电网调控自动化系统运行状态在线监视与智能诊断研究及应用

电网调控自动化系统运行状态在线监视与智能诊断研究及应用

洪晨彭翔

洪晨彭翔

国网江苏省电力有限公司丰县供电分公司江苏丰县221700

摘要：随着电网规模的日益扩大和复杂程度的不断增加，电网运行特性日趋复杂，驾驭大型电网的难度也越来越大。为了适应电网发展与运行要求，电网调控自动化技术也取得了长足的进步，系统也相应变的非常庞大和复杂。如何保障电网调控自动化系统的稳定运行，从而保障电网安全稳定运行，是电力系统自动化专业面临的新挑战。长期以来，对电网调控自动化系统的运行监视主要依靠人工及简单的值班告警。这种监视手段无法对电网调控自动化系统进行全面的监视、分析、故障诊断和状态预警，运行维护管理人员也无法对调控自动化系统的运行状态有整体的认知，经常由于系统的运行维护不及时而导致电网运行故障。因此，迫切需要研究电网调控自动化系统状态在线监视与智能诊断技术，保障电网调控自动化系统稳定运行，从而保障电网安全稳定运行。

关键词：电网调控；自动化系统；运行状态；在线监视；智能诊断

1智能电网建设的战略意义

21世纪，世界电力工业发展迅速，也面临着诸多挑战，如环境压力巨大、供电量、供电效率以及可靠性等要求高。我国2016年全社会用电量达到了59198×108kW•h，同比增长5.0%，电网系统建设运行压力巨大。在“十二五”规划中，发展“智能电网”已成为国家战略，其被认为是21世纪电力系统的重大科技创新，引领了电网未来发展的方向。国内外关于智能电网的表述很多，其本质都离不开信息技术在电力系统的应用，实现发、输、配、送电环节全过程的智能化，其特征可归纳为5点：自愈性、互动性、优化性、兼容性、集成性，切实保障电网的安全稳定运行，适应分布式电源发展、电网资产利用率与供电质量提高等诸多要求。云南是我国的电力资源大省，应积极从政策、技术层面探索、打造符合云南电力实际情况的智能电网，这是国家宏观政策的要求，也是南方电网公司建设智能电网的系列要求。通过智能电网的建设，有利于优化云南电网运行管理模式，通过调度、监控合并的调控自动化管理模式推广，切实提高电网运行管理水平，保障供电安全、稳定。

2电网调控自动化系统的发展意义

通过构建电网控制自动化运行管理模式可有效提高电网运行管理质量，避免因系统内故障得不到及时解决而影响地区内用电稳定性，还可以做到为电网系统系统提供先进设备与管理技术的目的，促使我国电网可在系统化、智能化管理模式下实现电力资源合理分配，促使电力系统更加高效、安全，为社会发展提供稳定的动力支持。

3智能电网调控自动化系统的分析

3.1智能监控技术

目前已有很多及时系统实现对电网重要数据信息进行在线监测和控制，但很多应用子系统间通常都是独立完成对应的监视和控制功能，如:SCADA电网数据采集与监视控制系统对实时数据不变化、跳变、异常波动、抖动等运行状态进行实时监测，通过对应高级应用功能模块进行分析判断后，得出电网系统运行异常或薄弱的量测数据信息和监控点。监控子系统间相互独立运行模式，使整个电网调控子系统关联性差且效率低，相互数据信息共享和互操作能力差。智能电网调控一体化系统需要结合前置系统(FES)、SCADA、PAS等多个功能子系统进行综合分析预测判断，实现电网调度运行的智能自动化功能。综合子系统间进行智能综合分析，可以为电网调度运行监控人员提供准确、全面的数据信息和分析结果，便于其制定高效合理的调度运行计划。另外，调控一体化系统实现对异常量测数据信息的进一步分类排序和预测诊断，对电网系统中最薄弱点进行提示与告警，便于运行维护人员制定科学合理的维护计划和处理措施方案。

