CN113708489A - 一种电力二次设备告警方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电力二次设备告警方法及系统，利用变电站一次设备监视告警、二次设备监视告警、辅助设备监视告警、系统运行告警和网络安全告警数据，基于可灵活自定义配置的专家推理规则库，分析离散信号之间发生时间、空间以及拓扑等逻辑关系，最后事件化智能推理分析识别出相应的综合性告警事件结果。本发明解决了传统固化的专家规则告警系统存在的一些弊端问题，如：系统更新慢、设备厂家与现场信息脱节、无法及时发现新型告警等，从而大大提升变电站设备运行监视的感知水平，最终提高智能变电站调控人员事故处置效率。

Description

一种电力二次设备告警方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统调度自动化以及智能变电站监控技术领域，具体涉及一种电力二次设备告警方法及系统。
背景技术
电力二次设备的故障告警正在朝着自动化、智能化的方向发展，国内外的学者、专家以及企事业单位都针对这个问题展开了许多研究。有的基于正反推理的电力系统故障诊断专家系统用于电网一次设备的故障诊断与告警；有的基于开关跳闸信息进行故障判断专家系统；有的是利用多智能体技术和协同式专家系统进行电网故障告警的研究；有的是将神经网络和专家系统混合起来使用的；有的是将粗糙集理论、神经网络和专家系统糅合在一起实现针对变电站一次设备的故障诊断专家系统，其采用粗糙集理论和聚类技术将故障样本进行了预处理，之后使用神经网络技术和专家系统技术实现故障告警。但是，上述传统固化的专家规则告警系统都存在一些弊端，比如：系统更新慢、设备厂家与现场信息脱节、无法及时发现新型告警以及数据源局限于某方面的信息等。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电力二次设备告警方法及系统，以便及时准确地反映电网设备运行状况。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电力二次设备告警方法，包括：
步骤S1，获取变电站一次设备监视告警信号、二次设备监视告警信号、辅助设备监视告警信号、系统运行告警信号和网络安全告警信号；
步骤S2，基于自定义配置的专家推理规则库，获取所述步骤S1中各类告警信号点之间的空间及拓扑关系，形成综合智能告警事件的产生规则；并在产生所述告警信号时，根据告警发生时间及专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的单一信号事件、综合事件、业务事件，并在人机界面上进行展示；
步骤S3，基于自定义配置的专家推理规则库，获取所述步骤S2中多个事件的关联关系形成组合事件的产生规则；并在产生所述事件时，根据专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的组合事件，并在人机界面上进行展示。
进一步地，所述步骤S1中，一次设备监视告警信号包括断路器、隔离开关、变压器、站用变等设备产生的告警信号；二次设备监视告警信号包括保护装置、测控装置、合并单元、智能终端产生的告警信号；辅助设备监视告警信号包括安全防卫、环境监测、在线监测、消防监测应用产生的告警信号；系统运行告警信号包括进程启停、应用故障、应用切换、节点投退等告警信号；网络安全告警信号包括变电站上送的网络安全告警信号和集控系统的网络安全告警信号。
进一步地，专家推理规则库的自定义配置包括以下任一种或者任意组合：
模拟量、状态量自定义；
逻辑与、或、非、比较运算及其组合运算；
冗余条件关系运算，在N个组成元素中至少满足n(n小于或等于N)个条件；
推理规则组成元素之间关联、拓扑及时间关系自定义；
基于历史真实发生、预想模拟的告警信号验证推理规则自定义。
进一步地，所述单一信号事件包括：
信号动作异常事件，具体是指信号在预定义时间内发生动作且未复归；
信号瞬动事件，具体是指信号在预定义时间内发生动作且复归；
信号频发事件，具体是指信号在预定义时间内动作复归超过限定次数。
进一步地，所述综合事件包括：
设备故障事件，包括线路故障、主变故障、母线故障以及断路器故障；
设备异常事件，包括一次设备故障异常、二次设备故障异常、辅助设备故障异常以及监控系统异常；
设备运行异常事件，包括母线电压越限、线路重过载、主变重过载、主变超温以及母线接地；
网络安全告警事件。
