數(shù)字化變電站智能警示告警與決策分析系統(tǒng)研究及應(yīng)用

鄢天畢++莫樹超++王梅

摘要：變電站作為電力系統(tǒng)的重要職能部門，在電力建設(shè)中占據(jù)重要地位。在現(xiàn)代化科技發(fā)展的帶動(dòng)下，我國電力事業(yè)建設(shè)取得了質(zhì)的飛躍，變電站數(shù)字化發(fā)展形勢已成定局。然而在變電站數(shù)字化模式運(yùn)行過程中，監(jiān)控系統(tǒng)急劇增加的告警信息數(shù)量與系統(tǒng)告警處理性能之間的矛盾日益凸顯。所以采取有效策略，解決信息處理需求與系統(tǒng)處理功能不相匹配的現(xiàn)狀，是當(dāng)前變電系統(tǒng)亟待解決的問題。本文結(jié)合多年來的工作實(shí)踐，對數(shù)字化變電站的智能警示告警與決策進(jìn)行分析，構(gòu)建一套完善、高效的警示告警系統(tǒng)與決策方法，旨在為相關(guān)工作的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化變電站 告警預(yù)警機(jī)制 決策分析

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0076-02

隨著變電站的數(shù)字化發(fā)展，所用的設(shè)備性能越來越先進(jìn)，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，但是數(shù)據(jù)傳輸與處理能力受規(guī)約影響仍舊處于較低層面。導(dǎo)致調(diào)度中心接受的信息數(shù)量大大增高，當(dāng)工作處于正常狀態(tài)時(shí)，會(huì)有上千條信息需要讀取與處理，將消耗工作人員大量的時(shí)間與精力。當(dāng)工作處于非正常狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)信息“井噴”現(xiàn)象，海量信息會(huì)上傳到調(diào)度中心，致使工作人員對于重要信息查找、辨別、讀取的難度大大增加，出現(xiàn)關(guān)鍵信息漏讀，處理事故的效率受到嚴(yán)重影響。因此，建設(shè)合理的故障報(bào)警及診斷系統(tǒng)，增強(qiáng)數(shù)字化變電站警示告警與決策的性能非常必要。本文將著重對該系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究分析。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目旨在建立一套變電站和調(diào)度中心兩級分布式數(shù)字化報(bào)警和故障診斷系統(tǒng)，在站端獲取保護(hù)、測控、故障錄波、網(wǎng)分裝置等信息，通過一系列的分析處理后形成站內(nèi)告警故障報(bào)告上送給調(diào)度端，調(diào)度端接收各個(gè)站的告警故障報(bào)告綜合處理，形成全網(wǎng)告警故障報(bào)告，此報(bào)告的生成可以增加系統(tǒng)可靠性，降低運(yùn)行人員故障處理難度，節(jié)省故障處理時(shí)間。如圖1所示。

與當(dāng)前調(diào)控中心、變電站智能告警建設(shè)模式相比，分布式智能告警架構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：重點(diǎn)發(fā)展分布式智能高級應(yīng)用功能，通過變電站和調(diào)度中心的互動(dòng)，來解決調(diào)度體系中的分布自治和集中協(xié)調(diào)的矛盾；提出一種分布式智能報(bào)警方法，充分利用變電站本地的豐富報(bào)警信息，大幅度消除智能報(bào)警的不確定性，找到報(bào)警的真正根源，消除錯(cuò)誤的報(bào)警信息，并大幅度降低變電站和調(diào)度中心的通信信息量，提高智能報(bào)警功能的可靠性和敏捷性；對監(jiān)控系統(tǒng)輸出的信息進(jìn)行有效地處理并指導(dǎo)運(yùn)行人員作業(yè)，從而將運(yùn)行人員從浩繁的信息處理手工作業(yè)中解放出來；高效的從龐大的信息流中篩選出重要信息，提供快速的故障告警識(shí)別和決策支持，事故發(fā)生10分鐘內(nèi)生成故障快報(bào)，提交調(diào)度、運(yùn)行及保護(hù)人員。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 分布式數(shù)字化報(bào)警

數(shù)字化變電站智能警示告警與決策分析系統(tǒng)研究及應(yīng)用解決方案有以下三個(gè)子功能組成：一是站內(nèi)多源信息的快速報(bào)警，二是變電站與調(diào)度中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，三是調(diào)度中心的全局協(xié)調(diào)方式。變電站——調(diào)度中心兩級協(xié)調(diào)數(shù)字化故障診斷和報(bào)警功能原理圖，如圖2所示。

