CN110867958A - 一种电力系统自动识别故障告警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统自动识别故障告警方法，每隔一段时间自动查找调控云库保护告警信号，并进行过滤；经过过滤后的告警信号是否已经复核，未复核的进入下一步骤，已复核的结束任务；判断故障信号对应的设备类型和保护信号类型；判断是否为操作产生，如果是操作产生结束任务，如果不是操作产生，判断是否为真实故障，如果是进入下一步骤，如果不是结束任务；对重合闸动作情况和保护动作情况进行分析，判断故障线路电压等级高于220kV的线路需要对相别进行分析，然后进入下一步，其余等级线路直接进入下一步；将分析结果进行短信推送。优点是：表达直观、灵活、易于理解，具备故障告警信息智能筛选功能；借助调控云大数据，并具备短信发送功能。

Description

一种电力系统自动识别故障告警方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统自动识别故障告警方法。

背景技术

近年来，随着电网“调控一体化”管理模式的推进，越来越高电压等级的变电站实现了无人值班，提升了电网及变电站设备故障异常远方处置正确性和快速性。与此同时，调度自动化系统(OPEN3000或D5000)推送到调度监控人员面前的告警信息也越来越多，给他们带来了越来越强的工作压力，特别是在极端条件下(如台风等)，大量的告警信息同时出现，会造成由于漏看信息而扩大电网事故的范围的风险。

为此，各种以精减告警信号数量为目标的智能识别告警信息规则算法在调度自动化系统中不断出现。从国内外的现有研究成果来看，主要集中体现在：一是运用专家系统、遗传算法以及模糊集等人工智能分析算法，对调度端的告警信息进行分析处理，实现设备故障的在线诊断。二是结合监控业务的特点，研究告警信息分层分类、推理分析和综合展示。这些成果对于改善调度自动化系统告警信息处理的智能化水平提升都起到了重要作用。

现阶段，由于没有统一的自动识别故障告警算法，各地电力调度控制中心采用的规则不尽相同，应用故障告警功能时一般存在以下技术问题：

(1)自动识别故障告警窗口信息不完整。EMS系统中故障告警功能产生的结果只是作为SCADA告警窗的辅助内容，它一般建立独立的窗口显示告警结果。当进行逻辑运算的告警信息能够产生结果时，它才把结果显示在该窗口，如逻辑运算的条件没能到达，也就是说逻辑运算结果为非时，则不显示任何内容，因此该窗口显示的只是告警信号的部分内容，而不是电网的全部告警信息。

(2)自动识别故障告警启动信号不全面。故障告警逻辑运算参与信号的范围一般是取启动信号出现前5秒和出现后15秒内的信号。现有故障告警功能都是只以开关分闸启动信号，只对造成开关跳闸的事故进行智能处理，而对可能出现的只有保护动作或备自投动作，开关拒动这种危险情况没有作判断，存在严重的信号漏报安全隐患。

(3)传统SCADA告警窗中的信息存在：告警信息的误报和拒报；告警信息由于变化太快容易忽视；故障告警信息缺少关联等；

(4)不具备短信实时推送功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力系统自动识别故障告警方法，能够有效筛选告警信息并进行短信推送，防止漏看信息。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电力系统自动识别故障告警方法，包括以下步骤：

A、每隔一段时间自动查找调控云库保护告警信号，并进行过滤；

B、经过步骤A过滤后的告警信号是否已经复核，未复核的进入下一步骤，

已复核的结束任务；

C、判断故障信号对应的设备类型和保护信号类型；

D、判断是否为操作产生，如果是操作产生结束任务，如果不是操作产生，

判断是否为真实故障，如果是进入下一步骤，如果不是结束任务；

E、对重合闸动作情况和保护动作情况进行分析，判断故障线路电压等级高于220kV的线路需要对相别进行分析，然后进入下一步，其余等级线路直接进入下一步；

F、将分析结果进行短信推送。

优选的，所述步骤A的过滤步骤为：

A1：判断信号来源必须是SCADA告警上窗的信号；

A2：过滤掉非包含的关键字的信号；

A3：筛选包含关键字和结尾词的组合，输出数据。

优选的，所述步骤B中判断告警信号是否已经复核为：判断该信号是否已经在已判断故障记忆队列；判断该信号是否在数据库中已经找出。

优选的，所述步骤D中判断是否为操作产生的方法为：

D1：保护动作前后阈值时间内，若开关变位含有“检修”、“遥控”字眼，该情况不符合故障条件，视为操作产生；

D2：先后通过变位方式、遥测值方式判断闸刀是否处于分闸，地刀是否处于和合闸，该情况不符合故障条件，满足其中一种视为操作产生。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)按照该规则处理后的告警信息在内容上与原告警信息语义保持不变，而在数量上达到尽量减少的目标。

