代宇涵,鄒沛恒,張鳳西,黃華偉,孫永超,羅榮森

(1.國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院,四川 成都 610041；2.國(guó)網(wǎng)樂(lè)山供電公司，四川 樂(lè)山 614000；3.國(guó)網(wǎng)甘孜供電公司，四川 康定 626000; 4.國(guó)網(wǎng)南充供電公司，四川 南充 637000)

0 引 言

電網(wǎng)中發(fā)生各項(xiàng)事件必然會(huì)伴隨一定電網(wǎng)監(jiān)控信號(hào)。出現(xiàn)大面積電網(wǎng)事件時(shí)，短期內(nèi)會(huì)觸發(fā)大規(guī)模監(jiān)控信號(hào)，信號(hào)無(wú)序且雜亂，這些信號(hào)按時(shí)間先后順序刷屏，給監(jiān)控人員辨識(shí)事件、分清事件的重要級(jí)別和決策帶來(lái)干擾，增加了監(jiān)控人員開(kāi)展監(jiān)控運(yùn)行的難度[1]。

通過(guò)研究事件與關(guān)聯(lián)信號(hào)的內(nèi)在邏輯關(guān)系，提取信息事件關(guān)聯(lián)規(guī)則，定義信息-事件關(guān)聯(lián)規(guī)則庫(kù)，將監(jiān)控信號(hào)集群進(jìn)行智能拆分歸納，根據(jù)信息事件推演邏輯對(duì)電網(wǎng)事件進(jìn)行智能判斷。同時(shí)還可根據(jù)電網(wǎng)事件及信息事件關(guān)聯(lián)規(guī)則定義反向推斷監(jiān)控信息的準(zhǔn)確性和完整性，通過(guò)對(duì)特定信息事件的出現(xiàn)頻次等特點(diǎn)分析，進(jìn)一步完成電網(wǎng)事件預(yù)測(cè)，為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供預(yù)警。

1 監(jiān)控信息與事件模型

監(jiān)控信息與事件存在必然聯(lián)系是設(shè)計(jì)信息事件規(guī)則庫(kù)的前提。監(jiān)控信息的產(chǎn)生來(lái)源于事件，事件的產(chǎn)生必然伴隨監(jiān)控信息的上報(bào)。監(jiān)控信息事件規(guī)則庫(kù)通過(guò)識(shí)別事件源信息，輔以判別規(guī)則，對(duì)事件的性質(zhì)、等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，從而達(dá)到通過(guò)信息識(shí)別事件的目的。同時(shí)，還可通過(guò)設(shè)計(jì)啟發(fā)式學(xué)習(xí)機(jī)制，利用歷史事件及標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)控信息，完善事件-信息對(duì)應(yīng)關(guān)系，達(dá)到利用事件判別監(jiān)控信息漏項(xiàng)、錯(cuò)項(xiàng)的目的[2]。

1)事件源識(shí)別規(guī)則：將事件源分為保護(hù)動(dòng)作事件、操作控制事件兩類(lèi)。這里主要針對(duì)保護(hù)動(dòng)作事件開(kāi)展規(guī)則研究工作。保護(hù)動(dòng)作事件源的識(shí)別可根據(jù)“保護(hù)出口”“跳閘出口”“重合閘出口”等信號(hào)進(jìn)行判別。若帶檢修標(biāo)識(shí)字段，可暫不識(shí)別。

定義事件源特征：

Sjy1=“保護(hù)出口 動(dòng)作”；

Sjy2=“跳閘出口 動(dòng)作”；

Sjy3=“重合閘出口 動(dòng)作”；

…

2)事件相關(guān)信息提取規(guī)則：由事件源信息初步判斷可能出現(xiàn)了特定電網(wǎng)事件，根據(jù)事件源信息的特征在海量監(jiān)控信息中提取相關(guān)關(guān)聯(lián)信息，為事件識(shí)別及判斷提供依據(jù)。以500 kV線路保護(hù)動(dòng)作(單跳單重成功，如圖1所示)為例列舉事件源信息提取規(guī)則。

