CN103065268A - 一种对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统,根据电力系统实际运行情况,提供预警监测信息,经过智能分析和优化整合,进行加权和量化,构建电力系统安全可靠性评估体系,保障了电力系统安全可靠运行,一方面可为电力运行监测提供一套科学的定量指标,改变过去以经验判断为主的局限性;另一方面可以使监管机构专业人员从大量的信息分析计算中摆脱出来,直接进入决策操作,提高了监管工作效率,实现了电网运行监控跨专业的综合状态感知以及电网稳态、动态和暂态信息的整合,提高了电网分析的有效性,实现跨专业的综合智能化分析决策支撑,并为电网运行管理提供统一的流程和表单,提高了电网运行监控和运行管理工作的整体效率。

Description

—种对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统
技术领域
[0001] 本发明属于电力系统技术领域,尤其涉及一种对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统。
背景技术
[0002] 变电站自动化技术发展至今,已经能够实现变电站自动化的大部分需求,如数据的采集、开关的监控、微机继电保护、故障录波、保护信息系统、安稳系统、微机五防等。在这种多个相互独立系统中,运行信息并没有被整合和利用,当发生异常和事故时,各个系统的数据必须依赖技术人员的信息综合能力,随着对变电站功能和可靠性要求的提高,这种情况急需改变。把现在仍然分隔的保护、监视、控制等系统进行数据的整合,分析运行信息所针对的不同对象的实际需要,将信息分层分区管理,实现运行信息的分类存储、分类检索,并对运行信息按区域进行的分层控制,满足了不同职能部门对信息的要求,提高信息使用效率,实现电网运行信息化、高效化。
[0003] 无论是常规变电站还是数字化变电站,运行对运行信息的需求,除遥测量和一次设备状态量外,主要是各种设备异常告警信号,以及系统发生故障后的保护动作信息。面对大量的运行信息,根据运行需求,对信息进行智能分析,实现全站信息的分类告警功能。根据运行信息的级别,实行优先级管理,方便重要运行信息的及时处理,有助于智能变电站应对各类突发事件。智能告警及分析决策系统根据变电站逻辑和推理模型,实现对运行信息的分类和信号过滤,对变电站的运行状态进行在线实时分析和推理,自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见,协助运行人员及时地分析和处理事故,削弱事故对电网的影响和异常的危害性。
[0004] 因此,研究变电站运行数据的优化整合及智能分析是十分必要的,通过对变电站运行数据进行实时采集,针对对象化数据进行智能挖掘、分析、与评估,对数据进行综合利用,使运行监控人员可以快速、准确、完整地获取现场一、二次设备运行信息,避免海量信息对运行监控人员的影响。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统,旨在解决由于现有技术发展的阶段性、系统独立建设且目标单一性、专业分离的历史因素,造成了变电站运行数据的数量巨大、功能分散、重复投资、信息孤岛、缺乏统一规划与协调及协议控制困难,使得运行监控人员不能快速、准确、完整地获取现场一、二次设备运行信息,对运行监控人员的判断及操作造成了严重影响的问题。
[0006] 本发明的目的在于提供一种对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统,该系统包括:EMS子系统、WMAS子系统、在线决策子系统、保护信息管理子系统、电量米集子系统、水调子系统、电力市场子系统、雷电气象子系统、第三方应用功能子系统、EMS代理服务器、WMAS代理服务器、在线决策代理服务器、保护信息管理代理服务器、电量采集代理服务器、水调代理服务器、电力市场代理服务器、雷电气象代理服务器、第三方应用功能代理服务器;
[0007] 所述EMS子系统与所述EMS代理服务器相连接,所述WMAS子系统与所述WMAS代理服务器相连接,所述在线决策子系统与所述在线决策代理服务器相连接,所述保护信息管理子系统与所述保护信息管理代理服务器相连接,所述电量采集子系统与所述电量采集代理服务器相连接,所述水调子系统与所述水调代理服务器相连接,所述电力市场子系统与所述电力市场代理服务器相连接,所述雷电气象子系统与所述雷电气象代理服务器相连接,所述第三方应用功能子系统与所述第三方应用功能代理服务器相连接。