(2)协助调控员正确、快速判断分析设备故障异常，提升电网故障异常处置效率，保障电网和设备安全运行。

(3)技术层面优点，采用基于告警规则库的故障跳闸自动识别专家算法，表达直观、灵活、易于理解；推理控制策略中采用基于决策树的多功能推理机，具备故障告警信息智能筛选功能；借助调控云大数据，并具备短信发送功能。

具体实施方式

一种电力系统自动识别故障告警方法，包括以下步骤：

A、每隔一段时间自动查找调控云库保护告警信号，并进行过滤；

B、经过步骤A过滤后的告警信号是否已经复核，未复核的进入下一步骤，已复核的结束任务；

C、判断故障信号对应的设备类型和保护信号类型；

D、判断是否为操作产生，如果是操作产生结束任务，如果不是操作产生，判断是否为真实故障，如果是进入下一步骤，如果不是结束任务；

E、对重合闸动作情况和保护动作情况进行分析，判断故障线路电压等级高于220kV的线路需要对相别进行分析，然后进入下一步，其余等级线路直接进入下一步；

F、将分析结果进行短信推送。

具体的，本专利公开了一种电力系统自动识别故障告警算法，故障判断方法分为五步：信号过滤、信号定性、确定故障、故障信息收集、短信推送。

功能核心原理是基于决策树的多功能推理机，对运行间隔在短时间内发生保护动作、开关分闸信号时，视为故障事件，并推送短信。

功能针对10kV～500kV的站内设备，数据使用了厂站、母线、主变、绕组、线路、开关、刀闸、机构、人员等台账表；其次有遥信告警(常规)、开关闸刀变位(常规)、遥信告警(SOE)、开关闸刀变位(SOE)、保护SOE、闸刀遥测、绕组遥测表；最后系统自带的部分规则定义表。

1.信号过滤:保护动作信号关键字过滤：

系统每隔2min自动查找调控云库保护告警信号，过滤后从库读出的数据就会大大减少无效数据进入推理机，确保进入推理机的信号均是事故信号，然后再进入“是否已复核”逻辑判别。关键词过滤使用的条件为：

1)必须是SCADA告警上窗的信号；

2)不包含以下关键字：复归、检修、加热器、开关柜、继电器、收发信机、辅助、母设、空开、跳开、TV、PT、网络、录波、通信、压板、告警、检修、调试、试验、异常、控制回路、充电、待用、启动、投入、变为、重合闸闭锁、操作箱、母线间隔、母线各间隔、弹簧未储能、遥控、全数据判定、模拟；

3)包含以下关键字：保护动作、保护出口、重合闸出口、重合闸动作、跳闸出口、保护跳闸、保护总动作、事故、瓦斯、过流、速断、距离、零序、过压、备用电源、备自投动作、备自投出口、解列动作、解列装置动作、稳控装置动作、负荷联切动作、压力释放、母差、差动、失灵、后备；

