基于拓撲的調控中心全局故障分析技術探究

國網山東省電力公司 孫其振 孫玉杰 王 茗 張繼勇 積成電子股份有限公司 朱英剛

智能變電站的水平逐漸提高且自動化系統也逐漸普及，對變電站當中的各項自動化處理技術，尤其是智能告警技術提出了更高的要求。在調控中心對變電站進行全局故障分析的過程中，需要通過智能告警系統對故障信息進行定位，在智能告警系統當中通過站端收集各種告警信息并傳輸至調控中心，調控中心的智能告警模塊對變電站上傳的故障信息進行分析處理。

1 調控中心全局故障分析技術組成

1.1 智能告警站端分析模塊

智能告警的站段分析模塊主要分為通信服務、模型配置、歷史服務、展示故障信息等板塊。在這之中，模型配置主要是對變電站當中所需要的模型和參數等信息進行處理，包括變電站當中的保護裝置、故障錄波裝置等設備模型，在站內形成故障信息事件模型，并向調度中心上傳相關信息。故障分析模塊主要是對系統數據庫當中的模型進行讀取，進而對站內的故障進行比對分析，在該模塊當中能夠對故障發生時的多條信息進行整合處理,并推送至調控中心。歷史服務則主要負責接收和處理故障分析模塊當中發出的數據，故障展示模塊能夠綜合展示變電站內的故障事件和故障簡報，圖1為站端分析示意圖。

圖1 站端分析示意圖

1.2 智能告警調度端分析模塊

智能告警調度端分析模塊中有五個基本模塊，其中包括能夠配置網絡的數據模型、用來傳輸信號的通信服務模塊、對告警信號的分析服務模塊、服務歷史記錄模塊以及告警信號展示模塊。其中，模型配置的工程是對系統內的信號進行配置與管理，包括數據上傳。通信服務模塊的主要功能是，采用規定的協議與站端進行數據的接收與推送。故障分析服務模塊能夠對系統進行全面分析，將告警信號通過映射后推送到人機協作界面，圖2為調度端故障分析示意圖。

圖2 調度端故障分析示意圖

2 基于拓撲的調控中心關鍵技術分析

2.1 變電站智能推理機

傳統的變電站故障分析方式，主要是由專家系統利用代碼對數據模型進行綁定從而獲取數據驅動，這一手段能夠幫助快速實現故障定位，但是隨著調控中心的規模越來越大，需要處理的故障信息越來越復雜，這種故障分析方式已無法滿足告警規則復雜性的要求，也無法處理多種不同邏輯的故障信息，導致整個系統的靈活性和實用性降低[1]。而基于拓撲的調控中心分析技術設計了模型推動的故障診斷智能推理機，能夠有效應對各種復雜的問題和故障，提高故障分析效率。

這種基于模型推動的智能故障推理機本身并不設定任何推理規則，在對故障進行分析定位時，主要通過加載故障診斷數據庫當中的標準模型來推理和分析相應故障的邏輯，而且還能夠隨時接收來自告警模型解析板塊推送的告警消息，并將所需要處理的故障信息迅速與數據庫當中已有的故障推理數據進行匹配，當尋找到合理的推理實例時，則啟動故障推理線程分析故障信息。在原設定時間內完整了對故障信息的推理，并保證故障信息符合所有規則條件才可以生成推理報告，將所得的結論推送至告警系統當中的人機交互界面進行展示。

這種基于模型驅動的故障智能推理機，能夠盡快將故障信息與調控中心數據系統當中的故障推理實例相結合，將故障推理的復雜邏輯與驅動程序相分離，在一定程度上簡化了智能推理機的處理過程，不僅提高了整體應用的靈活性與適應性，還能夠提高故障處理水平。

除此之外，通過設置抽象化的推理模型，能夠在一定程度上提高獲取量，還能夠對數據庫進行維護，并且在一定程度上提高了整個推理過程的容錯率，彌補了傳統推理方式當中專家系統推理的缺陷。另外，智能推理機的分析流程分為三個板塊：推理機進程的主流程、故障推理實例處理流程、故障推理模型實例判斷流程，通過將智能推理機的故障分離流程進行分層次劃分，能夠有效簡化每個環節的處理流程，進而提高整個報警系統的工作效率。

2.2 主子站之間交互告警信息

在傳統的智能報警系統當中，主子站信息交互是在IEC61850等通信系統的制約下完成的，該傳輸和交互的方式具有高效性和可靠性，能夠快速傳遞多種信息。但是，該傳輸方式不夠靈活并且在信息傳輸的過程中沒有足夠的擴展性，無法滿足故障診斷實際應用過程中復雜的交互需求[2]。而調控傳輸一體化系統是面向服務系統進行體系架構的，能夠有效彌補傳統交互方式當中靈活性和延展性不足的問題，同時該系統當中的廣域服務總線還能夠做到直接與調控中心、變電站之間進行分布式信息交互，提高信息交互的傳輸范圍和傳輸效率。

在故障診斷過程中，主子站的信息交互模式除了主動發布子站故障信息之外，還增加了有主站調閱子站故障信息的簡報形式，能夠由主站主動調閱子站的歷史故障信息，解決了傳統信息傳輸系統當中，主站智能被動接收子站信息導致的信息瀏覽困難的問題，有效提高了主子站之間的信息交互效率以及信息交互質量[3]。

