CN102967780B - 一种变电站智能告警建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变电站智能告警建模方法，包括：针对变电站继电保护动作元件，建立保护动作元件推理模型；建立变电站的一次设备、二次设备、量测数据、状态数据、保护信息之间的映射关系及继电保护装置的配置信息；通过网络拓扑获得一次设备的接线方式以及与相邻间隔的连接关系；基于专家***知识数据库，针对各类故障的条件、征兆、过程特征和结果信息建立故障推理模型；采用基于XML语言的故障描述语言描述所述保护动作元件推理模型和故障推理模型。本发明针对变电站的拓扑结构、元件参数和故障特点，建立了故障推理模型，具有实现灵活、扩展方便、适应性强等优点，因此基于故障推理模型的进行故障推理具有较高的可实施性。

Description

一种变电站智能告警建模方法

技术领域

本发明属于变电站自动化技术领域，特别涉及一种变电站智能告警建模方法。

背景技术

目前，国内主流厂家大多采用基于规则的专家***来实现变电站故障分析，但是这种方式存在着***维护困难、容错能力较差等缺陷，工程化程度低，不利于推广应用。如果可以针对基于规则的专家***的缺陷，通过对站内各种故障以及专家***的知识库进行分析、总结和提炼，将其抽象为故障推理模型，并基于这些故障推理模型对故障进行分析，就能够有效的解决基于规则的专家***存在的问题。因此，在变电站自动化领域中亟待出现一种实现故障推理模型的智能告警建模方法。

发明内容

变电站故障主要包括电网故障和二次设备故障两类，对于电网故障而言，虽然其过程非常复杂，用于故障判断的量测数据、状态数据信息量大，故障特征及过程状态多，但是经过继电保护装置处理后上送的数据却相对简洁明了，这使得基于继电保护装置上送的信息，再辅以测控装置的SOE以及一次设备在线监测***的监测结果信息，对某种特定故障进行描述，进而生成故障模型成为一种现实的选择。而对于二次设备故障而言，目前其判据主要基于二次设备上传的自检信号以及通信状态，虽然存在着设备种类多、型号多、生产厂家多、特性各异，而且上送的自检信号缺乏统一的标准等不利条件，但是对具体故障而言，故障特征及判据都较为明确，其故障模型与电网故障模型相比较为简单，更容易建模。

根据变电站故障的上述特点，本发明提供了一种变电站智能告警建模方法，用于生成变电站故障推理模型，从而依靠建立的故障推理模型实现变电站智能告警，具有实现灵活、扩展方便、适应性强的优点。

所述变电站智能告警建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，针对变电站继电保护动作元件，建立保护动作元件推理模型；

步骤2，建立变电站的一次设备、二次设备、量测数据、状态数据、保护信息之间的映射关系及继电保护装置的配置信息；

步骤3，通过网络拓扑获得一次设备的接线方式以及与相邻间隔的连接关系；

步骤4，基于专家***知识数据库，针对各类故障的条件、征兆、过程特征和结果信息建立故障推理模型；

步骤5，采用基于XML语言的故障描述语言描述所述保护动作元件推理模型和故障推理模型。

优选地，所述步骤1中针对变电站继电保护动作元件的电压等级、接线方式、保护对象等条件，针对所述继电保护动作元件的动作原因、动作特征、动作影响和动作后处理等参数建立所述保护动作元件推理模型。

优选地，所述步骤2中，在常规变电站中从变电站监控***中提取相关信息进行配置，在基于IEC61850标准变电站中从IEC61850模型提取相关信息进行配置。

优选地，所述步骤4包括：针对单电气间隔电网故障的条件、特征，基于所述保护动作元件推理模型和专家***知识数据库建立单间隔电网故障模型；针对跨电气间隔电网故障，在单间隔电网故障模型基础上，结合网络拓扑信息建立跨间隔电网故障模型；针对变电站二次设备故障，建立二次设备故障模型；结合所述单间隔电网故障模型、跨间隔电网故障模型和二次设备故障模型，形成具有二次设备故障辅助判断的电网故障模型。

优选地，在步骤5中，所述故障描述语言采用分段式字符串的变电站对象及对象属性命名体系。进一步优选地，所述命名体系用于表示在所述故障推理模型中定义所涉及的设备对象、设备对象属性以及设备对象属性的属性，各分段间以“.”分隔，完整的字符结构为“厂站.间隔.设备.设备属性.属性的属性”。

