CN201928086U - 智能电网综合报警和协同处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了智能电网综合报警和协同处理系统，实现了对电力系统运行状态高效、精确的监控，能够让运行人员迅速、准确、全面地掌握电力系统的实际运行状态，预测和分析系统的运行趋势，对运行中发生的各种问题提出对策，并决定下一步的决策，从而保证电力系统运行的安全性和经济性。其技术方案为：系统包括了信号过滤模块、信号分析模块、可疑故障设备判断模块、故障录波器、录波分析模块以及录波状态监视模块。

Description

智能电网综合报警和协同处理系统

技术领域

本实用新型涉及电网综合监控技术，尤其涉及电网多方位运行状态的综合监控、电网故障的智能报警和协同处理系统。

背景技术

近年来随着电网的飞速发展，电网运行特性日趋复杂，安全控制难度不断增大，对运行人员(特别是当值调度员)的要求越来越高。从前主要依靠运行人员的经验模糊地判断和控制电力系统状态的调度方式已经不再能适应当前电网的运行要求，迫切要求调度员更加清晰掌握电网的运行状态。同时，随着电网规模的日益扩大、结构日趋复杂，电网中一次设备发生故障的概率越来越高，为电网的安全稳定运行带来了严重的隐患。系统发生事故时，如何综合利用各类信息，对电网故障进行智能报警，为故障解列和恢复供电提供依据，以缩短停电时间，降低停电损失都具有非常重要的意义。

而借助高速计算机网络、SCADA数据采集系统和PMU量测系统、厂站端的SOE、GPS等配套设备等硬件设备的发展，并且随着调度中心不断地建设，对电网进行实时监视、报警和在线安全分析，为调度系统向智能化发展奠定了良好的硬件基础，为运行人员对电网运行状态进一步认知与控制创造了条件。

而与此同时，现有自动化系统功能在某些方面作为对电网运行认知与告警功能的支撑又有待改进，例如：现有稳定限额管理依赖人工管理方式存在工作量大，尤其在多设备检修同时需要调整同一限额检修时间交叉情况下容易有遗漏，事故情况下限额更新不够及时等等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种智能电网综合报警和协同处理系统，实现了对电力系统运行状态高效、精确的监控，能够让运行人员迅速、准确、全面地掌握电力系统的实际运行状态，预测和分析系统的运行趋势，对运行中发生的各种问题提出对策，并决定下一步的决策，从而保证电力系统运行的安全性和经济性。

本实用新型的技术方案为：本实用新型揭示了一种智能电网综合报警和协同处理系统，该系统包括：

信号过滤模块，接收电网综合数据，进行信号过滤；

信号分析模块，接收电网综合数据，进行信号分析；

可疑故障设备判断模块，耦接该信号过滤模块和该信号分析模块，根据经信号过滤和信号分析后的数据判断出电网中可疑的故障设备；

故障录波器，耦接该可疑故障设备判断模块，基于可疑的故障设备召唤对应的故障录波器的数据；

录波分析模块，耦接该故障录波器，分析该故障录波器的结果并将分析结果输出。

根据本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的一实施例，该系统还包括：

录波状态监视模块，耦接该故障录波器，每隔一时间间隔自动往录波子站下发监视心跳报文，判断该故障录波器的通讯状态，并将监视结果输出。

根据本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的一实施例，该录波分析模块进一步包括以下单元的任意组合：

系统特性检测分析单元，检测反映电力系统特性的参数；

优化控制检测分析单元，检测反映电力系统优化运行的参数；

故障评估检测分析单元，检测故障发生情况下电网的运行状态的参数；

操作环境评估检测分析单元，检测某一操作环境的可行性评估；

外部环境指标检测分析单元，检测电力系统外部情况以预计外部条件对系统运行造成的制约。

根据本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的一实施例，该系统特性检测分析单元进一步包括：

潮流裕度检测分析单元，计算主要断面潮流距离稳定限额的程度以实时反映电力系统的稳定裕度；

频率偏差检测分析单元，计算系统频率偏离额定频率的程度以实时反映系统的频率状态；

电压裕度检测分析单元，计算各厂站电压距离各限值的远近程度以实时反映系统的电压情况；

短路电流检测分析单元，计算短路电流距离开关遮断容量的远近程度以反映系统的电压情况。

根据本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的一实施例，该优化控制检测分析单元进一步包括：

静态安全分析潮流裕度检测分析单元，计算在一个或多个元件开断后断面潮流距离稳定限额的程度以反映系统的故障承受能力；

区域控制偏差检测分析单元，计算联络线潮流控制偏差的程度以反映联络线潮流的控制水平；

旋转备用检测分析单元，计算全网的发用电平衡能力和频率调节能力；

负荷预计检测分析单元，计算预计负荷和实际负荷之间的偏差程度以反映偏差情况；

检修计划检测分析单元，计算电气检修申请单数量以反映检修的情况；

发电计划检测分析单元，计算实际发电和预计发电的偏差情况。

根据本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的一实施例，该故障评估检测分析单元进一步包括：

系统解裂检测分析单元，检测电网内部的一个或多个局部电网与主网之间电气联系的状态。

根据本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的一实施例，该操作环境评估检测分析单元进一步包括：

