CN103227450B - 在线故障恢复方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了在线故障恢复方法及系统。上述方法包括：建立包含备自投装置的电网仿真模型，所述电网仿真模型包括电网拓扑及各电网断面；指定电网断面；在所述指定的电网断面的基础上，指定电网总负荷，指定假想故障，所述假想故障包括假想故障对象；生成针对指定假想故障的故障恢复预案，所述故障恢复预案至少包括故障隔离措施和负荷转移措施。可知，本发明实施例基于电网仿真模型的某一电网断面，进行故障仿真分析，并生成针对指定假想故障的故障恢复预案。这样，在假想故障真正发生或将要发生时，调度人员可根据故障恢复预案对电网进行快速恢复处理。

Description

在线故障恢复方法及系统

技术领域

本发明涉及电网调度技术领域，更具体的说，涉及在线故障恢复方法及系统。

背景技术

电网运行过程中，可能会发生故障（事故），在现有技术中，不能根据电网运行情况,自动生成相关预案,在告警信号与预案间缺少关联,只能通过手工查询方式来人工寻找相关预案，周期长，效率低，客观上需要一套在线生成、触发预案的机制，当事故发生时或可能发生时，自动触发相关预案，从而提高调度员的应急响应能力，为调度人员对电网进行快速恢复处理提供依据。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了在线故障恢复方法及系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种在线故障恢复方法，包括：

建立包含备自投装置的电网仿真模型，所述电网仿真模型包括电网拓扑及各电网断面；

指定电网断面；

在所述指定的电网断面的基础上，指定电网总负荷，指定假想故障，所述假想故障包括假想故障对象；

生成针对指定假想故障的故障恢复预案，所述故障恢复预案至少包括故障隔离措施和负荷转移措施；

所述故障隔离措施包括：令与故障对象相连通的设备断开与故障对象的连接，从而实现对故障对象的隔离；

所述负荷转移措施包括：计算出在所述假想故障下，所述备自投装置动作后失电的负荷，对于每个失电的负荷，通过转移路径进行负荷转移。

一种在线故障恢复系统，包括：

构建单元，用于建立包含备自投装置的电网仿真模型，所述电网仿真模型包括电网拓扑及各电网断面；

第一指定单元，用于指定电网断面；

第二指定单元，用于在所述指定的电网断面的基础上，指定电网总负荷，指定假想故障，所述假想故障包括假想故障对象；

预案生成单元，用于生成针对指定假想故障的故障恢复预案，所述故障恢复预案至少包括故障隔离措施和负荷转移措施；

所述故障隔离措施包括：令与故障对象相连通的设备断开与故障对象的连接，从而实现对故障对象的隔离；

所述负荷转移措施包括：计算出在所述假想故障下，所述备自投装置动作后失电的负荷，对于每个失电的负荷，通过转移路径进行负荷转移。

经由上述的技术方案可知，本发明实施例基于电网仿真模型的某一电网断面，进行故障仿真分析，并生成针对指定假想故障的故障恢复预案。这样，在假想故障真正发生或将要发生时，调度人员可根据故障恢复预案对电网进行快速恢复处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的在线故障恢复方法流程图；

图2为本发明实施例提供的在线故障恢复方法另一流程图；

图3为本发明实施例提供的在线故障恢复方法又一流程图；

图4为本发明实施例提供的在线故障恢复方法又一流程图；

图5为本发明实施例提供的在线故障恢复系统示意图；

图6为本发明实施例提供的在线故障恢复系统另一示意图；

图7为本发明实施例提供的在线故障恢复系统又一示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描述本发明的实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

电网运行过程中，可能会发生故障（事故），在现有技术中，如何对故障进行恢复，主要依赖调度人员自己的经验。因此，客观上需要故障恢复预案，以在事故或故障发生时，为调度人员对电网进行快速恢复处理提供依据。

有鉴于此，本发明实施例提供了在线故障恢复方法及系统，以解决上述问题。

参见图1上述在线故障恢复方法至少可包括如下步骤：

S1、建立包含备自投装置的电网仿真模型。该电网仿真模型包括电网拓扑及各电网断面。

备自投装置（备用电源自动投入装置）的作用是当工作电源因故障断开以后，能自动而迅速地将备用电源投入到工作中，从而使负荷切换至正常线路，保证负荷不损失。因此，地区电网中均配置了大量的备自投装置。

