組合式電網告警信息智能化處理方法
2023-11-02 16:05:17 1
專利名稱：組合式電網告警信息智能化處理方法
技術領域：
本發明涉及一種組合式電網告警信息智能化處理方法，主要用於對電力調度自動化SCADA系統的大量告警信息進行智能化分析，以及時發現電網中存在的異常和故障，並快速地為調度員提供故障和異常處理的參考建議。
背景技術：
電力調度自動化SCADA系統中，時刻都在產生海量告警信號，其中絕大部分只是提示性信息，同時也夾雜著電網故障信息和異常信息。電力調度自動化SCADA系統的告警功能只能直傳顯示該部分信息，缺乏對告警信息的綜合分析能力，無法從海量的離散信息中發現其中的關聯關係，不能智能性地提供電網故障或異常信息。電力調度自動化SCADA 系統告警信息智能化分析的目的是為了利用告警知識庫和專家庫所具備的邏輯推理功能，從海量信息中捕捉規律並推斷出電網故障或異常信息之間的關聯關係，綜合提取電網中可能存在的故障和事故信息，形成診斷報告提供給調控員，為其做出正確決策提供智能參考。目前，現有的智能告警分析系統只能處理同一間隔的信號，其思路為通過將同一間隔產生的信號進行關聯性分析而得出結論。但在實際電網中，信號間的關聯關係並不局限於某個單一間隔內，通常電網故障或異常發生後，傳送到電力調度自動化SCADA系統的告警信號涉及到不同間隔甚至不同廠站，而僅通過間隔屬性來分析電力調度自動化SCADA系統告警信號是不完備的。因此，在電網故障或異常發生時，可在關聯信號表中定義告警信號屬性並以此作為電網故障或異常的判據，並通過將對應告警信號的邏輯組合推理出電網故障或異常的詳細信息。另外，針對實際存在的關聯告警信號與告警分析用的關鍵信號不一致情況，本發明提出了輔助信號表的概念，通過在規則表中增加對輔助信號的定義，保證輔助信號被容納到關聯信號列表中。
發明內容
本發明的目的在於提出一種更實用、更全面的電力調度自動化SCADA告警信息智能化處理方法。該方法採用內部專家知識庫和外部規則表的組合方式描述電網故障和異常，通過多層次的信號物理空間屬性定義有效地表達和分析SCADA告警信息的複雜層次關係，將規則記錄表與輔助信號表相結合來完善信號的關聯屬性。本發明方法包括以下步驟
1、內部專家知識庫對電網中的各種一/ 二次設備均設計獨立的設備類，用於描述電網中的一 / 二次設備屬性、開關動作信號、保護動作信號及自動裝置自檢信號的內在關係，對電網運行進行自動監測和分析；
2、外部規則表採用人機互動的編輯界面方式，描述電力調度自動化SCADA系統中與電網故障和異常有關的告警信號間的關聯關係；規範定義出信號層次、信號類型、信號間邏輯關係，構建出規則索引表、規則記錄表、輔助信號表；3、內部和外部規則相結合的告警分析首先，系統通過單個獨立的實時數據採集和處理線程以及單個實時告警信息採集和預處理線程，分別用於採集和分析電力調度自動化SCADA系統中的實時遙測遙信數據和實時告警事項；通過對信號的讀取、分析和預處理，獲取異常或故障類信號，判斷出電網的實時運行方式，判斷所接收的告警事項是否為被關注信號，不是則將該事項丟棄，並繼續採集過程，若是則將信號送入信號分析池；告警分析線程啟動後，遵循外部規則優先的約定先從外部規則表中查找是否有與信號分析池中一致的信號，有則將對應的規則索引表的預先設置信息作為告警分析結論，沒有則開始啟動內部知識庫方式進行信號分析；如果經過分析不能得到結論，則繼續數據採集和處理線程的工作；
