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        多維度提升調(diào)控云平臺電網(wǎng)跳閘告警準確率的措施探討

        2022-05-26 15:52:56張若宸
        機電信息 2022年10期

        摘 要:調(diào)控云平臺作為支撐電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)運行的新一代智能平臺,具有廣泛互聯(lián)、智能互動、靈活柔性、安全可控的特征。綜合智能分析與告警軟件作為調(diào)控云平臺的重要組成部分,負責監(jiān)視省轄電網(wǎng)運行情況并及時推送電網(wǎng)故障和預警信息,有力支撐了調(diào)度運行人員的日常工作,其告警準確率直接影響著電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)監(jiān)視巡航穩(wěn)定性和故障處置效率。為強化各級電網(wǎng)調(diào)控機構(gòu)的感知能力,需要進一步提升告警準確率?,F(xiàn)對軟件日常運行中發(fā)現(xiàn)的各種問題進行梳理匯總,從整改基礎(chǔ)模型缺陷數(shù)據(jù)、規(guī)避降低平臺基礎(chǔ)服務(wù)穩(wěn)定性差的影響、優(yōu)化軟件自身運算邏輯等多維度提出具有針對性的改進方案。

        關(guān)鍵詞:調(diào)控云平臺;電網(wǎng)故障;智能告警;準確率提升

        中圖分類號:TP311.1? ? 文獻標志碼:A? ? 文章編號:1671-0797(2022)10-0015-03

        DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.005

        0? ? 引言

        相較上一代智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng),調(diào)控云平臺在運算能力、數(shù)據(jù)匯集能力、信息共享等方面都有了很大提升?;谡{(diào)控云平臺建設(shè)綜合智能分析與告警軟件,利用平臺采集的遙信、遙測等數(shù)據(jù),結(jié)合其他應(yīng)用模塊的多源數(shù)據(jù),對電網(wǎng)故障進行綜合研判[1],能夠監(jiān)視更大范圍電壓等級的電網(wǎng)設(shè)備運行情況,同時能夠提升數(shù)據(jù)處理速度和告警信息共享能力。但調(diào)控云平臺目前尚處于建設(shè)初期,存在很多不完善之處,如電網(wǎng)模型不健全、傳輸鏈路不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)命名不規(guī)范、平臺數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)服務(wù)運行不穩(wěn)定等。為提高告警準確率,需要改進跳閘告警研判邏輯,減少客觀環(huán)境影響,從多角度有針對性地進行整改。

        1? ? 省級電網(wǎng)調(diào)控云平臺建設(shè)情況

        調(diào)控云平臺(圖1)作為支撐電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)運行的新一代智能平臺,從2018年開始在國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)建設(shè),截至2019年底,已在華中、華北、西南等地區(qū)完成平臺初步搭建,站端數(shù)據(jù)匯集上云工作同步開展,平臺基礎(chǔ)功能和電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)已經(jīng)具備對外提供服務(wù)的條件[2]。

        在調(diào)控一體化管理模式下,對于調(diào)控中心開展電網(wǎng)故障處置分析的迅速性、準確性要求不斷提高,省級調(diào)控機構(gòu)監(jiān)視電網(wǎng)的電壓等級范圍也由原來的220 kV下沉擴大至10 kV主線。在調(diào)控云平臺上開展綜合智能告警的研發(fā)是必選之路,它能夠利用調(diào)控云平臺提供的覆蓋范圍更廣的遙測、遙信、保護動作信號等站端原始數(shù)據(jù),擴大故障感知范圍,為電網(wǎng)運行監(jiān)視及故障處置提供更有力的支撐。與此同時,調(diào)控云平臺尚處于建設(shè)初期,現(xiàn)階段仍存在諸多不完善之處,但跳閘告警對于調(diào)控工作的必要性和迫切程度不允許其等到平臺完善后再開展建設(shè),需要在現(xiàn)有條件下從多角度有針對性地進行整改。

