùn)用的規(guī)則，直到最后運(yùn)用的規(guī)則的前提可以與數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)相匹配，或者沒有規(guī)則再可以應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)便以對(duì)話形式請(qǐng)求調(diào)控人員完善知識(shí)庫(kù)的知識(shí)。

（6）設(shè)備異常告警信號(hào)智能處理流程設(shè)計(jì)，如圖4所示。

圖4 設(shè)備異常告警信號(hào)智能處理流程圖

3 效果檢查

電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)在泰州電力調(diào)度控制中心試運(yùn)行4個(gè)多月，效果顯著，以220 kV帥垛變上傳異常信號(hào)為例，說(shuō)明異常信號(hào)關(guān)聯(lián)分析與診斷的處理過程如表1所示。

表1 帥垛變某時(shí)間段上傳異常信號(hào)

設(shè)備異常告警信號(hào)智能處理模塊，運(yùn)用基于規(guī)則和事例混合推理機(jī)制，結(jié)合專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)，判斷原則如下：220 kV斷路器單相事故分閘，應(yīng)該首先有該斷路器保護(hù)動(dòng)作，并伴隨重合閘動(dòng)作信號(hào)；2號(hào)主變302開關(guān)運(yùn)行，3023閘刀變位之前必須以302開關(guān)分閘為前提，否則閉鎖變位。因此設(shè)備異常告警信號(hào)智能處理模塊分析出2H65斷路器B相、C相事故分閘為誤發(fā)信號(hào)，給出判斷結(jié)論，并提醒調(diào)控員及時(shí)查閱“帥同2H65”線路兩側(cè)潮流的變化，驗(yàn)證結(jié)論的正確性。

故障診斷模塊截取信息后判斷為非真實(shí)故障，停止啟動(dòng)故障診斷核心處理程序。最后系統(tǒng)給出綜合處理建議：聯(lián)系變電站運(yùn)行維護(hù)人員至現(xiàn)場(chǎng)檢查后臺(tái)機(jī)接受的異常告警信息，聯(lián)系設(shè)備檢修人員確認(rèn)帥垛變告警信號(hào)誤發(fā)原因。

當(dāng)值運(yùn)行維護(hù)人員接到調(diào)控人員通知后，第一時(shí)間赴220 kV帥垛變現(xiàn)場(chǎng)檢查設(shè)備異常情況。帥同2H65斷路器三相均在合閘位置，3023閘刀三相均在合閘位置，一次設(shè)備沒有變位過程；帥垛變現(xiàn)場(chǎng)后臺(tái)機(jī)確實(shí)有“2H65斷路器B相、C相事故分閘”等信號(hào)，信號(hào)發(fā)生時(shí)間和內(nèi)容與表1基本一致；220 kV帥同2H65線路的兩側(cè)斷路器三相潮流指示正常。

當(dāng)值運(yùn)行維護(hù)人員聯(lián)系設(shè)備檢修人員至帥垛變對(duì)設(shè)備信息誤發(fā)情況進(jìn)行原因分析和問題解決。調(diào)控中心當(dāng)值人員整理事情經(jīng)過，結(jié)合事情發(fā)生過程中上傳信號(hào)的現(xiàn)象特征，將電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)的初始分析判斷內(nèi)容和當(dāng)值運(yùn)行維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，同時(shí)結(jié)合設(shè)備檢修人員對(duì)設(shè)備異常原因的分析結(jié)論，提煉該事情分析經(jīng)過所運(yùn)用的新規(guī)則，編寫入專家知識(shí)庫(kù)，完善知識(shí)庫(kù)內(nèi)容，以便其他變電站發(fā)生類似事件時(shí)可直接匹配知識(shí)庫(kù)中建立的新規(guī)則，進(jìn)而更加有效地輔助調(diào)控人員對(duì)電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)分析與決策。

4 結(jié)束語(yǔ)

在調(diào)控一體化模式下，電網(wǎng)設(shè)備信號(hào)智能處理系統(tǒng)集模型數(shù)據(jù)交換、信號(hào)監(jiān)控、設(shè)備異常關(guān)聯(lián)分析與診斷、故障診斷、知識(shí)庫(kù)維護(hù)以及信號(hào)查詢等功能于一體，接收來(lái)自SCADA/EMS系統(tǒng)的異常告警信號(hào)和故障信號(hào)，結(jié)合設(shè)備異常關(guān)聯(lián)分析和故障診斷核心算法，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的在線智能分析處理和輔助決策。實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)有效提高調(diào)控人員對(duì)電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析的效率，確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，具備工程應(yīng)用價(jià)值。

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