操作条件检测分析单元，通过联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况，综合判断系统当前是否满足可操作的条件。

根据本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的一实施例，外部环境指标检测分析单元进一步包括：

气象检测分析单元，检测分析电网所处位置的天气指标；

水情检测分析单元，检测分析电网所处位置的水情指标；

煤情检测分析单元，检测分析来煤、存煤和耗煤的情况。

本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型的系统包括了信号过滤模块、信号分析模块、可疑故障设备判断模块、故障录波器、录波分析模块以及录波状态监视模块。处于对电网各个指标实用性和可操作性的考虑，同时为了保证调度运行人员监控电力系统的有效性和便利性，通过对各种国家标准和行业规定的归纳提取并以之为基本依据确立了系统特性、优化控制、故障评估、操作环境评估和外部环境五大类指标构成的电网运行指标体系以及电网运行规程框架。对比现有技术，本实用新型对电力系统运行中调度运行人员重点关注的各个运行状态的指标做出了明确的定义和状态划分，从不同角度、在不同程度上反映了电力系统的运行状态，由它们所形成的指标体系更能够充分、全面、客观地反映电力系统的安全、告警、紧急等运行状态，同时又不会给调度员造成繁重冗余的工作量，实现了对电力系统运行状态高效、精确的监控，能够让运行人员迅速、准确、全面地掌握电力系统的实际运行状态，预测和分析系统的运行趋势，对运行中发生的各种问题提出对策，并决定下一步的对策，从而保证电力系统运行的安全性和经济性。其次，作为电网运行状态认知判断的有力支撑，本实用新型对电网智能报警、智能稳定限额管理方面同时也进行了研究：1)排除干扰信号，为电网智能报警系统提供更为可靠合理的基础数据。2)在缺失信号或站间GPS对时不准的前提下，确保智能报警结果的准确性。3)采用故障录波数据的对象化建模技术，实现故障录波器的实时状态监视。4)实现对各种不同厂家、不同型号故障录波器的录波文件自动召唤技术。5)依靠计算机自动匹配稳定限额为实时监视和日安全校核提供稳定限额，实现稳定限额的智能化管理，代替人员管理方式，显著提高限额管理效率。

附图说明

图1是本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的第一实施例的原理图。

图2是本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的第二实施例的原理图。

图3是本实用新型的系统特性检测分析单元的细化原理图。

图4是本实用新型的优化控制检测分析单元的细化原理图。

图5是本实用新型的故障评估检测分析单元的细化原理图。

图6是本实用新型的操作环境评估检测分析单元的细化原理图。

图7是本实用新型的外部环境指标检测分析单元的细化原理图。

图8是本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的诊断流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

智能电网综合报警和协同处理系统的第一实施例

图1是本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的第一实施例的原理。请参见图1，本实施例的智能电网综合报警和协同处理系统包括以下的一些模块：信号过滤模块10、信号分析模块11、可疑故障设备判断模块12、故障录波器13、录波分析模块14。

这些模块之间的连接关系是：信号过滤模块10和信号分析模块11分别耦接可疑故障设备判断模块12，可疑故障设备判断模块12耦接故障录波器13，故障录波器13耦接录波分析模块14。

信号过滤模块10接收电网综合数据，进行信号过滤。信号分析模块11接收电网综合数据，进行信号分析。可疑故障设备判断模块12根据信号过滤和信号分析后的数据判断出电网中可疑的故障设备。故障录波器13基于可疑的故障设备召唤对应的故障录波器的数据。录波分析模块14分析故障录波器的结果并将分析结果输出。

为保证智能报警结果的准确性，对干扰信号进行如下定义：a)当天某一信号的动作次数超过预先设定的次数；b)线路停电、检修、热备用、冷备用时的相关信号；c)变压器停电、检修、热备用、冷备用时的相关信号；d)母线停电、检修、热备用、冷备用时的相关信号。这些信号被定义为干扰信号，并由信号过滤模块10对其进行过滤。

此外，还需要进行信号缺失或者站间GPS对时不准时的信号分析处理。由于通道原因因线路开关SOE信号丢失时的分析与处理。线路两侧开关SOE信号时标不一致时的分析与处理，线路两侧开关信号会由于站间GPS对时不准，导致两侧信号的时标相差甚远。信号分析模块11以接收时间为准，将两侧的信号整合到同一个时间段内进行一次分析，就可以得到正确的诊断结论。

故障录波器13采用面向对象化的建模技术，将故障录波器数据模型结构分为三个层次：厂站、录波器和录波器通道。其中故障录波器13可通过厂站进行自动触发生成。在现有厂站信息表的量测类型中增加录波器量测，如果选中录波器量测，则自动触发一条该厂站的故障录波器记录到录波器模型表中。录波器的通道通过故障录波配置文件配置自动生成。

