陳槾露 王 飛

（1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000；2. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

隨著電網(wǎng)規(guī)模的增大，信息量的豐富對(duì)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了極大的幫助，但告警信息海量化、主次難分，也給調(diào)度值班員造成了嚴(yán)重的困擾。調(diào)度值班員依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)海量告警信息進(jìn)行人工處理，難以快速把握重點(diǎn)，并不利于故障的迅速判斷，使故障處理時(shí)效性也難以得到保障。

為提高調(diào)度監(jiān)控水平，及時(shí)準(zhǔn)確定位電網(wǎng)故障，需提供更加智能化的手段為調(diào)度監(jiān)控服務(wù)。由于電網(wǎng)故障過(guò)程難以使用數(shù)學(xué)模型描述，人工智能特別是專家系統(tǒng)在智能告警中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，智能告警專家系統(tǒng)多采用模糊匹配的模式，告警信息描述不規(guī)范、規(guī)則依賴于程序，使得告警推理規(guī)則存在繁瑣復(fù)雜、有效性差、難以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展等問(wèn)題。

本文提出了一種面向用戶式智能告警專家系統(tǒng)，采用告警類型來(lái)定義告警規(guī)則的方法實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。同時(shí)，結(jié)合某地區(qū)電網(wǎng)智能告警專家系統(tǒng)建設(shè)及示范應(yīng)用，進(jìn)一步介紹其研究成果。

1 智能告警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

面向用戶式智能告警專家系統(tǒng)，采用基于告警類型來(lái)定義告警規(guī)則的實(shí)現(xiàn)方法，如圖1所示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以用戶自定義告警類型為基礎(chǔ)，采用告警類型定義工具實(shí)現(xiàn)告警類型與告警對(duì)象的關(guān)聯(lián)，同時(shí)，通過(guò)規(guī)則定義工具生成基于告警類型的告警規(guī)則。當(dāng)系統(tǒng)接收到有效實(shí)時(shí)告警信息時(shí)，推理機(jī)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析，對(duì)所接收到的告警信號(hào)實(shí)現(xiàn)告警對(duì)象告警類型與告警規(guī)則的匹配，完成推理輸出告警結(jié)果。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)為告警專家?guī)斓难芯亢兔嫦蛴脩舾婢夹g(shù)的實(shí)現(xiàn)。

圖1 智能告警實(shí)現(xiàn)方法

2 基于風(fēng)險(xiǎn)告警專家?guī)斓难芯?/h2>

面向用戶式智能告警系統(tǒng)，規(guī)則由用戶自定義，系統(tǒng)實(shí)用化在于基于電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)智能告警專家?guī)斓难芯?，需?duì)告警對(duì)象描述規(guī)范、告警類型定義以及告警知識(shí)庫(kù)建立等內(nèi)容進(jìn)行研究。

2.1 告警描述規(guī)范及類型定義

告警系統(tǒng)中，告警信息根據(jù)告警對(duì)象的描述而生成，而告警對(duì)象的描述通常會(huì)存在不規(guī)范、不統(tǒng)一的問(wèn)題，如過(guò)流一段保護(hù)動(dòng)作，可能被描述為“過(guò)流 1/一/I/Ⅰ段”或“電流 1/一/I/Ⅰ段”等。因此，告警對(duì)象描述不適合計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)難以從告警信息中得出準(zhǔn)確的電網(wǎng)故障診斷結(jié)果。為了讓計(jì)算機(jī)更好的處理告警信息，需要定義告警信號(hào)基準(zhǔn)類型，以告警類型間接實(shí)現(xiàn)告警信息描述統(tǒng)一規(guī)范告警信號(hào)。

對(duì)于告警對(duì)象描述，以“設(shè)備/間隔—裝置/部件—對(duì)象”的信息模型，對(duì)變電站信息進(jìn)行調(diào)研，消除告警信息的多義性，形成變電站典型間隔信號(hào)規(guī)范數(shù)據(jù)集。在此基礎(chǔ)之上，將告警信息劃分為事故、異常、變位、告知四大類，明確信息表述故障及設(shè)備缺陷，由同類缺陷表征形成基準(zhǔn)告警缺陷信號(hào)類型，告警類型定義示例見(jiàn)表1、表2。

