劉 超，張 旗，王家同，石 磊

（國(guó)家電網(wǎng)遼寧電力有限公司營(yíng)口供電公司，遼寧 營(yíng)口 115000）

1 告警信息數(shù)量大、信息反饋不直觀

1.1 原因分析

1.1.1 告警信息數(shù)量大

在監(jiān)控系統(tǒng)畫面上，廠家調(diào)試人員利用光字牌圖形與遙信信息相關(guān)聯(lián)，使告警狀態(tài)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映出來(lái)；運(yùn)維人員通過(guò)查詢?cè)O(shè)備間隔內(nèi)的所有光字牌狀態(tài)，便可以判斷出設(shè)備的運(yùn)行情況，這是變電站常用的告警排查方式。但變電站需要查詢的光字牌數(shù)量很多，而且分布在不同的間隔內(nèi)，手動(dòng)逐個(gè)翻看一遍耗時(shí)較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響告警排查的效率[1]。表1和表2分別列舉了66 kV柳樹(shù)變電站和220 kV蟠龍變電站光字牌數(shù)量，其中66 kV柳樹(shù)變電站總計(jì)210個(gè)光字牌，220 kV蟠龍變電站總計(jì)611個(gè)光字牌。

結(jié)合現(xiàn)狀可知，營(yíng)口地區(qū)現(xiàn)有101座66 kV變電站以及17座220 kV變電站，想要將所有信息完全檢查一遍，告警信息的數(shù)量會(huì)非常大。

表1 66 kV柳樹(shù)變電站光字牌統(tǒng)計(jì)表

表2 220 kV蟠龍變電站光字牌統(tǒng)計(jì)表

1.1.2 信息反饋不直觀

另一種常見(jiàn)的告警排查方式是需要人員一直守在顯示器旁，持續(xù)監(jiān)視實(shí)時(shí)信息的變化情況。實(shí)時(shí)信息主要包括6個(gè)部分，分別是事故信息、設(shè)備異常信息、遙測(cè)及越限信息、變位信息、告知信息及控制信息[2]。其中反映設(shè)備、回路及通道運(yùn)行情況等重要信息的是設(shè)備異常信息，它直接威脅電網(wǎng)、設(shè)備的安全運(yùn)行，需實(shí)時(shí)監(jiān)控、及時(shí)處理。正因?yàn)樵O(shè)備異常信息的重要性，也決定了它是告警排查的主要內(nèi)容。

但這種告警排查方式的難點(diǎn)在于，一方面查看實(shí)時(shí)信息時(shí)，6類告警信息是混在一起的，排查起來(lái)不直觀、不方便；另一方面，告警信息的變化過(guò)程往往是在動(dòng)作—復(fù)歸中循環(huán)，想要確定變化的結(jié)果如何，還要進(jìn)一步查看信號(hào)的最終狀態(tài)，這無(wú)形中加重了告警排查的工作量。

1.1.3 分析與總結(jié)

通過(guò)對(duì)這兩種告警排查方式的對(duì)比分析，可得出如下結(jié)論。

（1）使用光字牌排查法時(shí)，告警信息的結(jié)果會(huì)直觀顯示出來(lái)，但因?yàn)榇_定不了排查范圍，所以所有的光字牌信號(hào)都需要排查一遍，數(shù)量較多。

（2）使用實(shí)時(shí)信息排查法時(shí)，因?yàn)橛凶兓男畔?huì)自動(dòng)刷新（即變位上送），告警信息數(shù)量相對(duì)少，可以滿足對(duì)信息動(dòng)作順序的記錄，但告警信息類型多，不方便排查，而且對(duì)于結(jié)果的顯示也不夠直觀。

1.2 應(yīng)對(duì)措施

1.2.1 用分層式狀態(tài)告警減少信息排查數(shù)量

1.2.1.1 確立研究方向

為了完整全面地采集和反饋?zhàn)冸娬具\(yùn)行狀態(tài)信息，滿足對(duì)變電站無(wú)人值守的數(shù)據(jù)要求，就需要采集更多、更詳細(xì)的告警信息，信息數(shù)量大的問(wèn)題客觀存在。不能單純的對(duì)這些信息做刪減和取舍，否則會(huì)影響站內(nèi)信息的及時(shí)反饋，也違背了使用變電站監(jiān)控系統(tǒng)的初衷。

