CN101043152A - 城市电网事故智能决策支持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市电网事故智能决策支持系统，该系统包括共享的SCADA系统数据，还包括采集的遥信遥测数据模块和电网实时运行方式模块，对SCADA数据进行预处理，数据经预处理后传输到故障分析模块，故障分析模块和故障处理模块结合电网运行方式以及专家知识库和PAS服务进程进行故障分析和故障处理，并将故障处理结果存储于历史数据库模块，历史数据库模块中还包括典型预案知识库模块，该历史数据库模块还与保护配置模块相连接，保护配置模块共享调度管理信息系统模块的部分数据。本发明为调度员事故处理提供有力的全方位的决策支持。

Description

城市电网事故智能决策支持系统

技术领域

本发明涉及一种城市电网系统，尤其是一种城市电网事故智能决策支持系统。

背景技术

随着电力系统规模的扩大，电网调度工作日益重要。目前地区电网调度自动化都具备了较高水平，SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition监视控制和数据采集)系统能提供电网正常和事故状态下大量的遥测、遥信信息，包括设备量测信息、开关跳合闸信息和保护及自动装置动作信息等，实现电网实时监控，为电网的安全稳定运行起了十分重要的作用。但电网发生故障时大量故障信息的涌入也给运行人员的信息识别和故障处理增加了难度。尤其在电网发生严重故障或复杂故障的情况下，将有大量的报警信息、故障信息涌入调度中心，使调度员应接不暇，不但错失了处理事故的最好时机，并有可能由于判断失误而使事故扩大，酿成大停电。在这种情况下，如何能使调度值班人员和继电保护运行管理人员及时准确地了解故障的真实情况，快速地判断故障发生的地点、故障性质及严重程度，确定停电区域，科学地分析故障原因，并及时采取正确措施缩小故障范围、避免事故扩大、减少故障损失，是摆在各级电网调度部门面前的重大课题。

目前，在地区电网中分析事故一般还是采用电话汇报、现场查看与SCADA数据相结合的方式。即在事故发生后，由变电站或下级调度的值班人员电话汇报保护动作情况和开关跳闸情况，并到跳闸设备处人工查看设备故障情况。地调值班员根据变电站或下级值班人员的汇报结果，结合调度SCADA系统的遥测遥信变化信息和事项信息以及其它可用信息，再结合事故处理的经验而得出故障结论。处理事故时，也是根据电网事故后的运行方式和电网的拓扑结构及事故处理规程等，人工设计可行的故障恢复方案，并通过遥控操作或电话下发通知的方式完成事故处理的倒闸操作。可见，这种人工分析和处理事故的方式，与电网安全稳定运行和防止大面积停电的要求是不相适应的。

随着电网不断发展庞大，调度部门管辖的设备数量大大增加，设备所处运行环境也更加复杂，给调度部门正确判断和处理事故带来了新的难度；而面对用户对电能质量和供电可靠性日益增长的要求，调度部门在事故发生时，不仅要正确判断和处理事故，而且还要尽量提高响应速度。

现有的调度自动化系统能够提供各厂站的运行信息，但是由于种种原因，事故时的自动化信息尤其是事故总信号和保护相关信号不准的情况还是客观存在，而调度员的日常工作和监控的厂站也较以前增加很多，因此事故的确认主要还是靠变电站值班人员的汇报，这样不但降低了调度员的工作效率而且也没有发挥出自动化系统应有的作用，造成对一些事故不能在第一时间发现和处理。另外，事故时大量信息涌入，但决策需要的依据和信息却没有有效合理的集中起来，分散在各种台帐资料、自动化系统和簿册中，给调度员的使用查找带来困难。

在参考方案提供和处理方案防误审核方面，事故处理往往在较短时间内完成，主要是当班调度员依靠自身经验进行分析和判断，没有谁能提供参考方案，对事故处理方案正确性的保障也只能依靠当班调度员之间的审核。

