行业资料智能电网变电站集中监控告警专家处理系统的研

行业资料智能电网变电站集中监控告警专家处理系统的研 智能电网变电站集中监控告警专家处理系统的研时间:2010-04-19 20:19来源:未知 作者:严 胜 国网电力科 点击: 207次 随着电力系统技术的发展，供电公司的变电站正在全面铺开实施无人值班模式。此时，无人值班变电站中所有遥信、遥测量全部上传到调度集控一体化系统中，集控中心负责所有变电 1 概述 国家电网公司提出了立足自主创新，加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展的统一的坚强智能电网的发展目标。变电站是智能电网的重要支撑节点，近年来，供电企业出于减人增效、节省成本的需要，全面铺开实施220kV 及以下变电站无人值班。变电站实施无人值班后，全部信息汇总到监控中心，按时间顺序显示。一个监控几十个220kV 及以下变电站的集中监控中心监视的遥信量有几万条，各种信号动作频繁，特别是在电网故障时，值班员眼花缭乱，无所适从，很容易遗漏重要告警信号，延误处理。因此，迫切需要在监控系统运行工作站上安装一套对变电站运行信息进行处理的智能告警专家处理系统，提取故障报警信息，辅助故障判断及处理。 首先，为实现信息的分类显示，要对变电站遥信遥测量进行批量分类定义，赋予属性。工程实际将变电站遥信遥测信号分为三类:提示、告警、事故及变位信息。为了满足运行监视的需要，运行工作站上显示窗口由6 个页面组成，分别是:时序信息、提示信息、告警信息、事故及变位信息、检修信息、未复归告信息，每个页面能由用户根据需要激活或关闭。这样，监控值班员真正需要关心的仅仅是事故及变位信息和未复归告警信息，也排除了检修信息的干扰，监控工作量呈指数级下降。 其次，我们建立起变电站告警信息专家处理系统知识库，采用正向推理及逻辑推理技术，实现对单个或关联的多个告警事件进行推理判断，给出发生的原因及处理措施。变电站监控中心遥信信号尽管有几万个，但需要关注的变电站事故及异常告警信号经过归纳总共只有90 种左右，每种都进行原因说明并提供处理。这样我们规范了现场信号的命名，并对其进行分类，辅加事故告警信号与知识库中归纳的事故告警信号种类建立起关联关系，实现单一事件推理。同时，我们将每个告警信号都赋予单元间隔属性，在一个短时间段内，变电站某一单元设备连续发生存在关联的多个(2 个以上)事故或告警信号，称为一个“综合事件”，推理给出一个综合的判断和处理方案，实现综合事件逻辑推理。 2 原理和实现 2.1 信号的预处理 变电站各种运行遥信总量虽然很大，但经常动作的是提示类信号，不需要关注，关键是要注意事故和告警类信息。现状是各种信号混杂一起仅按时序显示，监视的工作量很大。如果把不需关注提示类信号剔除，仅仅保留事故及告警信号，则需要监视的信号量就会急剧下降。为了实现这一功能，必须把监控系统系统采集上来的全部遥信量进行分类定义，赋予属性。工程实际将变电站遥信信号分为 三类:提示、告警、事故及变位信息。为了满足运行监视的需要，运行工作站上显示窗口由6个页面组成，分别是:时序信息、提示信息、告警信息、事故及变位信息、检修信息、未复归告警信息，每个页面能由用户根据需要激活或关闭。界面如图1 。 分页面显示 时序页面:与原有的告警窗显示一致，全部信息按时序显示。 提示页面:只显示提示性信号，若同一提示性信号在告警最大的设定的循环队列数组数内重复出现N 次(默认为4次，可由用户自定义)，则把该提示性信号自动在告警页面中出现。如断路器机构电机运转打压储能信号“油泵运转”本来是个提示性信号，但同一设备频繁出现该信号，说明该断路器机构高压油内漏，可能很快就会发展为分合闸闭锁的异常情况，必须尽快处理，这时该提示性信号就升格为告警性信号了。而靠人为发现这个异常是非常困难的，依靠计算机系统可以极大地提高监控质量。 告警页面:只显示告警性信号。事故及变位页面:只显示事故跳闸及变位信号。 检修页面:某个单元被置“检修”牌后，该单元的所有信号进入检修画面显示，不在提示、告警、事故、告警未复归4 个画面中出现，时序页面与原OPEN2000 告警一致。变电设备检修，特别是继电保护装 置校验时会有很多告警信号和事故变位信号动作，极大地干扰正常设备的运行监视。因此，设置检修页面，将检修设备的所有信号提出来显示在该页，可以避免影响正常监视。 