CN102708472A - 组合式电网告警信息智能化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种组合式的电网告警信息智能化处理方法，包括内部专家知识库与外部规则表的结合、信号间关联关系的多层定义和分析方法及保证关联性分析完备性的规则表与辅助信号表定义方法。采用专家系统原理和控制策略设计内部专家知识库，对电网中各种异常和故障进行实时分析。外部规则表为用户提供一种电网异常或故障与SCADA告警的关联性分析规则，实现规则的外部定义。内部专家知识库与外部规则表的组合式推理可最大限度地保证信号分析的完备性和准确性。将信号的物理空间属性定义出本厂站、本间隔、本设备、上级设备和下级设备以多层次地描述电网异常和故障性质。在外部规则定义中增加辅助信号表来保证告警分析系统关联信号的完备性。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合式电网告警信息智能化处理方法，主要用于对电力调度自动化SCADA系统的大量告警信息进行智能化分析，以及时发现电网中存在的异常和故障，并快速地为调度员提供故障和异常处理的参考建议。
背景技术
电力调度自动化SCADA系统中，时刻都在产生海量告警信号，其中绝大部分只是提示性信息，同时也夹杂着电网故障信息和异常信息。电力调度自动化SCADA系统的告警功能只能直传显示该部分信息，缺乏对告警信息的综合分析能力，无法从海量的离散信息中发现其中的关联关系，不能智能性地提供电网故障或异常信息。电力调度自动化SCADA系统告警信息智能化分析的目的是为了利用告警知识库和专家库所具备的逻辑推理功能，从海量信息中捕捉规律并推断出电网故障或异常信息之间的关联关系，综合提取电网中可能存在的故障和事故信息，形成诊断报告提供给调控员，为其做出正确决策提供智能参考。
目前，现有的智能告警分析系统只能处理同一间隔的信号，其思路为通过将同一间隔产生的信号进行关联性分析而得出结论。但在实际电网中，信号间的关联关系并不局限于某个单一间隔内，通常电网故障或异常发生后，传送到电力调度自动化SCADA系统的告警信号涉及到不同间隔甚至不同厂站，而仅通过间隔属性来分析电力调度自动化SCADA系统告警信号是不完备的。因此，在电网故障或异常发生时，可在关联信号表中定义告警信号属性并以此作为电网故障或异常的判据，并通过将对应告警信号的逻辑组合推理出电网故障或异常的详细信息。
另外，针对实际存在的关联告警信号与告警分析用的关键信号不一致情况，本发明提出了辅助信号表的概念，通过在规则表中增加对辅助信号的定义，保证辅助信号被容纳到关联信号列表中。
发明内容
本发明的目的在于提出一种更实用、更全面的电力调度自动化SCADA告警信息智能化处理方法。该方法采用内部专家知识库和外部规则表的组合方式描述电网故障和异常，通过多层次的信号物理空间属性定义有效地表达和分析SCADA告警信息的复杂层次关系，将规则记录表与辅助信号表相结合来完善信号的关联属性。
本发明方法包括以下步骤：
1、内部专家知识库：对电网中的各种一/二次设备均设计独立的设备类，用于描述电网中的一/二次设备属性、开关动作信号、保护动作信号及自动装置自检信号的内在关系，对电网运行进行自动监测和分析；
2、外部规则表：采用人机交互的编辑界面方式，描述电力调度自动化SCADA系统中与电网故障和异常有关的告警信号间的关联关系；规范定义出信号层次、信号类型、信号间逻辑关系，构建出规则索引表、规则记录表、辅助信号表；
