CN106451384B - 基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，用于解决一体化系统在电网发生故障的情况下，由于告警信息杂乱无章难以决策，以及人工确认故障设备后，又要查阅纸质的事故处理预案，导致事故处理效率低下的问题。本发明的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，能够自动对电网不同设备的各种故障进行自动判断，对各种事故进行预案的自动生成，提供故障恢复的策略，提供序列控制开关，自动闭环执行，为调度员及各级管理部门提供智能决策功能，提高电网协调控制和应急处置能力，缩短故障恢复时间，提高供电可靠性指标。

Description

基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统

技术领域

本发明属于电力系统故障分析及恢复领域，特别涉及一种基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统。

背景技术

随着电网规模日益庞大，电网结构和运行方式也日益复杂，各地电网公司纷纷投入调控一体化调度自动化系统、地县一体化调度自动化系统、地县调控一体化调度自动化系统或者二次一体化调度自动化系统。一体化后，有效整合了各类专业的告警信息，但也带来了另一个问题，各个业务的大量告警信息反而干扰了调度、运行人员。尤其在故障情况下，保护启动、保护动作、开关动作、母线失压、潮流转移、潮流越限、自动基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统动作等等，大量的监控与数据采集报警信息涌入调控中心，告警信息乱而多，调度员被大量数据淹没，很难决策。人工确认故障设备后，又要查阅相关的Word电子文档或打印成册的事故处理预案，事故处理效率低下。在事故恢复方面，目前靠人工或者上下级调度之间通过调令进行故障恢复，停电时间较长。通过以上分析，目前一体化系统中还没有针对电网设备发生故障进行闭环的自愈。

有鉴于此，有必要设计出一种适合于电网的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，能够满足现实事故处理的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，针对人工确认故障后查阅纸质的事故处理预案效率低下而自动生成电子版本的自愈策略，为了缩短故障恢复时间而进行自愈策略的自动执行，实现快速定位故障，缩短故障判断及恢复时间，提高供电可靠性、保证电网安全稳定。本发明的目的之二是提供一种基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统进行电网自愈的方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，包括

故障判断模块，用于结合电网物理依赖关系、电网逻辑依赖关系、电网断面和诊断规则进行故障诊断，故障诊断结果含有故障结论信息、故障原始信息、故障涉及的保护配置、保护定值区和保护定值；

自愈策略自动生成模块，用于结合电网模型、电网运行方式、电网参数和故障诊断结果自动生成自愈策略并提供给调度或运行人员，自愈策略包含故障恢复策略和故障恢复执行策略；

策略执行模块，在调度或运行人员浏览电子版本的自愈策略后，根据调度或运行人员的指令提供人工执行或程序自动执行，执行自愈策略后电网恢复到正常运行状态。

所述故障判断模块、自愈策略自动生成模块和策略执行模块形成闭环结构。

进一步，所述电网物理依赖关系是指电网设备之间的依赖关系，其与电网运行方式、电网实时断面无关，是电网一次设备之间固有的连接关系。如开关包含的两个端点，三卷变压器包含的三侧变压器卷，每侧变压器卷包含的两个端点等，这些都是设备固有的属性，设备的端点连接在一起形成了连接节点，连接节点与端点是设备之间固有的连接关系。

进一步，所述电网逻辑依赖关系是指电网设备之间的依赖关系，其与电网运行方式有关或与业务依赖关系有关，通过软件设定可以进行更改。如开关1通过刀闸1和刀闸2分别连接在Ⅰ、Ⅱ段母线上，如果刀闸1在分闸状态，刀闸2在合闸状态，此时开关1通过刀闸2连接在Ⅱ段母线上，如果刀闸1在合闸状态，刀闸2在分闸状态，此时开关1通过刀闸1连接在Ⅰ段母线上，这种逻辑依赖关系与电网运行方式有关。如RTNET应用紧耦合访问SCADA应用数据库，依赖于SCADA应用，EMS业务又依赖于RTNET应用，此时当SCADA应用离线或者故障时，RTNET应用故障，进而导致EMS业务不正常，这种逻辑依赖关系与业务模型有关。

进一步，所述诊断规则是指将日常处理故障中积累的经验用形式化语言固化并存储在知识库中，规则按照类别组织，比如按照采集的运行数据类别制定规则，或者按照各种事件的类别制定规则，所述诊断规则由因子的逻辑运算实现，规则的最底层用类似计算公式的形式实现，复杂的规则可以通过因子的复杂运算得到，部分因子是数据库某些域值或者常量，部分因子属于复杂因子，不能用数据库中的某些域值来表达，复杂因子通过封装成插件的形式供调用。如EMS主站系统检查是否有“人工置数”操作事件，内部逻辑必须到操作记录表中查找是否有“人工置数”的操作记录，同时必须满足一定时间、同一设备的约束条件，这么复杂的规则只能通过封装。