故障录波器13的模型数据包括：所属厂站、编号、名称、IP地址、类型、违约类型、通信状态、心跳周期、运行时间。故障录波器13的模型主要是在电网故障时根据录波器配置信息自动完成故障录波文件的召唤。在录波文件自动召唤的过程中，如果召唤实时序列中不只一条召唤命令时，可自动采用并行模式进行多录波文件的召唤，从而大大提高了召唤的及时性和可靠性。

录波分析模块14中设有五个检测分析单元，分别是：系统特性检测分析单元140、优化控制检测分析单元141、故障评估检测分析单元142、操作环境评估检测分析单元143、外部环境指标检测分析单元144。

这五个检测分析单元的设置是处于对电网各个指标实用性和可操作性的审慎考虑，同时为了保证调度运行人员监控电力系统的有效性和方便性，最终通过对各种国家标准与行业规定的归纳提取并以之为基本依据确立的。

其中系统特性检测分析单元140用于检测反映电力系统基本特性的参数。优化控制检测分析单元141用于检测反映电力系统优化运行的参数。故障评估检测分析单元142用于检测故障发生情况下电网的运行状态的参数。操作环境评估检测分析单元143用于检测某一操作环境的可行性评估。外部环境指标检测分析单元144用于检测电力系统外部情况以预计外部条件对系统运行造成的制约。

对于系统特性检测分析单元140，其内部还包括潮流裕度检测分析单元、频率偏差检测分析单元、电压裕度检测分析单元以及短路电流检测分析单元。

在潮流裕度检测分析单元中，潮流裕度指标定义了主要断面潮流距离稳定限额的程度，实时反映电力系统的稳定裕度，计算公式如下：

Kp＝P/P_限额

其中，P为当前断面潮流，P_限额为断面稳定限额。这一指标具有正常、预警、告警、紧急、严重紧急五类状态。

例如，当Kp≤1时，判定为正常状态；当0.95≤Kp＜1时，判定为预警状态；当1＜Kp≤1.1，但持续时间不超过30分钟时，判定为告警状态；当1＜Kp≤1.1但持续时间超过30分钟或者Kp＞1.2但持续时间不超过30分钟，判定为紧急状态；当1＜Kp≤1.1且持续时间超过60分钟或者Kp＞1.2且持续时间超过30分钟或者Kp＞1.3，则判定为严重紧急状态。

在频率偏差检测分析单元中，频率偏差指标定义了系统频率偏离额定频率的程度，实时反映了系统的频率状态，频率偏差Δf的计算公式如下：

Δf＝|f-f₀|

其中f为系统当前频率，f₀为系统额定频率，该指标具有正常、告警、紧急、严重紧急四类状态。

当Δf≤0.05Hz时，判定为正常状态；当0.05Hz＜Δf≤0.1Hz时，判定为告警状态；当Δf＞0.1Hz时，判定为紧急状态；当Δf＞0.1Hz且持续时间达到30分钟或者Δf＞0.2Hz时，判定为严重紧急状态。

在电压裕度检测分析单元中，电压裕度指标定义了各厂站电压距离各限值的远近程度，实时反映系统的电压情况。这里的电压限值主要考虑电压预警上下限与考核上下限，根据电压运行范围分为正常、告警、紧急、严重紧急四类状态。当U_预警下限+1kV≤U≤U_预警上限-1kV时，判定为正常状态。当U_预警下限≤U＜U_预警上限+1kV或者U_预警下限-1kV＜U≤U_预警上限时，判定为告警状态。当U_考核下限≤U＜U_预警下限或U_{预 警上限}-1kV＜U≤U_预警上限时，判定为紧急状态。当U＜U_考核下限或U＞U_考核上限时，判定为严重紧急状态。

在短路电流检测分析单元中，短路电流指标通过短路电流距离开关遮断容量的远近程度，反映系统运行的短路电流水平，判断电网是否存在短路电流超标现象，该指标存在正常、告警两类状态。当所有厂站短路电流小于开关遮断容量时，判定为正常状态；当部分厂站短时间出现短路电流大于开关遮断容量的情况，判定为告警状态。

图4示出了本实用新型的优化控制检测分析单元的细化原理。请参见图4，优化控制检测分析单元包括以下的子单元：静态安全分析(SA，Static securityAnalysis)潮流裕度检测分析单元、区域控制偏差检测分析单元、旋转备用检测分析单元、负荷预计检测分析单元、检修计划检测分析单元、发电计划检测分析单元。

在静态安全分析潮流裕度检测分析单元中，静态安全分析潮流裕度指标定义了在一个或多个元件开断后断面潮流距离稳定限额的程度，反映系统的故障承受能力，计算公式如下：

ks＝Ps/Ps_限额

其中Ps为SA断面潮流，Ps_限额为静态安全分析断面限额，该指标存在正常、告警两类状态。当Ks≤1时，判定为正常状态；当Ks＞1时，判定为告警状态。

在区域控制偏差检测分析单元中，区域控制偏差指标ACE定义了各地区联络线潮流控制偏差的程度，反映联络线潮流的控制水平，计算公式如下：

ACE＝KΔf+ΔP

其中，Δf为频率偏差，ΔP为联络线实际交换功率与计划交换功率之间的偏差。该指标存在正常、告警、紧急三类状态。

当ACE≤2L₁₀时，判定为正常状态。当ACE＞2L₁₀且ACE≤3L₁₀，判定为告警状态。当ACE＞2L₁₀且持续时间超过10分钟或者ACE＞3L₁₀时，判定为紧急状态。当ACE＞4L₁₀时，判定为严重紧急状态。