根據(jù)事件源(以Sjy1為例)提取監(jiān)控信息的事件特征信息：

提取“所屬?gòu)S站/所屬間隔”域，存為特征量(Sta/Bay)1、(Sta/Bay)2、…、(Sta/Bay)m、…、(Sta/Bay)n。

提取“事件發(fā)生時(shí)刻”域，存為特征量Tim1、Tim2、…。

3)監(jiān)控信息篩選方法：以事件發(fā)生時(shí)間段為搜索展寬，篩查事件核心信號(hào)。

根據(jù)提取的Tim1、Tim2、…確定事件時(shí)間窗的邊界，并默認(rèn)向前或向后展寬5 s(展寬時(shí)間可設(shè)置，默認(rèn)5 s，最大10 min)，作為事件時(shí)間窗監(jiān)控信息的搜索邊界。新建事件信號(hào)集并將搜索邊界內(nèi)所有監(jiān)控信號(hào)存入該事件信號(hào)集。

根據(jù)特征量(Sta/Bay)x搜索全部相關(guān)監(jiān)控信息，在該事件信號(hào)集內(nèi)按照時(shí)間先后順序排列。

4)事件輔助判別規(guī)則：確認(rèn)或辨識(shí)某一事件僅依據(jù)事件源還不夠，事件源信息表明了事件出現(xiàn)或開(kāi)始，要辨識(shí)事件的發(fā)展過(guò)程及結(jié)果需要增加事件輔助判別規(guī)則。以500 kV線路保護(hù)動(dòng)作(單跳單重成功，圖1所示)為例分別采集線路本側(cè)第一、第二套保護(hù)出口，對(duì)側(cè)第一、第二套保護(hù)出口，本側(cè)中、邊開(kāi)關(guān)動(dòng)作，對(duì)側(cè)中、邊開(kāi)關(guān)動(dòng)作預(yù)定義規(guī)則組合(規(guī)則組合可編輯)，表明事件識(shí)別成功，確認(rèn)事件“(線路間隔)發(fā)生單相瞬時(shí)性故障，重合成功”。

5)間隔相關(guān)性判斷規(guī)則：復(fù)雜電網(wǎng)故障時(shí)，監(jiān)控信息涉及多廠站、多間隔，監(jiān)控信號(hào)紛繁復(fù)雜，所研究的目標(biāo)是在海量的監(jiān)控信號(hào)中分離辨識(shí)出以事件為單位的監(jiān)控信息，需要定義各種事件涉及的關(guān)聯(lián)間隔，排除無(wú)關(guān)信號(hào)的干擾[3]。

以事件“500 kV線路保護(hù)單相瞬時(shí)性故障，重合成功！”為例進(jìn)行說(shuō)明：

①根據(jù)事件源所在監(jiān)控信息條目，確認(rèn)事件源產(chǎn)生間隔，如“XX站/500 kV XX一線”；

②根據(jù)線路間隔名稱(chēng)查找線路兩端的站點(diǎn)名稱(chēng)，記為Sta_1、Sta_2；

③根據(jù)線路間隔名稱(chēng)查找關(guān)聯(lián)的斷路器編號(hào)，對(duì)于3/2接線，每側(cè)關(guān)聯(lián)2個(gè)斷路器間隔。

通過(guò)步驟①至步驟③可查找出與本次事件相關(guān)的2個(gè)站點(diǎn)、2個(gè)線路間隔、4個(gè)斷路器間隔。

2 信息事件化算法

信息事件化主要按照等待告警中斷[4]、提取核查事件源、新建事件信號(hào)集、定義時(shí)間窗、篩選關(guān)聯(lián)信號(hào)存入事件信號(hào)集、核心規(guī)則判斷，事件展示推送與監(jiān)控人員確認(rèn)等步驟有機(jī)構(gòu)成。信息事件化邏輯如圖2所示。