[0008] 进一步,该系统还设置有统一历史服务器、公共模型数据服务器、辅助决策服务器、高级应用服务器、调度员工作站、方式工作站、继保工作站、DTS联网服务器、DTS仿真服务器、学员工作站。
[0009] 进一步,所述EMS子系统通过远动通道与变电站监控网进行通讯连接,所述WMAS子系统通过PMU通道与变电站监控网进行通讯连接,所述在线决策子系统通过稳控通道与变电站监控网进行通讯连接,所述保护信息管理子系统通过保护通道与变电站监控网进行通讯连接,所述电量采集子系统通过电量通道与电量采集智能终端进行通讯连接。
[0010] 进一步,所述变电站监控网与一体化装置、稳控装置及继保装置相连接。
[0011] 进一步,所述一体化装置由测控装置、PMU装置及故障录波装置组成,所述测控装置、PMU装置及故障录波装置分别与所述变电站监控网络相连接。
[0012] 本发明提供的对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统,根据电力系统实际运行情况,提供预警监测信息,经过智能分析和优化整合,进行加权和量化,构建电力系统安全可靠性评估体系,据此保障电力系统安全可靠运行,一方面可为电力运行监测提供一套科学的定量指标,改变过去以经验判断为主的局限性;另一方面可以使监管机构专业人员从大量的信息分析计算中摆脱出来,直接进入决策操作,提高了监管工作效率,解决了二次系统功能分散、数据信息采集不完整、信息割裂和重复建设的问题,实现了电网运行监控跨专业的综合状态感知以及电网稳态、动态和暂态信息的整合,提高了电网分析的有效性,实现跨专业的综合智能化分析决策支撑,并为电网运行管理提供统一的流程和表单,提高了电网运行监控和运行管理工作的整体效率,为整个电网的运行控制和运行管理提供了有力的保障。
附图说明
[0013] 图1是本发明实施例提供的对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统的结构框图;
[0014] 图2是本发明实施例提供的变电站运行数据综合分析决策的原理流程图。
具体实施方式
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步的详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定发明。
[0016] 图1示出了本发明实施例提供的对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统的结构。为了便于说明,仅示出了与本发明相关的部分。
[0017] 该系统包括:EMS子系统、WMAS子系统、在线决策子系统、保护信息管理子系统、电量采集子系统、水调子系统、电力市场子系统、雷电气象子系统、第三方应用功能子系统、EMS代理服务器、WMAS代理服务器、在线决策代理服务器、保护信息管理代理服务器、电量采集代理服务器、水调代理服务器、电力市场代理服务器、雷电气象代理服务器、第三方应用功能代理服务器;
[0018] EMS子系统与EMS代理服务器相连接,WMAS子系统与WMAS代理服务器相连接,在线决策子系统与在线决策代理服务器相连接,保护信息管理子系统与保护信息管理代理服务器相连接,电量采集子系统与电量采集代理服务器相连接,水调子系统与水调代理服务器相连接,电力市场子系统与电力市场代理服务器相连接,雷电气象子系统与雷电气象代理服务器相连接,第三方应用功能子系统与第三方应用功能代理服务器相连接。
[0019] 在本发明实施例中,该系统还设置有统一历史服务器、公共模型数据服务器、辅助决策服务器、高级应用服务器、调度员工作站、方式工作站、继保工作站、DTS联网服务器、DTS仿真服务器、学员工作站。
[0020] 在本发明实施例中,EMS子系统通过远动通道与变电站监控网进行通讯连接,WMAS子系统通过PMU通道与变电站监控网进行通讯连接,在线决策子系统通过稳控通道与变电站监控网进行通讯连接,保护信息管理子系统通过保护通道与变电站监控网进行通讯连接,电量采集子系统通过电量通道与电量采集智能终端进行通讯连接。
[0021 ] 在本发明实施例中,变电站监控网与一体化装置、稳控装置及继保装置相连接。