3、内部和外部规则相结合的告警分析：首先，系统通过单个独立的实时数据采集和处理线程以及单个实时告警信息采集和预处理线程，分别用于采集和分析电力调度自动化SCADA系统中的实时遥测遥信数据和实时告警事项；通过对信号的读取、分析和预处理，获取异常或故障类信号，判断出电网的实时运行方式，判断所接收的告警事项是否为被关注信号，不是则将该事项丢弃，并继续采集过程，若是则将信号送入信号分析池；告警分析线程启动后，遵循外部规则优先的约定先从外部规则表中查找是否有与信号分析池中一致的信号，有则将对应的规则索引表的预先设置信息作为告警分析结论，没有则开始启动内部知识库方式进行信号分析；如果经过分析不能得到结论，则继续数据采集和处理线程的工作；
4、智能告警输出：通过不同的启动方式循环将采集到的实时遥测遥信数据或实时告警事项与外部规则表或内部专家知识库进行匹配比对，将对应告警信号的逻辑组合推理出电网故障或异常的详细信息，最终以诊断报告的方式提供给调控员，为其做出正确决策提供智能参考。
2、根据权利要求1所述组合式电网告警信息智能化处理方法，其特征在于：内部专家知识库包含以下几个部分：电网实时遥信及静态连接关系构成的运行方式及拓扑关系知识库、监测并接收SCADA告警信号的告警信号分类及存量预处理知识库、一/二次设备运行知识库、故障分析知识库。
3、根据权利要求1所述组合式电网告警信息智能化处理方法，其特征在于：内部专家知识库对电网中的各种一/二次设备都设计了独立的设备类，一次设备包括变压器类、线路类、开关类，每个设备类具有该类设备所独有的属性；变压器类具有绕组类型、中性点接地类型、高中低压侧开关代码；线路类具有始端设备ID、末端设备ID、线路类型；设备类有公共的基类，基类中具有设备的公共属性，包括电压等级、厂站代码、连接点属性；二次设备则包括保护装置、故障录波装置、厂站直流系统；通过以设备类信息为基础，根据连接点信息、端子信息和首末端设备信息智能分析电网的拓扑关系、厂站接线类型及运行方式。
本发明方法所述外部规则表所表达的信息包括信号层次、信号类型、信号间逻辑关系，信号层次可分为本厂站、本间隔、本设备、上层设备、下层设备共五个层次。
本发明方法所述外部规则表包括由规则编码、规则描述、规则结论、处理指导构成的规则索引表；由规则编码、序号、信号类型、信号级别、逻辑符号构成的规则记录表；由规则编码、序号、信号类型、信号级别构成的辅助信号表。
本发明的组合式的电网告警信息智能化处理方法有以下优点：
1、可分析信号覆盖面广。采用基于组合式规则的电网智能化告警信息分析算法，不仅能分析电网中同一间隔内的告警信号，还能够分析具有上下级关系的告警信号，因而信号的覆盖面更广，实用价值更高。
2、可视化效果好。外部规则表采用友好的人机界面进行编辑定义，设计的规则具有良好的可读性和可视化效果。调控员可结合实际工作需要，随时通过规则表方式来定义信号分析规则。
3、智能化程度高。有了内部专家知识库和外部规则表，本系统能够对电网中实时产生的大量告警信号进行智能化分析，及时发现电网故障或异常，避免了以往靠人工信号分析的低效率。
4、信号关联性描述更完善。在电网故障和异常核心告警信号关联的基础上，通过辅助信号表的形式，糅合一些与电网异常或故障有关的辅助信号，实现了关联性的描述更完善和充分。
5、外部规则表的优先级高于内部规则库的程序设计控制策略，既考虑了电力系统操作的通用知识，又兼顾了每个用户实际工作中的特殊操作需求，程序的适用性能更好，可满足不同接线类型、不同运行方式的用户需求。
附图说明
图1、本发明的内部知识库结构图；
图2、本发明的智能告警分析流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。
本发明方法包括以下步骤：
