智能变电站高级应用研究(3)

3.2事故信息综合分析决策系统

宜在事故情况下对包括事件顺序记录信号及保护装置、相量测量、故障录波等数据进行数据挖掘、多专业综合分析，并将变电站事故分析的结果以简洁明了的可视化界面综合展示

3.2.1传统事故分析的缺点

随着我国电网的迅速发展，电网结构也日趋复杂，电网的各类事故的发生也越加频繁。电网发生故障时，集控人员接收保护动作信息与断路器状态、电气量等信息后，通过个人的经验进行综合分析判断，过滤无效的错误信息，确定故障设备和范围，进而采取隔离等处理措施。因此，在事故处理中，调度人员的个人经验及判断力起到了决定性的作用。

电网事故的处理是一个既复杂又要求实时性极高的过程，单凭人工处理使得故障信息的传递缓慢，故障分析也不准确。另一方面，数字化、信息化技术在电网中大量应用，使电网发展呈现出规模化、智能化的特点，电网故障时保护装置和故障录波器记录下大量故障数据，SCADA系统能快速收集收这些故障信息，但是却只是简单地转发给调度中心，对这些数据缺乏有效的管理和利用。正是基于此，推出了变电站事故信息综合分析辅助决策高级应用系统。

3.2.2事故信息综合分析决策系统的功能

变电站事故信息综合分析辅助决策系统的主要实现以下功能;有效管理故障时刻的故障量、录波数据、告警信息、定值、保护版本等关联信息，将故障关联数据分类、整理、形成故障完整的综合信息，为继保专业人员提供故障时刻信息完整的综合展示;综合稳态数据、暂态数据和动态数据对故障过程进行全景事故反演。建立故障分析模型，依赖故障分析专家系统进行智能分析，推断可能的故障位置、故障类型和故障原因，并给出故障恢复策略，指导运行人员快速进行故障恢复或通过故障恢复策略引导智能控制模块自动进行故障的恢复。

3.2.3事故信息综合分析决策系统的功能结构

变电站事故信息综合分析辅助决策系统的功能结构分为故障信息综合展示，全景事故反演，事故分析辅助决策专家系统三个部分。

3.2.3.1事故信息综合展示

a) 变电站采用的故障数据类型

(1) 保护录波简报:保护录波简报利用保护的录波数据提取相关故障特征量(如故障时间、故障相别及类型、跳闸相别、故障距离等)，它由录波文件的录波头文件、配置文件和数据文件3个部分聚合而成。

(2) 保护告警/动作事件:包括重要继电器的启动、出口和返回时间。

(3) 断路器状态:包含断路器状态、跳闸、闭锁信息。保护动作、断路器跳闸等开关量变位数据应带准确时标。

(4) 隔离开关状态:隔离开关状态是形成网络拓扑,进而进行故障分析的重要依据。

(5) 保护定值：这是执行继电器特性分析、保护定值在线校核等功能的重要基础。

(6) 保护通道信息：快速保护往往需要对侧的通道信息才能完成正确的保护装置逻辑判断与执行。

(7) PMU动态数据/故障测距数据:故障前后一周波的电压、电流相量。故障类型(单相、多相、发展性故障)。

b) 事故信息综合展示的功能

目前的变电站自动化系统能够收集这些故障数据，但是没有提供集中展示功能。故障时有的数据被先后送上来，还有些是工程人员手动从装置调取的，这些数据分散地展示给工程人员。本工程变电站事故信息综合分析辅助决策系系统设计了集中展示的功能，让用户可以在同一界面中查看某次故障的所有故障信息。可以通过画面展示了某次故障的动作报告信息(厂站名称\间隔名称\保护启动时间\动作元件名称\动作相别\动作相对时间\动作的故障参数)，故障时的定值信息(定值名称\定值范围)和故障时刻录波曲线。

3.2.3.2变电站全景数据分析系统

随着电网规模的不断扩大和电网调度运行工作日益精细化，变电站原有的PDR功能已经不能满足需求，变电站自动化系统原有的事故追忆功能完全依赖开关变位和总事故信号的触发，记录可靠性较差，数据断面记录间隔为2~10s，仅能保存时长为5 min的事故,无法记录和再现较长时间的电网运行状况，同时PDR仅提供稳态数据记录分析功能，无法准确反映事故的暂态变化过程和反映系统稳定特征的动态信息参量，信息量非常不完整。在实际的变电站运行过程中，PDR功能实用性较差。因此在变电站自动化系统中开发全景数据分析系统取代原有事故追忆功能势在必行。

全景数据分析系统是对变电站自动化系统原有PDR功能的改进、提高和创新。系统分为统一断面全景数据采集、全景数据展现和全景数据回放两大部分。

a)统一断面全景数据采集

统一断面全景数据采集作为智能变电站SCADA的基本功能，实时采集和按照统一断面存储系统的稳态、暂态和动态数据。为了全面、精确进行全景数据回放和全景数据展现，实时采集需要存储的数据量非常庞大，因此必须对采集到的实时数据进行压缩，避免占用过多的CPU和内存资源。数据存储按照稳态、暂态、动态量不同分别存储到商业数据库中，并建立快速索引字段，便于高速查询、检索。

b)全景数据展示和全景数据回放

全景分析系统对全景数据提供了曲线、表格和图形等展现方式以全方位展示变电站的全景数据。主要包括：

(1) 模拟量曲线。本功能提供了曲线的展示方式,可清晰的展现数据的变化趋势和变化范围。通过在统一视图中显示多条相关曲线可以方便的显示故障和非故障情况下相关量之间的关系。