[0022] 在本发明实施例中,一体化装置由测控装置、PMU装置及故障录波装置组成,测控装置、PMU装置及故障录波装置分别与变电站监控网络相连接。
[0023] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0024] 变电站运行信息的组成与需求
[0025]目前变电站的运行信息的主要来源于几个系统的数据,包括监控系统、继电保护、安稳系统、五防系统、录波器等,这些系统的数据互相之间有重复有交叉,但又各自为政,没有根据对象建立一定的逻辑关系,也没有根据数据的重要程度进行分级分层。
[0026] 变电站的运行主要的信息
[0027] —类事故信息:主要反映由于非正常操作和设备故障导致电网发生重大变化而引起断路器跳闸、保护装置动作(含重合闸等)的信号以及影响全站安全运行的其他信号,如全站直流消失、火灾报警,以及录波信息等;
[0028] 二类异常信号:主要反映电网一二次电气设备状态异常及设备健康水平变化的信号,如断路器控制回路断线、装置异常、装置闭锁、过负荷、开关非全相、模拟量越限、通信电源-48V输出告警等信号;
[0029] 三类状态信号:主要反映电气设备运行状态以及运行方式,如电压电流数据、开关、刀闸变位信号、反映保护功能压板、同期压板投退的信号等,同时包含保护装置、故障录波器、收发信机等设备的启动、异常消失信号等。
[0030] 运行人员对系统信息的要求
[0031] 运行人员除了要对系统的运行状态进行监控外,还要在事故时迅速反应,合理的利用运行数据,科学的判断决策,快速的完成事故处理。这种时刻,避免海量信息对运行监控人员的影响,确保信息的完整性、有效性、针对性是非常重要的,但实际工作中,一方面由于事故后爆发的数据量巨大,另一原因是缺乏数据优化的标准和规范。
[0032] 运行状态下,运行人员对运行数据的要求:
[0033] (I)根据监控对象运行数据进行分层;
[0034] (2)根据运行静态数据类型进行分类;
[0035] (3)根据重要程度对运行数据进行分级;
[0036] (4)不同层级、类别、等级的数据以多种组合进行显示、检索、存储。
[0037] 事故状态下,运行人员对运行数据的需求:
[0038] (I)有效管理故障时刻的故障量、状态量、录波数据、运行信息、定值、保护版本等关联数据,将故障关联数据分类、整理、形成一次故障完整的综合信息,为运行人员提供故障时刻信息完整的综合展示;
[0039] (2)综合稳态数据、暂态数据和动态数据对故障过程进行智能分析,推断可能的故障位置、故障类型和故障原因,并给出故障恢复策略,指导运行人员快速进行故障恢复或通过故障恢复策略引导智能控制模块、自动进行故障的恢复。
[0040] 不同状态下,各级运行人员对运行数据要求的差别
[0041] 由于各个地区的运行模式还是有一定的差别,不同模式下,各级运行人员对数据的完备性、实时性均有所不同。例如监控和集控人员更关注的是设备的状态信息,调度人员更关注的是同电网有关的信息,不同的关注要求,对运行数据的分类分级就有了不同的需求
[0042] 正是基于以上的分析和思考,本项目将围绕着变电站运行数据的采集与应用,充分计算机技术、网络技术、存储技术,对变电站运行数据进行优化整合,对优化整合后的运行数据进行智能挖掘、分析、评估,并将结果以图形、表格等多种形式展示出来,其目的是实现变电站的智能预警及分析决策,提高电力系统的运行水平,提高事故处理能力。
[0043] 变电站运行信息的优化整合
[0044] 数据采集原则
[0045] 变电站自动化系统应能实现数据采集和处理功能,其数据采集范围必须满足现地和远方集控中心、调度对电网运行监视、控制的需求,监控系统数据一般分为模拟量、开关量、电能量以及其它装置的运行数据等。
[0046] (I)监控系统通过测控单元实时采集模拟量、开关量等信息量;通过智能设备接口接受来自其他智能装置的数据。
[0047] (2)非数字化变电站的信息采集装置应保持与保护装置的相对独立:配电装置的断路器、隔离开关、接地开关、操作机构的运行状态均直接由测控单元采用硬接点方式采集,全站交直流工频电量测量均应采用交流采样方式,凡涉及控制的一次设备位置信号应按双态位置采集,对分相断路器位置信号应可分相采集并能进行规律合成。