进一步，所述诊断规则包含规则条件和规则结论，规则与规则条件为1：N的关系(N>＝0)，规则与规则结论为1：N的关系(N>＝0)，规则组包含规则，规则组与规则为1：N的关系(N>＝0)。由于不同类型事件的规则、不同应用场景的规则差异大，所以，规则分组后便于维护管理。

进一步，所述故障诊断结果含有故障结论信息、故障原始信息、故障设备涉及的保护配置、保护定值区号和保护定值。故障诊断结果含有故障结论是为了调度运行人员在很短的时间内掌握最重要、最核心的信息；故障诊断结果含有故障原始信息是为了进一步确认故障结论的正确性及梳理故障的发展过程；故障诊断结果含有保护配置是为了确认故障设备配置的保护型号及套数；故障诊断结果含有保护定值区和保护定值是为了进一步确认是否存在保护误动和保护拒动。

上述结合电网模型、电网运行方式、电网参数和故障诊断结果自动生成自愈策略。如果诊断结果是线路发生瞬时故障，不需要自动生成自愈策略，如果是线路发生永久故障或者其他设备发生故障，才需要自动生成自愈策略。

进一步，所述自动生成自愈策略是指故障后形成的恢复策略是考虑故障后电网的连接关系、电网运行方式、电网断面、电网参数、设备挂牌和设备的检修信息自动形成的电子版本自愈策略，而非人工、事先制定的自愈策略。自愈策略的形成考虑电网模型和电网运行方式是为了确保设备之间的物理连通性和逻辑连通性，考虑参数是为了形成新的电网运行方式时考虑该方式下是否会发生越限及紧急拉闸限电多少后才能保证重要用户供电。

进一步，所述策略执行模块包括人工执行和程序自动执行两个部分，其中人工执行是人工参考电子版本的自愈恢复方案；程序自动执行是指调度、运行人员确认电子版本的自愈策略准确无误后发出“策略执行”指令，系统会自动按照序列控制开关执行命令，策略执行模块是自愈策略的计算机执行指令，最终落实开关的分合闸操作；

自愈策略含有故障恢复策略和故障恢复执行策略，故障恢复策略为故障恢复的建议步骤，是文本形式的描述，有可能不被计算机识别；故障恢复执行策略是被计算机识别的一系列序列控制开关，是自愈策略中最重要的环节，需要考虑开关是否可控、开关当前状态、开关是否有效、开关是否挂牌、开关检修信息及开关所在间隔设备的检修信息，确保在自愈策略的执行过程中电网的安全稳定运行。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该种基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统进行电网自愈的方法，包括以下步骤：

步骤一：系统运行故障判断模块，结合电网物理依赖关系、电网逻辑依赖关系、电网断面和诊断规则进行故障诊断，故障诊断结果含有故障结论信息、故障原始信息、故障涉及的保护配置、保护定值区和保护定值；

步骤二：系统运行自愈策略自动生成模块，结合电网模型、电网运行方式、电网参数和故障诊断结果自动生成自愈策略并提供给调度或执行人员，自愈策略包含故障恢复策略和故障恢复执行策略；

步骤三：所述调度、运行人员浏览电子版本的自愈策略，通过运行策略执行模块，选择人工执行或程序自动执行，策略执行后电网恢复到正常运行状态。

本发明的有益效果是：

(1)在一体化系统中结合电网物理依赖关系、电网逻辑依赖关系、电网断面和诊断规则进行故障诊断，提高了电网故障分析的准确度；

(2)故障后自愈策略的自动生成替代了Word电子文档或打印成册的事故处理预案，提高了工作效率及智能化应用水平；

(3)结合电网故障诊断和应急预案，既能为调度员提供实时的可视化的电网自愈策略，帮助调度员准确判断；也可由系统下发控制命令，自动快速切除故障并恢复供电。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1是基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统的软件架构；

图2是规则的UML结构图；

图3是调用复杂因子的规则示例图；

图4是具体实施本发明的某地电网接线示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1给出了基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统的软件架构，为包括主网故障判断模块、自愈策略自动生成模块和策略执行模块为闭环的电网自愈决策支持系统。

