智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法

1.一种智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，包括以下步骤：
（1）变电站每种故障类型对应一个或多个故障启动信号，当推理机软件收到所述故障启动信号后，启动相应的故障类型推理逻辑；
（2）对变电站设备进行拓扑连接分析，根据设备的带电情况，获取当前所述故障启动信号所属设备的运行状态；
（3）对所述故障启动信号发生时前后一段时间内的遥信、遥测、保护信息或/和开关的位置状态相关信息进行分析处理，参照步骤（2）中获得的设备，对该时间段内收到的信息及该设备状态进行推理判断，检查是否满足所述故障类型推理逻辑；
（4）如满足步骤（3）中的故障类型推理逻辑，等待录波装置送上来的录波HDR文件，从中获得故障相别、故障电流或/和故障测距相关信息；
（5）从知识库中调取该故障类型对应的故障处理预案，结合步骤(4)的信息生成故障分析报告并保存到历史库；
（6）将故障分析报告通过远动系统上送调度，同时将故障分析报告存入本地历史库供用户调阅及打印。
2.根据权利要求1所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：该方法包含变电站的常见故障类型的发生条件，自动推理并报告变电站的常见故障。
3.根据权利要求1 所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：该方法在智能变电站监控系统数据库中的遥信定义表内设置遥信类型域，将遥信分为不同的类型，用于识别参与逻辑推理的遥信。
4.根据权利要求3所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：在遥信定义表中设置知识库域，该知识库域用于索引知识库表中的记录，用户在告警窗上根据告警信息调出智能告警窗口显示该知识库的内容。
5.根据权利要求1所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：所述知识库的结构，包括故障名称、故障等级、故障图解、所属调度、故障原因或/和处理措施。
6.根据权利要求1所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：拓扑分析依据现有变电站各种接线方式以及运行方式，相应调整故障判断逻辑。
7.根据权利要求1所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：在所述系统收到的信号的缓冲区中截取一个时间片的信号作为推理依据，设定一个故障时间窗，只对该时间窗内收到的信息及设备状态进行推理判断，该时间片由用户根据变电站实际情况进行设定。
8.根据权利要求1所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：故障类型的推理判断由该故障类型的启动信号启动，推理结果显示在告警窗的一个单独的推理结果页面，并有醒目提示及语音报警提示用户处理故障。
9.根据权利要求1所述的智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征为：结合故障录波的信息生成故障分析报告，显示故障发生时的故障电流、故障相别或/和故障测距相关信息。

智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法\n技术领域\n[0001] 本发明属变电站自动化技术领域，尤其涉及变电站自动化系统智能告警及故障分析实现方法。\n背景技术\n[0002] 目前，国家电网公司正在大力推进智能电网的建设，各种先进的传感测量技术、通讯技术、计算机信息技术和控制技术与物理电网高度集成，由此带来的未来电网运行控制更加严格，变电站运行作业的技术难度不断加大，运行作业的效率需要进一步提高。