圖1 事件源監(jiān)控信息特征提取

圖2 信息事件化邏輯

2.1等待告警中斷

等待中斷并解析第一類(lèi)告警信號(hào)“內(nèi)容”域。排除檢修與調(diào)試信號(hào)后，在內(nèi)容域中搜索“保護(hù)出口動(dòng)作”字段，如果無(wú)保護(hù)出口返回則等待下次中斷；如果內(nèi)容域中出現(xiàn)“保護(hù)出口動(dòng)作”字段，則進(jìn)入事件源提取。

2.2 提取/核查事件源

提取包含“保護(hù)出口動(dòng)作”字段的本條告警信息“所屬?gòu)S站”域，存為變量Substation_val1；提取“所屬間隔”域，存為變量Bay_val1；提取本條告警信息內(nèi)容主體(電壓等級(jí)與“/”標(biāo)志間)存為Main_val。

下面以線路事件為例，若Main_val以“線”字結(jié)尾，則將值賦給變量ACLine_val。在交流線段表中核查ACLine_val 對(duì)應(yīng)的StaSta與EndSta域值，應(yīng)至少有一個(gè)與Substation_val1是否一致。

2.3 新建事件信號(hào)集(確認(rèn)事件主體與關(guān)聯(lián)設(shè)備)

以傳統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)EMS庫(kù)為例，可通過(guò)節(jié)點(diǎn)號(hào)查找與事件源關(guān)聯(lián)的交流線段x1、交流線端點(diǎn)x2、廠站x2、斷路器x4。

1)廠站查詢(xún)?cè)瓌t

在交流線段表中查找ACLine_val對(duì)應(yīng)的StaSta與EndSta域值，將與Substation_val1不一致的存為Substation_val2。

2)交流線端點(diǎn)查詢(xún)?cè)瓌t

在交流線端點(diǎn)表中查找與“所屬交流線段”域一致的兩個(gè)交流線端點(diǎn)名(存為ACLineDot_val1與ACLineDot_val2)以及節(jié)點(diǎn)號(hào)(存為Node1與Node2)。

3)斷路器查詢(xún)?cè)瓌t

在斷路器表中查找(Inode==Node1 or Jnode ==Node1) and Substation==Substation_val1 的斷路器，緩存為Breaker_val1_1與Breaker_val1_2。查找(Inode==Node2 or Jnode==Node2)and Substation==Substation_val2的斷路器，緩存為Breaker_val2_1與Breaker_val2_2。

將核查后的交流線段ACLine_val存為事件主體。將與之關(guān)聯(lián)的一次設(shè)備(交流線段x1、 交流線端點(diǎn)x2、廠站x2、斷路器x4)存為關(guān)聯(lián)設(shè)備。每一個(gè)事件主體出現(xiàn)都需要新建對(duì)應(yīng)的事件信號(hào)集(事件信號(hào)集編號(hào)+1),如表1所示。

2.4 定義時(shí)間窗

自定義參數(shù)buffer_time為時(shí)間窗口。buffer_time取值默認(rèn)為-5～+10 s，前后取值均可編輯。對(duì)于同一個(gè)事件信號(hào)集的重復(fù)訪問(wèn)，buffer_time前后擴(kuò)展1 s(擴(kuò)展增量應(yīng)可編輯)，buffer_time達(dá)到上限閾值后重置并返回“等待告警中斷”。

2.5 篩選關(guān)聯(lián)信號(hào)存入事件信號(hào)集

對(duì)于每一個(gè)事件主體，指定時(shí)間窗內(nèi)搜索所有包含表2中關(guān)聯(lián)設(shè)備“內(nèi)容”域的告警信號(hào)，存入事件主體所屬的事件信號(hào)集。