既然信息不能刪減，那么在進(jìn)行全面的告警排查時(shí)，就會(huì)耗時(shí)很長(zhǎng)。想要縮短時(shí)長(zhǎng)，就得縮小排查范圍；想要縮小范圍，就需要在全站信號(hào)基礎(chǔ)上，盡可能隔離出非告警的部分，只保留告警部分，以方便排查。

為了更加清楚地解釋和表達(dá)觀點(diǎn)，使之便于分析理解，在尊重客觀事實(shí)的基礎(chǔ)上，做如下假設(shè)。

假設(shè)一個(gè)變電站一共有1 000個(gè)告警信號(hào)，此時(shí)有1個(gè)信號(hào)告警動(dòng)作，為查找到此信號(hào)，需最多排查1 000個(gè)告警信號(hào)，這是常規(guī)排查方法。

（1）如果將1 000個(gè)告警信號(hào)等分為10個(gè)集合，每個(gè)集合包含100個(gè)信號(hào)，在確定告警信息只存在于其中1個(gè)集合之后，其余9個(gè)集合可以排除，即告警排查范圍縮小到100個(gè)信號(hào)以內(nèi)。

（2）如果再將這100個(gè)告警信號(hào)等分為10個(gè)集合，每個(gè)集合包含10個(gè)信號(hào)，在確定告警信息存在于其中1個(gè)集合之后，其余9個(gè)集合可以排除，即告警排查范圍縮小到10個(gè)信號(hào)以內(nèi)。

（3）通過(guò)排查這10個(gè)信號(hào)，外加前兩輪排查中需要的2個(gè)集合的告警信號(hào)，共計(jì)12個(gè)告警信號(hào)，便可實(shí)現(xiàn)告警信息的準(zhǔn)確定位。在工作量上，新方法對(duì)比常規(guī)排查方式為12/1 000，效率可提高近100倍。

這是分層式狀態(tài)告警的邏輯雛形，因?yàn)槊總€(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況各有差異，做假設(shè)的目的只是為了便于理解和說(shuō)明，不代表客觀數(shù)據(jù)。

1.2.1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟

考慮到目前變電站測(cè)控設(shè)備多采用分布式結(jié)構(gòu)，即每臺(tái)設(shè)備可獨(dú)立傳輸信息、互不干擾，所以在劃分集合時(shí)，宜以間隔為單位，用合成遙信的方式，生成間隔狀態(tài)告警信號(hào)。

間隔狀態(tài)告警將間隔內(nèi)5～10個(gè)告警信號(hào)用或邏輯（∨）合成一個(gè)間隔狀態(tài)告警信號(hào)，滿足當(dāng)其中任意一個(gè)信號(hào)動(dòng)作告警時(shí)，狀態(tài)告警信號(hào)都動(dòng)作，信息為1；當(dāng)其中所有信號(hào)都處于復(fù)歸位置時(shí)，狀態(tài)告警也在復(fù)歸位置，信息為0[3]。為了進(jìn)一步減少狀態(tài)告警的數(shù)量，還可以在所有的間隔狀態(tài)告警基礎(chǔ)上，合成為一個(gè)全站的狀態(tài)告警信號(hào)，以構(gòu)成變電站分層式狀態(tài)告警。

1.2.2 用圖形畫面表述狀態(tài)信息

為了使合成后狀態(tài)告警等信號(hào)，以更加直觀的方式表現(xiàn)出來(lái)，需要使用光字牌關(guān)聯(lián)信號(hào)的辦法。首先在主畫面上做一個(gè)狀態(tài)總告警的光字牌和間隔狀態(tài)告警的分畫面鏈接（光敏點(diǎn)），分畫面上顯示各個(gè)間隔狀態(tài)告警的光字牌并關(guān)聯(lián)相應(yīng)的間隔狀態(tài)告警信號(hào)，如圖1所示。