        1.1? ? 跳閘研判數(shù)據(jù)流向

        目前,調(diào)控云平臺與原有調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)(D5000平臺)雙軌運行,共同支撐電網(wǎng)調(diào)度日常業(yè)務(wù)。在數(shù)據(jù)傳輸方面借助D5000鏈路通道,各地市電力公司按照規(guī)約通過電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)從站端采集遙信變位、保護動作信號等原始數(shù)據(jù),以分鐘為間隔單位進行匯總,并以文件形式上傳至調(diào)控云平臺生產(chǎn)控制大區(qū),再通過正向隔離存儲到調(diào)控云非生產(chǎn)控制大區(qū)的商用數(shù)據(jù)庫。部署于調(diào)控云非生產(chǎn)控制大區(qū)的綜合智能告警程序通過解析文件,讀取并分析站端原始信號,結(jié)合調(diào)控云電網(wǎng)模型和實時遙測,對電網(wǎng)故障跳閘進行研判,研判告警結(jié)果由人機界面統(tǒng)一展示。數(shù)據(jù)流向如圖2所示。

        1.2? ? 數(shù)據(jù)內(nèi)容分析

        基于調(diào)控云的智能電網(wǎng)告警模塊較早試點應(yīng)用于華中地區(qū),通過對華中地區(qū)某省2021年全年告警數(shù)據(jù)準確性進行分析,發(fā)現(xiàn)年內(nèi)造成誤告警、漏告警的主要原因有以下幾方面:

        (1)設(shè)備、信號命名不規(guī)范。在新建模型時,因個人習慣、人工手誤等原因,未按照行業(yè)標準規(guī)范命名。

        (2)數(shù)據(jù)采集不完全。從站端采集的重要電網(wǎng)量測數(shù)據(jù),如電流、電壓、斷路器變位、保護動作信號等對故障研判至關(guān)重要,但目前存在個別廠站或廠站內(nèi)的個別信號未采集的情況。

        (3)電網(wǎng)模型不完整。在調(diào)控云平臺進行電網(wǎng)建模,電網(wǎng)設(shè)備的參數(shù)信息存儲在平臺數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的廠站表、母線表、變壓器表、機組表、交流線段表、斷路器表、刀閘表等表內(nèi),設(shè)備間拓撲連接關(guān)系亦作為模型數(shù)據(jù)存儲。電網(wǎng)模型不完整,存在個別設(shè)備未建模、設(shè)備間連接關(guān)系缺失或錯誤的情況。

        (4)站端設(shè)備陳舊,存在誤發(fā)、重發(fā)、漏發(fā)信號的情況。

        (5)數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定。數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)多,如主站與站端之間、主站與主站之間、主站不同安全區(qū)之間;傳輸形式多樣,如文件、消息總線、104規(guī)約、476規(guī)約報文等[3]。

        2? ? 多維度提升告警準確率

        2.1? ? 基于命名標準預處理基礎(chǔ)信號

        以管理考核的方式責令電廠側(cè)、地市電力公司對數(shù)據(jù)進行整改,對增量電網(wǎng)設(shè)備、保護信號名稱描述嚴格按照電力行業(yè)標準規(guī)范命名[4];對已建模型的存量數(shù)據(jù),通過開展主動逐一核查為主、誤漏告警分析被動發(fā)現(xiàn)為輔的方式進行整改。全路徑名稱結(jié)構(gòu)如圖3所示。

        優(yōu)化程序處理邏輯,對原始信號進行文本解析時最大限度容錯,如對描述電壓等級單位的“kV” “Kv”“KV” “kv”進行等價處理,羅馬數(shù)字“Ⅱ”與兩個大寫字母“I”判為相同,場站名稱中的“場”與“站”判為相同,變壓器編號“#1” “1#” “1號”認為相同,“斷路器”與“開關(guān)”判為相同等;窮舉因個人習慣或手誤導致的不規(guī)范情況,盡可能準確地定位名稱描述中的關(guān)鍵點,進而從信號名稱的字符串中準確分割提取電壓等級、設(shè)備名稱、所屬廠站、所屬地區(qū)等信息。

        2.2? ? 基于遙測過濾誤告警

        利用基于線路遙測有功值的校驗機制,降低誤告警概率。

        如果僅考慮時間和拓撲連接關(guān)系兩個維度,當斷路器分閘信號能夠匹配到保護動作信號時即判定為故障跳閘,那么在新電站投運前進行傳動試驗,或因站端設(shè)備老舊頻發(fā)誤發(fā)信號的情況下,研判準確性就會受到影響,產(chǎn)生誤告警。