未复归告警页面:按照时间顺序显示未复归的告警性信号，如某个动作的告警性信号已经复归，说明设备的异常情况已经消除，则这个信号应在“告警未复归页面” 中消失。 上述6 个信号显示窗口中，监控值班员真正需要打开监视的只有“事故及变位页面”和“未复归告警页面”，用来监视系统故障和设备异常，监视工作量成指数级下降，不会发生疏漏。 遥测、遥信信号的分单元 变电站同一单元间隔设备内的信号具有逻辑关联性，如保护动作和断路器跳闸关联，非同一单元间隔设备的信号不具关联性。因此，对变电站的每个遥测、遥信信号还必须定义其单元属性，方能满足运行监视的需要。 分单元显示的必要性:将同一单元设备信号放在一起显示，才能正确判断该间隔发生的事故异常情况。而现状仅按时序显示时需要人工寻找归类后再进行判断，非常不方便，效率低下。 将同一单元设备内具有逻辑关联性的信号放在一起进行推理，才能实现专家系统[ 1 、2 ] 的功能。 “检修”信号必须按单元整体定义，否则极不方便而且容易遗漏。 信号隶属单元的种类:根据运行需要，变电站遥测、遥信信号所属的单元种类可由用户任意定义，本项目中定义有线路、主变、母线及公共4 种设备单元。 线路开关单元:开关分合闸信号、开关机构信号、保护信号、模拟量(三相电流及有功);对3 / 2 接线，2 台开关及保护、线路保护等信号全部列入。 主变单元:三侧开关分合闸信号、三侧开关机构信号、主变保护信号、冷却器及其电源信号、有载调压信号、模拟量(三侧开关各相电流及有功)。 母线单元:按电压等级分，不管几组，接该电压等级所有开关跳闸信号、母差保护信号。 公共单元:所用电、压变回路、直流系统的信号及其它公共信号。 按单元显示要求:以某个单元第一个出现的信号为起始时间，在此后N 秒(可由用户任意定义)内该单元所有的动作及复归信号，均在该“单元区”内显示，作为一个事件。 超过N 秒该单元的动作及复归信号，作为另一个综合事件。一个事件内的一个或多个信号就可以进行逻辑推理，判断故障，并提供简要的处理方案。 2.2 专家系统知识库的生成 监控中心遥信遥测信号尽管有两万多个，但需要关注的变电站事故及异常告警信号经过归纳总共只有90 种左右，这也覆盖了江苏电网220kV 及以下变电站全部事故及异常告警信号的种类，因而具有普遍意义。我们将这90 种事故及告警信号每种都进行了原因说明并提供处理方案，和数十位长期工作于一线的专家一起，经过多次长时间的会议和建立起信号处理专家系统处理方案知识库[3]。处理方案知识库目前共有90 种，选择几种举例如下: 例一:断路器控制回路断线信号:包括第一组/ 第二组控制回路/ 电源断线 说明:控制回路断线信号由操作箱内跳闸位置继电器(T W J )和合闸位置继电器(H W J )同时失电，由它们的常闭接点串联发出的。可能的原因有:控制电源断线，合闸或分闸位置继电器故障(断线)，开关分合闸闭锁。 处理:有开关分闸闭锁信号则按照分闸闭锁处理;若是控制电源断线，检查操作电源的熔丝或空气开关，设法恢复;不能恢复正常汇报调度和工区，派人处理。若一组断线，可暂时运行(第一组断线会 影响重合闸);若两组同时断线，立即汇报调度及工区，采用旁路代或倒空母线后拉开母联将开关隔离。 例二:所用电母线电压越限 说明:所用电失电;所用电电压过高或过低;装置或电压监视继电器误动。 处理:由故障引起的所用电失电，先恢复所用电，再处理故障;若电压超出正常范围，采用必要的调节手段进行调节;无法恢复，汇报调度和工区。 例三:母线失灵保护动作 说明:有线路失灵动作和母联失灵动作两种。线路保护上有失灵动作信号，所在母线上其它所有开关跳闸，为线路失灵。母联失灵动作，正副母差全部动作并跳闸，为母联失灵。 处理:线路开关失灵，将该开关隔离后，迅速恢复送电;母联失灵，隔离故障母线和母联开关，将故障母线上所有开关冷倒至正常母线，再恢复送电。参照省调母线故障的处理原则进行处理。 2.3 在线处理专家系统中推理机的原理 系统推理机制:本系统的人机界面是系统与用户进行交流时的界面。通过右键触发该界面，系统通过正向和逻辑推理[4]回答相关问题，并输出推理结果及相关的解释等。 知识获取是专家系统知识库是否优越的关键，也是专家系统设计的“瓶颈”问题，通过知识获取，可以扩充和修改知识库中的内容。 专家系统的基本工作流程是，用户通过人机界面回答系统的提问，推理机将用户输入的信息与知识库中各个规则的条件进行匹配，并把被匹配规则的结论存放到综合数据库中。最后，专家系统将得出最终结论呈现给用户。 