圖1 狀態(tài)告警結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)某一間隔內(nèi)出現(xiàn)告警信息時(shí)，站內(nèi)狀態(tài)總告警燈亮起，打開(kāi)分畫面查看告警信息來(lái)自哪個(gè)間隔設(shè)備，確定間隔后打開(kāi)間隔設(shè)備詳細(xì)信息，找到告警源；在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，站內(nèi)站內(nèi)狀態(tài)總告警燈則顯示熄滅。

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程、目的及結(jié)果

以66 kV柳樹(shù)變?yōu)槔?，后臺(tái)機(jī)采用南瑞科技公司的NS2000系統(tǒng)，使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)驗(yàn)步驟如下。

（1）將10 kV間隔內(nèi)的重要告警信號(hào)用或邏輯合成為間隔狀態(tài)告警信號(hào)，內(nèi)容包括裝置失電告警、控制回路斷線告警、把手遠(yuǎn)方/就地位置、通信中斷信號(hào)及彈簧未儲(chǔ)能信號(hào)。其中，把手遠(yuǎn)方/就地位置在遠(yuǎn)方位置時(shí)，為正常的運(yùn)行模式，信號(hào)為1；在就地位置為檢修模式時(shí)，信號(hào)為0。為了確保合成后的狀態(tài)信號(hào)邏輯正確，需要將把手遠(yuǎn)方/就地位置信號(hào)先取反，再和其他信號(hào)做合成。目的是當(dāng)任意告警信號(hào)動(dòng)作時(shí)，狀態(tài)告警都能正確反映。主變和公共間隔原理類似。

（2）將合成后的間隔狀態(tài)告警信號(hào)，再次通過(guò)或邏輯合成為全站的狀態(tài)總告警信號(hào)，目的是使告警信號(hào)源具備邏輯索引定位的功能。

（3）在主畫面上用光敏點(diǎn)鏈接一個(gè)新的分畫面，用光字牌圖形關(guān)聯(lián)間隔狀態(tài)告警信號(hào)，以便實(shí)時(shí)呈現(xiàn)各個(gè)間隔的告警狀態(tài)；同時(shí)在主畫面上將狀態(tài)總告警信號(hào)關(guān)聯(lián)告警燈或者光字牌，實(shí)時(shí)反映全站的告警狀態(tài)，如圖2、圖3所示。

圖2 變電站監(jiān)控主畫面

圖3 狀態(tài)告警分畫面

模擬把手遠(yuǎn)方/就地位置信號(hào)，就地位置時(shí)，狀態(tài)總告警動(dòng)作→對(duì)應(yīng)間隔狀態(tài)告警動(dòng)作→間隔內(nèi)把手遠(yuǎn)方/就地位置動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了告警源的快速索引和定位；遠(yuǎn)方位置時(shí)，狀態(tài)總告警復(fù)歸→對(duì)應(yīng)間隔狀態(tài)告警復(fù)歸→間隔內(nèi)把手遠(yuǎn)方/就地位置復(fù)歸，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)告警簡(jiǎn)化告警數(shù)量、判別設(shè)備異常的功能。

為適用變電站無(wú)人值守和信息遠(yuǎn)方集中監(jiān)控的要求，狀態(tài)告警信號(hào)還可在通信網(wǎng)關(guān)機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)表中進(jìn)行合成，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)方監(jiān)控，在結(jié)構(gòu)上類似于全站事故總信號(hào)。

1.4 對(duì)照試驗(yàn)

過(guò)去，部分變電站通過(guò)采用全站告警集合的方式來(lái)減少告警數(shù)量，即將全站合成一個(gè)總的告警信號(hào)。在調(diào)度集控層面上，確實(shí)縮小了區(qū)域內(nèi)變電站的排查范圍，但是在進(jìn)一步排查站內(nèi)告警信息時(shí)，工作量依舊不小。而采取分層式結(jié)構(gòu)，不但滿足縮小了區(qū)域內(nèi)變電站的排查范圍的要求，還可以實(shí)現(xiàn)告警信息在站內(nèi)的逐層定位[3]。