一是主站主動調閱子站的歷史故障簡報，主站首先對告警服務進行定位，通過主子站交互服務中心將主站的定位信息傳輸給子站，并通過相關服務程序生成調閱請求等待子站給出響應，最后主站接收子站發送的故障簡報報文。

二是由子站主動發布故障簡報，主站需要首先對告警信息進行定位，通過信息交互管理中心將定位信息傳送給子站，之后通過告警服務系統傳送訂閱報文，由子站主動推送故障簡報，在接收子站推送的故障簡報之后進行綜合化的智能告警處理，并等待子站發出的第二個故障簡報。如果故障處理完成不需要訂閱信息時，則可以通過管理中心向子站發送取消訂閱報文。

三是由主站綜合與智能告警協同處理故障，在變電站當中出現的分布式故障將專家系統生成的故障診斷傳送給調控中心，由調控中心將故障信息統一傳送給智能調度控制體系，并通過該系統對故障信息進行綜合分析。除此之外，還能夠通過接收變電站的故障診斷對站內的故障、跨站的故障以及跨區故障進行綜合分析，對故障信息進行有效整合，在短時間內分析故障原因，進而形成完整的故障分析報告。

2.3 智能告警推理分析

智能告警站段模塊的主要和核心邏輯是告警信號的分析推斷過程，通過模塊中的通信服務可以收集警報信息，以及故障發生階段的相關文件數據，同時將這兩種數據推送至分析故障的模塊中進行分析。分析故障的模塊的功能基本上就是對通信服務收集推送來的故障數據進行分析與處理，同時利用制定好的分析規則和指令分析出故障和告警信號發出的原因，并進行綜合處理后以便相關技術人員和專家作出處理決策。

對告警信號和故障數據進行分析時，要在系統中建立起五種推斷進程，因此一旦有故障或者告警信號產生，系統就會建立五種任務處理線程，通過這五種線程對信號進行分析才能分析與推斷出這一信號是否符合這一任務進程的邏輯。

線程1：單推理，如果只有一個告警信號產生，就能判斷出是哪一種類型的故障產生。線程2：多推理，在對許多個信號進行分析時，只要有一個特定的告警信號就能確定故障的類型。線程3：智能推理，系統進行多信號分析時，如果這些信號發生的順序有著一定的規律，就可以推斷發生了故障。線程4和5：邏輯推理和特殊情況推理，這兩種推理方式要將收集信號的時間進行延長，即當檢測到了一種告警信號的產生，在接下來的一段時間內，如果還有告警信號的產生，就能確定發生了故障。其中，后發生的告警信號可以是一種也可以是多種。

總結來看，分析故障和告警信號的分析系統，按照給定的告警信號資源庫進行分析與推斷，將推送來的信號和故障文件作為輸入信號，利用一定的邏輯關系從數據庫中分析與推斷出告警信號產生的原因以及故障發生的位置，從而將分析過程和結果形成告警分析報告，這不僅減少了調控中心主站與各個子站之間的數據傳輸量，也進一步提高了分析故障的效率[4]。

2.4 故障信息分析系統

變電站的故障診斷模塊需要先生成一種故障告警報告，將監控裝置當中的事故SOE信號、總信號、遙信變位信號以及保護動作信號作為主要觸發源，根據網絡報文分析裝置所采集的設備通信信息是否能夠形成完成的故障告警信號。同時，根據故障報警系統生成的告警信號分析告警等級，并根據告警等級決定是否需要形成故障錄波文件，最后在站段生成故障告警信息簡報。進行故障分析并生成故障告警信息簡報的流程為：發出事故總信號、事故SOE信號、遙信變位信號等觸發故障信息分析系統，初步形成故障告警綜合信息簡報，根據簡報告警信號等級，等級分為事故告警、異常告警、告知告警三個層次。

在發生事故告警時，需要讀取故障錄波并分析裝置狀態；在發生異常告警時，需要對網分裝置的信息進行讀取；告知告警同樣需要讀取網分裝置信息，裝置信息讀取完成之后生成完整的故障告警信息簡報。智能告警與分析系統是整個故障分析系統的核心，同時通過讀取數據庫生成的故障表、信息域故障關聯表等數據，與服務中心建立通信管道并實時獲取設備信息，通過讀取實時故障信號生成與之相關的故障信號，并將故障信號返回到服務中心和智能告警展示界面，實現對故障信號的查詢同時還能夠展示專家建議[5]。

在設置故障告警分析數據庫時，主要包括故障實例表、故障模板表、故障信號映射表以及決策模板表。其中，故障實例表以及故障對信號映射表分別見表1和表2，通過建立數據表對故障信號進行動態化分析，并將數據信息整合成為故障簡報上傳至調度中心當中，在調度綜合分析系統當中能夠完成對故障信息的采集、整合、處理，生成故障簡報，展示故障信息。

表1 故障實例表

表2 故障對信號映射表

綜上所述，本文對調控中心的全局故障的分析技術進行了闡述與分析，包括能夠處理告警數據的智能告警模塊和能夠接收和分析告警數據，以及故障的告警調度端模塊。這兩種技術的應用能夠對全局故障進行預警和分析，同時利用拓撲關系將故障進行處理形成分析報告。這種全局故障分析技術有著簡便和及時的優勢，減少了傳統的故障分析技術的數據傳輸量，從而縮小了調控中心的設備規模和數據運算量，進一步提高調控中心的故障識別和分析的準確率。