王 濤，韓 冬，黃 海，王明霞，馬小然，林桂華

（國家電網(wǎng)有限公司 技術學院分公司，山東 濟南 250002）

0 引 言

變電站是智能電網(wǎng)組建中關鍵的一環(huán)，與常規(guī)變電站相比，在電網(wǎng)的實現(xiàn)方式上發(fā)生了較大改變，因此需要對運檢方法提出新的設定。發(fā)達國家對智能變電站的研究主要側重于用戶終端技術的設計，現(xiàn)階段世界上最大規(guī)模的電網(wǎng)在歐洲。我國數(shù)字化變電站的發(fā)展較晚，針對變電站中二次系統(tǒng)的運檢，從原理角度進行分析，傳統(tǒng)的運檢方式將變電站的二次系統(tǒng)看作一個黑匣子，通過手動的方式將數(shù)據(jù)添加至其中，以增加激勵的方式進行變電站二次系統(tǒng)結構的評估，從而確定變電站的運行情況[1]。而從本質上來看，傳統(tǒng)運檢方式的目的是得到二次系統(tǒng)中設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，以此對二次系統(tǒng)中的問題進行分析，維持變電站運行的穩(wěn)定。無論是從原理角度還是本質角度，對變電站的二次系統(tǒng)運檢，以原有方式進行評估無法接收設備的實時狀態(tài)信息，存在數(shù)據(jù)產(chǎn)生與傳輸?shù)臅r間差，導致最終運檢結果的準確率較低[2]?？茖W引文數(shù)據(jù)庫（Science Citation Databas，SCD）文件解析是數(shù)據(jù)讀取和分析的主要依據(jù)，可以滿足不同數(shù)據(jù)信息的變化形式，在不同的管理軟件中保證文件數(shù)據(jù)的合理性和完整性。本文以SCD文件解析方式為基礎，研究變電站二次系統(tǒng)的智能運檢方法，為變電站的安全運行提供理論支持。

1 基于SCD文件解析配置智能運檢流程

變電站在運行過程中通過SCD文件解析方式對數(shù)據(jù)的通信模式進行制定，按照數(shù)據(jù)傳輸過程中的發(fā)布形式制定不同模式，對其核心參數(shù)進行描述，決定不同智能設備之間的連接鏈路[3]。作為SCD文件配置中的重要部分，在變電站二次系統(tǒng)發(fā)生事件時，通信端口可以對其信息進行具體表達，建立屬于不同信息的二次回路，針對性地對運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)提出相應的解析模式。

SCD文件解析的過程主要為數(shù)據(jù)讀取和分析，將變電站二次系統(tǒng)中產(chǎn)生的文件，按照SCD文件儲存路徑進行保留，使其在特有的路徑中建立文檔對象模型（Document Object Model，DOM）樹，并根據(jù)不同的節(jié)點進行數(shù)據(jù)檢驗。獲取節(jié)點中的數(shù)據(jù)信息，并運行XPath的查找功能，快速地對變電站運檢所需的信息進行定位[4]。在文件解析過程中可以生成符合要求的結構樹，在每個節(jié)點重組中，均可以產(chǎn)生1對具有處理能力的關聯(lián)節(jié)點。

為實現(xiàn)SCD文件的讀取和分析，采用load函數(shù)獲取相應文件名稱，采用XPath語句進行節(jié)點轉化，對各個節(jié)點產(chǎn)生的信息轉入至列表框，從而構建變電站二次系統(tǒng)的智能運檢流程，具體如圖1所示。

圖1 基于SCD文件解析的運檢流程

根據(jù)圖1中的內容所示，通過根節(jié)點連接至變電站二次系統(tǒng)中，以XPath查找功能獲取所有邏輯設備的數(shù)據(jù)信息，并在多個節(jié)點羅列中記錄所有節(jié)點數(shù)據(jù)值。在實例化解析邏輯節(jié)點中，定義智能運檢對象，根據(jù)隸屬于同等節(jié)點中的數(shù)據(jù)進行考察，將不同的數(shù)據(jù)按照各自類型進行歸檔，以此適用于后期的二次系統(tǒng)運檢。

變電站二次系統(tǒng)運檢中包含多個項目，運檢的主要目的是進行整組調式，按照不同的組合形式進行項目對應，以此確定二次系統(tǒng)需要調式的各組項目[5]。以二次回路的調試項目為例，設定變電站二次系統(tǒng)的運檢對應內容，在運檢過程中主要針對單組調式和整組調式2個類型，單組是對二次系統(tǒng)中的設備進行單項測試檢驗，整組是檢測各設備項目之間的聯(lián)系關系。在進行二次系統(tǒng)設備的運檢中，需要準確地定制實施措施，對運行系統(tǒng)進行安全隔離，以SCD文件得到所有需要運檢的設備參數(shù)，用于指導后續(xù)的變電站智能運檢。

2 關聯(lián)規(guī)則下智能運檢變電站二次系統(tǒng)

變電站二次系統(tǒng)的結構中，通過全站互感器模擬變電站的接入量，實現(xiàn)電流和電壓的數(shù)字化輸出，在各自的合并單元中配置終端裝置和前端裝置。以邏輯關系中站控層、間隔層以及過程層組成模式，采用分層式方法進行組建，形成3層設備、2層網(wǎng)絡的二次系統(tǒng)組建形式[6]。因此，在變電站二次系統(tǒng)運檢中，本次以關聯(lián)規(guī)則的形式完成設備之間的聯(lián)動，建立一個IEC61860標準形式的通信形式。

