CN112947367A - 基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，包括一道防线信息获取模块获取继电保护的动作事件集，录波数据，断面数据及一次设备开关变位事件集；二道防线信息获取模块，用于结合安控系统提供的数据接口获取安控装置数据；三道防线信息获取模块，用于结合高周装置和低频低压减载装置获取状态信息；故障分析模块，校准触发装置时间，诊断各防线的动作情况，判定各防线动作的正确性，给出故障的影响范围，诊断三道防线的动作情况。本发明还涉及一种实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法。采用了本发明的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其方法，准确快速的实现对电网故障的分析诊断。

Description

基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其 方法

技术领域

本发明涉及智能电网领域，尤其涉及继电保护、安控装置、高周装置、低频低压减载装置等电网三道防线装置领域，具体是指一种基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其方法。

背景技术

近年来，伴随电网的快速发展，电网建设项目大量建产投产，电网故障问题日益凸显。针对各类复杂故障，仅从单一的数据源获取故障信息进行分析难以满足电网故障的智能诊断。面对电网的智能化发展，电网系统智能化水平越来越高，各类系统均可推送智能设备的相关信息，从而具备了多源数据联合故障分析诊断的数据基础。

基于D5000平台，对监控，安控装置在线监测，二次设备在线监视应用的多源数据进行融合，从各应用中获取一次设备开关变位、保护、安自及低周设备状态和动作信息、录波文件等信息进行故障综合诊断分析，自动生成综合分析报告，为专业人员快速处理故障、恢复电网运行提供决策支撑。

为有效获取电网故障信息，全面了解电网二次设备各道防线的动作情况。对三道防线装置的信息进行归档。利用多维度信息源进行电网故障综合分析，针对三道防线的分析结果，将各道防线的信息融合展示，形成故障综合因果链数据集，旨在全面分析电网故障，为相关运行人员带来方便。

随着二次专业的融合以及电网规模的不断发展，故障的类型错综复杂，对相关运行人员分析故障的准确性，全面性要求越来越高。因此，依靠人员进行多道防线装置的数据收集，综合分析显的十分困难，故迫切需要相关的技术手段来提升相关人员分析电网故障的能力，全面掌握电网多道防线的综合联动情况。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足准确、快速、安全稳定的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其方法如下：

该基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

一道防线信息获取模块，用于获取一次设备开关变位事件集，继电保护动作事件及录波，继电保护装置断面数据；

二道防线信息获取模块，用于结合安控系统提供的数据接口获取安控装置数据、当值策略、动作报告和录波；

三道防线信息获取模块，用于结合高周装置和低频低压减载装置获取状态信息；

故障分析模块，与所述的一道防线信息获取模块、二道防线信息获取模块和三道防线信息获取模块相连接，用于校准触发装置时间，诊断各防线的动作情况，判定各防线动作的正确性，给出故障的影响范围，诊断三道防线的动作情况；

联合数据展示模块，与所述的故障分析模块相连接，用于将电网故障发生时刻采集的各类装置的场景数据和各装置动作事件集的综合因果链数据集成展示，对各个防线的装置信息进行全景展示。

较佳地，所述的一道防线信息获取模块通过收取保护动作事件、故障量、保护录波、录波器录波事件，得到各保护及录波器的故障时刻发生事件集；通过数据采集和筛选功能，获取故障时刻保护断面信息。

所述的二道防线信息获取模块建立安控装置的模型，所述的模型信息包含设备名称、型号、所属厂站、所属安控系统、投运日期、运维单位和装置点表等静态信息，以及安控装置与调度一次模型的映射关系。

所述的安控装置数据包括实时状态、事件类状态、动作报告信息、安控装置录波、安控装置定值、模拟量、安控装置当值策略。

所述的高周装置采集高周切机机组运行功率和人工录入的装置压板状态及装置定值，所述的低频低压减载装置获取低频低压减载各轮次负荷总量、可切负荷总量、低频低压减载动作轮次、装置总数、投入总数和异常设备数。

所述的联合数据展示模块对各类装置场景数据展示进行区分，展示各类装置的关键数据，对各道防线装置动作事件集进行融合，体现事件集的因果链，还原电网故障发生各道防线的工作情况。