故障判断模块用于结合电网物理依赖关系、电网逻辑依赖关系、电网断面和诊断规则进行故障诊断，故障诊断结果含有故障结论信息、故障原始信息、故障涉及的保护配置、保护定值区和保护定值；故障诊断包括告警事件的接收、事件的组群处理、事件的对时处理，事件的规则推理、推理结果的存储和诊断结果的展示及后续行为。告警事件的接收、事件的组群处理和对时处理具体实施步骤详见申请人于2012年申请并已获得授权的中国专利“一种电网故障诊断中装置时标容错处理的方法”(ZL201210550266.4)，在此不再赘述。告警事件经过组群和对时处理后进入规则推理模块，规则是指将日常处理故障中积累的经验用形式化语言固化并存储在知识库中，规则按照类别组织，比如按照采集的运行数据类别制定规则，或者按照各种事件的类别制定规则。由于不同类型事件的规则、不同应用场景的规则差异大，所以，规则分组后便于维护管理，规则组包含规则，规则组与规则为1：N的关系(N>＝0),规则包含规则条件和规则结论，规则与规则条件为1：N的关系(N>＝0)，规则与规则结论为1：N的关系(N>＝0)，规则的UML结构图如图2。规则的最底层用类似计算公式的形式实现，再复杂的规则都可以通过因子的复杂运算得到，只不过有些因子是数据库某些域值或者常量等(如规则引擎)，有些因子是比较复杂的不能用数据库中的某些域值表达，这些因子必须特定封装。如EMS主站系统检查是否有“人工置数”操作事件，内部逻辑必须到操作记录表中查找是否有“人工置数”的操作记录，同时必须满足一定时间、同一设备的约束条件，这么复杂的规则只能通过封装，复杂因子封装成插件如图3所示，图3中x1、x2和x3为封装后的复杂因子。

自愈策略自动生成模块用于结合电网模型、电网运行方式、电网参数和故障诊断结果自动生成自愈策略并提供给调度或运行人员，自愈策略包含故障恢复策略和故障恢复执行策略；如果诊断结果是线路发生瞬时故障，不需要生成自愈策略，如果是线路发生永久故障或者其他设备发生故障，才需要自动生成自愈策略。自愈策略的形成考虑电网物理依赖关系、电网逻辑依赖关系是为了考虑故障后的电网模型和电网断面，考虑参数是为了形成新的电网运行方式时考虑该方式是否会发生越限及紧急拉闸限电多少后才能保证重要用户供电。以图4为例，故障前电网运行方式为1DL在合位，2DL在合位，3DL在合位，4DL在合位，5DL在分位，假设线路B发生永久故障，自愈策略的形成步骤如下：

第一步，需要根据网络模型找到给110kV变电所C 110kVII段母线供电的电源点。

第二步，判断110kV变电所C供电路径上的设备是否会发生越限。

第三步，假设合上5DL不会发生线路A越限，合上5DL即为自愈策略；假设合上5DL会发生越限，需要判断降低多少负荷才能保证线路A不会发生越限及保证110kV变电所C所带重要负荷或者敏感负荷不丢失。

第四步，按照变电所拉闸限电序位表或者负荷重要性进行拉路保证线路A不会发生越限。

自愈恢复策略是以文本形式提供的处理步骤或者处理意见。以图4为例，自愈恢复策略如下：

第一步，线路B发生永久故障，查看故障结论、故障原始信息、故障涉及的保护定值等，确保故障诊断的准确性。

第二步，搜索110kV变电所C 110kVII段母线可能的供电电源点。

第三步，合上110kV变电所C 5DL会发生线路A越限，越限值20MW。

第四步，按照110kV变电所C的拉闸限电序位表或者负荷的优先级减少20MW的负荷。

第五步，降低110kV变电所C的负荷20MW后，合上110kV变电所C的5DL开关，恢复正常供电。

自愈恢复执行策略是以计算机识别的一系列序列控制开关。以图4为例，自愈恢复执行策略如下：

第一步，拉开110kV变电所C的LD1开关；

第二步，拉开110kV变电所C的LD3开关；

第三步，合上110kV变电所C的DL5开关。

策略执行模块用于在调度或运行人员浏览电子版本的自愈策略后，根据调度或运行人员的指令提供人工执行或程序自动执行，执行自愈策略后电网恢复到正常运行状态。策略执行模块包括人工执行和程序自动执行两个部分，其中人工执行是人工参考电子版本的自愈恢复方案；程序自动执行是指调度、运行人员确认电子版本的自愈策略准确无误后发出“策略执行”指令，系统会自动按照序列控制开关执行命令，策略执行模块是自愈策略的计算机执行指令，最终落实开关的分合闸操作；