在目前的变电站运行作业中，传统的手工作业仍然占有很大的比重，而随着数字化变电站的推广，变电站的信号量越来越多，但运行经验表明，在变电站事故及严重异常过程中输出的大量信息中，大部分都是起辅助、佐证作用的信息或冗余信息，发生故障的时候，各种信号动作频繁，值班员监控任务较重，很容易遗漏重要告警信号，延误处理造成事故。因此，非常有必要总结变电站常见的故障类型及其故障判据，在发生故障时由计算机软件自动推理出该故障，使运行人员得以迅速获得故障分析结果：包括故障设备、跳闸开关、保护动作信息、故障相别、故障电流、故障测距、故障性质、处理措施等，这对于提高事故处理的速度、效率、质量具有重要意义。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是提供一种变电站自动化系统智能告警及故障分析实现方法，可作为智能变电站监控系统的一项高级应用模块，做到迅速判定和分析故障，给出故障分析报告并上送调度系统，给值班人员提供处理方案，协助其迅速处理故障，减少故障带来的损失。\n[0004] 本发明采用以下技术方案：\n[0005] 智能变电站监控系统智能告警及故障分析实现方法，其特征在于包括以下步骤：\n[0006] 本方法以软件模块的方式嵌入到智能变电站监控系统中，从智能变电站一体化信息平台获取需要的告警信息、遥测值、设备状态、保护信息、故障录波文件等信息，可以有效保证及时获得各种故障判据。\n[0007] （1）变电站每种故障类型对应一个或多个故障启动信号，当推理机软件收到启动信号后，启动相应的故障类型推理逻辑；\n[0008] （2）对变电站设备进行拓扑连接分析，根据设备的带电情况，获取当前启动信号所属设备的运行状态，比如母线上在当前有哪些开关正在运行、与线路相连接的开关、主变各侧的开关等；\n[0009] （3）对启动信号发生时间前后一段时间内的遥信、遥测、保护信息、开关的位置状态等进行分析处理，参照步骤（2）中获得的相关联设备，检查是否满足推理逻辑；\n[0010] （4）如满足步骤（3）中的故障类型推理逻辑，等待录波装置送上来的录波HDR文件，从中获得故障相别、故障电流、故障测距等信息；\n[0011] （5）从知识库中取该故障类型对应的故障处理预案，结合步骤(4)的信息生成故障分析报告并保存到历史库；\n[0012] （6）将故障报告通过远动系统以IEC104扩展报文格式传送至调度，同时将故障分析报告存本地历史库供用户调阅及打印。\n[0013] 对于变电站的常见故障，运行人员掌握每种故障的产生原因、处理方法是十分重要的，但是同时也是烦杂的，经常需要去查阅预案。鉴于现在变电站的设计越来越标准化，相同电压等级的变电站的网络结构和设备情况都大同小异，本方法总结了一个设计推理机软件的故障推理模型，它涵盖了变电站常见的故障类型及其判据，支持的故障类型有：线路单相瞬时故障、线路单相永久故障、线路相间及三相故障、线路接受远跳信号跳闸、线路手合于故障、线路重合闸时间内转化故障、线路重合闸时间外转化故障、线路单相故障故障相失灵、线路相间故障开关故障相失灵、单相永久故障开关非故障相失灵、母线故障、母线故障故障相失灵、母线故障非故障相失灵、主变故障、主变故障开关故障相失灵、主变内部故障重瓦斯动作、电容器故障、电抗器故障、站用变故障、直流消失故障等。因此推理机软件会自动识别这些故障并在简报窗故障推理页面报告故障推理结果。该方法总结了变电站的常见故障类型的发生条件，可自动推理并报告变电站的常见故障，不需要用户输入复杂的逻辑，具有维护简单，通用性强的特点。\n[0014] 为区分用作故障判据的不同遥信，本方法在智能变电站监控系统数据库中的遥信定义表内设置了一个遥信类型域将遥信分为不同的类型，该类型用于识别参与逻辑推理的遥信，主要有线路保护跳A、线路保护跳B、线路保护跳C、线路保护动作、母差动作、失灵动作、重合闸、主变主保护动作、主变后备保护动作、主变本体重瓦斯、开关保护动作、电容器保护动作、电抗器保护动作、站用变保护动作、三相不一致、保护远跳动作、就地判别装置动作、直流消失、开关位置、开关A相位置、开关B相位置、开关C相位置等。推理机软件根据这些遥信类型从发生故障后收到的众多遥信中找出有用的信号参与故障判断。\n[0015] 要精确判断一个故障，需要在智能变电站监控系统收到的信号缓冲区中截取一个时间片的信号作为推理依据，只对该时间片内收到的信息及设备状态进行推理判断，这个时间片称为“故障时间窗”。