另外，现有的调度系统也不包含事故预想和历史故障的检索，不利于方便的对以前发生过的事故及其处理情况进行查询，也不利于调度员的学习和经验积累。

电网这种实时性很强的电力传输和分配网络。在电网发生事故时，要求调度员快速准确地分析和判断故障，迅速隔离故障设备，恢复电网安全稳定运行。随着电网的发展和管理设备的增加，电网调度运行方式更趋复杂，已有的系统不能提供从信息集成、故障判断、提供恢复方案和防误、事故追忆等方面为调度员提供有力的全方位的决策支持。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种城市电网事故智能决策支持系统，能够实时监测电网运行状况。正常操作时为调度员提供事故分析和处理的模拟培训；作为信息集成平台，方便调度员查询设备保护配置、保护整定书、厂站事故预案、母线或变压器相关重要用户、紧急减负荷信息、分厂站操作注意事项及查询历史故障等功能；提供典型预案设计功能；在电网发生事故时自动提供故障设备、故障类型、停电区域、受影响的重要用户、开关及保护动作行为分析等信息，并根据电网事故前后的运行方式和厂站拓扑信息，智能化或手动生成恢复方案，并提供有效的综合防误操作手段，保证事故处理的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明一种城市电网事故智能决策支持系统的技术方案是，包括共享的SCADA系统数据，还包括采集的遥信遥测数据模块和电网实时运行方式模块，对SCADA数据进行预处理，数据经预处理后传输到故障分析模块，故障分析模块和故障处理模块结合电网运行方式以及专家知识库和PAS服务进程进行故障分析和故障处理，并将故障处理结果存储于历史数据库模块，历史数据库还模块中还包括典型预案知识库模块，该历史数据库模块还与保护配置模块相连接，保护配置模块共享调度管理信息系统(Dispatching Management Information System，简称DMIS)模块的部分数据。

本发明是一种城市电网事故智能决策支持系统，通过信息预处理、故障分析模块、专家知识库模块等有机组合和连接，为调度员的事故处理提供一个有力的决策支持工具，提高了调度员准确、快速处理事故的能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明模块结构图；

图2为本发明专家系统方法故障分析流程图；

图3为本发明模式识别方法故障分析流程。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种城市电网事故智能决策支持系统，包括进行数据采集和处理功能并且能提供电网正常和事故状态下大量的遥测遥信信息的SCADA模块，包括SCADA模块所提供的遥信遥测数据和实时运行方式。信息预处理模块对SCADA数据进行预处理，数据经预处理后送到故障分析模块，系统将结合电网运行方式，利用专家知识库和PAS服务进程进行故障分析和故障处理，故障处理结果将存储于历史数据库，同时历史数据库还存储了典型预案知识库，该历史数据库还与保护配置模块相连接。保护配置模块共享DMIS(调度管理信息系统Dispatching ManagementInformation System)模块的部分数据。其中，SCADA模块采集系统的实时信息包括开关刀闸变位信号、遥测量、微机保护动作信号。

本发明采用基于动态权重的算法来智能识别误报和正常操作信号等无效信号，它根据SCADA的实际运行情况和特点动态分配各种信号对故障特征的权重，对每一个跳合闸开关的相关信息权重进行综合计算，形成其故障可信度值。而对于另外一些具有明显特征的非故障信号则采用基于规则的方法进行排除。这样就可以有效地过滤掉各种干扰信号，并及时获得故障信号。本发明对SCADA系统误报和多余信号处理采用的部分原则如下：1，如果收到开关跳闸信号(最终状态)，但开关量测仍然存在，且与之相关的其它量测也存在，认为是开关误报；2，如果某设备有接地、检修牌等实时标志牌，或分析得到的设备状态为检修或冷备用状态，认为关于该设备的开关跳合闸信号不属于故障信号；3，如果在某开关跳合闸前得到该开关的遥控事项，认为不是故障信号；4，如果某开关属于当前正在试送的设备开关，认为相应的开关跳合闸信号是试送成功或失败信号，不是独立的故障信号；5如果在短时间内反复收到某开关的跳合闸信号，认为是信号误报，如果信号中只有保护信号而没有开关跳闸，认为不是故障信号。

本发明中采用数据挖掘技术，利用电网故障信息的冗余度，将缺失的信号补充到故障信息队列中，对多种信号进行校验和补足。例如：如果开关跳闸，分析是否有顺序的合闸信号以及再次跳闸信号，如果在开关跳闸信号后得到本开关的合闸信号(一定时间间隔内)，认为是开关重合。如果收到的是跳闸-合闸-跳闸信号，则认为是重合闸失败。如果得到本开关的重合闸动作信号，但未得到开关的顺序合闸信号，则通过相关量测比较分析是否存在漏报可能，如果不是漏报，则认为是开关重合时拒动，在事故处理中会特殊考虑。用此方法，即便没有来自SCADA的重合闸动作信号，也可正确分析开关的重合闸动作情况；如果跳闸开关所在母线有自切标志(自切标志牌)，可根据自切牌所属设备(本系统要求自切牌要关联到分段或母联开关的被切换电源母线侧)来分析自切开关的动作情况，如果得到该开关合闸信号，无顺序跳闸信号，认为自切动作且成功。如果顺序得到该开关的合闸和跳闸信号，则认为自切动作不成功。此时，即使没有来自SCADA的自切动作信号和自切后加速动作信号，仍然能够正确分析自切动作情况。

本发明从SCADA模块采集系统的实时信息包括开关刀闸变位信号、遥测量、微机保护动作信号及各种事项信息等。并进行分级数据滤波，识别误报信号、重复传送信号以及正常操作信号等，把处理过的数据做为故障分析的有效信息源。并且始终保留当前时刻前30秒的数据，当故障发生时，自动将这些数据写入系统数据库，用于故障分析和事故追忆。