1、构建内部专家知识库，用于描述电网中的一/二次设备属性、开关动作信号、保护动作信号及自动装置自检信号等信号的内在关系，对电网运行进行自动监测和分析。内部专家知识库采用C++程序语言设计，包含以下几个部分：电网实时遥信及静态连接关系构成的运行方式及拓扑关系知识库、监测并接收SCADA告警信号的告警信息分类及预处理知识库、一/二次设备运行知识库、故障分析知识库，通过采用专家系统的推理控制策略将以上知识库模块进行有效综合后形成智能告警综合分析知识库，为运行人员提供电网故障或异常的分析报告，如图1所示。
内部专家知识库的设计前提是定义电力系统的各种设备类，方可实现对电网连接关系、运行方式等信息的描述和推理。
本系统内部专家知识库对电网中的各种一/二次设备都设计了独立的设备类，一次设备如：变压器类（CGridTrans）、线路类(CGridLine)、开关类（CGridBrk）等，每个设备类具有该类设备所独有的属性。如：变压器类具有绕组类型、中性点接地类型、高中低压侧开关代码等；线路类具有始端设备ID、末端设备ID、线路类型。同时，设备类有公共的基类（CGridDevice），基类中具有设备的公共属性，如：电压等级、厂站代码、连接点属性等。二次设备如：保护装置（CProtDev）、故障录波装置（CProtFwr）、厂站直流系统（CProtDC）等。通过以设备类信息为基础，根据连接点信息、端子信息和左右端设备信息智能分析电网的拓扑关系、厂站接线类型及运行方式等。
2、构建外部规则表。采用可人机交互的编辑界面方式，描述电力调度自动化SCADA系统中与电网故障和异常有关的告警信号间的关联关系。该表所表达的信息有：信号层次、信号类型、信号间逻辑关系。信号层次分为本厂站、本间隔、本设备、上层设备、下层设备共五个层次。信号类型是将SCADA保护信号、一般的电气及机械机构信号、直流系统信号等进行细分，将常用的信号定义成规范的信号类型，便于告警信号的自动识别。外部规则定义是对电网知识的高度概括，它由规则索引表、规则记录表、辅助信号表组成。其结构如下：
规则索引表：
规则编码
规则描述
规则结论
处理指导
规则记录表：
规则编码
序号
信号类型
信号级别
逻辑符号
辅助信号表：
规则编码
序号
信号类型
信号级别
采用外部规则表方式分析告警信号主要以规则记录表中描述的信号为判据，一旦与规则记录表中所描述的各种条件完全匹配，则认为电网中发生了与该规则记录一致的异常或故障，此时将规则索引表中的规则结论和处理指导作为智能告警窗口的相应提示信息。而与本次异常或故障相关的非核心信号则从辅助信号表中读取和分析。采用这种三表合一方式所设计的外部规则表，可以保证信号关联性分析的完备性。外部规则表的应用优先级高于内部专家知识库，即：当进行信号分析时，先从外部规则表中查找是否有匹配的外部规则定义，如有就按外部规则表中的定义来显示，若无则启动内部专家知识库进行下一步分析。
3、告警分析流程。采用内部和外部规则相结合的告警分析算法，如图2所示，其主要处理过程：
首先，系统通过单个独立的实时数据采集和处理线程以及单个实时告警信息采集和预处理线程，分别用于采集和分析电力调度自动化SCADA系统中的实时遥测遥信数据和实时告警事项。通过对信号的读取、分析和预处理，获取异常或故障类信号，判断出电网的实时运行方式，判断所接收的告警事项是否为被关注信号，不是则将该事项丢弃，并继续采集过程，若是则将信号送入信号分析池。信号分析池可通过定时启动、事件启动两种方式启动告警分析。定时启动即强制系统每5秒钟启动一次信号分析，事件启动则是通过开关和保护动作信号的初步分析粗略判断是否发生了故障，若认为可能是电网故障则立即启动信号分析。告警分析线程启动后，遵循外部规则优先的约定先从外部规则表中查找是否有与信号分析池中一致的信号，有则将对应的规则索引表的预先设置信息作为告警分析结论，没有则开始启动内部知识库方式进行信号分析。内部知识库方式是在专家系统的推理控制策略指导下，将电网运行方式、动态拓扑结构、告警预处理信息、电力系统一次及二次设备运行知识、故障分析知识等综合在一起，智能化地判断电网异常或故障的发生。如果经过分析不能得到结论，则继续数据采集和处理线程的工作。