进一步地，所述业务事件包括：
设备操作事件，包括远方操作；
工作检修事件，依据集控系统挂牌信息进行事件分析，包括设备停电检修、设备带电检修；
调试验收事件，包括变电站设备调试、改扩建等调试验收事件。
进一步地，所述组合事件具体是指由两个及以上的单一事件、业务事件、综合事件组合而成的事件，所述组合事件包括：线路跳闸事件和备自投事件组合、线路两端跳闸事件组合、变压器三侧跳闸事件组合。
本发明还提供一种电力二次设备告警系统，包括：
获取单元，用于获取变电站一次设备监视告警信号、二次设备监视告警信号、辅助设备监视告警信号、系统运行告警信号和网络安全告警信号；
第一智能推理分析单元，用于基于自定义配置的专家推理规则库，获取各类告警信号点之间的空间及拓扑关系，形成综合智能告警事件的产生规则；并在产生所述告警信号时，根据告警发生时间及专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的单一信号事件、综合事件、业务事件，并在人机界面上进行展示；
第二智能推理分析单元，用于基于自定义配置的专家推理规则库，获取多个事件的关联关系形成组合事件的产生规则；并在产生所述事件时，根据专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的组合事件，并在人机界面上进行展示。
实施本发明具有如下有益效果：解决了传统固化的专家规则告警系统存在的一些弊端问题，如：系统更新慢、设备厂家与现场信息脱机以及数据源单一等，从而大大提升变电站设备运行监视的感知水平，最终提高智能变电站调控人员事故处置效率。此外，用户可以实时且灵活自定义专家规则，克服了原来需要厂家技术支持人员来更新升级系统软件或配置现场数据信息的缺陷。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种电力二次设备告警方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中电力二次设备告警方法的具体流程示意图。
图3为本发明实施例中告警事件分类示意图。
图4为本发明实施例中综合智能告警事件推理规则定义界面示意图。
图5为220kV线路故障跳闸事件推理规则逻辑示意图。
图6为本发明实施例中组合事件推理规则定义界面示意图。
图7为220kV线路复合故障事件推理规则逻辑示意图。
图8为本发明实施例中二次设备告警界面示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种电力二次设备告警方法，包括：
步骤S1，获取变电站一次设备监视告警信号、二次设备监视告警信号、辅助设备监视告警信号、系统运行告警信号和网络安全告警信号；
步骤S2，基于自定义配置的专家推理规则库，获取所述步骤S1中各类告警信号点之间的空间及拓扑关系，形成综合智能告警事件的产生规则；并在产生所述告警信号时，根据告警发生时间及专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的单一事件、综合事件、业务事件，并在人机界面上进行展示；
步骤S3，基于自定义配置的专家推理规则库，获取所述步骤S2中多个事件的关联关系形成组合事件的产生规则；并在产生所述事件时，根据专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的组合事件，并在人机界面上进行展示。
具体地，请结合图2所示，所述步骤S1涉及告警信号分别来自保信系统和监控系统，其中，一次设备监视告警信号包括断路器、隔离开关、变压器、站用变等设备产生的告警信号；二次设备监视告警信号包括保护装置、测控装置、合并单元、智能终端等对象产生的告警信号；辅助设备监视告警信号包括安全防卫、环境监测、在线监测、消防监测等应用产生的告警信号；系统运行告警信号包括进程启停、应用故障、应用切换、节点投退等告警信号；网络安全告警信号包括变电站上送的网络安全告警信号和集控系统的网络安全告警信号。
本实施例中，步骤S2、S3涉及的推理规则库，可以实时配置、灵活配置，支持用户自定义扩展和修改，主要规则包括如下：
(1)支持模拟量、状态量自定义；
(2)支持逻辑与、或、非、比较运算及其组合运算；
(3)支持冗余条件关系运算，在N个组成元素中至少满足n(n小于或等于N)个条件；
(4)支持推理规则组成元素之间关联、拓扑及时间关系自定义；
(5)支持基于历史真实发生、预想模拟的告警信号验证推理规则自定义。