面對變電站3層2面中的設備，以關聯(lián)算法進行數(shù)據(jù)挖掘，找出與設備運行相關的關鍵點。在數(shù)據(jù)挖掘前預處理數(shù)據(jù)，按照二次系統(tǒng)中的5大部分結構引入支持度、置信度以及提升度等3組測算參數(shù)，對每個部分的關鍵點進行分析，以此建立關鍵點的數(shù)據(jù)庫。按照專家經(jīng)驗對運行的數(shù)據(jù)集進行分析，首先移除不符合條件的數(shù)據(jù)，在海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)關鍵點的管理規(guī)則。以項目集Q為例，處理設備W與E的關聯(lián)性為

式（1）表示設備運行數(shù)據(jù)的支持度，即(W,E)出現(xiàn)的可能性，為項目集Q中同時出現(xiàn)W和E的概率，以此判斷關鍵規(guī)則的可靠性。在此基礎上，設定min Sup為最小支持度閾值，消除出現(xiàn)較低的非頻繁數(shù)據(jù)集，構成新的數(shù)據(jù)項目集，則

式中：R為頻繁出現(xiàn)的數(shù)據(jù)項目集。在關聯(lián)規(guī)則中，若設備W已經(jīng)出現(xiàn)，那么另一組設備E出現(xiàn)的概率為

式中：Confidence為設備的置信度，即在含有設備W的情況下，同時含有設備E的項目集概率情況。設備W和設備E同時出現(xiàn)時，相關性越高則表示2個設備之間具有相似性，反之則表示設備之間不存在聯(lián)系，呈現(xiàn)獨自運行狀態(tài)。通過關聯(lián)規(guī)則下置信度和支持度的篩選，得到變電站二次系統(tǒng)中設備的運行數(shù)據(jù)集，以此對設備進行運檢。至此，通過SCD文件解析和關聯(lián)規(guī)則，完成對變電站二次設備的運檢方法設計。

3 實驗測試分析

上文中以SCD文件解析方法為基礎，設計了新的變電站二次系統(tǒng)智能運檢方法，為驗證本文方法的有效性，采用對比實驗的方式進行論證。以模板復用運檢方式和數(shù)據(jù)源改造運檢方式作為對照，以某省市中心120 kV智能變電站中的所有異常情況為例，對其數(shù)據(jù)信息進行運檢測試。

3.1 數(shù)據(jù)準備

通過供電公司采集的數(shù)據(jù)信息，在初步數(shù)據(jù)預處理后，共選擇1 208組數(shù)據(jù)用于運檢測試，對不同運檢方法的準確率進行分析。以置信度和支持度作為關聯(lián)前提，對該變電站中的3層2網(wǎng)結構模式進行分析，挑選出最容易產(chǎn)生故障的設備部分，測試變電站故障發(fā)生位置，具體如表1所示。

表1 測試變電站故障發(fā)生位置

將3層2網(wǎng)結構作為一個關鍵點進行運檢，設定出現(xiàn)1組設備故障則會影響整個變電站的通信功能。以選擇的數(shù)據(jù)信息為測試對象，分別采用3組運檢方法進行測試，分析不同方法的運檢效果。

3.2 結果分析

對變電站二次系統(tǒng)的運檢，主要是對其關鍵點的準確判斷，只有精準定位到故障設備，才能夠第一時間找到問題所在，以此對主控站發(fā)出預警提醒。將選擇的故障信息上傳至MATLAB測試平臺中，以常發(fā)生故障的設備為測試對象，按照組別進行劃分，A1～A5設備中的故障數(shù)據(jù)分別為400組、350組、200組、500組以及250組，具體運檢查準率結果如圖2所示。

根據(jù)圖2，在本文運檢方式下，對不同設備故障的查準結果準確率均在98.5%以上，且對間隔交換機設備故障的運檢查準率可以接近于100%。而模板復用運檢方式和數(shù)據(jù)源改造運檢方式的查準率分別為87.7%和89.2%，較比本文方法少了10.8%和9.3%，說明本文方法具有更好的應用效果，可以投入在變電站二次系統(tǒng)中進行使用。

圖2 運檢方式查準率測試結果

4 結 論

隨著智能技術的快速發(fā)展，我國在大多數(shù)地區(qū)已經(jīng)完成了智能變電站的設計和應用，并在許多領域中得到了認可和推廣。本文通過SCD文件解析方法獲取設備運行的各組數(shù)據(jù)，關聯(lián)不同配置信息下設備數(shù)據(jù)對象之間的聯(lián)系，并按照多種形式進行展示，完成變電站二次系統(tǒng)的智能運檢方法設計。SCD文件解析作為此次變電站智能運檢中的主要依靠，需要嚴格滿足設計文件的要求，以合理性的節(jié)點布置形式對變電站中的二次系統(tǒng)運行設備進行規(guī)則預定。但由于時間和精力有限，在研究過程中對項目的測試較為單一，僅完成了較為簡單結構的檢測，后續(xù)研究中會針對不足之處設計出更加多樣化的運檢方式，為電網(wǎng)的安全運營提供新的理論支持。