電力調(diào)度監(jiān)控一體化系統(tǒng)的信息告警優(yōu)化研究

宣圣謝賢，計杭輝，朱 楓，侯興民，孟思雨

（浙江大有實業(yè)有限公司電纜工程分公司，浙江 杭州 310000）

0 引 言

電力調(diào)度監(jiān)控一體化系統(tǒng)是指將電網(wǎng)調(diào)度和監(jiān)控功能集成在一起的系統(tǒng)，通過實時監(jiān)測和分析電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，提供關(guān)鍵信息和告警，以確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。該系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理以及告警管理等模塊。然而，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和信息量的快速增長，傳統(tǒng)的告警體系已經(jīng)無法滿足實際需求，告警信息的準確性和實用性亟待優(yōu)化。

1 電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控一體化系統(tǒng)的構(gòu)成情況

1.1 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中扮演著重要角色，負責(zé)從電力系統(tǒng)中獲取各種關(guān)鍵的監(jiān)測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括電壓、電流、功率、負荷等重要信息。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)可以利用傳感器、監(jiān)測設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）系統(tǒng)等多種手段[1]。傳感器通過感知電力系統(tǒng)中的物理量，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，提供準確的測量數(shù)據(jù)。監(jiān)測設(shè)備用于監(jiān)視電力系統(tǒng)的各個部分，并將關(guān)鍵數(shù)據(jù)反饋到數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中。SCADA系統(tǒng)通過遠程終端單元與電力系統(tǒng)通信，實現(xiàn)對各種設(shè)備和過程的監(jiān)測與控制，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 SCADA系統(tǒng)

1.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)負責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)從現(xiàn)場傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心或監(jiān)控中心。為了實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸，該子系統(tǒng)通常采用各種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，如以太網(wǎng)、無線通信等。以太網(wǎng)能夠通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)連接各個數(shù)據(jù)采集節(jié)點與數(shù)據(jù)處理中心，使得數(shù)據(jù)可以以高速、穩(wěn)定的方式傳輸，確保實時監(jiān)測和遠程控制的可靠性。無線通信可以通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，使得數(shù)據(jù)采集節(jié)點不受布線限制，具有更高的靈活性和便捷性[2]。

1.3 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的主要任務(wù)是對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行處理、分析以及存儲，以生成實時的電力系統(tǒng)狀態(tài)和運行指標(biāo)[3]。通過采用實時數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘算法等技術(shù)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)能夠高效處理大量的數(shù)據(jù)，并提取有價值的信息。例如，它可以監(jiān)測電力系統(tǒng)的頻率、功率因數(shù)、線路負載等關(guān)鍵指標(biāo)，實時反饋電力系統(tǒng)的運行狀況。這些數(shù)據(jù)不僅可以用于監(jiān)測和控制電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，還可以用于故障診斷和預(yù)測分析，提供決策支持。此外，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)能夠幫助電力系統(tǒng)運營人員及時掌握系統(tǒng)狀態(tài)，并采取相應(yīng)措施來保障電力供應(yīng)的可靠性與穩(wěn)定性。

1.4 告警管理子系統(tǒng)

告警管理子系統(tǒng)的主要功能是對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行處理、分析和存儲，具體如圖2所示。通過運用實時數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘算法等先進技術(shù)，該子系統(tǒng)能夠?qū)崟r生成電力系統(tǒng)的狀態(tài)和運行指標(biāo)，包括頻率、功率因數(shù)、線路負載等重要參數(shù)，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了重要參考依據(jù)[4]。該子系統(tǒng)還能夠高效處理大量數(shù)據(jù)，并對其進行深入分析，從而發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢。利用分析結(jié)果，系統(tǒng)運維人員能夠及時了解電力系統(tǒng)的狀態(tài)，采取相應(yīng)的措施進行調(diào)整和優(yōu)化。

圖2 告警管理子系統(tǒng)

2 電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 告警信息過多

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大和數(shù)據(jù)量的增加，告警信息的數(shù)量呈指數(shù)級增長，給運維人員造成了巨大困擾。大量的告警信息使得運維人員難以分辨有效告警和無效告警，增加了工作負擔(dān)，并帶來了錯誤判斷的風(fēng)險。過多的告警信息使得運維人員不得不處理大量的報警，導(dǎo)致時間和資源的浪費。此外，大量無效告警的存在也對運維人員的心理狀態(tài)產(chǎn)生負面影響，可能導(dǎo)致疲勞和錯誤決策的發(fā)生。例如，一臺電力變壓器可能因為溫度升高而觸發(fā)多個告警，但只有其中一個是真正需要關(guān)注的，其他的告警可能只是因為傳感器故障或環(huán)境因素引起的誤報。在過多的告警信息下，運維人員可能無法準確判斷哪個告警是真實的，從而延誤對潛在問題的處理，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備故障或停電等嚴重后果。

2.2 冗余告警頻發(fā)

冗余告警頻發(fā)是由于監(jiān)測設(shè)備和系統(tǒng)之間存在數(shù)據(jù)冗余和交叉監(jiān)測的情況，導(dǎo)致同一個問題產(chǎn)生多個重復(fù)的告警信息。這種冗余告警的存在給運維人員帶來了困擾，并且顯著降低了告警處理的效率。由于同一問題產(chǎn)生多個告警，運維人員需要耗費更多的時間和精力來篩選、識別與處理這些信息，不僅浪費人力資源，還可能導(dǎo)致告警處理的延誤，從而延長故障修復(fù)的時間。此外，由于冗余告警的存在，運維人員可能會在處理過程中錯過關(guān)鍵的告警或優(yōu)先級較高問題的告警，從而導(dǎo)致故障得不到及時解決，進一步影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。

