电网事故处理智能辅助决策系统的研究

郑植煌

国网泉州供电公司 ， 福建 泉州 362000

摘要：在讨论智能故障诊断算法、恢复决策推理原理及实现算法的基础上，介绍广东省电力调度中心和华南理工大学开发的智能电网事故处理辅助决策专家系统及其实际运行情况。该专家系统采用信息一体化技术实现了与 EMS、SCADA 以及故障信息系统间的信息交互，提供综合了专家知识的故障后恢复决策，使调度员在面对复杂故障和非常见故障时，能够更快速定位故障源。

关键词：电网；事故处理；智能辅助决策专家系统

引言：当前电网结构日趋复杂, 调度员处理事故时所面临的困难随之增大。传统的事故处理模式，是当电网设备发生故障跳闸后， 站内值班人员向调度员汇报，或者当调度员收到安全监控和数据采集系统( SCADA) 报警后打电话到站内询问，然后综合考虑一、二次设备动作情况，结合现场运行规程和继电保护整定方案等相关资料进行分析，确定故障点并隔离故障设备、恢复对正常设备的 供电。不过这种传统方式已越来越不适应规模日 益庞大的电力系统了， 尤其是在恶劣天气下，当大量开关变位和保护动作信号涌入时, 调度员凭借个人经验已很难及时处理这些事故信息。

1. 系统的开发目标

电网事故处理辅助决策系统的开发目标是：

（一）当电网发生事故跳闸时， 结合当地电网的实际情况，自动处理从SCADA 系统采集到的一、二次设备动作信息，经过数据过滤和筛选、专家系统分析后生成故障判断结果和智能处理方案， 有效地缩短调度员判断、处理事故所需的时间，并保存历史故障信息供以后查询和研究使用[1]。

（二）与已有的 SCADA 系统和调度管理信息

系统( DM IS) 实现信息共享：既是事故处理的专家系统, 其历史数据库也是电力系统数据仓库的重要部分。

（三）作为调度员培训系统的一部分，可提供模拟事故处理和学习历史事故处理的功能。

二、系统的关键技术实现

（一）所需解决的技术难点

要实现上述目标，需首先解决如下三个主要技术难点：

1.事故信息的筛选、过滤和补足。SCA DA 信息是进行故障分析的基础数据，但是当前SCADA 数据的完整性和正确性无法完全保证。

2.故障分析、故障处理的知识表达。如何简单而有效地将电网运行和事故处理的原则转化为专家系统的规则库是本系统需解决的最大技术难点。

3.专家系统的通用规则可能无法对特殊运行方式下的事故进行正确地分析和处理，而我们又不希望频繁修改专家系统的知识库，因此还需要其他技术对其进行必要的补充。

（二）关键技术及其实现

1.动态权重算法和数据挖掘技术。电网故障发生时本系统将会收到大量的开关、保护信号和量测变化信号，其中有部分是误报信号和正常操作信号。如何有效地识别故障信号、过滤与故障无关的信号是故障分析的基础。

本系统采用基于动态权重的算法来智能识别误报和正常操作信号等无效信号, 它的基本原理是根据 SCADA 的实际运行情况和特点动态分配各种信号对故障特征的权重，对每一个跳合闸开关的相关信息权重进行综合计算, 形成其故障可信度值^[2]。当其可信度值大于该设备故障可信度基 准值时, 该信号被判定为故障信号。

2.知识库设计采用三层设计结构, 实现专家系统的通用性和实用性。

第一层是网络拓扑层，即表达厂站间的连接关系和站内连接关系。本层知识来自本系统分层描述。

第二层是电网操作层。本层次的知识来自电力专业知识， 即各类设备运行和事故处理的共同特点。

第三层是当地规则层。该层知识是结合当地电网自身的特点和要求制定的规则。为实现系统 的通用性， 当地规则层提供了外部定义工具。

3.融合模式识别和专家系统的人工智能技术，模式识别方法是专家系统方法的补充。

当故障发生时，先以模式识别方法进行故障匹配，如果故障特征数据和历史库中的故障模式完全匹配， 则系统将采用预先定义的事故分析结论和恢复策略。如果故障特征库中无当前故障的特征数据，或者故障数据不完全匹配， 则采用专家系统方法进行故障分析并生成处理方案。同时，模式识别技术的应用可以大大缩短故障分析和决策方案生成的时间。

（三）异常信息监视模块

对实时信息、电网拓扑信息以及 SVG 主接线图、保护参数配置的信息读取不到而发出报警信息，其系统模块功能分为：异常信息监测部分；错误日志管理部分。

异常信息监测部分将系统运行过程中监测到的错误信息输入运行错误日志制定部分，主要有以下几种错误信息：SCADA 数据获取失败，无法从SCADA数据库中获取最新的潮流和开关动作信息数据；与EMS进行一次设备、SVG等信息获取不成功；保护故障信息系统中保护参数配置的信息；智能事故处理辅助决策专家系统中一次设备和二次设备拓扑信息库数据不全或存在严重坏数据^[3]。

错误日志管理部分将接收到的错误信息分类， 然后按类别将错误的详细信息写入当日的运行错误日志中。

1.信息的预处理及启动检测

电网故障以后会有大量的信息上送到调度中心，其中不仅仅有诊断直接需要的各种保护和开关动作信息，还有诊断间接关联的各种装置异常或警报信息。这就要求对这些信息进行分类和筛选，以便快速准确地实现诊断任务。

根据诊断知识库中的是否需要筛选留下所需的信息，将开关类和保护类信息分别存放在不同的临时信息集中，并且将收集到的信息预处理成故障诊断算法易于辨识诊断的形式。

2.故障的检测

故障诊断软件并非每一时刻都处于运行状态。正常运行状态下，系统处在休眠状态，只有一旦检测到断路器、隔离开关以及保护动作信息发生变位，系统激活，处于工作状态：

——检测到电力系统拓扑结构发生变化，启动

电力系统网络拓扑跟踪模块；

——检测到电力系统发生故障，启动核心故障诊断模块。

由于断路器、隔离开关变位信息可能发生在系统正常倒闸操作情况下，故系统设有事件判别检测模块。每当发生开关动作分闸时，该模块启动，进行“事故判别”。故障诊断模块的启动主要是判别收集到的信号中是否有事故总信号，一旦检测到该信息，则认为有事故发生。若仅是网络结构发生变化，不启动核心诊断程序，只运行网络结构的更新程序。

另外，根据实际系统中 SCADA 对实时信息的传输速率，并考虑电网发生故障时后备保护动作以及断路器分闸时间，确定一个“警报信息”收集时间定值，收取该定值时间内到达的所有开关警报，并将其作为诊断的依据。

参考文献：

[1]关守仲, 马金辉, 戴长春,等. 电网调度智能监控与事故处理辅助决策系统的研究与实施[J]. 华东电力, 2009, 37(009):1450-1453.

[2]贺燕英, 林雄武. 城市电网事故智能辅助决策支持系统的研究与开发[J]. 华北电力技术, 2011, 000(008):1-4.

[3]陈新. 承德市电网事故处理辅助决策系统项目研究[D]. 华北电力大学（河北）, 2008.

作者介绍：

郑植煌（1991.01−)；性别：男；籍贯：福建安溪；民族：汉；学历：大学本科；职称：助理工程师；研究方向：电网调度；单位名称：国网福建省电力有限公司泉州供电公司