[0048] (3)数字站采用网络通信方式采集继电保护设备、电能计量装置、UPS电源、站用直流电源、通信设备和机房动力环境等变电站运行设备的运行状态信息、动作报告、保护装置的复归和投退、定值的设定和修改等信息,并对故障录波的信息实现监视。重要的保护信号、设备运行状态信息和无法通过通信接口输出的设备运行状态信号,以及报警信息等宜采用硬接点的方式采集。[0049] 运行数据的优化整合策略
[0050] 运行信息是基本信息,是多种需求的数据来源,因此,对运行数据的身份优化一定是多维度的,基本上可以按发生源优化、按敏感度优化及按专业细节优化。
[0051] 按发生源优化
[0052] 发生源优化即按运行信息的发出者的类型来优化,由于发出者本身具备完整的层次检索关系,因此对运行信息的优化也具备层次检索关系。
[0053] 按敏感度优化
[0054] 按敏感度优化能直接面向运行人员,根据运行人员对信息的需求和关注程度,主要把信息按重要程度分为五类:事故及开关变位类、告警及异常类、刀闸变位类、提示信号类、自动化设备状态类,帮助运行人员过滤掉瞬时中间信号、正常操作信号,并根据信号重要程度分层次提供。
[0055] 另外考虑检修试验等产生大量的无用试验信号、运行人员交接班时能快速查阅最近保护动作情况等需求,还需增加时序列表、检修列表、未复归列表、自定义列表四个分类。
[0056] 按专业细节优化
[0057] 专业细节需体现运行信息的最基本知识体系,也是本项目知识库的规则条目,这种分类方式体现了对运行信息的专业且基本的业务功能优化。
[0058] 运行信息的规范化描述
[0059] 运行信息应有统一规范描述,这些描述包括统一的句法定义、词汇定义和要素优化。句法是指对按专业细节分类的每一条运行信息进行完整的描述定义。
[0060] 对运行信息涉及到的设备对象、状态值、动作信号和工况信号等进行描述的统一规范定义,例如告警系统的词汇定义,如“动作”、“复归”,“投入”、“退出”等。
[0061] 对运行信息涉及到的信息分类、发生源、状态或值、操作者和规则状态等要素信息的全面提取和优化是能对运行信息进行智能分析的基本条件。
[0062] 运行信息的智能分析
[0063] 智能分析包括智能推理与决策,主要采用单一事件推理和组合事件推理。单一事件推理是指在告警信号发生后,通过对该信息的多维度优化找到知识库对应条目,给出处理决策。“组合事件”逻辑推理方法主要是两种,一是穷举法,即某些事件的组合全部发生推理出一个异常事件;另一种是模糊推理法,只要在某设备单元上找到某个或几个事件,不管还有没有其他事件就推理出一个异常事件。
[0064] 运行信息的智能分析应综合使用两种推理方法,一般事件采取“模糊推理法”以适应系统繁杂的要求,重要事件采用“穷举法”以满足告警精确的要求。
[0065] 运行数据自动统计与存档
[0066] 具备故障动作次数、动作时间等数据的自动统计功能,并能将故障的相关开关量、采用值等录波数据与保护动作报文等数据自动打包存档,供运行维护人员调用。
[0067] 运行数据的故障事件回放
[0068] 利用保护动作、开关跳闸、故障录波、GOOSE报文等信息事件的时标信息,以及大量由SCADA系统获得的信息,完成事故回放模拟功能,为故障分析人员了解故障处理和演变过程提供依据。
[0069] 运行数据的综合分析决策[0070] 提取故障前后暂态、稳态和设备状态等全景信息,并结合当前电网拓扑,对故障信息进行分析、判断,筛选提炼出与故障相关、对故障分析有用的信息,并进行归类处理,对故障全面分析和快速定位。
[0071] 通过对故障信息的分析,根据故障特征,综合利用故障推理、故障选相、故障定位等技术手段,反推出可能的故障类型、故障元件、故障点位置等,并自动生成故障分析报告。
[0072] 根据故障分析结果和当前电网运行状态,为故障隔离范围和快速恢复供电提供辅助决策。从而实现故障分析、定位,为故障隔离和恢复供电提供辅助决策的功能,如图2所示:
[0073] 运行信息的优化整合与智能分析的主要目标:运行数据的分层分类分级原则的制定以及实现运行数据分层分类分级的方法;
[0074] 运行数据智能分析策略
[0075] I)根据变电站运行数据的分层分类分级原则制定信息过滤策略;
[0076] 2)建立统一的事件信息模型,建立运行数据的知识库系统;
[0077] 3)变电站的运行状态进行在线实时分析和推理,建立智能告警机制;
[0078] 4)建立变电站事故信息综合分析决策机制
[0079] 主要技术难点
[0080] I)运行数据的分层分类分级原则的制定;
[0081] 2)运行数据的知识库的需求分析;
[0082] 3)变电站运行数据智能分析的目标分析;