為排查出站內(nèi)存在的一個(gè)異常告警信號(hào)，分層式狀態(tài)告警與全站式告警集合的分析對(duì)比結(jié)果，以66 kV柳樹(shù)變?yōu)槔绫?所示。

在確定變電站內(nèi)存在異常告警信息后，下一步需要查找信號(hào)由哪個(gè)間隔發(fā)出；通過(guò)間隔狀態(tài)告警的指示，可以找到產(chǎn)生告警信息的間隔，進(jìn)而確定告警源；而全站式告警集合，只能通過(guò)人工的方式，逐個(gè)間隔畫面的翻看和查找告警源。通過(guò)對(duì)比可知，在告警排查的效能上，分層式狀態(tài)告警比全站式告警集合提高了6倍。

表3 66 kV柳樹(shù)變告警排查效能對(duì)照表

2 對(duì)開(kāi)關(guān)、刀閘、電流及功率等分析工作依賴人工

2.1 原因分析

在變電站告警信息中，有些能夠直接表示異常狀態(tài)，如裝置失電、控制回路斷線等；還有一些信號(hào)，只表示當(dāng)前狀態(tài)，至于是否存在異常，需要綜合其他因素來(lái)判斷，如開(kāi)關(guān)、刀閘、電流及功率等。

對(duì)這些信息的分析工作，目前都是靠人工的方式去完成，而每個(gè)變電站都有十幾甚至數(shù)十個(gè)這樣的間隔，累計(jì)下來(lái)工作強(qiáng)度很大。

2.1.1 開(kāi)關(guān)、隔離刀閘和接地刀閘位置異常

開(kāi)關(guān)、隔離刀閘和接地刀閘之間有閉鎖功能，即開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，隔離刀閘不能分開(kāi)；隔離刀閘在合位時(shí)，接地刀閘不能合上。在實(shí)際工作中經(jīng)常遇到，用于信號(hào)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換接點(diǎn)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)位置顯示不對(duì)。因?yàn)槲恢玫姆趾媳旧碇槐硎緺顟B(tài)，不產(chǎn)生告警，所以運(yùn)維人員難以發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，也拖延了處理的時(shí)間。

2.1.2 測(cè)量用CT斷線告警

在正常運(yùn)行狀態(tài)下，如果監(jiān)控系統(tǒng)顯示，設(shè)備有一相電流為0，而其余相電流正常時(shí)，可能的結(jié)論是測(cè)量用CT斷線。CT斷線引發(fā)的高電壓會(huì)導(dǎo)致接線端子排或設(shè)備燒毀，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。而采用人工方式，通過(guò)逐個(gè)間隔查看電流值的方法來(lái)判斷異常狀態(tài)，會(huì)延誤異常處理的時(shí)間。

2.1.3 母線進(jìn)行流入、流出功率計(jì)算

對(duì)變電站的母線進(jìn)行流入、流出功率進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果既可以反映出各個(gè)間隔的CT變比參數(shù)是否正確、確定間隔的空載狀態(tài)，也可用于發(fā)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)不刷新、通信中斷及電壓空開(kāi)跳閘等問(wèn)題。用人工計(jì)算的方式去校核，受功率實(shí)時(shí)變化和計(jì)算誤差因素的影響，所得結(jié)論可靠性并不高，效率也很低。

2.2 應(yīng)對(duì)措施

2.2.1 開(kāi)關(guān)、隔離刀閘和接地刀閘信息的邏輯運(yùn)算表達(dá)式

在分析開(kāi)關(guān)、隔離刀閘位置時(shí)，可以引入電流量作為判斷依據(jù)，具體步驟表達(dá)式如下。（1）開(kāi)關(guān)分位∧電流有流（電流有流，可以通過(guò)做電流越限，轉(zhuǎn)化為遙信后做判斷，下同）；（2）隔離刀閘分位∧電流有流（開(kāi)關(guān)位置多為雙位置接點(diǎn)，隔離刀閘為單位置接點(diǎn)時(shí)，即合位1分位0時(shí)，可先將隔離刀閘位置信息取反后，再參與邏輯運(yùn)算）；（3）將（1）∨（2）。告警過(guò)程分析，正常運(yùn)行條件下，當(dāng)開(kāi)關(guān)合位，隔離刀閘分位，電流有流時(shí)，告警動(dòng)作；當(dāng)開(kāi)關(guān)分位，隔離刀閘合位，電流有流時(shí)，告警動(dòng)作；當(dāng)開(kāi)關(guān)分位，隔離刀閘分位，電流有流時(shí)，告警動(dòng)作；除這些情況外，其他狀態(tài)均告警復(fù)歸。