优选地，所述步骤5中，所述故障描述语言定义了用于故障分析的约束条件。

可见，本发明所述的变电站智能告警建模方法针对变电站的拓扑结构、元件参数和故障特点，建立了故障推理模型，具有实现灵活、扩展方便、适应性强等优点，因此基于故障推理模型的进行故障推理具有较高的可实施性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例中保护动作元件推理建模示意图。

图2是本发明实施例中通过IEC61850模型获得变电站一次设备与二次设备信息映射关系示意图。

图3为本发明实施例的分段式字符串命名体系结构图。

图4为本发明实施例的故障推理模型生成示意图。

图5为220kV线路典型接线图。

图6为图5所示220kV线路某瞬时故障推理模型采用故障逻辑描述语言描述的示例。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

变电站故障主要包括电网故障和二次设备故障两类，本发明的变电站智能告警建模方法针对以上两种故障分别建立相应的故障推理模型。其中，对于电网故障而言，基于继电保护装置上送的信息，再辅以测控装置的SOE以及一次设备在线监测***的监测结果信息，对某种特定故障进行描述，进而生成故障模型。而对于二次设备故障而言，主要基于二次设备上传的自检信号以及通信状态，根据故障特征及判据建立相应的模型。

本发明所述的智能告警建模方法包括以下步骤：

步骤1，针对变电站继电保护动作元件，建立保护动作元件推理模型。

对于电网故障而言，虽然其过程非常复杂，用于故障判断的量测数据、状态数据信息量大，故障特征及过程状态多，但是经过继电保护装置处理后上送的数据却相对简洁明了，这使得基于继电保护装置上送的信息，再辅以测控装置的SOE以及一次设备在线监测***的监测结果信息，对某种特定故障进行描述，进而生成故障模型成为一种现实的选择。

如图1所示为保护动作元件推理建模示意图，如图所示，获得变电站继电保护动作元件的电压等级、接线方式、保护对象等条件，针对所述继电保护动作元件的动作原因、动作特征、动作影响和动作后处理等参数建立所述保护动作元件推理模型。

步骤2，建立变电站的一次设备、二次设备、量测数据、状态数据、保护信息之间的映射关系及继电保护装置的配置信息。

建立故障推理模型所需的变电站一次设备、二次设备、各类量测数据、状态数据、保护信息之间的映射关系与继电保护装置的配置信息，在常规变电站中，可从变电站监控***中提取相关信息进行配置，在基于IEC61850标准变电站中，可从变电站的IEC61850模型提取相关信息进行配置。如图2所示，为通过IEC61850模型获得变电站一次设备与二次设备信息映射关系示意图，包括从变电站IEC61850模型的变电站***配置描述文件（SCD）中读取测控IED模型和保护IED模型，并且从变电站规范模型文件SSD中读取变电站一次设备模型，从而建立变电站故障分析建模所需要的映射关系，包括量测数据与一次设备、状态数据与一次设备、保护信息与一次设备之间的映射关系，以及保护IED的配置。

步骤3，通过网络拓扑获得一次设备的接线方式以及与相邻间隔的连接关系。

步骤4，基于专家***知识数据库，针对各类故障的条件、征兆、过程特征和结果信息建立故障推理模型。在本步骤中，对变电站内各种故障以及专家***知识库进行分析、总结，提炼出故障条件、故障征兆、故障过程特征以及故障结果，将其抽象为故障推理模型图4所示为变电站故障推理模型生成示意图。针对单电气间隔电网故障的条件、特征，基于步骤1所述的所述保护动作元件推理模型和专家***知识数据库，建立反映变电站单电气间隔电网故障的故障条件和故障特征的单间隔电网故障模型；针对跨电气间隔电网故障，在单间隔电网故障模型基础上，结合步骤3所述的网络拓扑信息建立跨间隔电网故障模型；针对变电站二次设备故障，建立二次设备故障模型；结合所述单间隔电网故障模型、跨间隔电网故障模型和二次设备故障模型，形成具有二次设备故障辅助判断的电网故障模型。

