基于電網(wǎng)運(yùn)維大數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)通信系統(tǒng)故障定位方法

盧一鳴

摘? 要：電網(wǎng)運(yùn)維繼電保護(hù)的主要傳輸方式為光纖通信，在此過程中則依靠通信系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位，而由于該系統(tǒng)涉及的通信部件與單元數(shù)量較多，且種類各異，因而定位通信系統(tǒng)則比較復(fù)雜。在實(shí)際應(yīng)用中由于繼電保護(hù)類通信系統(tǒng)對(duì)自身定位不明，再加上搜索范圍大，極易發(fā)生系統(tǒng)故障，為保證通信安全，技術(shù)人員需找出科學(xué)方法并準(zhǔn)確定位系統(tǒng)故障。為此，本文對(duì)基于電網(wǎng)運(yùn)維大數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)通信系統(tǒng)故障定位方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)運(yùn)維;大數(shù)據(jù);繼電保護(hù)通信系統(tǒng);故障定位方法

1繼電保護(hù)通信系統(tǒng)

繼電保護(hù)通信系統(tǒng)，是指電力系統(tǒng)主設(shè)備互感器、斷路器等及其相關(guān)的保護(hù)、測(cè)控、交換機(jī)等二次設(shè)備構(gòu)成的通信系統(tǒng)。繼電保護(hù)功能的可靠實(shí)現(xiàn)要依賴該系統(tǒng)的每個(gè)元件及其組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。繼電保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)如下非常規(guī)互感器將一次系統(tǒng)的電壓和電流轉(zhuǎn)換為低電平數(shù)字采樣值信號(hào)，多路低電平采樣值匯集至合并單元，通過高速以太網(wǎng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)上傳至間隔層的保護(hù)和測(cè)控裝置。因此，繼電保護(hù)相關(guān)的IED包括：合并單元（MU）、繼電保護(hù)與測(cè)量控制裝置（P&K）、過程總線交換機(jī)（SW），這些裝置分別對(duì)應(yīng)于實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)、保護(hù)與控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，各裝置通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)（EthernetMedia，EM）相連。

2電網(wǎng)運(yùn)維大數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)通信系統(tǒng)故障定位的實(shí)際需求

在對(duì)通訊系統(tǒng)故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位的時(shí)候，為了能夠快速對(duì)于系統(tǒng)障礙進(jìn)行定位，技術(shù)人員應(yīng)該明確定位工作的真正訴求，通過這樣的方式來提升工作效率。在電網(wǎng)維運(yùn)大數(shù)據(jù)的背景之下，技術(shù)人員要對(duì)于通訊系統(tǒng)管理信息和警告信息有一個(gè)清楚認(rèn)知。首先，要對(duì)于通信線路故障和信息板塊問題有一個(gè)準(zhǔn)確地?cái)喽?，如果是系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)問題，就可通過運(yùn)維管理中的相關(guān)內(nèi)容和內(nèi)部的ID標(biāo)志，即可快速給出故障保護(hù)裝置所在變電站和屏柜編號(hào)等位置信息。對(duì)于通信系統(tǒng)故障，需先判斷出光纜故障和設(shè)備板卡故障類型，通過通信資源管理系統(tǒng)進(jìn)行故障定位，從而快速指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員進(jìn)行合理的檢修工作。在保護(hù)裝置采用迂回路由通信方式的情況下，當(dāng)通信系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，相關(guān)設(shè)備發(fā)出的告警信息數(shù)量大且在物理路徑上難以直接確定告警設(shè)備問的關(guān)系，尤其在多區(qū)域復(fù)雜故障下，冗余信息和交叉信息更影響故障定位結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)中多源信息融合的思想，在故障定位過程中需要整合多源系統(tǒng)信息，并參考?xì)v史運(yùn)行數(shù)據(jù)形成的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)快速故障定位并確定故障原因。