隔離刀閘和接地刀閘位置關(guān)系是不能同時(shí)在合位，表達(dá)式為隔離刀閘∧接地刀閘。對(duì)于告警過(guò)程分析，隔離刀閘和接地刀閘同時(shí)在合位時(shí)告警動(dòng)作，其他情況均告警復(fù)歸。

2.2.2 用異或邏輯合成CT斷線告警信號(hào)

對(duì)于CT斷線告警信號(hào)，可通過(guò)做電流值越限告警的方法來(lái)判斷有流無(wú)流。當(dāng)電流值大于一個(gè)給定值時(shí)，判定有流，信號(hào)為1；反之，判定無(wú)流，信號(hào)為0。邏輯表達(dá)式為A相有流⊕B相有流⊕C相有流（⊕，為邏輯異或）。對(duì)于告警過(guò)程分析，當(dāng)三相電流中有一相或兩相無(wú)流時(shí)，告警動(dòng)作；當(dāng)三相電流都有流或都無(wú)流時(shí)，告警復(fù)歸。

2.2.3 母線功率運(yùn)算表達(dá)式

母線功率的計(jì)算分為有功計(jì)算和無(wú)功計(jì)算，理論上流入功率與流出功率的差值應(yīng)該為0，而實(shí)際差值也應(yīng)該在誤差允許范圍內(nèi)。

若以雙主變母線形式為單母線帶分段的變電站為例，母線功率運(yùn)算表達(dá)式為母線有功功率差值=（兩臺(tái)主變有功功率之和）-（所有配出線有功功率之和）、母線無(wú)功功率差值=（兩臺(tái)主變無(wú)功功率之和+電容器無(wú)功功率之和）-（所有配出線無(wú)功功率之和）。

為了讓母線功率差值（有功或無(wú)功）在超過(guò)誤差允許范圍時(shí)發(fā)出告警，可進(jìn)一步設(shè)置允許范圍，告警表達(dá)式為（母線功率差值＞誤差正定值）∨（母線功率差值＜誤差負(fù)定值）。

3 結(jié) 論

隨著我國(guó)日新月異的發(fā)展，國(guó)力日益強(qiáng)盛，國(guó)家提出了網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。在網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略中，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)重要舉措，其核心是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，并具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)。本文對(duì)在變電站告警信息排查過(guò)程中遇到的信息數(shù)量大、反饋不直觀，以及對(duì)開(kāi)關(guān)、刀閘、電流、功率等分析工作依賴人工等問(wèn)題進(jìn)行分析，以后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)為平臺(tái)，利用遙信合成和邏輯判斷的方式，設(shè)計(jì)出分層式狀態(tài)告警系統(tǒng)和輔助分析算法。該算法用來(lái)優(yōu)化變電站數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使信息從“平鋪”變“立體”，為信息高效處理提供一種實(shí)踐方法。

但應(yīng)該看到，對(duì)信息的輔助分析算法研究，目前還停留在理論階段，相關(guān)定值的定量分析，還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)一步校正。對(duì)保護(hù)壓板的分析、保護(hù)定值的校對(duì)和遙控回路的監(jiān)視等工作，尚且依賴人工方式，這也使得輔助分析在內(nèi)容方面還有繼續(xù)提升的空間。

下一步，將繼續(xù)研究有關(guān)信息采集、傳輸、優(yōu)化等問(wèn)題，并不斷豐富狀態(tài)告警及輔助分析所包含的內(nèi)容，逐步升級(jí)和完善分層式狀態(tài)告警系統(tǒng)，更好地服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)。