本课题的推理过程中，并不是简单的IF 和ELSE 专家系统推理判断，而是根据告警信号的类型、主次要性、所属单元间隔、与知识库的匹配情况等综合信息，经过匹配和判断后，给出一个推理结果。 2.4 在线处理专家系统中的综合事件逻辑推理的实现 在一个短时间段内，变电站某一单元设备连续发生多个(2 个以上)事故或告警信号，这些连续发生信号是一个存在关联的有机整体，称为一个“综合事件”。这个综合事件中必然是由某个事故或异常引起，我们的“综合推理”逻辑就是要根据发生的“综合事件”推理出该单元设备究竟发生了何种异常和事故， 给出一个综合的判断和处理方案。即专家系统还要解决信号组合判断的问题。设定一个“短时间”是考虑变电站现场信号经过远程工作站传到OPEN2000 系统中时存在时间上的偏差，即现场同时发生的几个信号在远方主站系统中接收时时序上是存在一定偏差的，主要是由于自动化系统信息处理造成的。这个“短时间”就是要躲过自动化系统信息处理时间，但又不能太长，否则没有关联的信号也会被并入这一“综合事件”。根据经验，一般可以整定为如3 ,1 0 秒，并可以由用户自行调整。 “综合事件”逻辑推理方法主要是两种，一是穷举法，即某种事件的组合推理出一个异常事件;另一种是模糊推理法，只要在某单元设备上找到某个或几个事件，不管还有没有其他事件就推理出一个异常事件。如: 穷举法:断路器SF6 气压低报警，断路器SF6 气压低闭锁，断路器控制回路断线，断路器N 2 / S F 6 / 油压力低总闭锁，上述4 个信号同时出现，则判断为“断路器S F 6 气压低闭锁分合闸”。 模糊推理法:断路器S F 6 气压低闭锁，断路器控制回路断线。某个单元设备内，只要上述两个信号同时出现，就判断为“断路器SF6 气压低闭锁分合闸”。两种推理方法的比较: 从上述两个推理的实例可以看出，“穷举法”推理精确度，能有效排除误遥信的影响，但适应性略差，因为变电设备型号、构造繁多，告警信号不可能完全一致;“模糊推理法”推理精确度不如“穷举法”,偶然会受误遥信的干扰，但适应性很好，能应对不同型号、构造的设备，而且推理精确度也足以满足现场运行的需要。因此，在本工程专家系统中，“模糊推理法”应用得更多一点，只有在事件特别重要、需要精确推理时才用“穷举法”。 本工程中，系统知识库具有良好的可扩充性，可以方便地进行修改、添加。综合事件模糊推理关系举例如1 。 2.5 网络拓扑搜索在专家处理系统中的应用 在实际系统中，很多互相关联信号在电网结构上存在一定的拓扑连接关系， 通过拓扑搜索我们可以有效的进行进一步的多事件综合推理，找出事故的根本原 因，避免表面信号对值班员判断的影响。 3 课题价值和结论 该课题的成功实施具有明显的安全效益和经济效益。目前监控信号多的时候，需要监控人员边梳理、边分析、边处理，看上去监控人员很忙，其实效率很低，许多都是无用功。该课题实施后，不管信号多少，都是一目了然，并具有辅助分析、处理的功能，极大提高了工作效率，实际运行后，常州集控中心值班员劳动强度减轻了2/3。实施该项目后，能保证在最短的时间内收集所有与事故异常相关的重要信号并获得该类异常事故情况的处理方法，协助值班员及时进行准确分析、处理，削弱了事故对系统的影响，减少了异常的危害性，保证准确、迅速处理异常事故。有利于普遍提高监控值班员的技术业务素质，系统提供的事故异常处理方案是变电运行人员良好的培训教材，与现场设备紧密结合，有利于监控人员熟悉设备、熟悉回路、熟悉事故及异常处理。节省监控值班员人员工资成本，本课题项目在监控中心实施后，可以将发生的事故及异常情况直接判断出来告知监控中心值班员，并提供简要处理方案，因而可以大大减轻监控值班员的工作量，并对保障电网和设备的安全运行有着极为重要的意义。 参考文献 [1] 刘青,彭晓兰,程时杰,谭振宇,田莉芬.面向对象的电力系统专家系统设计[J].电力系统自动化.1997,21(5):33-36,52. [2] 专家系统在电力系统中的应用.中国电力出版社.1998 [3] 束洪春,司大军,等.电力变压器故障诊断专家系统知识库建立和维护的粗糙集方法[J].中国电机工程学报.2002,22(2):31-35. [4] 孙来军,胡晓光.利用CPLD 实现故障诊断专家系统高速逻辑推理[J].电力自动化设备.2006,26(10):21-24. 作者简介 严胜(1 9 7 9 - )， 男， 硕士， 从事电力系统高级应用软件方面的研究工作。 (责任编辑:admin)