而现有的电网仿真模型中只包括一次设备，不包括备自投装置、控制设备等二次设备。这样，在利用电网仿真模型进行负荷损失分析时，会得到不准确的分析结果。因此，在本发明实施例中所建立的电网仿真模型包含备自投装置，以更贴近对现有电网进行仿真。

更具体的，可先根据SCADA电网结构建立设备模型，然后根据SCADA提供的开关信息和量测数据进行状态估计，得到电网仿真模型。

需要说明的是，以开关信息为例，开关设备的开或关，会影响开关设备与其他设备的电气连接关系（也即拓扑关系）。因此，需要根据SCADA提供的开关信息建立电网仿真模型。

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统为数据采集与监视控制系统，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

而状态估计是电力系统分析的基础应用，其目的是根据电网的量测数据估计电网的实际运行状态。为了使状态估计的结果更准确，可以对从SCADA库中提取的数据进行不良数据的辨识操作。辨识的具体方法可以采用残差搜索法，也可以采用基于逐次型估计辨识法，后者是对前者的一次回归，但它在排除一个可疑数据时不再进行总体迭代修正，而是利用残差灵敏度和雅可比矩阵直接修正残差和状态，使计算技术由总体矩阵操作水平提高到只对少数相关元素操作的水平，使残差搜索法的辨识时间缩短了几个数量级，使其严密的搜索逻辑得以实用。采用逐次型估计辨识法进行不良数据辨识，不良数据的辨识过程既可靠又快速。

S2、指定电网断面。

S3、在上述电网断面的基础上，指定电网总负荷，指定假想故障。

在电网断面确定以后，可以根据业务经验指定发生概率较大或者后果较严重的故障，以进行定量仿真分析。更具体的，可指定故障对象。例如，故障对象可为：某一或某些变电站、某一或某些母线、某一或某些线路、某一或某些主变压器等。当然，本领域技术人员可根据需要指定多个故障对象，例如，指点变电站1发生故障，并且，变电站2中的主变压器发生故障等等，在此不作赘述。

S4、生成针对指定假想故障的故障恢复预案。

上述故障恢复预案可至少包括故障隔离措施、负荷转移措施。

故障隔离措施可包括：令与故障对象相连通的设备断开与故障对象的连接，从而实现对故障对象的隔离。

负荷转移措施可包括：计算出在假想故障下，备自投装置动作后失电的负荷，对于每个失电的负荷，通过转移路径进行负荷转移。

上述转移路径可为带电母线。

需要说明的是，并不是每一变电站或线路都安装有备自投装置。在发生故障时，安装了备自投装置的线路或变电站，其负荷可得到转移，但未安装备自投装置的线路或变电站（也即失电的负荷），也需要进行转移。上述负荷转移措施就是针对这些失电的负荷而制定的。

对于第一失电的负荷，转移路径可为多条，可从中优选出一条转移路径作为优选转移方案，其他作为备选转移方案。

可知，本发明实施例基于电网仿真模型的某一电网断面，进行故障仿真分析，并生成针对指定假想故障的故障恢复预案。这样，在假想故障真正发生或将要发生时，调度人员可根据故障恢复预案对电网进行快速恢复处理。

进一步的，上述负荷转移措施还可包括：

进行潮流计算，根据潮流计算结果确定出负荷转移路径中的关键支路，并计算出关键支路的电流。

需要说明的是，潮流指的是电力系统中电压（各节点）、功率（有功、无功）（各支路）的稳态分布。所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行时各母线电压、各支路电流、功率及网损。

进一步的，在本发明其他实施例中，上述故障恢复预案还可包括监视措施。监视措施包括：对转移路径的关键支路进行监视。

举例来讲：以2012年8月30日14：09：06电网断面为基础，指定假想故障为跃龙变220kV变电站全停，生成跃龙变220kV变电站全停预案。

在该预案中，故障隔离措施如下：

操作1：隔离宁龙4P50：断开220kV跃龙变电所宁龙4P50开关

操作2：隔离宁龙4P50：断开500kV宁海变宁龙4P50开关

操作3：隔离宁跃4P49：断开220kV跃龙变宁跃4P49开关

操作4：隔离宁跃4P49：断开500kV宁小组变宁跃4P49开关

操作5：隔离220kV跃龙变龙渚2353：断开220kV跃龙变龙渚2353开关。

恢复措施如下：

恢复220kV跃龙变：合上110kV梅林变海梅1312开关，倒送线路海梅1312（此为一转移路径），并得出关键支路220kV雁苍变变#1主变压器-中负载率63.38%。

