CN105139158A - 电网异常信息智能告警和辅助决策方法 - Google Patents

电网异常信息智能告警和辅助决策方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电网异常信息智能告警和辅助决策方法，包括对电网的各种异常状态所对应的解决办法构建专家决策数据库；建立状态元素集，所述状态元素为实时反映变电设备运行状况的开关量信息；对各状态元素进行关联耦合，用逻辑与的关系进行运算，只要有一个状态元素异常，逻辑耦合判定结果为异常；对异常状态元素进行判断，得出异常属性；将异常属性与专家决策数据库进行对比，得到该异常状态的辅助决策；将状态元素和决策结果在监控系统上进行关联、显示和跟踪。本发明利用计算机和现有的电网智能监控系统对电网异常进行辅助决策，避免了人为处理海量的监控数据以及人员处理经验不足的缺陷，能够快速准确对电网异常作出决策，杜绝事故的发生。

Description

电网异常信息智能告警和辅助决策方法
技术领域
本发明具体涉及一种电网异常信息智能告警和辅助决策方法。
背景技术
目前，电网运行时各类监控系统均实时监测电网运行数据，并将监控数据实时上传至监控主站。但是，由于接入主站端的监控信息相互独立，各监控信息之间不具备智能逻辑组合分析功能，一旦发生事故，监控员需要根据海量的电网运行和监控数据进行人工分析，并不断调用不同监控画面并根据个人经验做出判断，这给监控员对事故的判断和信息处置造成极大的困难。依据国调中心2012年颁发的《500kV变电站典型监控信息表(试行)》标准，按照2主变、5串8回500kV出线、10条220kV出线典型设计，单个500kV变电站有4000多个“四遥”监控信息点上传接入监控主站；以某中部省份电网17个投运500kV变电站为例，该省一个监控值班值(标准配备2人)需处理68000多个监控信息点，尤其是发生电网事故时，会在毫秒(ms)级时间内产生5～10倍于正常数据的异常信息，可能发生监控信息淹没效应。而对于异常信息如果不能做出有效决策及时处理，将会导致更多的故障乃至事故发生。绝大部分事故源于没有对异常现象及时决策处理而造成，因此如何对电网异常快速准确的决策，是杜绝事故的根本所在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电网异常信息智能告警和辅助决策方法，以快速准确对电网异常作出决策，杜绝事故的发生。
本发明提供的这种电网异常信息智能告警和辅助决策方法，包括以下步骤：
1)构建专家决策数据库：包括对电网的各种异常状态所对应的解决办法的专家决策数据库和根据国网行业标准建立的异常告警规则库；
2)建立状态元素集，所述状态元素为实时反映变电设备运行状况的开关量信息；
3)对各状态元素进行分类，对同类状态元素进行关联耦合，用逻辑与的关系进行运算，在同类状态元素中只要有一个状态元素异常，该类状态元素的逻辑耦合判定结果为异常；
4)对步骤3)得出的异常状态元素，根据步骤1)所述的异常告警规则库进行判断，得出异常属性；
5)将步骤4)得出的异常状态元素的异常属性与步骤1)所述的专家决策数据库进行对比，得到异常状态的辅助决策；
6)将步骤3)～步骤5)与变电站监控系统的动态图元进行关联，并在变电站监控系统中进行显示和状态跟踪。
所述状态元素主要分为两大族：一是线路间隔族状态元素，二是主变单元族状态元素。
将所述两族状态元素均分为三类：一次设备的状态元素、二次设备的状态元素、辅助设备的状态元素，每族的状态元素按照所述三类进行分类关联耦合，在同类状态元素中，有一个状态元素异常，此类状态元素耦合结果判定为异常，否则为正常，再对这三类状态元素耦合后的结果进行关联耦合，有一个类别的状态元素为异常，对应族的状态元素耦合结果判定为异常，否则为正常。
线路间隔族状态元素，其一次设备的断路器异常状态元素、二次设备的保护异常状态元素分别如下表1所示：
表1线路间隔一次设备断路器、二次设备某线路保护异常状态元素
主变单元族状态元素，其一次设备的主变本体异常状态元素、二次设备的主变保护异常状态元素分别如下表2所示：
表2主变单元一次设备主变本体、二次设备主变保护异常状态元素
所述的异常告警规则库，为依据电网的运行方式、异常原因、告警类别和缺陷类别做出异常特性知识判断的专家系统，具体结构如下表3所述。
表3状态元素的异常告警规则库结构
本发明建立能够实时反映变电设备运行状况的开关量状态元素集，采用逻辑运算对各状态元素进行关联耦合，对关联耦合结果依据状态元素告警库进行判定，并将判定结果与事先建立的专家决策数据库进行对比并得出异常状态的辅助决策；本发明利用计算机和现有的电网智能监控系统对电网异常进行辅助决策，避免了监控人员人为处理海量的监控数据以及监控人员处理经验不足的缺陷，能够快速准确对电网异常作出决策，杜绝事故的发生。
说明书附图
图1为本发明的电网异常信息智能告警和辅助决策方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的电网异常信息智能告警和辅助决策方法的流程图，以下以具体实施例对本发明进行进一步说明：
(1)一个电网线路间隔异常的实施例：
某500kV变电站220kV线路604断路器A相故障跳闸重合成功后，主站监控出现该线路604断路器低油压合闸闭锁异常。其耦合决策步骤如下：
根据电网智能监控系统的监控信息，此时该线路间隔的断路器异常状态元素、二次设备的保护异常状态元素及取值分别如下表4所示，其中k为状态元素的代号，取值为1、2、3……。
表4一次设备断路器异常、二次设备某线路保护异常状态元素
上表中w1(k)表示一次设备断路器异常状态元素、w2(k)表示二次设备线路保护异常状态元素，k表示标号，取值为1、2、3……