步骤5，采用基于XML语言的故障描述语言描述所述保护动作元件推理模型和故障推理模型。在故障描述语言中，定义了用于故障分析的电压等级、相别、时间等约束条件。为了便于使用故障描述语言描述变电站故障推理模型的故障条件、故障特征等属性，建立了一套分段式字符串的变电站对象及对象属性命名体系,该命名体系参照了IEC61850标准中Reference的定义。如图3所示，本发明采用的分段式字符串变电站设备及设备属性命名体系结构，不同分段直接以“.”分隔，完整的字符结构为“厂站.间隔.设备.设备属性.属性的属性”，例如“SFac01.GLine01.Br5011.Ia.Quality”。其中需要特别说明的是：

a) “SXXX”字段用于定义厂站信息。该字段以“S”开头，意为Station。当需要建立多厂站故障模型时，需要定义该段内容，采用“S+厂站关键字”形式定义；单厂站模式下填写缺省值“SDefault”，意为当前厂站。

b) “GXXX”字段用于定义指定厂站中的电气间隔（设备组），该字段以“G”开头，意为Group。当模型中需要获得相邻电气间隔信息时，在该字段指定相关的电气间隔，采用“G+电气间隔关键字”形式定义；本间隔内属性填写缺省值“GDefault”，意为本电气间隔。

c) 第三字段用于定义指定电气间隔中的对象（设备）。一个电气间隔包括多种对象（设备），例如断路器、隔离开关、接地刀闸、测控IED、保护IED等，断路器以“Br”开头，采用“Br + 断路器关键字”形式定义；隔离开关以“Sw”开头，采用“Sw + 隔离开关关键字”形式定义；接地刀闸以“ESw”开头，采用“ESw + 接地刀闸关键字”形式定义；测控IED以“Mcd”开头，采用“Mcd + 测控IED关键字”形式定义；保护IED以“Rly”开头，采用“Rly + 保护IED关键字”形式定义，其它设备定义，以此类推。

d) 第四字段用于定义前三段指定对象的属性，例如电压，电流，位置等,不同属性采用不同的字符串定义，例如Ia，Uab，Pos等。

e) 可以扩展使用第五字段，用于定义属性的属性，例如Ia的品质，Uab的品质等。

下面以具体实例说明采用故障逻辑描述语言描述的故障推理模型的示例。图5为220kV线路典型接线图。如图6所示，为图5所示220kV线路某瞬时故障推理模型采用故障逻辑描述语言描述示例。线路发生瞬时故障的典型特征为：线路发生故障时，线路保护装置动作出口跳开断路器，然后线路保护重合闸动作重合断路器，重合闸成功。该故障的约束条件包括：从故障发生到故障切除的时间（通常为7-8秒）、电压等级、开关是否分相等等，基于XML的灵活性，这些约束条件可以通过扩展关键字来定义。模型中的故障条件、故障特征等属性，采用分段式字符串变电站设备及设备属性命名体系。故障模型中一些特征判断需要进行逻辑运算，采用脚本来实现。

可见，本发明所述的变电站智能告警建模方法针对变电站的拓扑结构、元件参数和故障特点，建立了故障推理模型，具有实现灵活、扩展方便、适应性强等优点，因此基于故障推理模型的进行故障推理具有较高的可实施性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它设备中；以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种变电站智能告警建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，针对变电站继电保护动作元件，建立保护动作元件推理模型；根据电压等级、接线方式和保护对象条件，结合所述继电保护动作元件的动作原因、动作特征、动作影响和动作后处理参数建立所述保护动作元件推理模型；

步骤2，建立变电站的一次设备、二次设备、量测数据、状态数据、保护信息之间的映射关系及获取继电保护装置的配置信息；在常规变电站中从变电站监控***中提取相关信息进行配置，在基于IEC61850标准变电站中从IEC61850模型提取相关信息进行配置；

步骤3，通过网络拓扑获得一次设备的接线方式以及与相邻间隔的连接关系；

步骤4，基于专家***知识数据库，针对各类故障的条件、征兆、过程特征和结果信息建立故障推理模型；针对单电气间隔电网故障的条件、特征，基于所述保护动作元件推理模型和专家***知识数据库建立单间隔电网故障模型；针对跨电气间隔电网故障，在单间隔电网故障模型基础上，结合网络拓扑信息建立跨间隔电网故障模型；针对变电站二次设备故障，建立二次设备故障模型；结合所述单间隔电网故障模型、跨间隔电网故障模型和二次设备故障模型，形成具有二次设备故障辅助判断的电网故障模型；

步骤5，采用基于XML语言的故障描述语言描述所述保护动作元件推理模型和故障推理模型；所述故障描述语言采用形式为分段式字符串的变电站对象及对象属性命名体系；所述命名体系用于表示在所述故障推理模型中定义所涉及的设备对象、设备对象属性以及设备对象属性的属性，各分段间以“.”分隔，完整的字符结构为“厂站.间隔.设备.设备属性.属性的属性”；所述故障描述语言定义了用于故障分析的约束条件。