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摘要：电网监控信号是调控人员判断和分析电网的有效依据。本文提出了基于可拓原理的专家知识库推演方法，在建立电力系统的一次、二次设备模型的基础上，提高信号分析和故障诊断推理的准确率和性能，较好地满足了工程实践的需要。
关键词：基于电网监控信号智能处理系统的分析
随着调控一体化的不断深入，调控人员面对的电网越来越大，信号量也越来越大，因此，近年来国内外学者和专家围绕信号智能告警技术开展了深入的研究和初步实践。从现有的研究成果来看，主要集中在两个方面，一是运用专家系统、遗传算法以及模糊集等人工智能分析算法，对调度端的告警信息进行分析处理，实现设备故障的在线诊断；另一方面是结合监控业务的特点，研究告警信息分层分类、推理分析和综合展示。上述研究对于改善调度自动化告警信息处理的智能化水平起到了重要作用，但离支撑大电网运行还有一定的距离。
现代电网互联规模和运行复杂性越来越大，运行越来越接近极限，而传统型的研究是建立在网络拓扑结构模型的基础上，根据发生故障时系统结构和参数变化，导致系统潮流的变化，根据潮流计算的变化判断出故障，多采用传统的数学方法，采用单一的集中求解，因系统规模、复杂程度和不确定因素等的限制，很难适应现代电力系统故障判别的要求，系统故障诊断难以达到理想的效果。目前研究电力系统故障识别及辅助决策的方法向专家知识库、智能化方向发展。
基于专家知识库的信号分析及辅助决策方法，主要包括专家系统故障诊断方法、可拓原理、模糊故障诊断方法等等。主要优点是不依赖于具体的数学模型，具有较为丰富的、灵活的知识表达和问题求解能力，它可以充分发挥人类专家在诊断中根据感觉、知识、经验所进行的推理判断的能力，并可适合于各种场合的故障判别。
1系统方案
1.1系统的软件架构
从功能体系上，系统分为通用可扩展服务总线、信号分析及辅助决策相关服务、专家知识库、各类辅助建模工具、人机会话层应用等。
数据模型层：包括一次设备建模、二次设备建模、一二次设备关系模型、专家知识库等构成。信号分析辅助决策服务应用层：在电网一二次设备建模的基础上，根据专家知识库及实时库接口数据，实现信号的压缩处理、故障诊断、拓扑分析、辅助决策及通用告警等功能。
时接口服务：适配SCADA系统的实时数据接口，包括全遥信、全遥测等。
通用可扩展服务总线NetX：规范系统各模块间的通信方式，保证各个软件模块在系统的任意节点机上即装即用，灵活配置；降低各模块间的耦合性，提高系统的坚固性，提升系统的运行效率。
人机会话层：提供方便友善的人工操作界面。
1.2信号分析专家知识库
一般来说，当变电站发生故障或异常时，SCADA系统的事件报警窗口只会收到保护动作、开关分闸等相关信息，但具体发生了什么故障，就需要运行人员结合本站接线方式、当前运行方式、开关刀闸位置以及监控信号进行具体分析。这种故障分析处理过程不仅要求值班员熟悉一、二次设备的运行要求、变电站回路、调度运行规程及各项变电运行的规程、规范，而且需要较长的判断时间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，需要在知识库中建立一个故障推理模型，通过推理机来自动完成这个故障分析判断的过程。该模型对变电站主要的故障类型及故障条件做了归纳总结，针对每一种故障类型，使用单独的故障推理预案进行处理。
（1）故障类型。常见的变电站故障主要有线路故障、母线故障、主变故障、电容器故障、电抗器故障、开关拒动故障、重合闸不成功故障、PT故障、CT故障、站用变故障、直流系统故障等。这些故障又可以结合接线方式等条件进行细分和组合，形成多种故障类型，例如：“线路故障跳闸，重合不成功”，“线路故障跳闸，开关拒动，失灵保护启动母差，跳开本线路所在母线上其他开关”，“边开关拒动，跳开母线及相连中开关”等等。该模型总结了变电站常见故障类型，并可以方便地进行扩充。
（2）时间窗口。要精确判断一个故障，必然要在系统收到的监控信号缓存中截取一个时间间隔的信号作为推理依据，这个时间间隔称为“时间窗口”。“时间窗口”太短容易漏过推理条件，造成漏判，但也没必要太长，否则影响推理效率，一般可以整定为3～10s，并可以根据现场时间运行情况灵活调整。
（3）信号分类。每一种类型的故障发生时，都要有一个关键的信号作为启动该类型故障推理预案的条件。为了区分这些信号，该模型需要对信号进行分类，例如：线路保护动作信号、母线保护动作信号、失灵保护动作信号、事故总信号、出口跳闸信号等等。
（4）知识库的建立方法。知识库的性能直接决定了专家系统的优劣。知识获取是建造知识库的核心问题，知识获取就是从知识源中提炼出求解问题的知识。对于本系统而言，本系统基于可拓原理构建电力调控领域本体知识库、信号分析知识库，并在此基础上实现对信号的智能分析判断的应用。它将电力调控原理、调度规程、规范、操作相关培训教材及书籍以及变电运行人员的经验等加入到知识库中，同时具备解决规则、规程的变化和新出现问题的可拓展性。
1.3基于专家知识库的可拓事件推演
在电网实际运行中，由于电力网络的一体性，告警往往是围绕多个热点而群发性发生的。除了面向多事件的推理机制外，还需要结合电网网架和拓扑信息，对跨遥信、跨间隔甚至跨变电站的事件信息进行跟踪汇总，结合当前电网的实际运行情况提出辅助决策，帮助调度人员理解告警的真实原因。
2系统的特点及前景展望
2.1特点
（1）信号的事件展示方式。改变当前电网监控信号仅按时间顺序显示的现状。通过可自定义的动态规则让信号按“事件”的形式展示。解决监控信号量过大、干扰信号过多、事故异常信号不宜区分等问题（2）提高电网运行的可靠性和安全性。通过对电网事件发生时监控信息的内在逻辑关系分析，提高电网监控告警信息的分析处理能力，确保电网运行的可靠性和安全性。（3）智能性。该系统自动适应电网接线方式的变化，无需用户配置新的分析规则。
2.2前景展望
变电站扩展五防规则式的智能生成，依托于专家库的支持，具备一定的智能型，可以替代目前变电站微机五防人工编写规则式的方式，甚至可以结合现代五防装置，应用在基于间隔的防误闭锁装置中，在变电站防误应用方面发挥更大的作用。
结语
电网监控信号智能处理的研究及实现，能够有效地对电网的信号进行智能分析，同时自动形成一二次模型，具有良好的通用性和免维护性，系统的应用对电网的故障的快速识别、解决具有重要的现实意义。
参考文献
[1]金芬兰，王昊，范广民，等.智能电网调度控制系统的变电站集中监控功能设计[J].电力系统自动化，2015（1）.
[2]陆路,陆成.电网设备信号智能处理系统的研制[J].江苏电机工程.2015(04).
作者简介
万洪梅（1978.02--），女，青海海东人，单位：国网青海省电力公司海东供电公司，方向：电网调度、电网监控。
论文作者:万洪梅
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/12
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