配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)設計分析

摘要：闡述了配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)的優(yōu)化設計意義，介紹了配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)的設計難點、設計要點和關鍵技術。該智能報警系統(tǒng)可以滿足配網(wǎng)自動化主站運行需求，實現(xiàn)電網(wǎng)運行故障信息的智能分析診斷。

關鍵詞：配網(wǎng)自動化主站;智能報警系統(tǒng);設計難點;關鍵技術

0 引言

隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)所采集的信息量向海量化方向發(fā)展，配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控人員需要對所有電網(wǎng)運行信息進行人工分析和處理，尤其是在臺風、雷雨等惡劣天氣導致電網(wǎng)事故頻發(fā)時，大量報警信息以及語音報警的涌入，導致配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控人員對電網(wǎng)信息的監(jiān)控難度急劇增加，造成監(jiān)控人員難以及時、準確地掌握綜合故障信息，影響事故的應急處理。因此，現(xiàn)階段迫切需要一套能滿足配網(wǎng)自動化主站運行需求的智能報警系統(tǒng)，以實現(xiàn)電網(wǎng)運行故障信息的智能分析診斷。

1 配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)的優(yōu)化設計意義

配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)的優(yōu)化設計能加強報警事項的智能化處理。其中，狀態(tài)檢測可有效幫助配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控人員實時掌握電網(wǎng)運行狀態(tài);異常提醒功能可及時提醒配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的異常情況;故障診斷功能可輔助配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控人員在電網(wǎng)發(fā)生故障后及時進行判斷和處置。智能告警是電網(wǎng)調(diào)度從人工經(jīng)驗型向自動智能型轉(zhuǎn)變的一個重要組成部分，能發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運行中的異常，及時提示潛在的安全風險，縮短故障分析時間，提高故障分析的準確性，是配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控人員一種有效的輔助分析、決策手段，減少了工作人員的壓力。目前智能報警系統(tǒng)處于研究探索階段，多數(shù)廠家研制的智能報警系統(tǒng)是基于SCADA系統(tǒng)、保信系統(tǒng)或故障測距系統(tǒng)等的應用系統(tǒng)，具有易于實現(xiàn)、簡單實用等特點。

2 配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)功能設計難點

2.1 ? ?設計量測信息的推理復雜

主站端智能報警系統(tǒng)還未實現(xiàn)遙測信息的復雜推理功能，如某間隔量測數(shù)據(jù)正常，但開關分位，可判斷為該間隔測控裝置異常。綜合遙測和遙信推理，可對變電站異常遙測和遙信進行檢錯。

2.2 ? ?設計配網(wǎng)主站運行信息邏輯復雜

目前智能報警系統(tǒng)的功能用戶對象為配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控人員，關注信息為電網(wǎng)運行信息，未考慮自動化系統(tǒng)本身運行情況的智能診斷，如主站功能運行情況、通道運行情況等配網(wǎng)自動化主站運行信息的智能診斷。

3 配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)整體架構設計

智能報警系統(tǒng)總體架構設計自下而上分為4個層次，分別為基礎信息層設計、知識庫層設計、推理層設計、結(jié)果展示層設計。其中，基礎信息層包含所有推理知識庫規(guī)則的原子對象，與報警信息之間存在著唯一的映射關系;知識庫層包含單一、關聯(lián)報警信息推理規(guī)則;推理層用戶處理實時報警信息，按推理知識尋求推理結(jié)果;結(jié)果展示層用于展示推理結(jié)果及推理詳細信息。4個層次的相互關系如圖1所示。

3.1 ? ?基礎信息層設計

報警對象為電網(wǎng)運行產(chǎn)生的監(jiān)控報警信息，如：xxx間隔保護裝置異常動作，xxx斷路器彈簧未儲能動作等。這些報警信息在系統(tǒng)中有實際的模型與之對應，報警消息報文中有對應的關鍵字信息，能夠進行對象的唯一性辨識。在推理時需要考慮到廠站、間隔、設備等信息，有時可能需要考慮到電網(wǎng)拓撲關系，單從報警信息字符串解析無法獲取相關從屬關系，更無法進行復雜的電網(wǎng)事件推理。這類報警信息需要分類建立對象，同時需要與實際的電網(wǎng)模型進行關聯(lián)。如：過流保護與監(jiān)控保護信息中的過流1段、過流2段、過流3段、過流加速段以及過流反時限等信號關聯(lián)。報警對象的描述包括對象名稱、與報警信息匹配映射的方法、動作/復歸表示方法、與報警類型狀態(tài)的關聯(lián)等。