在旋转备用检测分析单元中，旋转备用指标反映了全网及各地区的发用电平衡能力和频率调节能力，计算公式如下：

Kc＝地区实际备用/地区规定备用

其中，地区规定备用为：各地区备用系数×全网预计负荷最大值的2％。该指标存在正常、告警、紧急、严重紧急四类状态。

当各地区Kc≥1时，判定为正常状态。当某地区Kc＜0.75但持续时间未超过30分钟，判定为告警状态。当某地区Kc＜0.75且持续时间超过30分钟或者某地区Kc＜0.5但持续时间未超过30分钟时，判定为紧急状态。

在负荷预计检测分析单元中，负荷预计偏差率是指预计负荷和实际负荷之间的偏差程度，反映偏差情况，负荷预计偏差率的定义为：

$\mathrm{\ΔF}=\frac{|F-F_0|}{F}$

其中F为系统当前负荷，F₀为系统预计负荷，该指标存在正常、告警、紧急和严重紧急四类状态。

当全网ΔF≤2％以及各地区ΔF≤5％时，判定为正常状态。当全网2％＜ΔF≤3％或者各地区5％＜ΔF≤10％时，判定为告警状态。当全网3％＜ΔF≤5％或者各地区10％＜ΔF≤15％时，判定为紧急状态。当全网ΔF＞5％，或者各地区ΔF＞15％时，判定为严重紧急状态。

在检修计划检测分析单元中，检修计划定义为电气检修申请单的数量，反映检修的情况，该指标存在正常和告警两类状态，定义如下：

Ka＝电气申请单张数。

当Ka≤30时判定为正常状态，当Ka＞30时判定为告警状态。

在发电计划检测分析单元中，发电计划反映了实际发电和预计发电的偏差情况，存在正常、告警两类状态。发电计划偏差率的定义为：

ΔG＝|实际发电-计划发电|/实际发电

当所有电厂发电偏差率小于5％时，判定为正常状态；当某一电厂发电偏差率大于5％时，判定为告警状态。

如图5所示，故障评估检测分析单元进一步包括了系统解裂检测分析单元。在系统解裂检测分析单元中，将电网内部的一个或多个局部电网与主网失去电气联系的状态称之为系统解裂。系统解裂指标存在正常和严重紧急两类状态。在系统解裂检测分析单元中，获取EMS系统中状态估计模块电气岛信息，根据状态估计计算的电气岛个数判断是否系统存在系统解裂的情况，根据以下准则判断系统解裂指标状态：

当电气岛个数为1时，判定为正常状态；当电气岛个数大于1时，判定为严重紧急状态。

如图6所示，操作环境评估检测分析单元进一步包括操作条件检测分析单元，在操作条件检测分析单元中，具体通过联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况这几方面的情况，综合判断系统当前是否满足可操作的条件。当上述任一方面告警，则该指标为告警情况，该指标存在正常、告警两类状态。当联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况均正常，判定为正常状态。当联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况任一方面告警，判定为告警状态。

图7示出了外部环境指标检测分析单元的细化结构。外部环境指标检测分析单元进一步包括：气象检测分析单元、水情检测分析单元以及煤情检测分析单元。

在气象检测分析单元中，气象指标用来表征电网是否正在遭受不利环境因素(包括台风、龙卷风、大雾、暴风雨、大雪、冰冻等)的影响，以便指导调度员有针对性地进行有效应对，从而保证电网正常稳定运行。该指标存在正常和告警两类状态。当电网未受不利气象因素影响时，判定为正常状态。当已经存在对电网运行不利的气象条件(包括台风、龙卷风、大雾、暴风雨、大雪、冰冻等)时，判定为告警状态。

在水情检测分析单元中，主要电厂的水库水位、入库流量、出库流量、发电流量、泄洪流量为统计判断量，存在正常、告警和紧急三类状态。当水库水位在汛限水位和死水位之间，且入库流量小于电厂实际最大发电流量时，判定为正常状态。当水库水位在汛限水位和死水位之间且入库流量大于电厂实际最大发电流量时，导致水库水位上升较快时，判定为告警状态。当水库水位低于死水位或者水库水位高于汛限水位，水情指标判定为紧急状态。

在煤情检测分析单元中，煤情指标主要反映皖电东送火电机组每目的来煤、存煤及耗煤情况，存在正常、告警和紧急三类状态。当各电厂煤炭库存总量够支撑发电不少于3天时，判定为正常状态。当各电厂煤炭库存总量够支撑发电少于3天时，且连续1天无来煤时，判定为告警状态。当各电厂煤炭库存总量够支撑发电少于3天且连续2天无来煤时，判定为紧急状态。