2.6 核心規(guī)則判斷

一旦符合一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事件判斷邏輯時(shí)，進(jìn)入下一步“事件展示”，關(guān)閉當(dāng)前事件信號(hào)集。仍然不符合任何一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事件的判斷邏輯，則返回“定義時(shí)間窗”，擴(kuò)展監(jiān)控信號(hào)采集的時(shí)間窗，補(bǔ)充當(dāng)前事件信號(hào)集中的信號(hào)數(shù)量后，進(jìn)行下一次對(duì)比與判斷。如果時(shí)間窗越限，仍不符合標(biāo)準(zhǔn)事件的判斷邏輯，則判斷為非標(biāo)準(zhǔn)事故，發(fā)出復(fù)雜事故告警。

2.7 事件展示/畫(huà)面推送

標(biāo)準(zhǔn)事件邏輯判斷成功后，將每個(gè)事件信號(hào)集所匹配的標(biāo)準(zhǔn)事件用列表形式彈窗展示；每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)事件結(jié)果顯示后，需要推送該事件所有關(guān)聯(lián)設(shè)備的可視化判據(jù)(例如設(shè)備所在廠站圖)。

表1 事件信號(hào)集

表2 事件關(guān)聯(lián)設(shè)備集

2.8監(jiān)控人員確認(rèn)

監(jiān)控人員依據(jù)事件展示與推送畫(huà)面確認(rèn)該電網(wǎng)事件。

3 應(yīng)用算例

3.1 信號(hào)篩選

依照監(jiān)控事件提取判別流程，在“開(kāi)始”狀態(tài)時(shí)收到如下告警：

xxxx-xx-xx 18:24:49.150 四川.普提/500 kV.欖普一線/第一套保護(hù)RCS-931G保護(hù)出口 動(dòng)作(SOE) (接收時(shí)間 xxxx年xx月xx日18時(shí)25分11秒)。

因?yàn)樵摋l告警包含“保護(hù)出口”字段，則歸類(lèi)為保護(hù)動(dòng)作事件，提取“四川.橄欖/500 kV.欖普一線 保護(hù)出口”作為事件源Sjy1，將“四川.欖普一線”賦值給ACLine_val。以線路為事件主體的事件，依照查詢(xún)?cè)瓌t去找出該線路直接關(guān)聯(lián)的交流線段x1、交流線端點(diǎn)x2、廠站x2、斷路器x4，并新建事件信號(hào)集(1號(hào)事件信號(hào)集)與事件關(guān)聯(lián)設(shè)備集如表2所示。

在預(yù)定義的-5～+10 s的時(shí)間窗內(nèi)，依據(jù)關(guān)聯(lián)設(shè)備的內(nèi)容域，可以在事故源信號(hào)前后15 s，從3272條上窗告警信號(hào)中提取出50條第1類(lèi)告警信號(hào)與4條第4類(lèi)告警信號(hào)，存入1號(hào)事件信號(hào)集作為輔助判據(jù)。

3.2 規(guī)則判斷

用已定義的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與1號(hào)事件信號(hào)集內(nèi)的所有信號(hào)分別比對(duì)，得出1號(hào)事件信號(hào)集中所有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的標(biāo)志位，如表3所示(比對(duì)成功則置1，比對(duì)失敗則置0)。

表3 1號(hào)事件信號(hào)集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)置位

通過(guò)1號(hào)事件信號(hào)集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(帶標(biāo)志位)與預(yù)定義邏輯框圖來(lái)計(jì)算各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)事件的邏輯Boolean值。計(jì)算得出的Boolean值為1，則說(shuō)明“該線路瞬時(shí)單相接地故障(單跳重合成功)”事件成立。

3.3 事件展示/畫(huà)面推送

由參數(shù)ACLine_val已經(jīng)被賦值為“四川.欖普一線”，所以最終事件展示為“欖普一線線路瞬時(shí)單相接地故障(單跳重合成功)”。

事件展示界面如表4所示。

點(diǎn)擊事件信號(hào)集域中的“1號(hào)事件信號(hào)集”可以顯示預(yù)定義時(shí)間窗內(nèi)用于判斷該事件的信號(hào)；點(diǎn)擊關(guān)聯(lián)設(shè)備域中的“四川.橄欖/500 kV.5053斷路器”可以推送該斷路器所在間隔圖，用于雙確認(rèn)斷路器分合位與光字牌信息。