2.2 在線故障分析

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，調(diào)度中心收到的各廠站的故障信息實(shí)時(shí)地在監(jiān)視畫面上顯示，以圖形畫面方式和語音提示方式推出事故報(bào)警提示和故障簡報(bào)；在全網(wǎng)接線圖上對應(yīng)的站點(diǎn)及故障線路將以動(dòng)態(tài)閃爍的方式快速直觀地顯示故障站點(diǎn)和故障線路。

故障事件綜合的功能將故障時(shí)的多條事件進(jìn)行綜合，通過綜合而成的故障事件可以進(jìn)入在線故障分析，輔助調(diào)度運(yùn)行人員快速分析判斷故障性質(zhì)。綜合而成的故障事件包含多條信息：報(bào)警事件、動(dòng)作事件、錄波簡報(bào)、錄波數(shù)據(jù)等。

系統(tǒng)根據(jù)變電站故障錄波器記錄的故障錄波數(shù)據(jù)和實(shí)際故障線路的物理參數(shù)、錄波器數(shù)據(jù)通道和線路的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行故障選線、故障選相、故障測距，并形成錄波分析簡報(bào)。

3 系統(tǒng)主要功能

3.1 通信采集

站端通信采集基于61850規(guī)約，建立通信裝置模型，在DL/T860標(biāo)準(zhǔn)中采用了面向?qū)ο蟮慕７椒?，其分層的信息模型由物理設(shè)備（Physical Device， PHD）、邏輯設(shè)備（Logical Device， LD）、邏輯節(jié)點(diǎn)（Logical Node， LN）、數(shù)據(jù)對象（Data Object， DO）和數(shù)據(jù)屬性（Data Attribute， DA）組成。其中，邏輯節(jié)點(diǎn)表示與其它IED進(jìn)行信息交互的最小功能單元，是整個(gè)模型體系的核心部分。

本系統(tǒng)采用并行數(shù)據(jù)采集方式，在主站端與任意廠站之間通信都是并行的，任何廠站的告警信息、異常狀態(tài)都將立即被捕獲到，這將大大提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，能夠?yàn)榭茖W(xué)研究及時(shí)地收采到現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

3.2 波形分析

第一，針對收到的保護(hù)、錄波數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行各種故障分析，包括：根據(jù)采樣點(diǎn)繪曲線圖、向量圖的繪制、阻抗軌跡繪制、序分量的計(jì)算、序分量功率及方向的計(jì)算、諧波分析等；第二，從故障錄波信息中智能提取故障起始時(shí)間、故障持續(xù)時(shí)間、故障相別、故障類型、故障前后相量等故障簡況；第三，從故障錄波文件中智能提取SOE（開關(guān)量變位信息）、故障前后指定周期波形、故障通道波形等，并生成消除冗余信息的錄波文件，實(shí)現(xiàn)對故障錄波文件“無效”信息的智能過濾；第四，進(jìn)行波形顯示、波形同步、波形測量、波形峰值查找、波形突變查找、諧波分析、相量分析、序分量分析等；第五，自動(dòng)生成故障分析報(bào)告。在故障信息歸檔、波形分析，故障測距的基礎(chǔ)上，提供故障分析報(bào)告模板工具，將選中的錄波文件相應(yīng)的通道數(shù)據(jù)讀取后形成圖檔文件，在模板中自動(dòng)給出故障相關(guān)的一、二次設(shè)備名稱，動(dòng)作時(shí)間及錄波文件形成的圖片文件，便于故障分析報(bào)告的生成。

4 結(jié)語

在當(dāng)前電力事業(yè)飛速發(fā)展的情況下，持續(xù)增加的受端負(fù)荷、不斷擴(kuò)大的跨區(qū)域網(wǎng)聯(lián)模式，以及電力改革的市場化、生態(tài)化約束，對傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生重大沖擊，所以利用科學(xué)的分布式智能化報(bào)警以及快速?zèng)Q策技術(shù)，創(chuàng)設(shè)先進(jìn)的智能警示告警與決策系統(tǒng)，促進(jìn)電力事業(yè)健康、穩(wěn)固發(fā)展尤為重要。