本实施例的系统还采用了智能稳定限额技术，稳定限额的自动匹配技术以拓扑分析为基础结合潮流比对方式自动匹配稳定限额的方法，其中拓扑分析决定所有限额的运行方式选择，然后对符合运行方式进行优先级排序，而潮流计算进行多档限额的自动分档，二者结合实现稳定限额精确匹配。

而检修方式自动生成稳定限额进行安全校验。自动提取设备检修信息，进行排列合并后形成第二天96点预计断面，在预计断面上进行拓扑分析计算出第二点96点断面下对应检修限额，最后按规定接口输出结果给安全校核系统MOS使用。限额判别按以下顺序进行：实时数据扫描、运行方式判别、优先级比较、档位选择、调度确认。对于实时数据扫描，每15秒扫描一次实时断面，看是否有设备投停变化。拓扑分析主要完成以下运行方式和运行工况的判断：运行方式判断、运行工况判断、线路解合环、机组开机方式与出力大小、主变投停、母线投停、主变潮流方向与功率因素、开关旁路代、开关出串入串、潮流母线电压、安稳状态投退、可切负荷、各类规则优先级。各类规则的优先级是：调度临时限额＞检修临时限额＞运方临时限额＞运方长期限额，特殊检修限额＞检修限额＞正常限额。在档位选择中，先识别限额是否为多档位限额，如果是取出档位每隔30秒对比一下实测潮流，如果需要换档，发送更新信息给EMS。在调度确认中，服务判别到限额需要变更后会向调度员推送确认画面，调度员确认后立即向EMS发同步数据，档位切换引起的限额变化不需要调度员确认。

智能电网综合报警和协同处理系统的第二实施例

图2是本实用新型的智能电网综合报警和协同处理系统的第二实施例的原理。请参见图2，本实施例的智能电网综合报警和协同处理系统包括以下的一些模块：信号过滤模块20、信号分析模块21、可疑故障设备判断模块22、故障录波器23、录波分析模块24、录波状态监视模块25。

这些模块之间的连接关系是：信号过滤模块20和信号分析模块21分别耦接可疑故障设备判断模块22，可疑故障设备判断模块22耦接故障录波器23，故障录波器23耦接录波分析模块24，录波状态监视模块25耦接故障录波器23。

信号过滤模块20接收电网综合数据，进行信号过滤。信号分析模块21接收电网综合数据，进行信号分析。可疑故障设备判断模块22根据信号过滤和信号分析后的数据判断出电网中可疑的故障设备。故障录波器23基于可疑的故障设备召唤对应的故障录波器的数据。录波分析模块24分析故障录波器的结果并将分析结果输出。录波状态监视模块25每隔一定的时间间隔往录波子站下发监视心跳报文，判断故障录波器23的通讯状态，并将监视结果输出。

为保证智能报警结果的准确性，对干扰信号进行如下定义：a)当天某一信号的动作次数超过预先设定的次数；b)线路停电、检修、热备用、冷备用时的相关信号；c)变压器停电、检修、热备用、冷备用时的相关信号；d)母线停电、检修、热备用、冷备用时的相关信号。这些信号被定义为干扰信号，并由信号过滤模块10对其进行过滤。

此外，还需要进行信号缺失或者站间GPS对时不准时的信号分析处理。由于通道原因因线路开关SOE信号丢失时的分析与处理。线路两侧开关SOE信号时标不一致时的分析与处理，线路两侧开关信号会由于站间GPS对时不准，导致两侧信号的时标相差甚远。信号分析模块21以接收时间为准，将两侧的信号整合到同一个时间段内进行一次分析，就可以得到正确的诊断结论。

故障录波器23采用面向对象化的建模技术，将故障录波器数据模型结构分为三个层次：厂站、录波器和录波器通道。其中故障录波器23可通过厂站进行自动触发生成。在现有厂站信息表的量测类型中增加录波器量测，如果选中录波器量测，则自动触发一条该厂站的故障录波器记录到录波器模型表中。录波器的通道通过故障录波配置文件配置自动生成。

故障录波器23的模型数据包括：所属厂站、编号、名称、IP地址、类型、违约类型、通信状态、心跳周期、运行时间。故障录波器23的模型主要是在电网故障时根据录波器配置信息自动完成故障录波文件的召唤。在录波文件自动召唤的过程中，如果召唤实时序列中不只一条召唤命令时，可自动采用并行模式进行多录波文件的召唤，从而大大提高了召唤的及时性和可靠性。

录波分析模块24中设有五个检测分析单元，分别是：系统特性检测分析单元240、优化控制检测分析单元241、故障评估检测分析单元242、操作环境评估检测分析单元243、外部环境指标检测分析单元244。

这五个检测分析单元的设置是处于对电网各个指标实用性和可操作性的审慎考虑，同时为了保证调度运行人员监控电力系统的有效性和方便性，最终通过对各种国家标准与行业规定的归纳提取并以之为基本依据确立的。