此外，还可有两个备选方案执行恢复措施：

第1个方案为：合上220kV雁苍变苍海1505线开关合闸位置，关键支路220kV雁苍变#1主变-中负载率63.02%。

第2个方案为：合上110kV西周变海象1313线开关，关键支路北周1163线（T-象北）负载率103.78%。

为了进一步加速调度人员对电网进行快速恢复处理，在本发明其他实施例中，参见图2，上述方法还可包括如下步骤：

S5、发布故障恢复预案；

S6、将故障恢复预案的启动参数数据与实时数据进行在线匹配，如匹配成功则提示相应的故障恢复预案。

或者说，在故障恢复预案的启动参数数据与实时数据在线匹配成功时，提示相匹配的故障恢复预案。

在介绍故障恢复预案的启动参数数据之前，需要说明一点，真正的电网在运行过程中，如发生故障时，保护装置将进行保护动作，并产生保护报文，此外，SCADA系统也会产生告警报文，保护保文与SCADA告警报文分别通过不同的传输途径传送到监控中心调度主站端，在不同的显示屏上显示，调度员无法及时对告警信号进行识别与处理，也无法实时判读告警背后的真实原因，只能通过事后读取保护报文的方式来追溯事故发生的过程。而且，离散的报文，也不利于步骤S6中的在线匹配。

为解决该问题，参见图3，上述在线故障恢复方法还可包括如下步骤：

S7、进行告警诊断。

参见图4，步骤S7至少可包括如下子步骤：

S71、对保护报文进行归并，得到归并后的保护报文；

由于保护报文反映了保护动作情况，对保护报文的归并能有效减少保护报文的数量。

更具体的，可根据保护报文的生成者、保护动作发生的相位、类型、时间、方向对保护报文进行归并。

举例来讲，可将属于同一保护装置、在同一间隔内（5秒内）生成的保护报文进行归并（该归并方式为保护报文生成者+时间），归并为一个保护报文。

需要说明的是，同一保护装置，可能针对同一保护动作，生成多个保护报文。例如，某保护装置在5S内针对同一保护动作生成10个保护报文。此时，可从10个保护报文中任选一个，过滤掉其他报文。从而实现将属于同一保护装置、在同一间隔内生成的保护报文归并为一个保护报文。

或者，可将属于同一线路两端的保护装置在同一间隔（5秒）内生成的保护报文进行归并（该归并方式为方向+时间），归并为一个保护报文。

同时，属于同一线路两端的保护装置、针对同一保护动作生成的多个保护报文，也可选其一，过滤掉其他保护报文，从而实现将属于同一线路两端的保护装置在同一间隔内生成的保护报文归并为一个保护报文。

S72、根据归并后的保护报文生成故障简报报文。

故障简报报文是故障的一种概要描述方式，它是建立在保护动作归并的基础上。故障简报报文主要包括发生故障的变电站、保护对象、间隔、相位、保护动作时序信息等相关内容。

更具体的，可将单个保护装置三分钟内所有经归并后的保护报文，归并成一个故障简报报文，或者，将单条线路两端的保护装置三分钟内的所有经归并后的保护报文，归并成一个故障简报报文。

例如，220kV某变电所#3主变压器在2012年9月25日10点04分02秒发生故障，#3主变压器的保护装置RCS978ZJA动作。

则可根据上述动作自动生成20120925100402619故障简报报文，故障简报报文详细内容包括：

-某变电所

-某变电#3主变压器

-2012-09-2510：04：02：619

-#3主变压器RCS978ZJA

--0ms装置启动

--905msⅡ侧A相跳闸

--905msⅡ侧过流Ⅰ段第一时限

--905msⅡ侧母联开关跳闸

--3205msⅡ侧过流Ⅰ段第二时限

--3205msⅡ侧开关跳闸

--6005msⅠ侧开关跳闸

--6005msⅢ侧开关跳闸。

需要说明的是，上述故障简报报文是以故障发生时间命名的。其中，20120925100402619中的“619”指第619ms，是故障发生的绝对时间。也即，在2012年09月25日10点04分02秒619毫秒，发生故障。而上述故障简报报文中的0ms、905ms、6005ms等是以619毫秒为原点的相对时间。也即，905ms表示故障发生后的第905ms，以此类推。