电网异常或故障相关告警信息的关联性描述通过规则记录表形式实现，然而，实际上存在有些信号的出现与该异常或故障有关联关系却未被用于关联分析，针对该类信号则通过辅助信号表形式进行描述，达到完整描述电网故障或异常的目的。
Claims (5)
1.一种组合式电网告警信息智能化处理方法，包括以下步骤：
1、1内部专家知识库：对电网中的各种一/二次设备均设计独立的设备类，用于描述电网中的一/二次设备属性、开关动作信号、保护动作信号及自动装置自检信号的内在关系，对电网运行进行自动监测和分析；
1、2外部规则表：采用人机交互的编辑界面方式，描述电力调度自动化SCADA系统中与电网故障和异常有关的告警信号间的关联关系；规范定义出信号层次、信号类型、信号间逻辑关系，构建出规则索引表、规则记录表、辅助信号表；
1、3内部和外部规则相结合的告警分析：首先，系统通过单个独立的实时数据采集和处理线程以及单个实时告警信息采集和预处理线程，分别用于采集和分析电力调度自动化SCADA系统中的实时遥测遥信数据和实时告警事项；通过对信号的读取、分析和预处理，获取异常或故障类信号，判断出电网的实时运行方式，判断所接收的告警事项是否为被关注信号，不是则将该事项丢弃，并继续采集过程，若是则将信号送入信号分析池；告警分析线程启动后，遵循外部规则优先的约定先从外部规则表中查找是否有与信号分析池中一致的信号，有则将对应的规则索引表的预先设置信息作为告警分析结论，没有则开始启动内部知识库方式进行信号分析；如果经过分析不能得到结论，则继续数据采集和处理线程的工作；
1、4智能告警输出：通过不同的启动方式循环将采集到的实时遥测遥信数据或实时告警事项与外部规则表或内部专家知识库进行匹配比对，将对应告警信号的逻辑组合推理出电网故障或异常的详细信息，最终以诊断报告的方式提供给调控员，为其做出正确决策提供智能参考。
2.根据权利要求1所述组合式电网告警信息智能化处理方法，其特征在于：内部专家知识库包含以下几个部分：电网实时遥信及静态连接关系构成的运行方式及拓扑关系知识库、监测并接收SCADA告警信号的告警信号分类及存量预处理知识库、一/二次设备运行知识库、故障分析知识库。
3.根据权利要求1所述组合式电网告警信息智能化处理方法，其特征在于：内部专家知识库对电网中的各种一/二次设备都设计了独立的设备类，一次设备包括变压器类、线路类、开关类，每个设备类具有该类设备所独有的属性；变压器类具有绕组类型、中性点接地类型、高中低压侧开关代码；线路类具有始端设备ID、末端设备ID、线路类型；设备类有公共的基类，基类中具有设备的公共属性，包括电压等级、厂站代码、连接点属性；二次设备则包括保护装置、故障录波装置、厂站直流系统；通过以设备类信息为基础，根据连接点信息、端子信息和首末端设备信息智能分析电网的拓扑关系、厂站接线类型及运行方式。
4.根据权利要求1或2或3所述组合式电网告警信息智能化处理方法其特征在于：外部规则表所表达的信息包括信号层次、信号类型、信号间逻辑关系，信号层次可分为本厂站、本间隔、本设备、上层设备、下层设备共五个层次。
5.根据权利要求1或2或3所述组合式电网告警信息智能化处理方法其特征在于：外部规则表包括由规则编码、规则描述、规则结论、处理指导构成的规则索引表；由规则编码、序号、信号类型、信号级别、逻辑符号构成的规则记录表；由规则编码、序号、信号类型、信号级别构成的辅助信号表。
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