该线路间隔的辅助设备状态元素为w3(k)，且全部为1。
状态元素均取值为0或1，其中0表示为“异常状态”，1表示为“正常状态”。
根据系统所采集的线路间隔一次设备、二次设备和辅助设备的各元素状态值，以逻辑“与”运算进行逻辑耦合运算，则以上线路间隔的一次设备、二次设备和辅助设备的各状态元素，进行状态关联耦合，具体计算步骤为：
①.构建专家决策数据库：
建立电网的各种异常状态所对应的解决办法的专家决策数据库，根据国网行业标准，如《500kV变电站典型监控信息表》(2012年)、《调度集中监控告警信息相关缺陷分类标准》(2013年)、《监控信息处置管理规定》等，建立异常告警规则库；
②.线路间隔设备的状态关联耦合计算，采用“与”运算：
w1(k)！＝w1(1)·w1(2)·...·w1(2)·...·w1(2)＝1·1·...·0·...·1＝0；
w2(k)！＝w2(1)·w2(2)·...·w2(21)＝1·1·...·1＝1；
w3(k)！＝w3(1)·w3(2)·...·w3(k)＝1·1·...·1＝1
③.进行状态关联耦合运算，依然采用“与”运算，可以得到y(k)＝w1(k)！·w2(k)！·w3(k)！＝0·1·1＝0，表明该线路异常；
④.检测w1(k)！、w2(k)！、w3(k)！的值，并发现w1(k)！＝0，表明该线路间隔一次设备的断路器处于异常状态；w2(k)！＝1，表明该线路间隔的二次设备处于正常状态；w3(k)！＝1，表明该线路间隔的辅助设备处于正常状态；
⑤.根据w1(k)！＝0，再检索一次设备断路器异常状态元素w(k)中各状态元素的具体数值后得到w1(5)＝0，表明该间隔一次设备断路器异常，异常原因为“线路开关油压低合闸闭锁”；
⑥.根据状态元素的异常告警规则库，得出状态元素“线路开关油压低合闸闭锁”异常时，该异常特性的判断结果：
该异常状态元素设备属性f2(x)＝f2(1)“一次本体”；
该异常状态元素告警类别f3(x)＝f3(2)“异常”；
该异常状态元素缺陷类别f4(x)＝f4(1)“危急”；
⑦.根据f2(x)、f3(x)和f4(x)的值，以及电网在异常状态下的运行方式f1(x)的值，对比建立好的各种异常状态所对应的解决办法的专家决策数据库，得出最终的处置决策为：拉开604断路器+启动危急缺陷处置流程；
(2)一个电网主变间隔异常的实施例：
某500kV变电站#1主变冷却器电源消失，主站发“#1主变冷却器全停告警”、“#1主变本体油温过高告警”、“#1主变本体轻瓦斯告警”等异常信息。
其耦合决策步骤如下：
根据电网智能监控系统的监控信息，此时该主变间隔的断路器异常状态元素、二次设备的保护异常状态元素及取值分别如下表5所示，其中k表明为状态元素的代号，取值为1、2、3……
表5一次设备主变本体异常、二次设备主变保护异常状态元素
上表中t1(k)表示一次设备主变异常状态元素、t2(k)表示二次设备主变保护异常状态元素，k表示标号，取值为1、2、3……
该线路间隔的辅助设备状态元素为t3(k)，且全部为1。
根据以上主变间隔的一次设备、二次设备和辅助设备的各状态元素，进行状态关联耦合，具体计算方法为：
①.构建专家决策数据库：
建立电网的各种异常状态所对应的解决办法的专家决策数据库，根据国网行业标准，如《500kV变电站典型监控信息表》(2012年)、《调度集中监控告警信息相关缺陷分类标准》(2013年)、《监控信息处置管理规定》等，建立异常告警规则库；
②.主变间隔设备的状态关联耦合计算，采用“与”运算：
t1(k)！＝t1(1)·t1(2)·t1(3)·...·t1(19)＝1·1·0·...·1＝0；
t2(k)！＝t2(1)·t2(2)·...·t2(14)＝1·1·...·1＝1；
t3(k)！＝t3(1)·t3(2)·...·t3(k)＝1·1·...·1＝1；
③.进行状态关联耦合运算，依然采用“与”运算，可以得到y(t)＝t1(k)！·t2(k)！·t3(k)！＝0·1·1＝0，表明该主变间隔异常；
④.检测t1(k)！、t2(k)！、t3(k)！的值，并发现t1(k)！＝0，表明该主变间隔一次设备的主变处于异常状态；t2(k)！＝1，表明该主变间隔的二次设备处于正常状态；t3(k)！＝1，表明该主变间隔的保护设备处于正常状态；
⑤.根据t1(k)！＝0，再检索一次设备主变异常状态元素t(k)中各状态元素的具体数值后得到t1(3)＝0、t1(6)＝0和t1(8)＝0，表明该间隔一次设备主变异常，异常原因为“#1主变冷却器电源消失”、“#1主变冷却器全停告警”和“#1主变本体轻瓦斯告警”；
⑥.根据状态元素的异常告警规则库，得出状态元素“#1主变冷却器电源消失”、“#1主变冷却器全停告警”和“#1主变本体轻瓦斯告警”异常时，该异常特性的判断结果：
该异常状态元素设备属性f2(x)＝f2(1)“一次本体”；
该异常状态元素告警类别f3(x)＝f3(2)“异常”；
该异常状态元素缺陷类别f4(x)＝f4(1)“危急”；
⑦.根据f2(x)、f3(x)和f4(x)的值，以及电网在异常状态下的运行方式f1(x)的值，对比建立好的各种异常状态所对应的解决办法的专家决策数据库，得出最终的处置决策为：停运#1主变+启动危急缺陷处置流程。
本发明提供的这种电网异常信息智能告警和辅助决策方法，利用开关量的状态元素来表示变电设备的运行状况，同时利用逻辑与运算来确定各状态元素所对应的电网设备是否正常运行，再根据状态元素的具体取值来判定设备异常的属性，并通过专家决策数据库来得到设备异常状态的辅助决策；本发明提供的这种电网异常信息智能告警和辅助决策方法，适用于线路间隔和主变单元的异常，同样也适用于其他电网设备族的异常判断和处置，如母线、无功装置、高压电抗器、站用电、直流系统等的异常判断和处置。

