配网自动化主站智能报警系统设计分析

摘要：阐述了配网自动化主站智能报警系统的优化设计意义，介绍了配网自动化主站智能报警系统的设计难点、设计要点和关键技术。该智能报警系统可以满足配网自动化主站运行需求，实现电网运行故障信息的智能分析诊断。

关键词：配网自动化主站;智能报警系统;设计难点;关键技术

0 引言

随着电网规模不断扩大，配网自动化主站系统所采集的信息量向海量化方向发展，配网自动化主站监控人员需要对所有电网运行信息进行人工分析和处理，尤其是在台风、雷雨等恶劣天气导致电网事故频发时，大量报警信息以及语音报警的涌入，导致配网自动化主站监控人员对电网信息的监控难度急剧增加，造成监控人员难以及时、准确地掌握综合故障信息，影响事故的应急处理。因此，现阶段迫切需要一套能满足配网自动化主站运行需求的智能报警系统，以实现电网运行故障信息的智能分析诊断。

1 配网自动化主站智能报警系统的优化设计意义

配网自动化主站智能报警系统的优化设计能加强报警事项的智能化处理。其中，状态检测可有效帮助配网自动化主站监控人员实时掌握电网运行状态;异常提醒功能可及时提醒配网自动化主站监控人员发现电网中的异常情况;故障诊断功能可辅助配网自动化主站监控人员在电网发生故障后及时进行判断和处置。智能告警是电网调度从人工经验型向自动智能型转变的一个重要组成部分，能发现电网运行中的异常，及时提示潜在的安全风险，缩短故障分析时间，提高故障分析的准确性，是配网自动化主站监控人员一种有效的辅助分析、决策手段，减少了工作人员的压力。目前智能报警系统处于研究探索阶段，多数厂家研制的智能报警系统是基于SCADA系统、保信系统或故障测距系统等的应用系统，具有易于实现、简单实用等特点。

2 配网自动化主站智能报警系统功能设计难点

2.1    设计量测信息的推理复杂

主站端智能报警系统还未实现遥测信息的复杂推理功能，如某间隔量测数据正常，但开关分位，可判断为该间隔测控装置异常。综合遥测和遥信推理，可对变电站异常遥测和遥信进行检错。

2.2    设计配网主站运行信息逻辑复杂

目前智能报警系统的功能用户对象为配网自动化主站监控人员，关注信息为电网运行信息，未考虑自动化系统本身运行情况的智能诊断，如主站功能运行情况、通道运行情况等配网自动化主站运行信息的智能诊断。

3 配网自动化主站智能报警系统整体架构设计

智能报警系统总体架构设计自下而上分为4个层次，分别为基础信息层设计、知识库层设计、推理层设计、结果展示层设计。其中，基础信息层包含所有推理知识库规则的原子对象，与报警信息之间存在着唯一的映射关系;知识库层包含单一、关联报警信息推理规则;推理层用户处理实时报警信息，按推理知识寻求推理结果;结果展示层用于展示推理结果及推理详细信息。4个层次的相互关系如图1所示。

3.1    基础信息层设计

报警对象为电网运行产生的监控报警信息，如：xxx间隔保护装置异常动作，xxx断路器弹簧未储能动作等。这些报警信息在系统中有实际的模型与之对应，报警消息报文中有对应的关键字信息，能够进行对象的唯一性辨识。在推理时需要考虑到厂站、间隔、设备等信息，有时可能需要考虑到电网拓扑关系，单从报警信息字符串解析无法获取相关从属关系，更无法进行复杂的电网事件推理。这类报警信息需要分类建立对象，同时需要与实际的电网模型进行关联。如：过流保护与监控保护信息中的过流1段、过流2段、过流3段、过流加速段以及过流反时限等信号关联。报警对象的描述包括对象名称、与报警信息匹配映射的方法、动作/复归表示方法、与报警类型状态的关联等。

3.2    知识库层设计

推理知识库的构建以报警对象库为操作原子，定义单一推理规则、关联推理规则。单一推理规则主要是对单个信号进行逻辑推理，主要包括单一直接推理、延时未复归推理、周期性频发推理等。关联推理规则主要是由关联的报警事件信息推理出综合的事件结果，如：间隔内的事故动作、开关分闸可以推理出开关事故跳闸;间隔内的事故动作、开关分闸、重合闸动作、开关合闸，此时推理结果为瞬时故障。

3.3    推理层设计

推理机是系统中基于知识的推理在计算机中的实现部件，主要包括推理和控制两个方面，是知识系统中不可缺少的重要组成部分。推理机主要执行两个任务：一是检验已有的事实和规则;二是确定推理路线，多次调用知识库中的知识，进行逻辑推理，最后得到问题的结论。

智能报警推理以电力调控自动化系统中发生的报警为数据源，按预定义的规则模板推理出结果，并给出处理意见。构建报警对象库，以报警对象为最小单元，定义推理知识库;实时接收报警消息，与报警对象库进行匹配映射，根据知识库推理出符合规则的结果并进行展示。

推理机接收到实时报警信息开始工作，对报警信息进行解析判断，并与报警对象库进行映射，分析是否满足缓存规则中某一条件，如没有则分析是否存在符合的规则;在条件全部满足时及时推出结果信息。推理机循环接收报警信息，重复上述步骤进行逻辑推理。

3.4    结果展示层设计

推理结果展示包括推理综合事件展示和推理详细信息展示两部分，推理综合事件信息通过报警的形式发送至报警客户端，可以通过平台报警服务定义对应的报警行为动作。推理详细信息展示在有需要时通过报警综合结果信息触发，独立界面展示推理过程中的详细信息。

4 配網自动化主站智能报警系统设计的关键技术

4.1    基于属性分类的专家库技术

通过对变电站自动化信息缺陷属性的调研，将信息按照缺陷属性进行分类，建立基本信号类型，并在基本信号类型基础上建立精确匹配的推理逻辑表达式。

4.2    基于虚拟映射的推理机技术

根据电网模型建立自动化信息的空间属性（厂站、间隔、设备关联关系），并将自动化信息的空间属性与缺陷属性（基本型号类型）映射为数字量，从而实现自然语言的规则库下数字量逻辑表达式的映射关系，推理过程映射为数字量运算表达式的匹配。

5 结语

智能报警系统已经被逐渐投入到实际运用中，可以对电网出现的故障进行及时的智能报警，还能对故障出现的原因进行诊断，从海量信息中准确获取故障信息。在电网系统管理中，运用智能报警系统，可使配网自动化主站监控方式向智能化方向发展，极大地缩短了电网出现故障后的检修时间，提高了电网系统的供电稳定性和安全性。

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收稿日期：2020-04-30

作者简介：梁廷安（1994—），男，广西钦州人，研究方向：配网自动化。