4、智能告警輸出通過不同的啟動方式循環將採集到的實時遙測遙信數據或實時告警事項與外部規則表或內部專家知識庫進行匹配比對，將對應告警信號的邏輯組合推理出電網故障或異常的詳細信息，最終以診斷報告的方式提供給調控員，為其做出正確決策提供智能參考。 2、根據權利要求I所述組合式電網告警信息智能化處理方法，其特徵在於內部專家知識庫包含以下幾個部分電網實時遙信及靜態連接關係構成的運行方式及拓撲關係知識庫、監測並接收SCADA告警信號的告警信號分類及存量預處理知識庫、一 / 二次設備運行知識庫、故障分析知識庫。3、根據權利要求I所述組合式電網告警信息智能化處理方法，其特徵在於內部專家知識庫對電網中的各種一 / 二次設備都設計了獨立的設備類，一次設備包括變壓器類、線路類、開關類，每個設備類具有該類設備所獨有的屬性；變壓器類具有繞組類型、中性點接地類型、高中低壓側開關代碼；線路類具有始端設備ID、末端設備ID、線路類型；設備類有公共的基類，基類中具有設備的公共屬性，包括電壓等級、廠站代碼、連接點屬性；二次設備則包括保護裝置、故障錄波裝置、廠站直流系統；通過以設備類信息為基礎，根據連接點信息、端子信息和首末端設備信息智能分析電網的拓撲關係、廠站接線類型及運行方式。本發明方法所述外部規則表所表達的信息包括信號層次、信號類型、信號間邏輯關係，信號層次可分為本廠站、本間隔、本設備、上層設備、下層設備共五個層次。本發明方法所述外部規則表包括由規則編碼、規則描述、規則結論、處理指導構成的規則索引表；由規則編碼、序號、信號類型、信號級別、邏輯符號構成的規則記錄表；由規則編碼、序號、信號類型、信號級別構成的輔助信號表。
本發明的組合式的電網告警信息智能化處理方法有以下優點
I、可分析信號覆蓋面廣。採用基於組合式規則的電網智能化告警信息分析算法，不僅能分析電網中同一間隔內的告警信號，還能夠分析具有上下級關係的告警信號，因而信號的覆蓋面更廣，實用價值更高。2、可視化效果好。外部規則表採用友好的人機界面進行編輯定義，設計的規則具有良好的可讀性和可視化效果。調控員可結合實際工作需要，隨時通過規則表方式來定義信號分析規則。3、智能化程度高。有了內部專家知識庫和外部規則表，本系統能夠對電網中實時產生的大量告警信號進行智能化分析，及時發現電網故障或異常，避免了以往靠人工信號分析的低效率。
4、信號關聯性描述更完善。在電網故障和異常核心告警信號關聯的基礎上，通過輔助信號表的形式，糅合一些與電網異常或故障有關的輔助信號，實現了關聯性的描述更完善和充分。5、外部規則表的優先級高於內部規則庫的程序設計控制策略，既考慮了電力系統操作的通用知識，又兼顧了每個用戶實際工作中的特殊操作需求，程序的適用性能更好，可滿足不同接線類型、不同運行方式的用戶需求。
圖I、本發明的內部知識庫結構圖2、本發明的智能告警分析流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明進行詳細說明。本發明方法包括以下步驟
I、構建內部專家知識庫，用於描述電網中的一 / 二次設備屬性、開關動作信號、保護動作信號及自動裝置自檢信號等信號的內在關係，對電網運行進行自動監測和分析。內部專家知識庫採用C++程序語言設計，包含以下幾個部分電網實時遙信及靜態連接關係構成的運行方式及拓撲關係知識庫、監測並接收SCADA告警信號的告警信息分類及預處理知識庫、一 / 二次設備運行知識庫、故障分析知識庫，通過採用專家系統的推理控制策略將以上知識庫模塊進行有效綜合後形成智能告警綜合分析知識庫，為運行人員提供電網故障或異常的分析報告，如圖I所示。內部專家知識庫的設計前提是定義電力系統的各種設備類，方可實現對電網連接關係、運行方式等信息的描述和推理。本系統內部專家知識庫對電網中的各種一 / 二次設備都設計了獨立的設備類，一次設備如變壓器類(CGridTrans)、線路類(CGridLine)、開關類(CGridBrk)等,每個設備類具有該類設備所獨有的屬性。如變壓器類具有繞組類型、中性點接地類型、高中低壓側開關代碼等；線路類具有始端設備ID、末端設備ID、線路類型。