Claims (6)

1.一种电网异常信息智能告警和辅助决策方法，包括以下步骤：
1)构建专家决策数据库：包括对电网的各种异常状态所对应的解决办法的专家决策数据库和根据国网行业标准建立的异常告警规则库；
2)建立状态元素集，所述状态元素为实时反映变电设备运行状况的开关量信息；
3)对各状态元素进行分类，对同类状态元素进行关联耦合，用逻辑与的关系进行运算，在同类状态元素中只要有一个状态元素异常，该类状态元素的逻辑耦合判定结果为异常；
4)对步骤3)得出的异常状态元素，根据步骤1)所述的异常告警规则库进行判断，得出异常属性；
5)将步骤4)得出的异常状态元素的异常属性与步骤1)所述的专家决策数据库进行对比，得到异常状态的辅助决策；
6)将步骤3)～步骤5)与变电站监控系统的动态图元进行关联，并在变电站监控系统中进行显示和状态跟踪。
2.根据权利要求1所述的电网异常信息智能告警和辅助决策方法，其特征在于步骤2)所述的状态元素主要分为两大族：一是线路间隔族状态元素，二是主变单元族状态元素。
3.根据权利要求2所述的电网异常信息智能告警和辅助决策方法，其特征在于步骤3)所述对各状态元素进行分类，为将所述两族状态元素均分为三类：一次设备的状态元素、二次设备的状态元素、辅助设备的状态元素，每族的状态元素按照所述三类进行分类关联耦合，在同类状态元素中，有一个状态元素异常，此类状态元素耦合结果判定为异常，否则为正常，再对这三类状态元素耦合后的结果进行关联耦合，有一个类别的状态元素为异常，对应族的状态元素耦合结果判定为异常，否则为正常。
4.根据权利要求2或3所述的电网异常信息智能告警和辅助决策方法，其特征在于线路间隔族状态元素，其一次设备的断路器异常状态元素、二次设备的保护异常状态元素分别如下表1所示：
表1线路间隔一次设备断路器、二次设备某线路保护异常状态元素
5.根据权利要求2或3所述的电网异常信息智能告警和辅助决策方法，其特征在于主变单元族状态元素，其一次设备的主变本体异常状态元素、二次设备的主变保护异常状态元素分别如下表2所示：
表2主变单元一次设备主变本体、二次设备主变保护异常状态元素
6.根据权利要求1～3之一所述的电网异常信息智能告警和辅助决策方法，其特征在于所述的异常告警规则库，为依据电网的运行方式、异常原因、告警类别和缺陷类别做出异常特性知识判断的专家系统，具体结构如下表3所述。
表3状态元素的异常告警规则库结构
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