3電網(wǎng)運(yùn)維大數(shù)據(jù)背景下的繼電保護(hù)通信系統(tǒng)故障精準(zhǔn)定位方法

3.1合理選擇數(shù)據(jù)源

其主要可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行：（1）在設(shè)置通信系統(tǒng)的過程中，需設(shè)立四項(xiàng)原始信息源，即通信資源管控、OMS、通信網(wǎng)管裝置與RPMS等，繼電保護(hù)器中的警告信息需與通信網(wǎng)管裝置、RPMS中的警告信息相符，要實(shí)時(shí)判斷故障發(fā)生的具體位置，即通信系統(tǒng)或保護(hù)裝置內(nèi)部。（2）經(jīng)過分析與調(diào)查，當(dāng)故障發(fā)生在通信系統(tǒng)中，多項(xiàng)通信通道若出現(xiàn)同時(shí)警告時(shí)，則需將OMS中的警告信息一一找出，并與當(dāng)前的通信警告信息一一對(duì)應(yīng)，在分析通信系統(tǒng)中的故障路徑后，進(jìn)而可準(zhǔn)確識(shí)別故障區(qū)域。（3）當(dāng)初步掌握通信故障區(qū)域的位置后，技術(shù)人員應(yīng)仔細(xì)分析警告信息，得到更精準(zhǔn)的故障結(jié)果。在找尋通信資源系統(tǒng)裝置后，才能依照其內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息，找到路徑來源，從而獲取精準(zhǔn)的故障位置。

3.2明確故障定位的流程

第一，當(dāng)RPMS中發(fā)出警告就可以判定通信系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障，從而開展對(duì)于系統(tǒng)故障進(jìn)行定位的一系列操作，依照出現(xiàn)的先后次序檢查繼電保護(hù)和通信王國(guó)設(shè)備中出現(xiàn)的警告信息內(nèi)容，從而對(duì)于出現(xiàn)系統(tǒng)故障的位置有一個(gè)初步的判斷;第二，當(dāng)RPMS和通信網(wǎng)管設(shè)備中只有一個(gè)發(fā)出警報(bào)，如RPMS發(fā)出警報(bào)信息，那么出現(xiàn)的系統(tǒng)故障基本上可以確定是保護(hù)裝置出現(xiàn)的問題;若是通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)出警告就意味著通信系統(tǒng)出現(xiàn)問題。如果說多個(gè)線路同時(shí)發(fā)出警告，工作人員就要對(duì)路由拓?fù)溥M(jìn)行分析了解其出現(xiàn)問題區(qū)域，并分析出故障的具體位置;第三，當(dāng)通信線路之間存在著交叉的現(xiàn)象，就可以使用歷史數(shù)據(jù)來掌握出現(xiàn)故障的位置。一般來說，主要使用貝葉斯算法進(jìn)行分析，在對(duì)于歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，能夠看到過去設(shè)備發(fā)出來的警告和故障信息，通過計(jì)算找出問題原因，對(duì)于機(jī)率最大的問題進(jìn)行定位，找出出現(xiàn)故障的位置。還可以對(duì)于通信系統(tǒng)故障定位工作流程進(jìn)行完善，以此保障故障定位工作效率和質(zhì)量。比如說，某一個(gè)通訊系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)故障，但是由于通信設(shè)備覆蓋面積大，涉及的功能較多，很難對(duì)于故障位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位。隨后技術(shù)人員完善了通訊系統(tǒng)故障定位的流程，對(duì)每一項(xiàng)設(shè)備問題都進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并設(shè)計(jì)出了與問題相匹配的解決算法，讓在故障發(fā)生時(shí)能夠更加有針對(duì)性地解決，大幅度地提升了相關(guān)工作人員的工作效率。

3.3使用算列仿真技術(shù)