同時，設備類有公共的基類(CGridDevice)，基類中具有設備的公共屬性，如電壓等級、廠站代碼、連接點屬性等。二次設備如保護裝置(CProtDev)、故障錄波裝置(CProtFwr)、廠站直流系統(CProtDC)等。通過以設備類信息為基礎，根據連接點信息、端子信息和左右端設備信息智能分析電網的拓撲關係、廠站接線類型及運行方式等。2、構建外部規則表。採用可人機互動的編輯界面方式，描述電力調度自動化SCADA系統中與電網故障和異常有關的告警信號間的關聯關係。該表所表達的信息有信號層次、信號類型、信號間邏輯關係。信號層次分為本廠站、本間隔、本設備、上層設備、下層設備共五個層次。信號類型是將SCADA保護信號、一般的電氣及機械機構信號、直流系統信號等進行細分，將常用的信號定義成規範的信號類型，便於告警信號的自動識別。外部規則定義是對電網知識的高度概括，它由規則索引表、規則記錄表、輔助信號表組成。其結構如下
規則索引表
規則編碼規則描述 規則結論 處理指導 規則記錄表
規則編碼 序號
信號類型 信號級別 邏輯符號 輔助信號表
規則編碼 序號
信號類型 信號級別
採用外部規則表方式分析告警信號主要以規則記錄表中描述的信號為判據，一旦與規則記錄表中所描述的各種條件完全匹配，則認為電網中發生了與該規則記錄一致的異常或故障，此時將規則索引表中的規則結論和處理指導作為智能告警窗口的相應提示信息。而與本次異常或故障相關的非核心信號則從輔助信號表中讀取和分析。採用這種三表合一方式所設計的外部規則表，可以保證信號關聯性分析的完備性。外部規則表的應用優先級高於內部專家知識庫，即當進行信號分析時，先從外部規則表中查找是否有匹配的外部規則定義，如有就按外部規則表中的定義來顯示，若無則啟動內部專家知識庫進行下一步分析。3、告警分析流程。採用內部和外部規則相結合的告警分析算法，如圖2所示，其主要處理過程
首先，系統通過單個獨立的實時數據採集和處理線程以及單個實時告警信息採集和預處理線程，分別用於採集和分析電力調度自動化SCADA系統中的實時遙測遙信數據和實時告警事項。通過對信號的讀取、分析和預處理，獲取異常或故障類信號，判斷出電網的實時運行方式，判斷所接收的告警事項是否為被關注信號，不是則將該事項丟棄，並繼續採集過程，若是則將信號送入信號分析池。信號分析池可通過定時啟動、事件啟動兩種方式啟動告警分析。定時啟動即強制系統每5秒鐘啟動一次信號分析，事件啟動則是通過開關和保護動作信號的初步分析粗略判斷是否發生了故障，若認為可能是電網故障則立即啟動信號分析。告警分析線程啟 動後，遵循外部規則優先的約定先從外部規則表中查找是否有與信號分析池中一致的信號，有則將對應的規則索引表的預先設置信息作為告警分析結論，沒有則開始啟動內部知識庫方式進行信號分析。內部知識庫方式是在專家系統的推理控制策略指導下，將電網運行方式、動態拓撲結構、告警預處理信息、電力系統一次及二次設備運行知識、故障分析知識等綜合在一起，智能化地判斷電網異常或故障的發生。如果經過分析不能得到結論，則繼續數據採集和處理線程的工作。電網異常或故障相關告警信息的關聯性描述通過規則記錄表形式實現，然而，實際上存在有些信號的出現與該異常或故障有關聯關係卻未被用於關聯分析，針對該類信號則通過輔助信號表形式進行描述，達到完整描述電網故障或異常的目的。
權利要求