“故障时间窗”要跨收到的某故障类型启动信号前后各一段时间。“故障时间窗”太短容易漏过推理条件，造成漏判，但太长又容易造成误判。该时间窗可由用户根据变电站实际情况进行灵活设定，一般可以整定为5～15秒，并可以根据现场时间运行情况灵活调整。\n[0016] 制定了简洁而实用的知识库结构，包括故障名称、故障等级、故障图解、所属调度、故障原因、处理措施等。\n[0017] 在遥信定义表中设置知识库域，该知识库域用于索引知识库表中的记录，用户可在告警窗上根据告警信息调出智能告警窗口显示该知识库的内容。\n[0018] 拓扑分析充分考虑到了现有变电站各种接线方式以及运行方式，当运行状态发生改变时，故障判断逻辑也相应调整，比如，判断母线故障时，只将当前运行的线路加入判断逻辑，停电的线路则不参与逻辑判断。\n[0019] 仅当收到某一故障类型的启动信号后才开始该故障类型的推理判断，如满足条件，推理结果会显示在告警窗的一个单独的推理结果页面，并有醒目提示及语音报警，以便用户迅速处理故障。\n[0020] 生成故障报告时结合了故障录波的信息，可显示故障发生时的故障电流、故障相别、故障测距等信息。\n[0021] 故障分析报告通过远动系统传送到主站端，以便调度人员第一时间取得变电站故障的详细情况，取代传统的电话汇报。\n[0022] 本发明所达到的有益效果：对于调度端来说，以往发生故障后，需要变电站运行人员从告警窗众多信息中梳理出有用的信息，再结合保护信息、故障录波文件综合分析才能整理出故障分析报告，然后向调度汇报，既费时又费力，本分明可以在故障发生后自动生成故障分析报告并传送到调度，大大减轻值班人员的工作负担，提高故障处理效率。对于无人值守变电站来说，这种功能更是非常必要。\n附图说明\n[0023] 图1为本发明网络结构图；\n[0024] 图2为500kV典型接线图；\n[0025] 图3为本发明程序流程图。\n具体实施方式\n[0026] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。\n[0027] 如图1所示为本发明网络结构图。变电站端包含智能变电站监控系统、测控装置、保护装置、故障录波装置等部分，智能告警及故障分析模块作为智能变电站监控系统的一个高级应用模块，负责分析测控装置、保护装置、故障录波装置等送上来的各种信息，结合拓扑技术和自动识别故障推理模型中的每种故障，生成故障分析报告并上送到主站端的调度主站。\n[0028] 如图2所示以500kV典型接线图为例，结合图3本发明的程序实现流程图，以故障“500kV线路一A相瞬时故障,重合成功”为例说明本发明的推理分析过程。\n[0029] 推理机会不停对所收到信号的类型做检查,当检测到有类型为“线路保护跳A”的信号时,会立即启动一个定时器，等待故障时间窗结束，确保该故障应该收到的信号全部收到，随即启动“线路A相瞬时故障,重合成功”的故障类型推理模块。线路一般会配两套线路保护，任何一套保护的线路保护跳A信号都会启动该故障类型推理模块。该故障类型推理模块会进行拓扑分析，根据启动信号所属的线路得到与其有连接关系的断路器，根据接线方式及运行状态不同有可能是一个或两个断路器，对应于本例应该得到断路器5011及断路器5012，然后推理机在对应于该故障时间窗的信号缓冲区中根据信号所属设备及遥信类型来判断断路器5011及断路器5012是否按时间顺序发生了A相分闸及A相合闸，是否有断路器5011及断路器5012的重合闸信号，满足以上条件则在告警窗的故障推理页面报告“500kV某线路A相瞬时故障，重合成功”。接着推理机等待故障录波文件的上传，当收到该线路保护的故障录波HDR文件后，会从中取出该故障的故障电流、故障相别、故障测距等信息，再从知识库中找到对应于该故障的知识库记录，生成该故障的故障分析报告，存在历史库中，等值班员调阅或打印，并且会将此故障分析报告通过运动系统上送调度。\n[0030] 其它故障类型的推理判断过程和本例类似，只是具体的判断逻辑不一样。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。