其中系统特性检测分析单元240用于检测反映电力系统基本特性的参数。优化控制检测分析单元241用于检测反映电力系统优化运行的参数。故障评估检测分析单元242用于检测故障发生情况下电网的运行状态的参数。操作环境评估检测分析单元243用于检测某一操作环境的可行性评估。外部环境指标检测分析单元244用于检测电力系统外部情况以预计外部条件对系统运行造成的制约。

对于系统特性检测分析单元240，其内部还包括潮流裕度检测分析单元、频率偏差检测分析单元、电压裕度检测分析单元以及短路电流检测分析单元。

在潮流裕度检测分析单元中，潮流裕度指标定义了主要断面潮流距离稳定限额的程度，实时反映电力系统的稳定裕度，计算公式如下：

Kp＝P/P_限额

其中，P为当前断面潮流，P_限额为断面稳定限额。这一指标具有正常、预警、告警、紧急、严重紧急五类状态。

例如，当Kp≤1时，判定为正常状态；当0.95≤Kp＜1时，判定为预警状态；当1＜Kp≤1.1，但持续时间不超过30分钟时，判定为告警状态；当1＜Kp≤1.1但持续时间超过30分钟或者Kp＞1.2但持续时间不超过30分钟，判定为紧急状态；当1＜Kp≤1.1且持续时间超过60分钟或者Kp＞1.2且持续时间超过30分钟或者Kp＞1.3，则判定为严重紧急状态。

在频率偏差检测分析单元中，频率偏差指标定义了系统频率偏离额定频率的程度，实时反映了系统的频率状态，频率偏差Δf的计算公式如下：

Δf＝|f-f₀|

其中f为系统当前频率，f₀为系统额定频率，该指标具有正常、告警、紧急、严重紧急四类状态。

当Δf≤0.05Hz时，判定为正常状态；当0.05Hz＜Δf≤0.1Hz时，判定为告警状态；当Δf＞0.1Hz时，判定为紧急状态；当Δf＞0.1Hz且持续时间达到30分钟或者Δf＞0.2Hz时，判定为严重紧急状态。

在电压裕度检测分析单元中，电压裕度指标定义了各厂站电压距离各限值的远近程度，实时反映系统的电压情况。这里的电压限值主要考虑电压预警上下限与考核上下限，根据电压运行范围分为正常、告警、紧急、严重紧急四类状态。当U_预警下限+1kV≤U≤U_预警上限-1kV时，判定为正常状态。当U_预警下限≤U＜U_预警上限+1kV或者U_预警下限-1kV＜U≤U_预警上限时，判定为告警状态。当U_考核下限≤U＜U_预警下限或U_{预 警上限}-1kV＜U≤U_预警上限时，判定为紧急状态。当U＜U_考核下限或U＞U_考核上限时，判定为严重紧急状态。

在短路电流检测分析单元中，短路电流指标通过短路电流距离开关遮断容量的远近程度，反映系统运行的短路电流水平，判断电网是否存在短路电流超标现象，该指标存在正常、告警两类状态。当所有厂站短路电流小于开关遮断容量时，判定为正常状态；当部分厂站短时间出现短路电流大于开关遮断容量的情况，判定为告警状态。

图4示出了本实用新型的优化控制检测分析单元的细化原理。请参见图4，优化控制检测分析单元包括以下的子单元：SA潮流裕度检测分析单元、区域控制偏差检测分析单元、旋转备用检测分析单元、负荷预计检测分析单元、检修计划检测分析单元、发电计划检测分析单元。

在SA潮流裕度检测分析单元中，SA潮流裕度指标定义了在一个或多个元件开断后断面潮流距离稳定限额的程度，反映系统的故障承受能力，计算公式如下：

ks＝Ps/Ps_限额

其中Ps为SA断面潮流，Ps_限额为SA断面限额，该指标存在正常、告警两类状态。当Ks≤1时，判定为正常状态；当Ks＞1时，判定为告警状态。

在区域控制偏差检测分析单元中，区域控制偏差指标ACE定义了各地区联络线潮流控制偏差的程度，反映联络线潮流的控制水平，计算公式如下：

ACE＝KΔf+ΔP

其中，Δf为频率偏差，ΔP为联络线实际交换功率与计划交换功率之间的偏差。该指标存在正常、告警、紧急三类状态。

当ACE≤2L₁₀时，判定为正常状态。当ACE＞2L₁₀且ACE≤3L₁₀，判定为告警状态。当ACE＞2L₁₀且持续时间超过10分钟或者ACE＞3L₁₀时，判定为紧急状态。当ACE＞4L₁₀时，判定为严重紧急状态。

在旋转备用检测分析单元中，旋转备用指标反映了全网及各地区的发用电平衡能力和频率调节能力，计算公式如下：

Kc＝地区实际备用/地区规定备用

其中，地区规定备用为：各地区备用系数×全网预计负荷最大值的2％。该指标存在正常、告警、紧急、严重紧急四类状态。

当各地区Kc≥1时，判定为正常状态。当某地区Kc＜0.75但持续时间未超过30分钟，判定为告警状态。当某地区Kc＜0.75且持续时间超过30分钟或者某地区Kc＜0.5但持续时间未超过30分钟时，判定为紧急状态。