上述故障简报报文中的RCS978ZJA表示保护装置，Ⅰ侧表示高压侧，Ⅱ侧表示中压侧，Ⅲ侧表示低压侧。

S73、识别并分析告警报文，生成智能告警报文。上述智能告警报文至少包括如下内容：告警信息所针对的对象。

原始的告警报文由SCADA/EMS系统生成。为了方便电网设备告警信息的交换与共享，来自SCADA的告警报文采用规范性命名，如OPEN3000中按照以下命名结构：电网.厂站/电压.间隔.设备/部件.属性。当异常发生时，SCADA系统按照命名结构传送告警报文。

告警报文与告警信息所针对的对象存在着对应关系，可以通过异常告警报文规范性命名结构来提取其中的设备名称作为告警信息所针对的对象。

SCADA/EMS生成的告警报文的类型有70多种，针对调度人员和监控人员实际需求，本发明主要针对以下五种类型的告警报文：遥信变位、事故告警、异常告警、二次遥信告警、越限告警。其中异常告警又包括重要异常与普通异常。

因此，在步骤S73中，首先对告警报文进行一次过滤，以过滤出上述五种告警报文。

之后，可利用专家规则库中的规则，对通过一次过滤的告警报文进行二次过滤和分析。本文下述还将对专家规则库中的规则进行详细介绍。

S74、将故障简报报文与智能告警报文进行匹配。

更具体的，故障简报报文中的变电站、保护对象，以及智能告警报文中告警信息所针对的对象已包含了IEC61970CIM电网模型层次关系。而智能告警报文中也已含IEC61970CIM电网模型中层次关系，这样，可通过设备名称将故障简报报文中的保护对象，与智能告警报文中告警信息所针对的对象进行匹配。

需要重点关注的是，原始告警报文与保护报文是由不同的系统产生的。前已述及，保护报文是由保护装置产生的，而原始的告警报文是由SCADA系统产生的。

举例来讲，一条线路L的两端各有一保护装置A和B，如果线路发生故障，保护装置A和B分别进行保护动作，并分别生成保护报文。在步骤S2中，将对保护装置A和B的保护报文进行归并，生成一个故障简报报文，并且该故障简报报文的保护对象为线路L。

而在步骤S73中，将根据原始的告警报文，生成针对线路L的智能告警报文。

然后，在步骤S74中，是将智能告警报文所针对的对象（也即线路L），与故障简报报文的保护对象（同样为线路L）进行匹配。

S75、展示相匹配的智能告警报文和故障简报报文。

这样，可将离散的保护报文整合成故障简报报文，并根据原始的告警报文生成智能告警报文，最终展示相匹配的智能告警报文与故障简报报文，如此一来，就不会出现大量离散的告警报文和保护报文在显示屏上显示的情况，可实现快速的告警诊断。

并且，SCADA因种种原因，可能出现误告警的情况。而保护报文是保护装置的实际动作，准确率较高，在本发明实施例中，当智能告警报文与故障简报报文相匹配才进行展示，从而可实现在线联动分析告警报文与保护保文的内在关联的目的，并进一步提高了告警的准确性。

在本发明其他实施例中，步骤S7还可包括如下子步骤：

定制专家规则库中的规则。

其中，普遍适应用规则主要包括：本地调（地区调度）责任区、带电运行的主间隔、过去24小时已复归的告警报文、所有未复归的告警报文。

例如，过滤掉不属于本地调责任区的告警信息，过滤掉非带电运行的主间隔，并且过滤出过去24小时已复归的告警报文、所有未复归的告警报文。从而得到属于本地调责任区、带电运行的主间隔下的过去24小时已复归的告警报文或未复归的告警报文。

此外，更具体的，还可针对某类告警报文进行分析，生成智能综合告警信息。

例如，异常告警报文可分为异常告警复归报文和遥信异常告警动作报文。针对同一个遥信编号M，第一次接收到遥信异常告警动作报文时，新建智能异常告警报文X。随后，同一遥信编号（M）、同类型的遥信异常告警动作报文均归为同一智能异常告警报文X。当接收到同一个遥信编号的异常告警复归报文时，该智能异常告警报文X结束。此后，再接收到该遥信编号M的同类型的异常告警复归报文时，均将其归并至智能异常告警报文X。

随后，如果该遥信编号M上再发生遥信异常告警动作报文时，则新建智能异常告警报文Y。

此外，除将重复的同类型报文过滤掉外，还可根据电网拓扑关系，对针对上下级设备所产生的异常告警报文进行合并。

现在回转过来继续说步骤S6。

步骤S6中的启动参数数据可包括故障对象，而实时数据可包括上述告警信息所针对的对象，可将二者进行匹配。

考虑到有些设备发生故障后，SCADA系统可能不会生成告警报文，因此，步骤S6中的实时数据还可包括故障简报报文中的保护对象。将故障对象与告警信息所针对的对象，或者与故障简报报文中的保护对象相匹配，只要匹配成功，就提示相应的故障预案。