表1 告警分類示例1

表2 告警分類示例2

2.2 告警知識(shí)庫(kù)建立

由電網(wǎng)運(yùn)行情況可知，電網(wǎng)故障告警應(yīng)分為電網(wǎng)事故告警和設(shè)備異常告警兩大類。

根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行事故信息的收資可知，事故告警推理并非單一告警信息觸發(fā)，應(yīng)由故障相關(guān)多重告警信息分析診斷。考慮廠站、間隔、設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以電網(wǎng)運(yùn)行典型事故反演，在告警類型的基礎(chǔ)上以邏輯表達(dá)的形式形成關(guān)聯(lián)推理告警規(guī)則，便于系統(tǒng)程序的識(shí)別。如線路雙側(cè)跳閘并重合成功，其告警規(guī)則示例見(jiàn)表3。

表3 線路跳閘規(guī)則示例

根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)設(shè)備異常告警信息收資可知，設(shè)備異常告警推理通常由單一告警類型的告警對(duì)象觸發(fā)，除簡(jiǎn)單的告警對(duì)象單一推理，還應(yīng)該考慮告警信息伴隨、抖動(dòng)等情況。對(duì)于電網(wǎng)日常操作易產(chǎn)生短暫伴隨告警信息，應(yīng)考慮作規(guī)則設(shè)置中作延時(shí)處理，排除干擾。電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，還可能產(chǎn)生告警信息異常抖動(dòng)的現(xiàn)象，對(duì)此不應(yīng)采取固定的程序過(guò)濾模式進(jìn)行處理，當(dāng)信息告警達(dá)到一定頻繁程度，也可能是設(shè)備故障缺陷的表征，告警知識(shí)庫(kù)需包含特定信號(hào)抖動(dòng)推理的規(guī)則，規(guī)則示例見(jiàn)表4。

表4 異常推理規(guī)則示例

3 面向用戶告警技術(shù)的應(yīng)用

以下以某地區(qū)電網(wǎng)智能告警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，說(shuō)明面向用戶智能告警技術(shù)的應(yīng)用。

該地區(qū)面向用戶式智能告警系統(tǒng)基于電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的SCADA/EMS平臺(tái)，利用SCADA/EMS平臺(tái)提供的接口接收告警信息，使用推理機(jī)匹配規(guī)則完成故障診斷，診斷結(jié)果以推圖、語(yǔ)音、短信等方式呈現(xiàn)給調(diào)度值班人員。

3.1 告警類型定義與關(guān)聯(lián)

根據(jù)面向用戶式智能告警技術(shù)的需求，需要配置智能告警規(guī)則，首先必須配置告警對(duì)象告警類型。告警類型的定義，是面向用戶的，以發(fā)揮用戶的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)為用戶提供了數(shù)據(jù)庫(kù)管理管理工具，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具，由用戶自定義告警類型，即完成告警類型的添加、修改和刪除。用戶完成自定義告警類型后，還要利用數(shù)據(jù)庫(kù)管理管理工具實(shí)現(xiàn)告警類型自定義、告警對(duì)象與告警類型的關(guān)聯(lián)。通常，一個(gè)地級(jí)市供電局有數(shù)十萬(wàn)個(gè)告警對(duì)象，關(guān)聯(lián)告警類型工作量很大，故提供告警類型關(guān)聯(lián)工具，快捷的為每個(gè)告警對(duì)象關(guān)聯(lián)告警類型，如圖3所示。先選擇廠站，列出該廠站所有需關(guān)聯(lián)告警類型的告警對(duì)象，再用關(guān)鍵字匹配的辦法，即可迅速為多個(gè)告警對(duì)象關(guān)聯(lián)告警類型。告警對(duì)象關(guān)聯(lián)類型后，分析告警信息時(shí)，智能告警系統(tǒng)先由告警信息找到告警對(duì)象，再由告警對(duì)象取得告警類型，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的匹配。

圖2 告警類型定義

圖3 關(guān)聯(lián)告警類型

3.2 告警規(guī)則設(shè)置

告警規(guī)則分為關(guān)聯(lián)推理規(guī)則和單一推理規(guī)則。關(guān)聯(lián)推理規(guī)則用于配置電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)使用的推理規(guī)則，一般要多條“關(guān)聯(lián)”的告警信息才能判定一次故障。單一推理規(guī)則用于配置電網(wǎng)一、二次設(shè)備發(fā)生異常時(shí)使用的推理規(guī)則，只要一個(gè)告警對(duì)象就能滿足推理要求，還包含抖動(dòng)、延時(shí)等設(shè)置功能。為更充分地發(fā)揮用戶電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，告警規(guī)則的設(shè)置也是面向用戶的。系統(tǒng)提供了規(guī)則編輯器，由用戶來(lái)查詢、添加、修改和刪除推理規(guī)則。