在负荷预计检测分析单元中，负荷预计偏差率是指预计负荷和实际负荷之间的偏差程度，反映偏差情况，负荷预计偏差率的定义为：

$\mathrm{\ΔF}=\frac{|F-F_0|}{F}$

其中F为系统当前负荷，F₀为系统预计负荷，该指标存在正常、告警、紧急和严重紧急四类状态。

当全网ΔF≤2％以及各地区ΔF≤5％时，判定为正常状态。当全网2％＜ΔF≤3％或者各地区5％＜ΔF≤10％时，判定为告警状态。当全网3％＜ΔF≤5％或者各地区10％＜ΔF≤15％时，判定为紧急状态。当全网ΔF＞5％，或者各地区ΔF＞15％时，判定为严重紧急状态。

在检修计划检测分析单元中，检修计划定义为电气检修申请单的数量，反映检修的情况，该指标存在正常和告警两类状态，定义如下：

Ka＝电气申请单张数。

当Ka≤30时判定为正常状态，当Ka＞30时判定为告警状态。

在发电计划检测分析单元中，发电计划反映了实际发电和预计发电的偏差情况，存在正常、告警两类状态。发电计划偏差率的定义为：

ΔG＝|实际发电-计划发电|/实际发电

当所有电厂发电偏差率小于5％时，判定为正常状态；当某一电厂发电偏差率大于5％时，判定为告警状态。

如图5所示，故障评估检测分析单元进一步包括了系统解裂检测分析单元。在系统解裂检测分析单元中，将电网内部的一个或多个局部电网与主网失去电气联系的状态称之为系统解裂。系统解裂指标存在正常和严重紧急两类状态。在系统解裂检测分析单元中，获取EMS系统中状态估计模块电气岛信息，根据状态估计计算的电气岛个数判断是否系统存在系统解裂的情况，根据以下准则判断系统解裂指标状态：

当电气岛个数为1时，判定为正常状态；当电气岛个数大于1时，判定为严重紧急状态。

如图6所示，操作环境评估检测分析单元进一步包括操作条件检测分析单元，在操作条件检测分析单元中，具体通过联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况这几方面的情况，综合判断系统当前是否满足可操作的条件。当上述任一方面告警，则该指标为告警情况，该指标存在正常、告警两类状态。当联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况均正常，判定为正常状态。当联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况任一方面告警，判定为告警状态。

图7示出了外部环境指标检测分析单元的细化结构。外部环境指标检测分析单元进一步包括：气象检测分析单元、水情检测分析单元以及煤情检测分析单元。

在气象检测分析单元中，气象指标用来表征电网是否正在遭受不利环境因素(包括台风、龙卷风、大雾、暴风雨、大雪、冰冻等)的影响，以便指导调度员有针对性地进行有效应对，从而保证电网正常稳定运行。该指标存在正常和告警两类状态。当电网未受不利气象因素影响时，判定为正常状态。当已经存在对电网运行不利的气象条件(包括台风、龙卷风、大雾、暴风雨、大雪、冰冻等)时，判定为告警状态。

在水情检测分析单元中，主要电厂的水库水位、入库流量、出库流量、发电流量、泄洪流量为统计判断量，存在正常、告警和紧急三类状态。当水库水位在汛限水位和死水位之间，且入库流量小于电厂实际最大发电流量时，判定为正常状态。当水库水位在汛限水位和死水位之间且入库流量大于电厂实际最大发电流量时，导致水库水位上升较快时，判定为告警状态。当水库水位低于死水位或者水库水位高于汛限水位，水情指标判定为紧急状态。

在煤情检测分析单元中，煤情指标主要反映皖电东送火电机组每目的来煤、存煤及耗煤情况，存在正常、告警和紧急三类状态。当各电厂煤炭库存总量够支撑发电不少于3天时，判定为正常状态。当各电厂煤炭库存总量够支撑发电少于3天时，且连续1天无来煤时，判定为告警状态。当各电厂煤炭库存总量够支撑发电少于3天且连续2天无来煤时，判定为紧急状态。

本实施例的系统还采用了智能稳定限额技术，稳定限额的自动匹配技术以拓扑分析为基础结合潮流比对方式自动匹配稳定限额的方法，其中拓扑分析决定所有限额的运行方式选择，然后对符合运行方式进行优先级排序，而潮流计算进行多档限额的自动分档，二者结合实现稳定限额精确匹配。