该利用上述系统实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)一道防线信息获取模块获取一次设备开关变位事件集，继电保护动作事件及录波，继电保护装置断面数据；

(2)二道防线信息获取模块结合安控系统提供的数据接口获取安控装置数据、当值策略、动作报告和录波；

(3)三道防线信息获取模块结合高周装置和低频低压减载装置获取状态信息；

(4)对三道防线的动作事件集按发生时间进行融合筛选，还原故障发生时刻各类装置动作情况，体现故障发生的数据因果链；

(5)基于因果链进行诊断分析；

(6)展示电网故障发生时刻采集的各类装置的场景数据以及各装置动作事件集的综合因果链数据；

(7)汇总数据，以调控云作为平台基础进行分析展示。

较佳地，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：

(5.1)根据触发装置时间、各装置实际时间与触发装置的相对时间，完善各类装置的时标对齐，对事件数据集的有效性进行校准；

(5.2)结合各道装置的断面数据，诊断出故障发生时刻各道防线上装置的状态及应对措施，诊断出事件链上各道防线的动作情况；

(5.3)根据电网各道防线模型、事件集正确动作模板库和断面数据的正常阈值，判定各道防线动作的正确性和实时准确度，得到故障的影响范围、严重等级、复杂程度及动作链完整性的结论；

(5.4)根据因果链的分析，诊断电网三道防线的动作情况，并对三道防线动作的情况进行分类并得到相应结论。

较佳地，所述的方法还包括多源数据筛选过滤的步骤，具体包括以下步骤：

(1-1)根据厂站、一次设备、二次设备关联收集本侧厂站相关保护动作和录波数据；

(1-2)根据线路、厂站关联模型收集对侧厂站相关保护动作和录波数据；

(1-3)根据故障一次设备唯一编号及时间查找EMS的综合智能告警记录的稳态监控信息；

(1-4)判断是否有对应故障记录，如果是，则获取对应开关变位数据，继续步骤(5)；否则，标记为检修，调试报告，退出步骤；

(1-5)根据故障一次设备从安控主站查询对应故障防御集及相关安控设备；

(1-6)根据安控设备从安控主站查询对应的当值策略及安控设备状态；

(1-7)查询安控装置是否有动作记录，如果是，则获取安控装置动作，录波信息；否则，继续步骤(8)；

(1-8)进行数据融合整理。

采用了本发明的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其方法，提高了专业人员对于故障的综合诊断分析能力。结合三道防线多源数据，基于事件集因果链的分析，准确的，快速的实现对电网故障的分析诊断。大大提高专业人员的故障分析及感知能力，对电网的安全稳定运行发挥重大作用。

附图说明

图1为本发明的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统的模块结构图。

图2为本发明的实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法的多源数据筛选过滤功能流程图。

图3为本发明的实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法的多源事件因果链展示图。

图4为本发明的实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法的三道防线诊断流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其中包括：

一道防线信息获取模块，用于获取一次设备开关变位事件集，继电保护动作事件及录波，继电保护装置断面数据；

二道防线信息获取模块，用于结合安控系统提供的数据接口获取安控装置数据、当值策略、动作报告和录波；

三道防线信息获取模块，用于结合高周装置和低频低压减载装置获取状态信息；

故障分析模块，与所述的一道防线信息获取模块、二道防线信息获取模块和三道防线信息获取模块相连接，用于校准触发装置时间，诊断各防线的动作情况，判定各防线动作的正确性，给出故障的影响范围，诊断三道防线的动作情况；

联合数据展示模块，与所述的故障分析模块相连接，用于将电网故障发生时刻采集的各类装置的场景数据和各装置动作事件集的综合因果链数据集成展示，对各个防线的装置信息进行全景展示。

作为本发明的优选实施方式，所述的一道防线信息获取模块通过收取保护动作事件、故障量、保护录波、录波器录波事件，得到各保护及录波器的故障时刻发生事件集；通过数据采集和筛选功能，获取故障时刻保护断面信息。

作为本发明的优选实施方式，所述的二道防线信息获取模块还建立安控装置的模型，所述的模型信息包含设备名称、型号、所属厂站、所属安控系统、投运日期、运维单位和装置点表等静态信息，以及安控装置与调度一次模型的映射关系。

