调度自动化主站智能告警的研究及应用

　　【摘 要】为保障电网安全运行，告警信息以及告警系统一直都起着举足轻重的作用。结合电力系统安全稳定运行的要求和发展，智能告警应运而生。智能告警是告警信号的智能化处理，为电网运行人员提供高效、直观的告警信息和辅助决策依据，应对危机与提高电力系统稳定运行水平，实现电网运行故障信息智能分析诊断。

　　【关键词】自动化;主站;智能告警

　　《组合机床与自动化加工技术》(月刊)创刊于1959年，是中国机械工程学会与大连组合机床研究所共同主办，中国科学技术协会主管的，由科技部和新闻出版署共同审核批准的国内外公开发行的学术性科技期刊。

　　随着电网规模增大，调度自动化系统所采集的信息量向海量化发展，调度监控人员需要对所有电网运行信息进行人工分析和处理，在异常或故障情况下，特别是台风、雷雨等恶劣天气导致电网事故频发时，大量告警信息的涌入以及语音告警和事故推画，导致调度监控人员对电网信息的监控难度急剧增加，造成监屏困难，事项梳理复杂，难以及时、准确的掌握综合故障信息，影响事故应急处理。现在，迫切需要一套满足调度运行需求的智能告警系统，实现电网运行故障信息智能分析诊断。本文论述的为主站端的智能告警系统的研究及应用。

　　1 现有告警功能存在的问题

　　现有的告警功能单一，信号按时序上报，信号之间无空间关联性，无逻辑关联性。主要对单一事项告警，不能对综合事项进行告警，不具备事故推理、故障诊断等辅助决策功能，无法处理复杂的异常，不能定位故障。

　　2 智能告警技术的功能及意义

　　智能告警技术能将告警事项智能化处理。状态检测，有效的帮助调度人员实时掌握电网运行状态;异常提醒，及时提醒调度人员发现电网中的异常情况;故障诊断，辅助调度人员在电网故障后进行判断和处置。

　　智能告警是电网调度从人工经验型向自动智能型转变的一个重要组成部分。能发现电网运行中的异常，及时提示潜在的安全风险，缩短故障分析时间，提高故障分析的准确性，是调度人员一种有效的辅助分析、决策手段，减少调度人员的工作压力。

　　目前智能告警尚处于研究探索阶段，其建设实施应分步走，一步一个台阶。当前，多数厂家研制的智能告警系统都是单系统智能告警。单系统智能告警是基于SCADA、保信系统或故障测距系统等一个应用系统。其优点是易于实现，简单实用。

　　3 智能告警推理的整体架构

　　智能告警推理总体架构自下而上分为四个层次，分别为基础信息层、知识库层、推理层、结果展示层。

　　其中基础信息层包含所有推理知识库规则的原子对象，与告警信息之间存在着唯一的映射关系;知识库层包含单一、关联告警信息推理规则;推理层用户处理实时告警信息，按推理知识寻求推理结果;结果展示层用于展示推理结果及推理详细信息。

　　3.1 基础信息层

　　告警对象为电网运行产生的监控告警信息，如：xxx间隔保护装置异常 动作，xxx断路器彈簧未储能 动作等。这些告警信息在系统中有实际的模型与之对应，告警消息报文中有对应的关键字信息，能够进行对象的唯一性辨识。在推理时需要考虑到厂站、间隔、设备等信息，有时可能需要考虑到电网拓扑关系，单从告警信息字符串解析无法获取相关从属关系，更无法进行复杂的电网事件推理。这类告警信息需要分类建立对象，同时需要与实际的电网模型进行关联。如：过流保护，与监控保护信息中的过流1段、过流2段、过流 3段、过流加速段以及过流反时限等信号关联。告警对象的描述包括对象名称、与告警信息匹配映射的方法、动作/复归表示方法、与告警类型状态的关联等。

　　3.2 知识库层

　　推理知识库的构建以告警对象库为操作原子，定义单一推理规则、关联推理规则。单一推理规则主要是对单个信号进行逻辑推理，主要包括单一直接推理、延时未复归推理、周期性的频发推理等。关联推理规则主要是有关联的告警事件信息推理出综合的事件结果，如：间隔内的事故总动作、开关分闸可以推理出开关事故跳闸;间隔内的事故总动作、开关分闸、重合闸动作、开关合闸，此时推理结果为瞬时故障。

　　3.3 推理层

　　推理机是系统中基于知识的推理在计算机中的实现的部件，主要包括推理和控制二个方面，是知识系统中不可缺少的重要组成部分。主要执行两个任务，一是检验已有的事实和规则，二是确定推理路线，多次调用知识库中的知识，进行逻辑推理，最后得到问题的结论。

