數字化變電站智能警示告警與決策分析系統研究及應用

鄢天畢++莫樹超++王梅

摘要：變電站作為電力系統的重要職能部門，在電力建設中占據重要地位。在現代化科技發展的帶動下，我國電力事業建設取得了質的飛躍，變電站數字化發展形勢已成定局。然而在變電站數字化模式運行過程中，監控系統急劇增加的告警信息數量與系統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處理功能不相匹配的現狀，是當前變電系統亟待解決的問題。本文結合多年來的工作實踐，對數字化變電站的智能警示告警與決策進行分析，構建一套完善、高效的警示告警系統與決策方法，旨在為相關工作的研究提供參考。

關鍵詞：數字化變電站 告警預警機制 決策分析

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0076-02

隨著變電站的數字化發展，所用的設備性能越來越先進，結構也越來越復雜，但是數據傳輸與處理能力受規約影響仍舊處于較低層面。導致調度中心接受的信息數量大大增高，當工作處于正常狀態時，會有上千條信息需要讀取與處理，將消耗工作人員大量的時間與精力。當工作處于非正常狀態時，會出現信息“井噴”現象，海量信息會上傳到調度中心，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，出現關鍵信息漏讀，處理事故的效率受到嚴重影響。因此，建設合理的故障報警及診斷系統，增強數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的架構設計和關鍵技術進行研究分析。

1 系統架構設計

項目旨在建立一套變電站和調度中心兩級分布式數字化報警和故障診斷系統，在站端獲取保護、測控、故障錄波、網分裝置等信息，通過一系列的分析處理后形成站內告警故障報告上送給調度端，調度端接收各個站的告警故障報告綜合處理，形成全網告警故障報告，此報告的生成可以增加系統可靠性，降低運行人員故障處理難度，節省故障處理時間。如圖1所示。

與當前調控中心、變電站智能告警建設模式相比，分布式智能告警架構具有以下優點：重點發展分布式智能高級應用功能，通過變電站和調度中心的互動，來解決調度體系中的分布自治和集中協調的矛盾；提出一種分布式智能報警方法，充分利用變電站本地的豐富報警信息，大幅度消除智能報警的不確定性，找到報警的真正根源，消除錯誤的報警信息，并大幅度降低變電站和調度中心的通信信息量，提高智能報警功能的可靠性和敏捷性；對監控系統輸出的信息進行有效地處理并指導運行人員作業，從而將運行人員從浩繁的信息處理手工作業中解放出來；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別和決策支持，事故發生10分鐘內生成故障快報，提交調度、運行及保護人員。

2 關鍵技術

2.1 分布式數字化報警

數字化變電站智能警示告警與決策分析系統研究及應用解決方案有以下三個子功能組成：一是站內多源信息的快速報警，二是變電站與調度中心的實時數據交互，三是調度中心的全局協調方式。變電站——調度中心兩級協調數字化故障診斷和報警功能原理圖，如圖2所示。

2.2 在線故障分析

當電網發生故障時，調度中心收到的各廠站的故障信息實時地在監視畫面上顯示，以圖形畫面方式和語音提示方式推出事故報警提示和故障簡報；在全網接線圖上對應的站點及故障線路將以動態閃爍的方式快速直觀地顯示故障站點和故障線路。

故障事件綜合的功能將故障時的多條事件進行綜合，通過綜合而成的故障事件可以進入在線故障分析，輔助調度運行人員快速分析判斷故障性質。綜合而成的故障事件包含多條信息：報警事件、動作事件、錄波簡報、錄波數據等。

系統根據變電站故障錄波器記錄的故障錄波數據和實際故障線路的物理參數、錄波器數據通道和線路的對應關系，進行故障選線、故障選相、故障測距，并形成錄波分析簡報。

3 系統主要功能

3.1 通信采集

站端通信采集基于61850規約，建立通信裝置模型，在DL/T860標準中采用了面向對象的建模方法，其分層的信息模型由物理設備（Physical Device， PHD）、邏輯設備（Logical Device， LD）、邏輯節點（Logical Node， LN）、數據對象（Data Object， DO）和數據屬性（Data Attribute， DA）組成。其中，邏輯節點表示與其它IED進行信息交互的最小功能單元，是整個模型體系的核心部分。

本系統采用并行數據采集方式，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、異常狀態都將立即被捕獲到，這將大大提高了系統的實時性，能夠為科學研究及時地收采到現場數據。

3.2 波形分析

第一，針對收到的保護、錄波數據，可以進行各種故障分析，包括：根據采樣點繪曲線圖、向量圖的繪制、阻抗軌跡繪制、序分量的計算、序分量功率及方向的計算、諧波分析等；第二，從故障錄波信息中智能提取故障起始時間、故障持續時間、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，實現對故障錄波文件“無效”信息的智能過濾；第四，進行波形顯示、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，自動生成故障分析報告。在故障信息歸檔、波形分析，故障測距的基礎上，提供故障分析報告模板工具，將選中的錄波文件相應的通道數據讀取后形成圖檔文件，在模板中自動給出故障相關的一、二次設備名稱，動作時間及錄波文件形成的圖片文件，便于故障分析報告的生成。

4 結語

在當前電力事業飛速發展的情況下，持續增加的受端負荷、不斷擴大的跨區域網聯模式，以及電力改革的市場化、生態化約束，對傳統電網運行產生重大沖擊，所以利用科學的分布式智能化報警以及快速決策技術，創設先進的智能警示告警與決策系統，促進電力事業健康、穩固發展尤為重要。