作为本发明的优选实施方式，所述的安控装置数据包括实时状态、事件类状态、动作报告信息、安控装置录波、安控装置定值、模拟量、安控装置当值策略。

作为本发明的优选实施方式，所述的高周装置采集高周切机机组运行功率和人工录入的装置压板状态及装置定值，所述的低频低压减载装置获取低频低压减载各轮次负荷总量、可切负荷总量、低频低压减载动作轮次、装置总数、投入总数和异常设备数。

作为本发明的优选实施方式，所述的联合数据展示模块对各类装置场景数据展示进行区分，展示各类装置的关键数据，对各道防线装置动作事件集进行融合，体现事件集的因果链，还原电网故障发生各道防线的工作情况。

本发明的该利用上述系统实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法，其中包括以下步骤：

(1)一道防线信息获取模块获取一次设备开关变位事件集，继电保护动作事件及录波，继电保护装置断面数据；

(2)二道防线信息获取模块结合安控系统提供的数据接口获取安控装置数据、当值策略、动作报告和录波；

(3)三道防线信息获取模块结合高周装置和低频低压减载装置获取状态信息；

(4)对三道防线的动作事件集按发生时间进行融合筛选，还原故障发生时刻各类装置动作情况，体现故障发生的数据因果链；

(5)基于因果链进行诊断分析；

(5.1)根据触发装置时间、各装置实际时间与触发装置的相对时间，完善各类装置的时标对齐，对事件数据集的有效性进行校准；

(5.2)结合各道装置的断面数据，诊断出故障发生时刻各道防线上装置的状态及应

对措施，诊断出事件链上各道防线的动作情况；

(5.3)根据电网各道防线模型、事件集正确动作模板库和断面数据的正常阈值，判定各道防线动作的正确性和实时准确度，得到故障的影响范围、严重等级、复杂程度及

动作链完整性的结论；

(5.4)根据因果链的分析，诊断电网三道防线的动作情况，并对三道防线动作的情况进行分类并得到相应结论；

(6)展示电网故障发生时刻采集的各类装置的场景数据以及各装置动作事件集的综合因果链数据；

(7)汇总数据，以调控云作为平台基础进行分析展示。

较佳地，所述的方法还包括多源数据筛选过滤的步骤，具体包括以下步骤：

(1-1)根据厂站、一次设备、二次设备关联收集本侧厂站相关保护动作和录波数据；

(1-2)根据线路、厂站关联模型收集对侧厂站相关保护动作和录波数据；

(1-3)根据故障一次设备唯一编号及时间查找EMS的综合智能告警记录的稳态监控信息；

(1-4)判断是否有对应故障记录，如果是，则获取对应开关变位数据，继续步骤(5)；否则，标记为检修，调试报告，退出步骤；

(1-5)根据故障一次设备从安控主站查询对应故障防御集及相关安控设备；

(1-6)根据安控设备从安控主站查询对应的当值策略及安控设备状态；

(1-7)查询安控装置是否有动作记录，如果是，则获取安控装置动作，录波信息；否则，继续步骤(8)；

(1-8)进行数据融合整理。

本发明的具体实施方式中，旨在解决电网故障发生时，二次设备多源数据离散，专业人员在收集故障数据时效率低下，容易丢失的问题，设计的一种二次设备多源数据的融合及故障综合诊断分析的方法。该方法应用后，可为专业人员快速处理故障、恢复电网运行提供决策支撑。