　　智能告警推理以电力调控自动化系统中发生告警为数据源，按预定义的规则模板推理出结果，并给出处理意见。构建告警对象库，以告警对象为最小单元，定义推理知识库;实时接收告警消息，与告警对象库进行匹配映射，根据知识库推理出符合规则的结果并展示。

　　推理机接收到实时告警信息开始工作，对告警信息进行解析判断，并与告警对象库进行映射，分析是否满足缓存规则中某一条件，如没有则分析是否存在符合的规则;在条件全部满足时及时推出结果信息。推理机循环接收告警信息，重复上述步骤进行逻辑推理。

　　推理详细过程如下图所示：

　　3.4 结果展示层

　　推理结果展示包括推理综合事件展示和推理详细信息展示两部分，推理综合事件信息通过告警的形式发送至告警客户端，可以通过平台告警服务定义对应的告警行为动作。

　　推理详细信息展示在有需要时通过告警综合结果信息触发，独立界面展示推理过程中的详细信息。

　　4 关键技术研究

　　4.1基于属性分类的专家库技术

　　通过对变电站自动化信息缺陷属性调研，将信息按照缺陷属性进行分类，建立基本信号类型。并在基本信号类型基础上建立精确匹配的推理逻辑表达式。

　　4.2基于虚拟映射的推理机技术

　　根据电网模型建立自动化信息的空间属性(厂站、间隔、设备关联关系)，并将自动化信息的空间属性与缺陷属性(基本型号类型)映射为数字量，从而实现自然语言的规则库项数字量逻辑表达式的映射关系，推理过程映射为数字量运算表达式的匹配。

　　4.3基于动作序列分析的推理机技术

　　电网故障的同时引起相关遥信、遥测等电气量的变化，通过研究电网故障时保护的动作原理，设计电网故障告警序列，告警序列中包含保护动作期望状态及开关跳闸的期望状态，或者其他任意异常告警的期望状态。动作序列之间为或逻辑，序列内部告警项为与逻辑，序列内部告警项内部逻辑可选择非逻辑，有此完成告警项、告警序列的与、或、非逻辑计算，可实现复杂的告警动作推理。现场实施时，将现场告警对象实例化，每个告警对象关联可能的智能推理规则。事故发生后，系统首先采集事故相关的告警信息，如保护动作事件和开关跳闸事件，然后与设计的告警序列匹配，进行快速故障诊断形成故障简报。

　　5 智能告警功能目前存在的问题

　　5.1 缺少统一的规则

　　规则库建立复杂，因变电站信息描述不规范，采集信息类型各异，如对每个站的告警信息建立规则库，规则库建立复杂，规则难以描述，如有多个信号的与、或、非关系，无法通过逻辑表达式表述;建立的规则库无法在其他厂站使用，需每个站重复建立规则，工作量大。规则库涉及知识面广，推理规则涉及一次设备、二次设备、保护、自动化、电源、通信，专业知识多，建立有效的智能告警规则库比较困难。到目前为止，国内对智能告警逻辑运算的规则还没有统一的规范，由于没有统一的规则，在应用推广上受到了限制。

　　5.2 考虑量测信息的复杂推理

　　主站端智能告警系统还未实现遥测信息与遥信的综合复杂推理功能，如某间隔量测数据正常，但开关分位，可判断为该间隔测控装置异常。综合遥测和遥信综合推理，可对变电站异常遥测和遥信检错。

　　5.3考虑调度主站运行信息推理逻辑

　　目前智能告警功能用户对象为调度监控人员，关注信息为电网运行信息，未考虑自动化系统本身运行情况智能诊断，如主站功能运行情况、通道运行情况等调度主站运行信息智能诊断。

　　6 结束语

　　综上所述，随着科技的不断发展，智能告警系统已经被逐渐投入到实际运用中，其可以對电网出现的故障进行及时的智能告警，并且还能够对故障出现的原因进行诊断，实现从海量信息中准确获取故障信息，告警信息量大幅降低。在电网系统的管理中，运用智能告警系统，传统依靠人工监控分析的调度监控方式向智能化方向发展，调度监控方式发生质的飞跃，不仅可以加快系统对相关设备的分析，还能够极大的缩短电网出现故障的检修时间，进而提高电网系统供电的稳定性和安全性。

　　参考文献：

　　[1]张宏斌，黄颖祺，张蕾，王鹏，崔波.电力系统智能告警的二次回路信号建模与应用[J].华东电力，2014，42(3).

　　[2]金芬兰，王昊，范广民，等.智能电网调度控制系统的变电站集中监控功能设计[J].电力系统自动化，2015(1)：241-247.

　　[3]辛耀中，石俊杰，周京阳，等.智能电网调度控制系统现状与技术展望[J].电力系统自动化，2015(1)：2-8.