[0083] 方案的实施
[0084] 变电站运行信息是与变电站的运行管理模式密不可分,不同的管理模式下,对运行数据的需求是不同的,因此,此项工作必须对以下几点进行明确:
[0085] I)变电站的运行管理模式,包括监视集控一体化模式、监控集控分设模式、集控调度一体化模式等。不同运行管理模式下,对运行数据的需求是不同的。
[0086] 2)变电站的性质,是常规综合自动化站,还是智能变电站,或者二者都满足。
[0087] 3)变电站运行信息的规范化描述,包括信息的数量、内容名称的描述等,是否有明确的依据。
[0088] 在以以上信息明确的基础上,可以探讨不同的分级策略及实现方法。进而,建立一定的专家系统,对这些数据进行归纳总结,为电网的故障分析、状态检修等提供依据。
[0089] 本发明实施例提供的对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统,根据电力系统实际运行情况,提供预警监测信息,经过智能分析和优化整合,进行加权和量化,构建电力系统安全可靠性评估体系,据此保障电力系统安全可靠运行,一方面可为电力运行监测提供一套科学的定量指标,改变过去以经验判断为主的局限性;另一方面可以使监管机构专业人员从大量的信息分析计算中摆脱出来,直接进入决策操作,提高了监管工作效率,解决了二次系统功能分散、数据信息采集不完整、信息割裂和重复建设的问题,实现了电网运行监控跨专业的综合状态感知以及电网稳态、动态和暂态信息的整合,提高了电网分析的有效性,实现跨专业的综合智能化分析决策支撑,并为电网运行管理提供统一的流程和表单,提高了电网运行监控和运行管理工作的整体效率,为整个电网的运行控制和运行管理提供了有力的保障。[0090] 以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和 改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种对变电站运行数据的优化整合与智能分析的系统,其特征在于,该系统包括:EMS子系统、WMAS子系统、在线决策子系统、保护信息管理子系统、电量米集子系统、水调子系统、电力市场子系统、雷电气象子系统、第三方应用功能子系统、EMS代理服务器、WMAS代理服务器、在线决策代理服务器、保护信息管理代理服务器、电量采集代理服务器、水调代理服务器、电力市场代理服务器、雷电气象代理服务器、第三方应用功能代理服务器;所述EMS子系统与所述EMS代理服务器相连接,所述WMAS子系统与所述WMAS代理服务器相连接,所述在线决策子系统与所述在线决策代理服务器相连接,所述保护信息管理子系统与所述保护信息管理代理服务器相连接,所述电量采集子系统与所述电量采集代理服务器相连接,所述水调子系统与所述水调代理服务器相连接,所述电力市场子系统与所述电力市场代理服务器相连接,所述雷电气象子系统与所述雷电气象代理服务器相连接,所述第三方应用功能子系统与所述第三方应用功能代理服务器相连接。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,该系统还设置有统一历史服务器、公共模型数据服务器、辅助决策服务器、高级应用服务器、调度员工作站、方式工作站、继保工作站、DTS联网服务器、DTS仿真服务器、学员工作站。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述EMS子系统通过远动通道与变电站监控网进行通讯连接,所述WMAS子系统通过PMU通道与变电站监控网进行通讯连接,所述在线决策子系统通过稳控通道与变电站监控网进行通讯连接,所述保护信息管理子系统通过保护通道与变电站监控网进行通讯连接,所述电量采集子系统通过电量通道与电量采集智能终端进行通讯连接。
4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述变电站监控网与一体化装置、稳控装置及继保装置相连接。
5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述一体化装置由测控装置、PMU装置及故障录波装置组成,所述测控装置、PMU装置及故障录波装置分别与所述变电站监控网络相连接。
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