        引入線路遙測有功值作為輔助判斷條件,由斷路器分閘信號觸發(fā)啟動研判,檢索到滿足時間關(guān)聯(lián)和拓撲連接關(guān)聯(lián)條件的保護動作信號時,繼續(xù)驗證該線路的有功變化曲線(圖4)是否存在跳閘特征,即曲線在斷路器分閘時刻之前有功值維持在大于歸零值,分閘時刻出現(xiàn)陡降,最終跌落于歸零值以下。當有功曲線滿足這一特征時,才判定符合跳閘判據(jù),否則認定為誤發(fā)信號。

        考慮到遙測有功值采集的實際情況,35 kV及以上電壓等級設(shè)備采集裝置比較完善,主站數(shù)據(jù)可靠性高,可以采用基于遙測過濾的機制;對于10 kV主線,站端采集設(shè)備老舊情況較多,且10 kV線路數(shù)量大、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性差,不采用遙測過濾機制,以免造成真實跳閘的漏告警。

        2.3? ? 基于刀閘狀態(tài)過濾誤告警

        基于刀閘狀態(tài)過濾設(shè)備檢修、傳動試驗引起的誤告警。如果僅依靠斷路器分閘信號和保護動作信號的關(guān)聯(lián)進行研判,當站內(nèi)設(shè)備檢修或新站投運前進行傳動試驗時,都會進行閉合閘操作,觸發(fā)產(chǎn)生分閘信號、保護動作信號,滿足跳閘研判條件。

        經(jīng)分析,上述兩種情況相較于真實跳閘的區(qū)別之一,在于斷路器兩側(cè)刀閘狀態(tài)不同。設(shè)備在正常運行情況下,斷路器兩端刀閘處于閉合狀態(tài),故障跳閘后,由于刀閘無法遠方遙控,仍會處于閉合狀態(tài);檢修和傳動試驗時,刀閘始終處于分閘狀態(tài)。

        利用這一特點,引入刀閘狀態(tài)作為輔助判斷條件。在滿足斷路器分閘+保護動作信號的條件下,如果在故障時刻前后,該斷路器兩側(cè)刀閘沒有發(fā)生動作,則判定符合跳閘判據(jù),否則認定為誤告警進行過濾。

        2.4? ? 信號源重疊特殊處理

        按照電壓等級的不同,省級調(diào)度機構(gòu)和地市級調(diào)度機構(gòu)分別管轄不同廠站,站端信號也分別由對應(yīng)的調(diào)度機構(gòu)采集匯總。如35 kV廠站遙測、遙信由其所屬地級調(diào)度采集匯總再統(tǒng)一上傳省級調(diào)度,500 kV廠站數(shù)據(jù)則由省調(diào)直接采集。

        特殊情況,省級、地級調(diào)度都會采集220 kV廠站數(shù)據(jù),地級調(diào)度再將數(shù)據(jù)上傳,導致最終在調(diào)控云出現(xiàn)兩套220 kV數(shù)據(jù)。與此同時,由于兩級調(diào)度機構(gòu)主站側(cè)數(shù)據(jù)模型不同,采集的數(shù)據(jù)也存在差異:

        (1)同一設(shè)備或信號命名不同,如省調(diào)側(cè)命名為“某某站”,地調(diào)側(cè)命名為“某某場”;省調(diào)側(cè)命名為“某某2線”,地調(diào)側(cè)命名為“某某Ⅱ線”;

        (2)信號采集范圍不同,保護信號在地調(diào)同時包含主保護信號和事故總信號,而在省調(diào)只有事故總信號。

        所以,在處理兩套數(shù)據(jù)時,需要根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同分開關(guān)聯(lián),即省調(diào)的斷路器分閘信號只與省調(diào)的事故總信號關(guān)聯(lián),不可與地調(diào)的主保護動作信號關(guān)聯(lián);并且設(shè)置不同判據(jù),如省調(diào)側(cè)滿足“斷路器分閘+事故總動作”則認定滿足跳閘判據(jù),地調(diào)側(cè)滿足“斷路器分閘+事故總動作”或“斷路器分閘+主保護動作”其一則認定滿足跳閘判據(jù)。