4)或以其中词为结尾的：动作、出口、跳闸、自保持。

2.信号定性：故障设备(或保护)类型判断：

当数据库过滤后，程序首先会通过保护信号命名判断出设备类型，好知道该进入哪个推理机模块，报文只要匹配到一次就不会往下再匹配，所以先后顺序非常重要。

3.确定故障：是否真实故障：

判断设备故障告警是否为真实故障，需要判断是否存在正确分闸，需满足以下2个条件：

1)开关分闸时，间隔不处于热备用及以上状态；

2)无检修、人工操作标识信息。

满足前两个条件时，该情况基本可以确定事件真实。排除故障、检修、遥控操作，状态待定时，将该保护移至待复核记忆队列；

3.1是否已经复核

1)判断该信号是否已经在已判断故障记忆队列；

2)判断该信号是否在数据库中已经找出；

3)否则该信号进入待复核队列，此操作持续20min，若其余数据接入超出延时或缺失将导致事件缺漏；

3.2是否操作产生

1)保护动作前后阈值时间内，若开关变位含有“检修”、“遥控”字眼，该情况不符合故障条件，视为操作产生；

2)先后通过前面提到的变位方式、遥测值方式判断闸刀是否处于分闸，地刀是否处于和合闸，该情况不符合故障条件，满足其中一种视为操作产生；

3)反之要么符合间隔运行状态下分闸，该情况符合故障条件；

3.3间隔运行状态判断

系统目前通过两种方式判断，变位方式：程序每1小时对开关、闸刀、地刀变位数据，进行自动分析，得出三类设备的分、合状态的时间序列、开始时间、结束时间、所属间隔，程序根据这些信息得出故障前的间隔状态；若指定时间同间隔闸刀均处于分开状态，此时开关分闸不符合故障条件；若指定时间同间隔接地刀闸处于合位状态，此时开关分闸不符合故障条件。遥测值方式：通过闸刀遥测状态值为1(5min时刻的分0、合1值)判断间隔状态。

4.故障信息收集(分析)

4.1主要故障分析

(1)母线故障分析已增加第二道规则：信号命名含有“母”并存在“动作”、“出口”、“跳闸”、“自保持”结尾；

母线故障分析：当保护信号反映的是母线时，提取母线的编号、及同厂站的开关分闸情况，对所有的分闸开关故障前是否处于运行状态(通过闸刀处于合位方式)，若存在正确的开关分闸，系统判断存在母线故障。

(2)主变故障分析包含“主变”字眼，

主变故障分析：当保护信号反映的是主变时，提取主变的编号、及绕组信息；分析高、中压侧开关故障前是否处于运行状态(通过闸刀处于合位方式)，若无侧开关，通过高、中压绕组的遥测绝对值(有功、无功)是否大于1得出是运行的主变；此外，系统通过分析主变高压侧无与之电压相当侧开关为内桥接线，此时会将同厂站相等电压的线路开关分闸列入事件关联队列；

(3)母分故障分析包含“母分”、“分段”，母分间隔保护动作情况：只针对母分间隔开关分闸，且无重合时；

(4)母联故障分析包含“母联”，

(5)备自投故障分析包含“备用电源”、“备自投”，

1)当备自投动作时，分析同厂站分闸的开关、合闸的开关；

2)动作前，分闸开关必须是处于运行状态；

(6)容抗器故障分析包含“容”、包含“抗”

(7)线路故障分析包含“线”及3～4个任意字母+数字的字符组合而成，并且不包含“母”。500千伏线路故障分析：

1)同间隔保护动作前3秒后12秒是否存在开关分闸行为；

2)同间隔闸刀是否合闸，即当时前5-10min是否处于运行状态；

3)分析线路间隔保护动作情况和重合闸情况

4)500千伏线路当存在正母、副母闸刀时，两者只要满足一把为合，且剩余的一把线路闸刀也为合时，程序判断符合故障条件；

220千伏及以下线路故障分析：

1)同间隔保护动作前3秒后12秒是否存在开关分闸行为；

2)同间隔闸刀是否合闸，即当时前5-10min是否处于运行状态；

3)220千伏线路当存在正母、副母闸刀时，两者只要满足一把为合，且剩余的一把线路闸刀也为合时，程序判断符合故障条件；

10千伏合并信号线路故障分析：

1)10kV存在大量保护信号合并的情况，当出现“总保护”等字眼的情况下，可查询全站变位信号，如存在分位信号不为遥控且间隔状态在热备用以上才能判断为故障。

2)判断故障重合情况的时候，10kV线路可能无重合闸信号，可通过判断在故障判断时间范围内开关的最后状态，如开关为合且伴随有“弹簧未储能”异常信号出现，判断为重合成功，其它显示开关跳闸。