故障处理模块中包括与事故处理有关的静态和动态信息集成在智能决策支持系统中。如厂站和设备事故预案、厂站操作注意事项、保护整定书等静态信息和母线所属分区、设备重要用户信息等动态信息。静态信息查询是基于界面元素和设备及厂站文档关联的Web页面显示方式，提供动态关联手段，可以根据需要随时关联设备和文档；动态信息查询则是基于网络拓扑和实时运行方式的智能查询方式，如母线所属分区查询，当在界面上选定某条母线时，本系统自动根据该母线与各母线元件的连通关系向电源侧搜索，所经过的每个设备都用同样的方式搜索其上端元件，直到找到有效的分区电源点。

本发明故障分析模块对经过数据滤波的开关跳闸信号和保护动作信号进行处理，得到故障相关数据，并调用专家知识库模块的数据，进行分析，得到故障结论。

本发明故障数据库模块包括历史数据库模块和典型预案模块。其中，历史数据库模块包括实际发生的电网故障信息，例如开关跳闸信息、保护动作信息和自动装置动作信息和故障结论信息。该模块的内容可随时更新。在实际应用中，经过调度员审核确认后，按便于检索的形式保存到系统的故障特征库，每次有新的故障发生时，如果故障数据与保存的信息具有相同的特征，则认为可以采用特征库中的故障结论。而典型预案模块，包括预先设定典型故障，作为后来的模式识别特征数据，可以更好地满足故障特征数据完备性的要求。

本发明系统基于SCADA系统平台，共享SCADA系统的参数和实时数据，集实时数据的过虑和误报信号识别、故障信息集成、基于知识库的故障综合分析、智能化事故处理决策支持(综合防误的故障隔离和恢复、智能化试送方案、紧急减负荷方案设计等)、典型事故处理方案生成和故障信息管理以及事故处理培训等功能于一体，融合专家系统技术和模式识别技术构建的故障分析知识库采用网络拓扑层、电网操作层和当地规则层三层原则，将当地调度操作规程中的各项调度操作和事故处理原则纳入知识库，与电网操作层知识相配合，在合理的推理控制策略指导下，智能化生成具有综合防误功能的事故处理方案，故障分析知识库采用分层分析方法，先确定故障的停电区域，再对停电区域内的所有设备采用相关权重比较法分析设备与保护信号的动作关系，最终确定故障设备和可能的故障类型。基于专家系统理论，通过目标匹配、电源点优化和可靠性评价来设计智能化故障恢复策略，形成具有优先级的故障恢复操作方案，并通过设计的防误操作规则和专用试送规则库，提供故障恢复中的综合防误手段，指导系统试送过程。系统允许对给定设备的同一运行方式定义一套或多套典型事故预案，并由调度员根据事故实际情况选择合适预案，系统自动调用匹配的典型事故处理预案作为当前故障的恢复方案。

本发明一种城市电网事故智能决策支持系统，基于SCADA一体化平台，共享SCADA系统的参数和实时数据，实现故障数据处理和监测、故障信息集成、电网故障综合分析、综合防误的故障隔离与恢复、故障试送智能化指导、紧急减负荷指导、典型事故预案设计、故障信息管理及事故处理培训等功能，满足了调度员事故处理智能化决策支持的需要。

Claims (5)

1.一种城市电网事故智能决策支持系统，其特征在于，包括共享的SCADA系统数据，还包括采集的遥信遥测数据模块和电网实时运行方式模块，信息预处理模块对SCADA数据进行预处理，数据经预处理后传输到故障分析模块，故障分析模块和故障处理模块结合电网运行方式以及专家知识库和PAS服务进程进行故障分析和故障处理，并将故障处理结果存储于历史数据库模块，历史数据库还模块中还包括典型预案知识库模块，该历史数据库模块还与保护配置模块相连接，保护配置模块共享调度管理信息系统模块的部分数据。

2.根据权利要求1所述的城市电网事故智能决策支持系统，其特征在于，还包括与历史数据库模块相连接的历史故障查询模块。

3.根据权利要求1或2所述的城市电网事故智能决策支持系统，其特征在于，SCADA模块采集系统的实时信息包括开关刀闸变位信号、遥测量、微机保护动作信号。

4.根据权利要求1或2所述的城市电网事故智能决策支持系统，其特征在于，该系统始终保留当前时刻前30秒的数据。

5.根据权利要求1或2所述的城市电网事故智能决策支持系统，其特征在于，所述故障分析模块对经过数据滤波的开关跳闸信号和保护动作信号进行处理，得到故障相关数据，并调用专家知识库模块的数据，进行分析，得到故障结论。

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