自愈策略含有故障恢复策略和故障恢复执行策略，故障恢复策略为故障恢复的建议步骤，是文本形式的描述，有可能不被计算机识别；故障恢复执行策略是被计算机识别的一系列序列控制开关，是自愈策略中最重要的环节，需要考虑开关是否可控、开关当前状态、开关是否有效、开关是否挂牌、开关检修信息及开关所在间隔设备的检修信息，确保在自愈策略的执行过程中电网的安全稳定运行。

具体实施案例：

实施地点：贵州省兴义市；时间：2016年8-10月，在兴义地调PCS-9000系统部署了基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，经过多次试验表明，该套系统反应灵敏，无一错误，为兴义电网事故处理提供有力的技术支撑，极大地提高兴义电网的故障分析能力，可以使以往的“人工分析型”、“案例型”调度上升到在线“故障诊断型”、“智能型”调度；可以缩短停电时间、快速切除故障并恢复供电，系统功能正确。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：包括

故障判断模块，用于结合电网物理依赖关系、电网逻辑依赖关系、电网断面和诊断规则进行故障诊断，故障诊断结果含有故障结论信息、故障原始信息、故障涉及的保护配置、保护定值区和保护定值；

自愈策略自动生成模块，用于结合电网模型、电网运行方式、电网参数和故障诊断结果自动生成自愈策略并提供给调度或运行人员，自愈策略包含故障恢复策略和故障恢复执行策略；

策略执行模块，在调度或运行人员浏览电子版本的自愈策略后，根据调度或运行人员的指令提供人工执行或程序自动执行，执行自愈策略后电网恢复到正常运行状态；

所述故障判断模块、自愈策略自动生成模块和策略执行模块形成闭环结构。

2.如权利要求1所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述电网物理依赖关系是指电网设备之间的依赖关系，其与电网运行方式、电网实时断面无关，是电网一次设备之间固有的连接关系。

3.如权利要求1所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述电网逻辑依赖关系是指电网设备之间的依赖关系，其与电网运行方式有关或与业务依赖关系有关，通过软件设定可以进行更改。

4.如权利要求1所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述诊断规则由因子的逻辑运算实现，复杂的规则可以通过因子的复杂运算得到，部分因子是数据库某些域值或者常量，部分因子属于复杂因子，不能用数据库中的某些域值来表达，复杂因子通过封装成插件的形式供调用。

5.如权利要求1或者4所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述诊断规则包含规则条件和规则结论，规则与规则条件为1:N的关系(N>＝0)，规则与规则结论为1:N的关系(N>＝0)，规则组包含规则，规则组与规则为1:N的关系(N>＝0)。

6.如权利要求1所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述故障诊断结果含有故障结论信息、故障原始信息、故障设备涉及的保护配置、保护定值区号和保护定值。

7.如权利要求1所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述自动生成自愈策略是指故障后形成的恢复策略是考虑故障后电网的连接关系、电网运行方式、电网断面、电网参数、设备挂牌和设备的检修信息自动形成的电子版本自愈策略，而非人工、事先制定的自愈策略。

8.如权利要求1所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述策略执行模块包括人工执行和程序自动执行两个部分，其中人工执行是人工参考电子版本的自愈恢复方案；程序自动执行是指调度、运行人员确认电子版本的自愈策略准确无误后发出“策略执行”指令，系统会自动按照序列控制开关执行命令，策略执行模块是自愈策略的计算机执行指令，最终落实开关的分合闸操作。

9.如权利要求1或者8所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统，其特征在于：所述策略执行模块中的序列控制开关需验证开关是否无效、是否可控、是否挂牌、是否检修以及开关所在间隔的任意设备是否挂牌，确保电网的安全稳定运行。

10.根据权利要求1至9任一所述的基于调度应急预案的电网自愈决策支持系统进行电网自愈的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：系统运行故障判断模块，结合电网物理依赖关系、电网逻辑依赖关系、电网断面和诊断规则进行故障诊断，故障诊断结果含有故障结论信息、故障原始信息、故障涉及的保护配置、保护定值区和保护定值；

步骤二：系统运行自愈策略自动生成模块，结合电网模型、电网运行方式、电网参数和故障诊断结果自动生成自愈策略并提供给调度或执行人员，自愈策略包含故障恢复策略和故障恢复执行策略；

步骤三：所述调度、运行人员浏览电子版本的自愈策略，通过运行策略执行模块，选择人工执行或程序自动执行，策略执行后电网恢复到正常运行状态。