(8)其他特殊装置分析

目前支持故障解列装置，但稳控装置、过负荷联切装置、低频减载装置功能尚待完善。过负荷联切装置故障分析，包含“过负荷联切”；

故障解列故障分析，包含“故障解列”、“低压解列”；

低频减载故障分析，包含“低频减载”、“低周减载”；

稳控装置故障分析，包含“稳控装置”。

4.2保护动作情况分析

1)区分设备类型，母线、主变、备自投、故障解列将时间段内全站保护动作按时序展示；

2)设备类型为220kv及以下线路时，只展示一套保护动作、二套保护动作、三相不一致，每套保护详细信号不做展示，内容按实际发出为准。

4.3重合闸动作情况分析

1)查询故障时间前后时间内SOE数据中是否存在重合闸动作信号，不存在进入保护动作情况分析环节，反之记录重合闸动作时间；

2)按时序分析大于重合闸动作时间的开关变位数据，确定最终状态(要么分位、要么合位)；

3)开关最终为分位，结果显示重合失败；开关最终为合位，结果显示重合成功；

4)如果是500kV线路，须要分别对两个变开关的重合闸动作情况单独说明，如实展示；

4.4相别分析

1)当故障对象为线路，且电压等级为220kv、500kv时，须要进入“故障相别分析”，反之进入“短信、事件生成”环节；

2)根据故障对象提取所属厂站ID、线路关键字(编号)、故障时间、重合闸时间；

3)以故障时间前3s后12s获取SOE开关变位记录；

4)程序对A相、B相、C相设置不同权重，AB相则由A相权重加上B相权重，BC相、CA相同理；

5)接下来以重合闸时间为基准，重合之前的分闸记录按时序分析，如果只有开关单相分闸，则相别为单相；若存在2相，则通过权重相加得出具体相间故障；如果是三相，则属于三相故障；其他则显示开关跳闸；

4.5短信推送

1)通过以上环节判断、分析后，先对故障对象的事件内容进行自动生成，内容格式为：事件时间、变电站所属单位(精确至县)、变电站电压等级、变电站名称、设备名称(间隔名)、保护动作情况、开关跳闸情况(分相跳闸或开关跳闸)、[重合闸情况](未动作事件不显示)；

2)通过变电站获得所属地区单位编号，该信号所属监控责任区，匹配该地区的地调、配调、县调责任区，判断匹配规则的，则将该单位人员加入发送队列，同时对重复的电话进行去重；

3)当设备的电压等级大于220kv或设备类型为主变、母线故障时，事件必须发给省级组用户；

4)发送给省级组用户的事件，变电站所在为地级时，此时会将该地级组用户加入通知队列；

使用常规、事件顺序记录信息(SOE)告警的问题

由于常规保护告警、开关闸刀变位不管有无设置，均会上传，辨识功能基于该数据可以确保故障事件不遗漏，其次为了分析重合闸动作情况、故障相别，须要非常精确的时间信息，此时功能使用的就是SOE数据，二者是互补关系，并非重复使用。

采用上述方法后(1)按照该规则处理后的告警信息在内容上与原告警信息语义保持不变，而在数量上达到尽量减少的目标。

(2)协助调控员正确、快速判断分析设备故障异常，提升电网故障异常处置效率，保障电网和设备安全运行。

(3)技术层面优点，采用基于告警规则库的故障跳闸自动识别专家算法，表达直观、灵活、易于理解；推理控制策略中采用基于决策树的多功能推理机，具备故障告警信息智能筛选功能；借助调控云大数据，并具备短信发送功能。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种电力系统自动识别故障告警方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、每隔一段时间自动查找调控云库保护告警信号，并进行过滤；

B、经过步骤A过滤后的告警信号是否已经复核，未复核的进入下一步骤，已复核的结束任务；

C、判断故障信号对应的设备类型和保护信号类型；

D、判断是否为操作产生，如果是操作产生结束任务，如果不是操作产生，判断是否为真实故障，如果是进入下一步骤，如果不是结束任务；

E、对重合闸动作情况和保护动作情况进行分析，判断故障线路电压等级高于220kV的线路需要对相别进行分析，然后进入下一步，其余等级线路直接进入下一步；

F、将分析结果进行短信推送。

2.如权利要求1所述的一种电力系统自动识别故障告警方法，其特征在于：所述步骤A的过滤步骤为：

A1：判断信号来源必须是SCADA告警上窗的信号；

A2：过滤掉非包含的关键字的信号；

A3：筛选包含关键字和结尾词的组合，输出数据。

3.如权利要求1所述的一种电力系统自动识别故障告警方法，其特征在于：所述步骤B中判断告警信号是否已经复核为：判断该信号是否已经在已判断故障记忆队列；判断该信号是否在数据库中已经找出。

4.如权利要求1所述的一种电力系统自动识别故障告警方法，其特征在于：所述步骤D中判断是否为操作产生的方法为：

D1：保护动作前后阈值时间内，若开关变位含有“检修”、“遥控”字眼，该情况不符合故障条件，视为操作产生；

D2：先后通过变位方式、遥测值方式判断闸刀是否处于分闸，地刀是否处于和合闸，该情况不符合故障条件，满足其中一种视为操作产生。