3.2 ? ?知識庫層設計

推理知識庫的構建以報警對象庫為操作原子，定義單一推理規(guī)則、關聯(lián)推理規(guī)則。單一推理規(guī)則主要是對單個信號進行邏輯推理，主要包括單一直接推理、延時未復歸推理、周期性頻發(fā)推理等。關聯(lián)推理規(guī)則主要是由關聯(lián)的報警事件信息推理出綜合的事件結(jié)果，如：間隔內(nèi)的事故動作、開關分閘可以推理出開關事故跳閘;間隔內(nèi)的事故動作、開關分閘、重合閘動作、開關合閘，此時推理結(jié)果為瞬時故障。

3.3 ? ?推理層設計

推理機是系統(tǒng)中基于知識的推理在計算機中的實現(xiàn)部件，主要包括推理和控制兩個方面，是知識系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分。推理機主要執(zhí)行兩個任務：一是檢驗已有的事實和規(guī)則;二是確定推理路線，多次調(diào)用知識庫中的知識，進行邏輯推理，最后得到問題的結(jié)論。

智能報警推理以電力調(diào)控自動化系統(tǒng)中發(fā)生的報警為數(shù)據(jù)源，按預定義的規(guī)則模板推理出結(jié)果，并給出處理意見。構建報警對象庫，以報警對象為最小單元，定義推理知識庫;實時接收報警消息，與報警對象庫進行匹配映射，根據(jù)知識庫推理出符合規(guī)則的結(jié)果并進行展示。

推理機接收到實時報警信息開始工作，對報警信息進行解析判斷，并與報警對象庫進行映射，分析是否滿足緩存規(guī)則中某一條件，如沒有則分析是否存在符合的規(guī)則;在條件全部滿足時及時推出結(jié)果信息。推理機循環(huán)接收報警信息，重復上述步驟進行邏輯推理。

3.4 ? ?結(jié)果展示層設計

推理結(jié)果展示包括推理綜合事件展示和推理詳細信息展示兩部分，推理綜合事件信息通過報警的形式發(fā)送至報警客戶端，可以通過平臺報警服務定義對應的報警行為動作。推理詳細信息展示在有需要時通過報警綜合結(jié)果信息觸發(fā)，獨立界面展示推理過程中的詳細信息。

4 配網(wǎng)自動化主站智能報警系統(tǒng)設計的關鍵技術

4.1 ? ?基于屬性分類的專家?guī)旒夹g

通過對變電站自動化信息缺陷屬性的調(diào)研，將信息按照缺陷屬性進行分類，建立基本信號類型，并在基本信號類型基礎上建立精確匹配的推理邏輯表達式。

4.2 ? ?基于虛擬映射的推理機技術

根據(jù)電網(wǎng)模型建立自動化信息的空間屬性（廠站、間隔、設備關聯(lián)關系），并將自動化信息的空間屬性與缺陷屬性（基本型號類型）映射為數(shù)字量，從而實現(xiàn)自然語言的規(guī)則庫下數(shù)字量邏輯表達式的映射關系，推理過程映射為數(shù)字量運算表達式的匹配。

5 結(jié)語

智能報警系統(tǒng)已經(jīng)被逐漸投入到實際運用中，可以對電網(wǎng)出現(xiàn)的故障進行及時的智能報警，還能對故障出現(xiàn)的原因進行診斷，從海量信息中準確獲取故障信息。在電網(wǎng)系統(tǒng)管理中，運用智能報警系統(tǒng)，可使配網(wǎng)自動化主站監(jiān)控方式向智能化方向發(fā)展，極大地縮短了電網(wǎng)出現(xiàn)故障后的檢修時間，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性和安全性。

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收稿日期：2020-04-30

作者簡介：梁廷安（1994—），男，廣西欽州人，研究方向：配網(wǎng)自動化。