(2) 数字点SOE列表。本功能提供了SOE列表浏览方式。系统能够自动选取在指定时间段内开关量发生变化的厂站。列表按照时间进行排序，时间精度准确到毫秒。

(3) 断面图形和数据反演。本功能提供了间隔为1 s的自动连续数据反演和人工数据反演。通过基于变电站图的数据反演用户能够准确的了解历史任意时刻电网的运行情况,再现故障和分析事故的产生、发展和恢复的全过程。

(4) 全景数据回放是通过故障时刻和故障特征量进行检索，以获取存储到商业数据库中各个断面的全景数据，并以可视化方式进行全景回放。界面包括最近一月\一季度\最近一年\设定时间。事故列表相关数据(表格,曲线,相关事件,重演等画面),故障全景回放界面元素.重演控制面板包括:重演进度\开始时间\当前时间\结束时间\参数设置:重演模式,重演速度等。

3.2.3.3变电站事故分析辅助决策专家系统

电网事故的处理是一个既复杂又要求实时性极高的过程，单凭人工处理使得故障信息的传递缓慢，故障分析不准确。而另一方面，数字化、信息化技术在电网中大量应用，使电网发展呈现出规模化、智能化的特点，电网故障时数字式保护装置和故障录波器能记录下大量故障数据，SCADA系统能快速收集收这些故障信息，但是却只是简单地转发给调到中心，对这些数据缺乏有效的管理和利用。正是基于此，智能变电站采用了事故信息综合分析辅助决策系统。

事故信息综合分析辅助决策系统能有效管理故障时刻的故障量、录波数据、告警信息、定值、保护版本等关联信息，将故障关联数据分类、整理、形成一次故障完整的综合信息，为继电保护人员提供故障时刻信息完整的综合展示。综合稳态数据、暂态数据和动态数据对故障过程进行全景事故反演。同时建立故障分析模型，依赖故障分析专家系统进行智能分析，推断可能的故障位置、故障类型和故障原因，并给出故障恢复策略，指导运行人员快速进行故障恢复或通过故障恢复策略引导智能控制模块自动进行故障的恢复。

传统变电站的数据采集模式实时不高，数据采集不全面无法真实回放事故发生过程。智能变电站采用统一断面全景数据采集作为智能变电站SCADA的基本功能，实时采集和按照统一断面存储系统的稳态、暂态和动态数据。并提供分析系统对全景数据提供曲线、表格和图形等展现方式以全方位展示变电站的全景数据。

专家系统是一个具有专门知识与经验的程序系统,根据某个领域的专家提供的知识和经验进行推理和判断,模拟专家的决策过程,以解决那些需要专家决策的复杂问题。变电站事故分析辅助决策专家系统对收集到的故障数据进行综合分析，得到故障分析结果

a)完成的主要任务

故障诊断：判断故障类型、故障性质、故障位置。断路器行为分析：判断断路器是否正确动作，是否拒动、偷跳。保护动作行为分析：保护是否正确动作，是否拒动、误动。推理依据显示：给出每步推理的一句和原始信息，并评估结果可靠性。推理结果显示。给出故障恢复策略，回复电网故障。

b)变电站事故分析模型

变电站事故分析辅助决策专家系统由推理引擎、数据库和知识库组成。知识库由资深调度管理人员的经验组成，并具备学习功能，有新的故障事例时能够加入进知识库。推理引擎通过事例匹配需找相关的知识，得到推理结果。变电站事故分析辅助决策专家系统对故障的分析过程包括：对事例进行预处理，根据数据库模块对系统参数、保护配置和关系对应的设置,自动生成各保护和开关、一次元件的关联关系,分析保护的配合情况。进程警报;当系统出现异常情况,如单相电流突然增大、电压下降等,立刻报警。 快速诊断：根据知识库和故障情况，推理故障种类、性质、发生原因、故障位置等;针对故障诊断结果,制定反应方案,利用知识库,分析保护、开关行为。系统根据推理结果和用户的不同要求,发送诊断报告并存档。

事故恢复设计

故障分析是电网事故处理的前提。得到故障设备后，就要根据故障形成的停电区域，采用人工智能手段设计合理的恢复供电策略。变电站事故分析辅助决策系统设计了基于故障恢复专家知识库的智能化故障恢复方案。该知识库分为三层，即电网操作层、变电站操作层和设备操作层。分层保证恢复规则的通用性和完备性。故障恢复时能够根据故障特点和变电和站运行方式自动搜索相应的推理规则，不须人工干预。

3.2.3.4事故分析辅助决策与智能控制的协调互动

辅助决策系统产生分析结果和恢复方案后，生成故障恢复操作票。智能控制系统根据控制执行故障恢复操作票实现变电站事故的智能恢复。变电站事故分析辅助决策系统变电站事故分析辅助决策系统:发生故障-收集故障数据-故障分析-进入智能控制阶段-生成恢复操作票-顺序执行恢复操作票.