本发明主要包括以下结构：

1、一道防线信息获取模块：

(1)通过D5000平台总线、访问实时库/历史库方式获取综合智能告警记录数据、一次设备关联关系、开关变位等信息。从而得到一次设备开关变位事件集。

(2)通过收取保护动作事件，故障量，保护录波，录波器录波事件，得到各保护及录波器的故障时刻发生事件集。

(3)通过数据采集和筛选功能，获取故障时刻保护断面信息。断面信息包含保护定值，开关量，模拟量，软压板。从而完整展示故障时刻保护的场景保持信息。

2、二道防线信息获取模块：

(1)结合安控系统提供的数据接口，周期获取及故障时刻断面获取安控装置数据。

(2)安控装置数据包括：

①实时状态：运行状态(投、退、信号、检修等)、异常或闭锁状态、通信状态、与其他装置通道状态、压板状态、当前运行方式、可切量不足告警、最新动作时间。

②事件类：主要包括自检异常告警、动作事件，能获取各信号点最新状态及变位记录。

③动作报告：含事故前运行方式、当值策略、需切量、需切对象、实切量、动作信息、时间。

④安控装置录波。

⑤安控装置定值，模拟量。

⑥安控装置当值策略。

(3)建立安控装置的模型，包含设备名称、型号、所属厂站、所属安控系统、投运日期、运维单位及装置点表等静态信息，以及安控装置与调度一次模型的映射关系。

3、三道防线信息获取模块：

(1)高周装置：

相关应用采集的高周切机机组运行功率。

②人工录入的装置压板状态及装置定值。

(2)低频低压减载装置：

低频低压减载各轮次负荷总量、可切负荷总量。

低频低压减载动作轮次。

装置总数，投入总数，异常设备数。

4、事件集因果链数据融合：

三道防线的动作事件集，包含一次设备开关变位状态，保护动作，安控装置动作事件集，按发生时间进行融合筛选，集中以鱼骨头图进行展示，还原故障发生时刻各类装置动作情况，体现故障发生的数据因果链。实现对故障的综合诊断分析。

5、基于因果链的诊断分析：

(1)考虑各道防线装置时标不同，以触发装置时间为基础，再结合各装置实际时间与触发装置的相对时间，完善各类装置的时标对齐。以绝对加相对时间的方式，对事件数据集的有效性进行校准，为多源事件集因果链的时序准确度提供保证。

(2)结合各道装置的断面数据(包含开关量，模拟量，压板状态，录波等)，诊断结果(包含策略信息，可切负荷等)，诊断出故障发生时刻各道防线上装置的状态及应对措施。相关信息由点到面，再结合事件集的因果关联关系，从而诊断出事件链上各道防线的动作情况。

(3)基于全景装置的数据源，由面再浓缩到点，给出诊断结论。结合电网各道防线模型，事件集正确动作模板库，断面数据的正常阈值，判定出各道防线动作的正确性，实时准确度，从而进一步给出故障的影响范围，严重等级，复杂程度及动作链是否完整等专业结论。

(4)根据因果链的分析，诊断出电网三道防线的动作情况。结合三道防线装置的作用机制，并对三道防线动作的情况进行分类并给出相应结论。对各防线装置是否失效，故障复杂程度，影响范围给出判断。流程图参见图4。

6、场景保持数据及事件集因果链的三道防线联合数据展示：

电网故障发生时刻采集的各类装置的场景数据以及各装置动作事件集的综合因果链数据集成到一个主界面中进行展示，对各个防线的装置信息进行全景展示。其中对各类装置场景数据展示进行区分，有针对性的展示各类装置的关键数据。对各道防线装置动作事件集进行融合，结果以鱼骨头图的方式进行展示，体现事件集的因果链，完整还原电网故障发生各道防线的工作情况。

7、基于调控云平台的汇集分析及展示：

数据的汇总，分析及展示以调控云作为平台基础。多源数据从安全二区到安全三区形成汇集。以电网模型为基础，对多源头数据进行分类分析，并集合汇总成电网故障三道防线全景数据。以调控云平台为展示基础，多层级进行卡片式调阅展示，并支持定制用户访问权限。为电网专业人员查看故障信息提供更加方便，直观，灵活的方式。

采用了本发明的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统及其方法，提高了专业人员对于故障的综合诊断分析能力。结合三道防线多源数据，基于事件集因果链的分析，准确的，快速的实现对电网故障的分析诊断。大大提高专业人员的故障分析及感知能力，对电网的安全稳定运行发挥重大作用。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其特征在于，所述的系统包括：

一道防线信息获取模块，用于获取一次设备开关变位事件集，继电保护动作事件及录波，继电保护装置断面数据；

二道防线信息获取模块，用于结合安控统提供的数据接口获取安控装置数据、当值策略、动作报告和录波；

三道防线信息获取模块，用于结合高周装置和低频低压减载装置获取状态信息；

故障分析模块，与所述的一道防线信息获取模块、二道防线信息获取模块和三道防线信息获取模块相连接，用于校准触发装置时间，诊断各防线的动作情况，判定各防线动作的正确性，给出故障的影响范围，诊断三道防线的动作情况；