3.2灵活经济调度运行管理技术。

为了满足不同专业调控人员对电网运行监视与操作控制功能需要，通过责任分区等灵活经济调度运行管理技术进行解决，即将电网中设备按厂、间隔或信号进行分配，调度运行人员通过切换责任区就能实现对所负责设备的监视与控制。智能电网调控一体化系统中，不仅为常规电网调度运行人员实际监视操作功能服务，同时还兼顾了电网集控、运行维护等继电保护维护人员的功能服务需求。

4故障分析

4.1故障检测

电网调控自动化系统的故障诊断和定位主要分为三个方面，即故障检测、故障诊断以及故障定位。故障检测主要实现在系统运行过程中已经出现但值班员或运行维护人员却难以发现的较复杂的业务故障进行发现和告警，进而提醒运行维护人员尽快处理故障；故障诊断则是主要实现对已经发现的故障进行初步分析、判断、标注和分类，为后续的故障定位做准备；故障定位是依据故障诊断判断出故障类型，结合调控自动化系统的业务拓扑关系，实现对故障最终的定位和确认。调控自动化系统业务繁多，逻辑层级关系复杂，因此状态数据采集具有数量庞大、关联关系较多和动态更新较快等特点。因此，故障检测使用孤立森林算法，该算法具有数据利用率高、模型构建迅速和学习策略准确度高等特点。该算法通过业务相关进程的实时资源占用数据，对电网调控自动化系统的业务运行异常状态进行检测。

4.2故障诊断

故障诊断方法是依据故障检测功能检测出的电网调控自动化系统的异常状态，对这些异常状态发生时的实时数据进行人工处理，标注该时刻系统发生的故障类型，系统的故障类型可能只有一种，也可能有多种；通过异常检测系统的运行，收集并标注多种故障类型的异常数据(每种故障类型需要100条左右)；基于多种故障类型的异常数据，通过分类器算法训练与测试，建立故障分类模型，区分不同故障类型，完成异常诊断系统，实现自动判断系统出现异常状态时产生的故障类型。

4.3故障定位

故障定位功能综合考虑电网调控自动化系统的业务逻辑拓扑、告警先后时间等因素，定位源头异常。具体步骤如下：1)读取数据库中业务逻辑映射表和进程信息表，获得数据库中一段时间内的告警信息。2)根据业务信息将告警进程按业务类型进行分类。3)针对单业务告警，按业务内进程号确定故障源进程，针对多业务告警，在单业务内定位到告警源进程之后，根据约束关系定位到最终故障源进程。对于需要引入约束关系的多业务告警，定位逻辑如下：(1)节点硬件资源类型异常。根据业务源头告警进程所在的节点号，将该节点上所有占用该资源类型的进程都关联起来。由资源约束关系，确定引起节点硬件资源占用异常的原始进程。(2)系统软件资源占用类型异常。根据软件资源占用情况映射表，按照软件资源类型分类，把共享故障相关软件资源的所有进程关联起来。根据软件资源占用情况确定引起软件资源占用异常的原始进程。(3)数据库类型异常。根据数据库操作映射表按数据库、表类型进行分类。把对同一数据库进行操作的所有进程关联起来，根据数据库操作情况判断是否存在数据库相关的异常以及数据库实时数据是否异常。(4)业务逻辑类型异常。如果所有报警进程都属于同一进程且非上述三种类型异常，可初步判断为业务逻辑类型异常。根据业务功能实现的逻辑拓扑映射表，确定引发逻辑异常的进程。

结语

实践证明电网调控自动化系统运行状态监视与智能诊断平台能够实现系统运行状态的监视、评价、预警及故障的提前感知，提高了系统的运行维护管理水平，保障了系统的稳定运行，从而保障了电网的安全稳定运行。

参考文献

[1]尹兴隆.电网调控一体化标准模式下调度自动化专业风险探讨与对策[J].中国标准化,2017(22):224-225.