需要说明的是，在该步骤S2、S3中定义的规则是用户可根据用户所在电网实际情况编写的规则，不受系统开发厂家限制，也可以根据电网实际情况实时修改规则。由于用户定义的规则可以实时与电网实际运行情况高度匹配，故极大提升了变电站设备运行监视的感知水平，最终提高智能变电站调控人员事故处置效率。可以理解的是，逻辑关系配置在专家推理规则库里，当产生告警信号或发生事件时，直接根据已配置的规则进行智能推理分析。
如图3所示，为上述S2、S3中推理分析识别的告警事件分类示意图，其中：
a)单一信号事件，主要包括：
1)信号动作异常事件，信号在预定义时间内发生动作且未复归；
2)信号瞬动事件，信号在预定义时间内发生动作且复归；
3)信号频发事件，信号在预定义时间内动作复归超过限定次数。
b)综合事件，主要包括：
1)设备故障事件：包括线路故障、主变故障、母线故障以及断路器故障等；
2)设备异常事件：包括一次设备故障异常、二次设备故障异常、辅助设备故障异常以及监控系统异常等；
3)设备运行异常事件，包括母线电压越限、线路重过载、主变重过载、主变超温以及母线接地等；
4)网络安全告警事件。
上述步骤S2中综合智能告警事件产生的推理规则定义界面如图4所示，左侧是综合事件列表，中间部分是公式编辑区，右侧是快速编辑区，在右侧快速编辑区，固化了一些逻辑供选择，如：所有条件为假语句、所有条件为真语句、与、平均值语句、按位与、按位或、条件语句、绝对值、反余弦、反正弦、余弦、余切、对数、以10为底的对数、平方/幂、正弦、平方根、正切、最大值、最小值、非、逻辑闭锁、功率因数计算、有效值计算、电流百分比计算、变压器档位计算、切换把手位置计算、负载率计算和总功、总无功计算等。
进一步地，以xx站220kV线路故障跳闸事件为例说明如何定义综合事件的推理逻辑规则。
当220kV线路断路器断开(即从合位变成分位)同时220kV线路保护上送了保护动作信号(比如零序I段动作、零序II段动作、纵联差动保护动作等信号)则可以识别出220kV线路发生了故障跳闸事件，这些逻辑规则用户可以根据实际运行经验进行灵活组合定义，推理规则定义逻辑示意如图5。
图3所示的上述步骤S2、S3中推理分析识别的告警事件类型中：
c)业务事件主要包括：
设备操作事件，包括远方操作等；
工作检修事件，依据集控系统挂牌信息进行事件分析，包括设备停电检修、设备带电检修等；
调试验收事件，变电站设备调试、改扩建等调试验收事件。
d)组合事件
组合事件由两个及以上的单一事件、业务事件、综合事件组合而成的事件，包括：线路跳闸事件和备自投事件组合、线路两端跳闸事件组合、变压器三侧跳闸事件组合等。
上述步骤S3中组合事件产生的推理规则定义画面如图6所示，左侧是单一事件、业务事件、组合事件列表，中间部分是公式编辑区，右侧是快速编辑区(与综合事件的保持一致)。
进一步地，以xx站变压器复合故障为例说明如何定义组合事件的推理规则。
当变压器的高中低三侧都发生了故障跳闸事件，则识别出变压器发生了故障跳闸组合事件，推理规则定义逻辑示意如图7。
再如图8所示，从事件化智能告警界面上可以看到告警事件的产生时间、事件类型、处理状态等关键信息。
相应于本发明实施例一一种电力二次设备告警方法，本发明实施例二还提供一种电力二次设备告警系统，包括：
获取单元，用于获取变电站一次设备监视告警信号、二次设备监视告警信号、辅助设备监视告警信号、系统运行告警信号和网络安全告警信号；
第一智能推理分析单元，用于基于自定义配置的专家推理规则库，获取各类告警信号点之间的空间及拓扑关系，形成综合智能告警事件的产生规则；并在产生所述告警信号时，根据告警发生时间及专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的单一信号事件、综合事件、业务事件，并在人机界面上进行展示；
第二智能推理分析单元，用于基于自定义配置的专家推理规则库，获取多个事件的关联关系形成组合事件的产生规则；并在产生所述事件时，根据专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的组合事件，并在人机界面上进行展示。
通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：解决了传统固化的专家规则告警系统存在的一些弊端问题，如：系统更新慢、设备厂家与现场信息脱机以及数据源单一等，从而大大提升变电站设备运行监视的感知水平，最终提高智能变电站调控人员事故处置效率。此外，用户可以实时且灵活自定义专家规则，克服了原来需要厂家技术支持人员来更新升级系统软件或配置现场数据信息的缺陷。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种电力二次设备告警方法，其特征在于，包括：