或者，实时数据也可为与智能告警报文相匹配的故障简报报文中的保护对象。考虑到准确性，还可将步骤S2中电网断面的关键数据，例如，间隔、相位、总负荷作为启动参数数据，相应的，上述实时数据中也可包括实时电网断面的关键数据，在关键数据相匹配时，再提示故障恢复预案，将更加有针对性。

与之相对应，本发明实施例还要求保护在线故障恢复系统，参见图5，该系统至少包括：

构建单元1，用于建立包含备自投装置的电网仿真模型;

第一指定单元2，用于指定电网断面；

第二指定单元3，用于在上述电网断面的基础上，指定电网总负荷，指定假想故障。

预案生成单元4，用于生成针对指定假想故障的故障恢复预案。

具体细节请参见本文方法部分的介绍，在此不作赘述。

在本发明其他实施例中，请参见图6，上述系统还可包括：

发布单元5，用于发布故障恢复预案；

提示单元6，用于将故障恢复预案的启动参数数据与实时数据进行在线匹配，如匹配成功则提示相应的故障恢复预案。

具体细节请参见本文方法部分的介绍，在此不作赘述。

此外，请参见图7，上述系统还可告警诊断单元7，用于进行告警诊断。具体细节请参见本文方法部分的介绍，在此不作赘述。

需要说明的是，上述各单元可为硬件单元或硬件电路，例如，提示单元6具体可为显示屏，也可为逻辑单元，可用处理器实现其功能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种在线故障恢复方法，其特征在于，包括：

建立包含备自投装置的电网仿真模型，所述电网仿真模型包括电网拓扑及各电网断面；

指定电网断面；

在所述指定电网断面的基础上，指定电网总负荷，指定假想故障，所述假想故障包括假想故障对象；

生成针对指定假想故障的故障恢复预案，所述故障恢复预案至少包括故障隔离措施和负荷转移措施；

所述故障隔离措施包括：令与故障对象相连通的设备断开与故障对象的连接，从而实现对故障对象的隔离；

所述负荷转移措施包括：计算出在所述假想故障下，所述备自投装置动作后失电的负荷，对于每个失电的负荷，通过转移路径进行负荷转移。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负荷转移措施还包括对于每一转移路径，进行假想的潮流计算，寻找转移路径上的关键支路。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述故障恢复预案还包括：对转移路径的关键支路进行监视。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

发布故障恢复预案；

将故障恢复预案的启动参数数据与实时数据进行在线匹配，如匹配成功则提示相应的故障恢复预案。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：还包括：进行告警诊断。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述进行告警诊断包括：

对保护报文进行归并，得到归并后的保护报文；

根据归并后的保护报文生成故障简报报文,所述故障简报报文至少包括发生故障的变电站、保护对象、间隔、相位和保护动作时序信息；

识别并分析告警报文，生成智能告警报文，所述智能告警报文至少包括告警信息所针对的对象；

将故障简报报文中的保护对象与智能告警报文中告警信息所针对的对象进行匹配；

展示相匹配的智能告警报文和故障简报报文。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述启动参数数据包括所述故障对象和/或指定的电网断面的关键数据；

所述实时数据包括告警信息所针对的对象、故障简报报文中的保护对象，实时电网断面的关键数据，以及，与智能告警报文相匹配的故障简报报文中的保护对象中的至少一种。

8.一种在线故障恢复系统，其特征在于，包括：

构建单元，用于建立包含备自投装置的电网仿真模型，所述电网仿真模型包括电网拓扑及各电网断面；

第一指定单元，用于指定电网断面；

第二指定单元，用于在所述指定电网断面的基础上，指定电网总负荷，指定假想故障，所述假想故障包括假想故障对象；

预案生成单元，用于生成针对指定假想故障的故障恢复预案，所述故障恢复预案至少包括故障隔离措施和负荷转移措施；

所述故障隔离措施包括：令与故障对象相连通的设备断开与故障对象的连接，从而实现对故障对象的隔离；

所述负荷转移措施包括：计算出在所述假想故障下，所述备自投装置动作后失电的负荷，对于每个失电的负荷，通过转移路径进行负荷转移。