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

摘 要：調(diào)控云平臺作為支撐電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行的新一代智能平臺，具有廣泛互聯(lián)、智能互動(dòng)、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(fù)責(zé)監(jiān)視省轄電網(wǎng)運(yùn)行情況并及時(shí)推送電網(wǎng)故障和預(yù)警信息，有力支撐了調(diào)度運(yùn)行人員的日常工作，其告警準(zhǔn)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(qiáng)化各級電網(wǎng)調(diào)控機(jī)構(gòu)的感知能力，需要進(jìn)一步提升告警準(zhǔn)確率?，F(xiàn)對軟件日常運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的各種問題進(jìn)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(yùn)算邏輯等多維度提出具有針對性的改進(jìn)方案。

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

中圖分類號：TP311.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(yùn)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(jìn)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(yùn)行情況，同時(shí)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(yùn)行不穩(wěn)定等。為提高告警準(zhǔn)確率，需要改進(jìn)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(jìn)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(yùn)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(zhǔn)確性要求不斷提高，省級調(diào)控機(jī)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(kuò)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(hù)動(dòng)作信號等站端原始數(shù)據(jù)，擴(kuò)大故障感知范圍，為電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視及故障處置提供更有力的支撐。與此同時(shí)，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(jìn)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(yùn)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(hù)動(dòng)作信號等原始數(shù)據(jù)，以分鐘為間隔單位進(jìn)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(shí)時(shí)遙測，對電網(wǎng)故障跳閘進(jìn)行研判，研判告警結(jié)果由人機(jī)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(diǎn)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(zhǔn)確性進(jìn)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(shí)，因個(gè)人習(xí)慣、人工手誤等原因，未按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(hù)動(dòng)作信號等對故障研判至關(guān)重要，但目前存在個(gè)別廠站或廠站內(nèi)的個(gè)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(jìn)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(jī)組表、交流線段表、斷路器表、刀閘表等表內(nèi)，設(shè)備間拓?fù)溥B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(gè)別設(shè)備未建模、設(shè)備間連接關(guān)系缺失或錯(cuò)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(bào)文等[3]。

2? ? 多維度提升告警準(zhǔn)確率

2.1? ? 基于命名標(biāo)準(zhǔn)預(yù)處理基礎(chǔ)信號

以管理考核的方式責(zé)令電廠側(cè)、地市電力公司對數(shù)據(jù)進(jìn)行整改，對增量電網(wǎng)設(shè)備、保護(hù)信號名稱描述嚴(yán)格按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范命名[4];對已建模型的存量數(shù)據(jù)，通過開展主動(dòng)逐一核查為主、誤漏告警分析被動(dòng)發(fā)現(xiàn)為輔的方式進(jìn)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(jìn)行文本解析時(shí)最大限度容錯(cuò)，如對描述電壓等級單位的“kV” “Kv”“KV” “kv”進(jìn)行等價(jià)處理，羅馬數(shù)字“Ⅱ”與兩個(gè)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(rèn)為相同，“斷路器”與“開關(guān)”判為相同等;窮舉因個(gè)人習(xí)慣或手誤導(dǎo)致的不規(guī)范情況，盡可能準(zhǔn)確地定位名稱描述中的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)而從信號名稱的字符串中準(zhǔn)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(yàn)機(jī)制，降低誤告警概率。

如果僅考慮時(shí)間和拓?fù)溥B接關(guān)系兩個(gè)維度，當(dāng)斷路器分閘信號能夠匹配到保護(hù)動(dòng)作信號時(shí)即判定為故障跳閘，那么在新電站投運(yùn)前進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)，或因站端設(shè)備老舊頻發(fā)誤發(fā)信號的情況下，研判準(zhǔn)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(dòng)研判，檢索到滿足時(shí)間關(guān)聯(lián)和拓?fù)溥B接關(guān)聯(lián)條件的保護(hù)動(dòng)作信號時(shí)，繼續(xù)驗(yàn)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(shí)刻之前有功值維持在大于歸零值，分閘時(shí)刻出現(xiàn)陡降，最終跌落于歸零值以下。當(dāng)有功曲線滿足這一特征時(shí)，才判定符合跳閘判據(jù)，否則認(rèn)定為誤發(fā)信號。

考慮到遙測有功值采集的實(shí)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(jī)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(jī)制，以免造成真實(shí)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(dòng)試驗(yàn)引起的誤告警。如果僅依靠斷路器分閘信號和保護(hù)動(dòng)作信號的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研判，當(dāng)站內(nèi)設(shè)備檢修或新站投運(yùn)前進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，都會進(jìn)行閉合閘操作，觸發(fā)產(chǎn)生分閘信號、保護(hù)動(dòng)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(shí)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(yùn)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(yuǎn)方遙控，仍會處于閉合狀態(tài);檢修和傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，刀閘始終處于分閘狀態(tài)。

利用這一特點(diǎn)，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(hù)動(dòng)作信號的條件下，如果在故障時(shí)刻前后，該斷路器兩側(cè)刀閘沒有發(fā)生動(dòng)作，則判定符合跳閘判據(jù)，否則認(rèn)定為誤告警進(jìn)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(jī)構(gòu)和地市級調(diào)度機(jī)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(jī)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(dǎo)致最終在調(diào)控云出現(xiàn)兩套220 kV數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，由于兩級調(diào)度機(jī)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(hù)信號在地調(diào)同時(shí)包含主保護(hù)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(shí)，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(hù)動(dòng)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(dòng)作”則認(rèn)定滿足跳閘判據(jù)，地調(diào)側(cè)滿足“斷路器分閘+事故總動(dòng)作”或“斷路器分閘+主保護(hù)動(dòng)作”其一則認(rèn)定滿足跳閘判據(jù)。

2.5? ? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)視機(jī)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(jī)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(shí)間的數(shù)據(jù)中斷，告警研判會受到嚴(yán)重影響，漏掉大量跳閘告警。對此在調(diào)控云建立監(jiān)視機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的傳輸情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)提醒，以間接提高告警準(zhǔn)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(gè)以時(shí)標(biāo)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(shí)長限值，當(dāng)中斷時(shí)間超過限值時(shí)，以語音和畫面閃爍的方式對值班員進(jìn)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(hù)動(dòng)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(shí)長超過設(shè)定限值，以語音和畫面閃爍的方式對值班員進(jìn)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(hù)動(dòng)作信號，最初程序以分鐘為周期進(jìn)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(dòng)作時(shí)間和保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般會間隔幾秒，如果兩個(gè)信號恰好被分隔在兩個(gè)周期，程序在處理時(shí)無法成功關(guān)聯(lián)，將判定不滿足判據(jù)。

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

（1）研判啟動(dòng)周期1 min。

（2）緩存2 min斷路器分閘信號、保護(hù)動(dòng)作信號;移動(dòng)時(shí)間窗刷新數(shù)據(jù)，每分鐘擴(kuò)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(hù)動(dòng)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(zhǔn)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(yùn)行情況，通過應(yīng)用以上方法，告警準(zhǔn)確率[告警準(zhǔn)確率=1-（誤告數(shù)+漏告數(shù)）/真實(shí)跳閘總數(shù)]已經(jīng)由1月的85.34%提升至11月的92.33%。

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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(dòng)化。