1. 一種組合式電網告警信息智能化處理方法，包括以下步驟 1、1內部專家知識庫對電網中的各種一 / 二次設備均設計獨立的設備類，用於描述電網中的一 / 二次設備屬性、開關動作信號、保護動作信號及自動裝置自檢信號的內在關係，對電網運行進行自動監測和分析； 1、2外部規則表採用人機互動的編輯界面方式，描述電力調度自動化SCADA系統中與電網故障和異常有關的告警信號間的關聯關係；規範定義出信號層次、信號類型、信號間邏輯關係，構建出規則索引表、規則記錄表、輔助信號表； 1、3內部和外部規則相結合的告警分析首先，系統通過單個獨立的實時數據採集和處理線程以及單個實時告警信息採集和預處理線程，分別用於採集和分析電力調度自動化SCADA系統中的實時遙測遙信數據和實時告警事項；通過對信號的讀取、分析和預處理，獲取異常或故障類信號，判斷出電網的實時運行方式，判斷所接收的告警事項是否為被關注信號，不是則將該事項丟棄，並繼續採集過程，若是則將信號送入信號分析池；告警分析線程啟動後，遵循外部規則優先的約定先從外部規則表中查找是否有與信號分析池中一致的信號，有則將對應的規則索引表的預先設置信息作為告警分析結論，沒有則開始啟動內部知識庫方式進行信號分析；如果經過分析不能得到結論，則繼續數據採集和處理線程的工作； 1.4智能告警輸出通過不同的啟動方式循環將採集到的實時遙測遙信數據或實時告警事項與外部規則表或內部專家知識庫進行匹配比對，將對應告警信號的邏輯組合推理出電網故障或異常的詳細信息，最終以診斷報告的方式提供給調控員，為其做出正確決策提供智能參考。
2.根據權利要求I所述組合式電網告警信息智能化處理方法，其特徵在於內部專家知識庫包含以下幾個部分電網實時遙信及靜態連接關係構成的運行方式及拓撲關係知識庫、監測並接收SCADA告警信號的告警信號分類及存量預處理知識庫、一 / 二次設備運行知識庫、故障分析知識庫。
3.根據權利要求I所述組合式電網告警信息智能化處理方法，其特徵在於內部專家知識庫對電網中的各種一 / 二次設備都設計了獨立的設備類，一次設備包括變壓器類、線路類、開關類，每個設備類具有該類設備所獨有的屬性；變壓器類具有繞組類型、中性點接地類型、高中低壓側開關代碼；線路類具有始端設備ID、末端設備ID、線路類型；設備類有公共的基類，基類中具有設備的公共屬性，包括電壓等級、廠站代碼、連接點屬性；二次設備則包括保護裝置、故障錄波裝置、廠站直流系統；通過以設備類信息為基礎，根據連接點信息、端子信息和首末端設備信息智能分析電網的拓撲關係、廠站接線類型及運行方式。
4.根據權利要求I或2或3所述組合式電網告警信息智能化處理方法其特徵在於外部規則表所表達的信息包括信號層次、信號類型、信號間邏輯關係，信號層次可分為本廠站、本間隔、本設備、上層設備、下層設備共五個層次。
5.根據權利要求I或2或3所述組合式電網告警信息智能化處理方法其特徵在於夕卜部規則表包括由規則編碼、規則描述、規則結論、處理指導構成的規則索引表；由規則編碼、序號、信號類型、信號級別、邏輯符號構成的規則記錄表；由規則編碼、序號、信號類型、信號級別構成的輔助信號表。
全文摘要
本發明涉及一種組合式的電網告警信息智能化處理方法，包括內部專家知識庫與外部規則表的結合、信號間關聯關係的多層定義和分析方法及保證關聯性分析完備性的規則表與輔助信號表定義方法。採用專家系統原理和控制策略設計內部專家知識庫，對電網中各種異常和故障進行實時分析。外部規則表為用戶提供一種電網異常或故障與SCADA告警的關聯性分析規則，實現規則的外部定義。內部專家知識庫與外部規則表的組合式推理可最大限度地保證信號分析的完備性和準確性。將信號的物理空間屬性定義出本廠站、本間隔、本設備、上級設備和下級設備以多層次地描述電網異常和故障性質。在外部規則定義中增加輔助信號表來保證告警分析系統關聯信號的完備性。
文檔編號G06Q50/06GK102708472SQ20121020451
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者何萍, 劉劍勇, 姜宏成, 帥玲玲, 朱志傑, 李俊, 李逸凡, 毛鵬, 鍾幼平 申請人:江西省電力公司超高壓分公司