步骤S1，获取变电站一次设备监视告警信号、二次设备监视告警信号、辅助设备监视告警信号、系统运行告警信号和网络安全告警信号；
步骤S2，基于自定义配置的专家推理规则库，获取所述步骤S1中各类告警信号点之间的空间及拓扑关系，形成综合智能告警事件的产生规则；并在产生所述告警信号时，根据告警发生时间及专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的单一信号事件、综合事件、业务事件，并在人机界面上进行展示；
步骤S3，基于自定义配置的专家推理规则库，获取所述步骤S2中多个事件的关联关系形成组合事件的产生规则；并在产生所述事件时，根据专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的组合事件，并在人机界面上进行展示。
2.根据权利要求1所述的电力二次设备告警方法，其特征在于，所述步骤S1中，一次设备监视告警信号包括断路器、隔离开关、变压器、站用变等设备产生的告警信号；二次设备监视告警信号包括保护装置、测控装置、合并单元、智能终端产生的告警信号；辅助设备监视告警信号包括安全防卫、环境监测、在线监测、消防监测应用产生的告警信号；系统运行告警信号包括进程启停、应用故障、应用切换、节点投退等告警信号；网络安全告警信号包括变电站上送的网络安全告警信号和集控系统的网络安全告警信号。
3.根据权利要求2所述的电力二次设备告警方法，其特征在于，专家推理规则库的自定义配置包括以下任一种或者任意组合：
模拟量、状态量自定义；
逻辑与、或、非、比较运算及其组合运算；
冗余条件关系运算，在N个组成元素中至少满足n(n小于或等于N)个条件；
推理规则组成元素之间关联、拓扑及时间关系自定义；
基于历史真实发生、预想模拟的告警信号验证推理规则自定义。
4.根据权利要求1所述的电力二次设备告警方法，其特征在于，所述单一信号事件包括：
信号动作异常事件，具体是指信号在预定义时间内发生动作且未复归；
信号瞬动事件，具体是指信号在预定义时间内发生动作且复归；
信号频发事件，具体是指信号在预定义时间内动作复归超过限定次数。
5.根据权利要求1所述的电力二次设备告警方法，其特征在于，所述综合事件包括：
设备故障事件，包括线路故障、主变故障、母线故障以及断路器故障；
设备异常事件，包括一次设备故障异常、二次设备故障异常、辅助设备故障异常以及监控系统异常；
设备运行异常事件，包括母线电压越限、线路重过载、主变重过载、主变超温以及母线接地；
网络安全告警事件。
6.根据权利要求1所述的电力二次设备告警方法，其特征在于，所述业务事件包括：
设备操作事件，包括远方操作；
工作检修事件，依据集控系统挂牌信息进行事件分析，包括设备停电检修、设备带电检修；
调试验收事件，包括变电站设备调试、改扩建等调试验收事件。
7.根据权利要求1所述的电力二次设备告警方法，其特征在于，所述组合事件具体是指由两个及以上的单一事件、业务事件、综合事件组合而成的事件，所述组合事件包括：线路跳闸事件和备自投事件组合、线路两端跳闸事件组合、变压器三侧跳闸事件组合。
8.一种电力二次设备告警系统，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取变电站一次设备监视告警信号、二次设备监视告警信号、辅助设备监视告警信号、系统运行告警信号和网络安全告警信号；
第一智能推理分析单元，用于基于自定义配置的专家推理规则库，获取各类告警信号点之间的空间及拓扑关系，形成综合智能告警事件的产生规则；并在产生所述告警信号时，根据告警发生时间及专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的单一信号事件、综合事件、业务事件，并在人机界面上进行展示；
第二智能推理分析单元，用于基于自定义配置的专家推理规则库，获取多个事件的关联关系形成组合事件的产生规则；并在产生所述事件时，根据专家推理规则库中定义的逻辑关系，智能推理分析识别出相应的组合事件，并在人机界面上进行展示。
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