關(guān)聯(lián)推理規(guī)則的定義如圖4所示。

圖4 關(guān)聯(lián)推理規(guī)則

使用告警類型來(lái)描述和定義規(guī)則，如為“設(shè)備.主變主保護(hù)#動(dòng)作 與 設(shè)備.主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)#分閘”就是一條描述主變事故跳閘的推理規(guī)則。這條規(guī)則的解釋是：某主變的“主變主保護(hù)”動(dòng)作，各側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘，那么該主變就發(fā)生了故障?！霸O(shè)備”在這里的含義是“某個(gè)主變”，“主變主保護(hù)、主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)”是告警類型，“動(dòng)作/分閘”是動(dòng)作值。

規(guī)則定義完成，會(huì)以文字描述的形式保存，還會(huì)自動(dòng)被翻譯和保存為邏輯表達(dá)式。邏輯表達(dá)式實(shí)現(xiàn)了規(guī)則和代碼的解耦：智能告警推理機(jī)只處理邏輯表達(dá)式，規(guī)則邏輯不會(huì)“固化”到程序代碼里。這保證了規(guī)則的開(kāi)放性。

單一推理規(guī)則定義如圖5所示。

圖5 單一推理規(guī)則

在面向用戶式智能告警系統(tǒng)中，單一推理除了可實(shí)現(xiàn)利用單一告警信息實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的設(shè)備異常推理，還可根據(jù)規(guī)則設(shè)置篩選出一定時(shí)間周期里動(dòng)作次數(shù)越限的異常信息，為一二次設(shè)備消缺提供一種技術(shù)手段。

3.3 告警推理機(jī)

推理機(jī)的流程如圖 6所示。推理機(jī)利用SCADA/EMS提供的接口接收告警信息，告知類、調(diào)試類告警信息被直接濾除，重要信息進(jìn)入緩沖區(qū)。推理機(jī)每收到一個(gè)開(kāi)關(guān)跳閘，就記錄接收時(shí)間，以此為基準(zhǔn)時(shí)間，等待一段時(shí)間后，在緩沖區(qū)里篩選基準(zhǔn)時(shí)間前10s（可配置）后20s（可配置）的所有事項(xiàng)，即篩選出開(kāi)關(guān)跳閘前后 30s時(shí)間內(nèi)的告警信息。推理機(jī)接著進(jìn)行失壓分析，并參考動(dòng)作的保護(hù)類型，判斷故障設(shè)備的類型，如線路、主變、母線、開(kāi)關(guān)等。初步判定故障設(shè)備類型后，推理機(jī)再根據(jù)空間約束條件，對(duì)30s內(nèi)的告警信息做進(jìn)一步整理，比如選出同一個(gè)設(shè)備的信息，同一個(gè)間隔的信息，同一個(gè)電壓等級(jí)的信息，同一個(gè)廠站的信息等。告警信息整理結(jié)束，推理機(jī)找出可能匹配的規(guī)則（規(guī)則也按故障設(shè)備的類型分類），來(lái)推斷哪個(gè)設(shè)備發(fā)生故障并自動(dòng)生成推理報(bào)告。

圖6 推理流程

3.4 告警結(jié)果展示

智能告警信息回送SCADA/EMS上，智能告警人機(jī)界面如圖7所示。告警結(jié)論作為一條綜合告警信息在智能告警欄展示，并能調(diào)閱詳細(xì)告警信息。

圖7 推理結(jié)果展示

4 結(jié)論

智能電網(wǎng)是現(xiàn)代電力發(fā)展的需求，在一體化調(diào)度架構(gòu)下，調(diào)度監(jiān)控值班員將面臨海量的告警信息，會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度監(jiān)控工作質(zhì)量，智能告警系統(tǒng)的應(yīng)用成為必然趨勢(shì)。建立面向用戶式智能告警系統(tǒng)，告警規(guī)則結(jié)合基于電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行情況反演，通過(guò)告警類型定義，大大提高了智能告警系統(tǒng)的實(shí)用性，給調(diào)度員提供一個(gè)更加可靠的智能化分析手段，把調(diào)度監(jiān)控值班員真正從繁瑣的監(jiān)控工作中解脫出來(lái)。

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