3.4 案例推廣

選取某年內(nèi)發(fā)生線路故障的500 kV康定、丹巴、普提、橄欖、九龍、石棉變電站及其間500 kV聯(lián)絡(luò)線：丹康一線、丹康二線、欖普一線、欖普二線、九石一線、九石二線為典型研究廠站(線路)，如表5所示。

試點(diǎn)廠站(線路)在近6個(gè)月內(nèi)發(fā)生的9次線路單相瞬時(shí)接地故障，采用上面描述的設(shè)備關(guān)聯(lián)原則與信號(hào)篩選提取方法，如果能在預(yù)定義的(-5～+10 s)時(shí)間窗內(nèi)正確提取出關(guān)聯(lián)信號(hào)，并成功導(dǎo)入新建事件信號(hào)集，嚴(yán)格依照預(yù)定義邏輯框圖，其中8次線路單相瞬時(shí)接地故障可以被成功判斷。

一次無(wú)法正確判斷的單相瞬時(shí)故障均是線路某側(cè)斷路器保護(hù)出口信號(hào)命名不規(guī)范引起。如需提高正確判斷率，需提高監(jiān)控信號(hào)規(guī)范，防止監(jiān)控信息點(diǎn)表漏點(diǎn)誤點(diǎn)。也可以對(duì)預(yù)定于邏輯框圖的判斷嚴(yán)密性作出下調(diào)(例如去除斷路器保護(hù)出口的邏輯與關(guān)系，僅保留斷路器機(jī)構(gòu)跳閘出口)，即可確保單相瞬時(shí)接地故障事件在試點(diǎn)廠站(線路)更高的判斷率。

4 結(jié) 語(yǔ)

前面對(duì)電力系統(tǒng)電網(wǎng)事件產(chǎn)生的監(jiān)控信息常見(jiàn)規(guī)律進(jìn)行整理分析，建立起基礎(chǔ)監(jiān)控信息規(guī)則庫(kù)是信息事件化的基礎(chǔ)。對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行算法描述，形成可執(zhí)行規(guī)則腳本庫(kù)啟動(dòng)信息事件化流程。進(jìn)一步建立信息-事件關(guān)聯(lián)引擎，研究序列信息關(guān)聯(lián)事件方法，形成信息-事件匹配規(guī)則。持續(xù)研發(fā)信息-事件關(guān)聯(lián)規(guī)則庫(kù)邏輯編輯模塊，建立邏輯自檢機(jī)制。研究事件檢測(cè)機(jī)制，建立起規(guī)則庫(kù)通用接口，從而形成完整構(gòu)建維護(hù)及應(yīng)用鏈條。

表4 事件展示界面預(yù)演示

表5 典型單相瞬時(shí)接地故障

充分利用主站監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)，分析存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)規(guī)律，多維數(shù)據(jù)相互印證，更大程度發(fā)掘系統(tǒng)組合分析優(yōu)勢(shì)，將本側(cè)、對(duì)側(cè)信號(hào)相結(jié)合，形成發(fā)散型信息關(guān)聯(lián)，將局域信息轉(zhuǎn)化成為廣域事件，逐步完善信息-事件匹配規(guī)程，提高信息事件推演準(zhǔn)確性。

實(shí)踐證明，通過(guò)監(jiān)控信息事件化可以幫助監(jiān)控人員第一時(shí)間判斷出電網(wǎng)故障情況并給出事件預(yù)警，部署該功能只需采集現(xiàn)有的監(jiān)控信息，結(jié)合核心算法推演出事件，便于監(jiān)控人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，極大方便電網(wǎng)事件監(jiān)視與分析，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平。