联合数据展示模块，与所述的故障分析模块相连接，用于将电网故障发生时刻采集的各类装置的场景数据和各装置动作事件集的综合因果链数据集成展示，对各个防线的装置信息进行全景展示。

2.根据权利要求1所述的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其特征在于，所述的一道防线信息获取模块通过收取保护动作事件、故障量、保护录波、录波器录波事件，得到各保护及录波器的故障时刻发生事件集；通过数据采集和筛选功能，获取故障时刻保护断面信息。

3.根据权利要求1所述的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其特征在于，所述的二道防线信息获取模块还建立安控装置的模型，所述的模型信息包含设备名称、型号、所属厂站、所属安控系统、投运日期、运维单位和装置点表等静态信息，以及安控装置与调度一次模型的映射关系。

4.根据权利要求1所述的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其特征在于，所述的安控装置数据包括实时状态、事件类状态、动作报告信息、安控装置录波、安控装置定值、模拟量、安控装置当值策略。

5.根据权利要求1所述的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其特征在于，所述的高周装置采集高周切机机组运行功率和人工录入的装置压板状态及装置定值，所述的低频低压减载装置获取低频低压减载各轮次负荷总量、可切负荷总量、低频低压减载动作轮次、装置总数、投入总数和异常设备数。

6.根据权利要求1所述的基于事件集因果链实现三道防线联合故障诊断的系统，其特征在于，所述的联合数据展示模块对各类装置场景数据展示进行区分，展示各类装置的关键数据，对各道防线装置动作事件集进行融合，体现事件集的因果链，还原电网故障发生各道防线的工作情况。

7.一种利用权利要求1所述的系统实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)一道防线信息获取模块获取一次设备开关变位事件集，继电保护动作事件及录波，继电保护装置断面数据；

(2)二道防线信息获取模块结合安控系统提供的数据接口获取安控装置数据、当值策略、动作报告和录波；

(3)三道防线信息获取模块结合高周装置和低频低压减载装置获取状态信息；

(4)对三道防线的动作事件集按发生时间进行融合筛选，还原故障发生时刻各类装置动作情况，体现故障发生的数据因果链；

(5)基于因果链进行诊断分析；

(6)展示电网故障发生时刻采集的各类装置的场景数据以及各装置动作事件集的综合因果链数据；

(7)汇总数据，以调控云作为平台基础进行分析展示。

8.根据权利要求7所述的实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：

(5.1)根据触发装置时间、各装置实际时间与触发装置的相对时间，完善各类装置的时标对齐，对事件数据集的有效性进行校准；

(5.2)结合各道装置的断面数据，诊断出故障发生时刻各道防线上装置的状态及应对措施，诊断出事件链上各道防线的动作情况；

(5.3)根据电网各道防线模型、事件集正确动作模板库和断面数据的正常阈值，判定各道防线动作的正确性和实时准确度，得到故障的影响范围、严重等级、复杂程度及动作链完整性的结论；

(5.4)根据因果链的分析，诊断电网三道防线的动作情况，并对三道防线动作的情况进行分类并得到相应结论。

9.根据权利要求7所述的实现基于事件集因果链的三道防线联合故障诊断方法，其特征在于，所述的方法还包括多源数据筛选过滤的步骤，具体包括以下步骤：

(1-1)根据厂站、一次设备、二次设备关联收集本侧厂站相关保护动作和录波数据；

(1-2)根据线路、厂站关联模型收集对侧厂站相关保护动作和录波数据；

(1-3)根据故障一次设备唯一编号及时间查找EMS的综合智能告警记录的稳态监控信息；

(1-4)判断是否有对应故障记录，如果是，则获取对应开关变位数据，继续步骤(5)；否则，标记为检修，调试报告，退出步骤；

(1-5)根据故障一次设备从安控主站查询对应故障防御集及相关安控设备；

(1-6)根据安控设备从安控主站查询对应的当值策略及安控设备状态；

(1-7)查询安控装置是否有动作记录，如果是，则获取安控装置动作，录波信息；否则，继续步骤(8)；

(1-8)进行数据融合整理。

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