3 優(yōu)化電力調(diào)度監(jiān)控一體化系統(tǒng)告警信息體系的具體策略

3.1 數(shù)據(jù)分析和異常檢測

數(shù)據(jù)分析和異常檢測是現(xiàn)代技術(shù)在各個領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的重要工具。利用數(shù)據(jù)分析和異常檢測技術(shù)，能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和分析，從中識別出異常情況，并生成相應(yīng)的告警。數(shù)據(jù)分析是指通過對大量數(shù)據(jù)的收集、整理以及解釋，從中提取有用信息和模式的過程。數(shù)據(jù)分析過程中可以應(yīng)用各種統(tǒng)計方法、機器學(xué)習(xí)算法和可視化技術(shù)，以便更好地理解數(shù)據(jù)的特征和趨勢。通過數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性、趨勢以及異常模式。在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，異常檢測可以通過設(shè)定合適的閾值或使用統(tǒng)計模型來檢測數(shù)據(jù)中的異常點、離群值或異常模式[5]。這些異?？赡鼙硎緷撛诘墓收稀⑵墼p行為、網(wǎng)絡(luò)攻擊或其他重要事件。通過異常檢測可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題或風(fēng)險，以便采取相應(yīng)的措施來解決或阻止它們的發(fā)展。舉例來說，假設(shè)正在監(jiān)測一家電力公司的發(fā)電機組，通過數(shù)據(jù)分析可以收集并分析發(fā)電機組的運行數(shù)據(jù)，如溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等，然后利用異常檢測技術(shù)可以識別出溫度異常升高、壓力異常波動或轉(zhuǎn)速異常加快等異常情況。這些異?？赡芤馕吨O(shè)備運行不正?；虼嬖跐撛诠收系娘L(fēng)險。一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)可以立即生成相應(yīng)的告警，以便工作人員采取相應(yīng)的措施。

3.2 告警策略優(yōu)化

為了適應(yīng)電力系統(tǒng)的特點和實際需求，可以采取一系列措施來優(yōu)化告警生成和傳遞策略，從而減少冗余告警并提高告警的實用性。一方面，可以通過設(shè)置合理的告警閾值來優(yōu)化策略。通過對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行分析和建模，可以確定適當(dāng)?shù)拈撝捣秶?，在超出閾值時觸發(fā)告警。例如，對于電流或電壓的變化，可以設(shè)定一個合理的范圍，只有當(dāng)變化超過該范圍時才觸發(fā)告警，以避免對正常波動造成的微小變化產(chǎn)生不必要的告警，從而減少冗余告警的發(fā)生。另一方面，調(diào)整告警的敏感度和優(yōu)先級也是優(yōu)化策略的關(guān)鍵。不同的設(shè)備和系統(tǒng)部件具有不同的特點，因此可以設(shè)置不同的敏感度級別。對于關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)部件，可以設(shè)置高敏感度，以便更早地檢測到潛在故障或異常情況。例如，對于電力系統(tǒng)中的變壓器或發(fā)電機組，可以設(shè)置較高的敏感度，以便及早發(fā)現(xiàn)溫度或振動異常等問題。此外，引入智能分析和決策支持系統(tǒng)也能夠有效優(yōu)化告警策略。通過利用機器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)，可以對歷史數(shù)據(jù)進行深入分析，發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和規(guī)律，并將其應(yīng)用于告警生成和傳遞過程。例如，通過對大量歷史告警數(shù)據(jù)的分析，可以建立預(yù)測模型，預(yù)測特定條件下可能發(fā)生的故障或異常情況，從而提前生成相應(yīng)的告警。

3.3 告警信息過濾和分類

通過訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)模型，可以對告警信息進行自動過濾和分類。首先，需要建立一個訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集包含了各種類型的告警信息以及它們的標(biāo)簽，如無效告警、冗余告警以及各種具體的告警類型。其次，利用自然語言處理技術(shù)對告警信息進行文本處理，提取出關(guān)鍵詞和特征。再次，將這些特征作為輸入，訓(xùn)練一個機器學(xué)習(xí)模型來進行分類，如支持向量機、隨機森林或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。訓(xùn)練完成后，這個模型可以自動對新的告警信息進行分類。當(dāng)一個告警信息到達時，系統(tǒng)會對其進行文本處理，提取出特征，并將這些特征輸入到訓(xùn)練好的模型中進行分類。根據(jù)模型的預(yù)測結(jié)果，可以自動過濾無效告警和冗余告警，只保留有價值的告警信息。最后，模型還可以將告警信息按照具體的類型進行整理，使得運維人員可以更加清晰地了解系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，從而有針對性地采取措施。這種引入機器學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)的方法能夠極大地提高告警信息處理的效率和準確性。

4 結(jié) 論

電力調(diào)度監(jiān)控一體化系統(tǒng)的信息告警優(yōu)化研究是為了提高電力系統(tǒng)運行效率和可靠性而進行的重要探索。通過引入機器學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)，實現(xiàn)告警信息的自動過濾和分類，可以減少運維人員處理無效告警和冗余告警的工作量，提供清晰和有針對性的告警信息，利于快速響應(yīng)和處理。這些研究和應(yīng)用將大大提升電力調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的效能，為電力行業(yè)的穩(wěn)定供電和安全運行提供有力支持。