        2.5? ? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)視機制

        由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)形式多樣、跨調(diào)度機構(gòu)跨平臺傳輸環(huán)節(jié)多,調(diào)控云接收數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性不夠。如果出現(xiàn)長時間的數(shù)據(jù)中斷,告警研判會受到嚴重影響,漏掉大量跳閘告警。對此在調(diào)控云建立監(jiān)視機制,實時監(jiān)視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的傳輸情況,發(fā)現(xiàn)異常及時提醒,以間接提高告警準確率。監(jiān)視對象主要有以下幾種:

        (1)監(jiān)視心跳數(shù)據(jù)。各地調(diào)向省調(diào)傳輸心跳數(shù)據(jù),如每分鐘發(fā)送一個以時標命名的文件。如果傳輸鏈路出現(xiàn)中斷,省調(diào)側(cè)接收的心跳文件將隨之中斷,設(shè)置心跳中斷告警的時長限值,當中斷時間超過限值時,以語音和畫面閃爍的方式對值班員進行提醒。

        (2)監(jiān)視站端數(shù)據(jù)。以地市為單位作為監(jiān)視范圍,監(jiān)視地調(diào)遙信變位和保護動作信號等站端數(shù)據(jù)的傳輸連續(xù)性,如果某地區(qū)上送鏈路正常,但站端采集出現(xiàn)異常,省調(diào)側(cè)接收站端數(shù)據(jù)缺失連續(xù)時長超過設(shè)定限值,以語音和畫面閃爍的方式對值班員進行提醒。

        2.6? ? 跳閘研判邏輯優(yōu)化

        地調(diào)以分鐘為周期匯總并上傳分閘信號和保護動作信號,最初程序以分鐘為周期進行跳閘研判,研判結(jié)束后清空數(shù)據(jù)并等待下一周期。斷路器分閘動作時間和保護動作時間一般會間隔幾秒,如果兩個信號恰好被分隔在兩個周期,程序在處理時無法成功關(guān)聯(lián),將判定不滿足判據(jù)。

        采用移動時間窗技術(shù),增加程序中保護動作信號的緩存時間范圍,確保在處理每一個斷路器分閘信號時,都能在緩存中檢索到與其關(guān)聯(lián)的保護動作信號,避免因人為分割導致信號關(guān)聯(lián)失敗,最終導致漏告警的情況。具體實現(xiàn)步驟如下:

        (1)研判啟動周期1 min。

        (2)緩存2 min斷路器分閘信號、保護動作信號;移動時間窗刷新數(shù)據(jù),每分鐘擴展1 min寬度新數(shù)據(jù),清除1 min舊數(shù)據(jù)。

        (3)選取處于緩存中間1 min的分閘信號觸發(fā)跳閘研判,確保在緩存中能夠檢索到分閘信號前后各30 s的保護動作信號。

        (4)清除緩存中完成研判的分閘信號。

        3? ? 結(jié)語

        本文從程序自身優(yōu)化和改善平臺環(huán)境兩方面,討論了提升調(diào)控云智能告警準確率的方法。本文數(shù)據(jù)源自2021年湖南調(diào)控云智能告警運行情況,通過應(yīng)用以上方法,告警準確率[告警準確率=1-(誤告數(shù)+漏告數(shù))/真實跳閘總數(shù)]已經(jīng)由1月的85.34%提升至11月的92.33%。

        [參考文獻]

        [1] 張哲,張勇,閃鑫,等.電網(wǎng)綜合智能告警應(yīng)用研究及示范應(yīng)用[C]//2013年中國電機工程學會年會論文集,2013:1911-1918.

        [2] 洪權(quán),李振文,劉志豪,等.湖南電網(wǎng)云上綜合智能告警功能實現(xiàn)與分析[J].湖南電力,2021,41(1):39-43.

        [3] 趙林,卓峻峰,王恒,等.基于廣域云總線的電網(wǎng)調(diào)度綜合智能告警[J].電氣自動化,2018,40(5):55-57.

        [4] 電網(wǎng)設(shè)備通用數(shù)據(jù)模型命名規(guī)范:DL/T 1171—2012[S].

        收稿日期:2022-02-14

        作者簡介:張若宸(1989—),男,河北涿州人,碩士研究生,工程師,研究方向:電力系統(tǒng)及其自動化。

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