3.3.1對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行探究整理

設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，要根據(jù)不同類型的信息數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)整合后進(jìn)行統(tǒng)一管理，再對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行建模。對(duì)于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，要根據(jù)相關(guān)的管理制度進(jìn)行統(tǒng)一管理，而對(duì)于非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，例如，某次系統(tǒng)的故障工單，應(yīng)及時(shí)解析原文件，并將原信息完全抽取后才能開展儲(chǔ)存工作。與此同時(shí)，將數(shù)據(jù)按不同形式統(tǒng)一存儲(chǔ)后，對(duì)于其內(nèi)部關(guān)聯(lián)性應(yīng)加強(qiáng)實(shí)時(shí)管理，將每個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)按不同故障主題進(jìn)行定位與組織，設(shè)置維度表與事實(shí)表。

3.3.2建立全面的關(guān)鍵字匹配機(jī)制

創(chuàng)建了關(guān)聯(lián)性的系統(tǒng)之后，工作人員還可以建立關(guān)鍵字詞匹配機(jī)制來減少信息錯(cuò)誤或是缺乏警告信息出現(xiàn)的次數(shù)，主要有以下兩種方式：第一，通信網(wǎng)管和RPMS系統(tǒng)的警告信息都是攜帶ID身份認(rèn)證的，技術(shù)人員可以將這兩種警告信息中的“保護(hù)ID”聯(lián)系起來，保護(hù)ID作為識(shí)別信息的唯一關(guān)鍵詞，在識(shí)別到這一關(guān)鍵詞后就可進(jìn)行故障定位;第二，為了減少缺少ID相關(guān)信息或是匹配不成功到知識(shí)信息關(guān)聯(lián)失誤帶來的影響，工作人員還可以采取靜態(tài)配置信息關(guān)鍵詞的搜索匹配方式，將RPMS系統(tǒng)發(fā)出來的警告信息中的“裝置名稱”和通信網(wǎng)管系統(tǒng)警告信息中的“承載業(yè)務(wù)”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，實(shí)現(xiàn)故障匹配對(duì)故障進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

3.4采取科學(xué)方式對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行定位

3.4.1路由拓?fù)浞?/p>

當(dāng)通信系統(tǒng)當(dāng)中多個(gè)線路發(fā)出警告時(shí)，技術(shù)人員可將OMS對(duì)應(yīng)的線路剝離出來，對(duì)其傳輸路徑進(jìn)行觀察，讓其轉(zhuǎn)變?yōu)橥負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)通訊系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)生故障時(shí)，多個(gè)線路都會(huì)發(fā)出警報(bào)，所以這一方式的最重要一點(diǎn)就是要找到拓?fù)鋮R聚比較集中的區(qū)域，就可以對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

3.4.2貝葉斯算法

貝葉斯算法就是對(duì)繼電保護(hù)的通訊故障判定前，對(duì)相關(guān)線路時(shí)刻觀察，在知道有可能發(fā)生的問題后，技術(shù)人員對(duì)這些問題發(fā)生概率進(jìn)行計(jì)算。一般來講，針對(duì)通信網(wǎng)管中的歷史數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)其定時(shí)整合并清理，對(duì)某些數(shù)據(jù)可實(shí)行進(jìn)一步優(yōu)化，而另一部分舊式數(shù)據(jù)則需適當(dāng)淘汰。而對(duì)于產(chǎn)生故障的數(shù)據(jù)信息，要仔細(xì)分析其產(chǎn)生的概率，對(duì)其告警信息進(jìn)行判斷，某些故障信息會(huì)產(chǎn)生交叉，工作人員將價(jià)值量較高的信息予以保留。此外，為更方便地開展數(shù)據(jù)整合工作，可設(shè)置貝葉斯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)，從而將數(shù)據(jù)信息更直觀地展現(xiàn)出來。

4結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)故障定位的實(shí)際需求，提出了科學(xué)選擇數(shù)據(jù)源、完備故障定位流程、使用算例仿真技術(shù)及合理定位系統(tǒng)故障四項(xiàng)改進(jìn)通信系統(tǒng)故障定位的具體方法。

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