而检修方式自动生成稳定限额进行安全校验。自动提取设备检修信息，进行排列合并后形成第二天96点预计断面，在预计断面上进行拓扑分析计算出第二点96点断面下对应检修限额，最后按规定接口输出结果给安全校核系统MOS使用。限额判别按以下顺序进行：实时数据扫描、运行方式判别、优先级比较、档位选择、调度确认。对于实时数据扫描，每15秒扫描一次实时断面，看是否有设备投停变化。拓扑分析主要完成以下运行方式和运行工况的判断：运行方式判断、运行工况判断、线路解合环、机组开机方式与出力大小、主变投停、母线投停、主变潮流方向与功率因素、开关旁路代、开关出串入串、潮流母线电压、安稳状态投退、可切负荷、各类规则优先级。各类规则的优先级是：调度临时限额＞检修临时限额＞运方临时限额＞运方长期限额，特殊检修限额＞检修限额＞正常限额。在档位选择中，先识别限额是否为多档位限额，如果是取出档位每隔30秒对比一下实测潮流，如果需要换档，发送更新信息给EMS。在调度确认中，服务判别到限额需要变更后会向调度员推送确认画面，调度员确认后立即向EMS发同步数据，档位切换引起的限额变化不需要调度员确认。

如图8所示，本实施例的系统运行流程为：综合数据经过信号过滤模块20的过滤和信号分析模块21的分析处理后，交由可疑故障设备判断模块22，甄别出电网中可疑的故障设备。然后有针对性的召唤经对象化技术建模的故障录波器数据，通过录波分析模块24将诊断结果输出。同时录波状态监视模块25每隔一定的时间间隔自动对录波子站下发监视心跳报文，判断故障录波器的通讯状态，并将监视的结果信息输出。

本实用新型通过对电网指标体系中定义的各类子指标状态的判断给出所属分类指标的运行状态情况，具体为五大类指标各自所包含的子指标中当前最严重状态反映为该分类指标的当前状态。而电网系统层面的运行状态则同样综合五大类指标分类中最严重状态来反映为电网系统当前的运行状态。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本实用新型的，本领域普通技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，该系统包括：

信号过滤模块，接收电网综合数据，进行信号过滤；

信号分析模块，接收电网综合数据，进行信号分析；

可疑故障设备判断模块，耦接该信号过滤模块和该信号分析模块，根据经信号过滤和信号分析后的数据判断出电网中可疑的故障设备；

故障录波器，耦接该可疑故障设备判断模块，基于可疑的故障设备召唤对应的故障录波器的数据；

录波分析模块，耦接该故障录波器，分析该故障录波器的结果并将分析结果输出。

2.根据权利要求1所述的智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，该系统还包括：

录波状态监视模块，耦接该故障录波器，每隔一时间间隔自动往录波子站下发监视心跳报文，判断该故障录波器的通讯状态，并将监视结果输出。

3.根据权利要求1所述的智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，该录波分析模块进一步包括以下单元的任意组合：

系统特性检测分析单元，检测反映电力系统特性的参数；

优化控制检测分析单元，检测反映电力系统优化运行的参数；

故障评估检测分析单元，检测故障发生情况下电网的运行状态的参数；

操作环境评估检测分析单元，检测某一操作环境的可行性评估；

外部环境指标检测分析单元，检测电力系统外部情况以预计外部条件对系统运行造成的制约。

4.根据权利要求3所述的智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，该系统特性检测分析单元进一步包括：

潮流裕度检测分析单元，计算主要断面潮流距离稳定限额的程度以实时反映电力系统的稳定裕度；

频率偏差检测分析单元，计算系统频率偏离额定频率的程度以实时反映系统的频率状态；

电压裕度检测分析单元，计算各厂站电压距离各限值的远近程度以实时反映系统的电压情况；

短路电流检测分析单元，计算短路电流距离开关遮断容量的远近程度以反映系统的电压情况。

5.根据权利要求3所述的智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，该优化控制检测分析单元进一步包括：

静态安全分析潮流裕度检测分析单元，计算在一个或多个元件开断后断面潮流距离稳定限额的程度以反映系统的故障承受能力；

区域控制偏差检测分析单元，计算联络线潮流控制偏差的程度以反映联络线潮流的控制水平；

旋转备用检测分析单元，计算全网的发用电平衡能力和频率调节能力；

负荷预计检测分析单元，计算预计负荷和实际负荷之间的偏差程度以反映偏差情况；

检修计划检测分析单元，计算电气检修申请单数量以反映检修的情况；

发电计划检测分析单元，计算实际发电和预计发电的偏差情况。

6.根据权利要求3所述的智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，该故障评估检测分析单元进一步包括：

系统解裂检测分析单元，检测电网内部的一个或多个局部电网与主网之间电气联系的状态。

7.根据权利要求3所述的智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，该操作环境评估检测分析单元进一步包括：

操作条件检测分析单元，通过联络线潮流越限情况、恶劣天气情况、负荷高峰情况、交接班情况、系统故障情况、电网特殊要求情况，综合判断系统当前是否满足可操作的条件。

8.根据权利要求3所述的智能电网综合报警和协同处理系统，其特征在于，外部环境指标检测分析单元进一步包括：

气象检测分析单元，检测分析电网所处位置的天气指标；

水情检测分析单元，检测分析电网所处位置的水情指标；

煤情检测分析单元，检测分析来煤、存煤和耗煤的情况。

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