智能变电站高级应用研究(2)

3 现阶段智能变电站高级应用功能的实现

变电站高级应用现阶段主要任务是完成投运建设过程中智能变电站最基本的高级应用需求。建立实时、同步基础信息采集技术，统一信息模型及工程实施技术，进行海量基础信息的分层、预处理等信息架构建立;通过各类通信技术在系统中整合和布局，开展基于坚强智能电网的支撑站点相关技术研究,为高级应用的第二阶段任务做准备。 本工程在实现无人值班和顺序控制等功能的基础上，结合智能变电站特点，可逐步实现变电站智能告警及分析决策系统、事故信息综合分析决策系统、设备在线监测与状态检修等高级应用功能。

3.1变电站智能告警及分析决策系统

智能变电站良好的网络，为全站容量信息的上送提供了可能，面对大量的告警信息，根据运行需求对信息进行综合分类管理，实现全站信息的分类告警功能。根据告警信息的级别实行优先级管理，方便重要告警信息的及时处理，有助于智能变电站应对各类突发事件。综合推理和分析决策报告将准确地提供必要的与事故和异常相关的信息，同时包含该事故和异常的一般性处理原则和推荐方法，协助运行人员及时地分析和处理事故，削弱事故对电网的影响和异常的危害性。

3.1.1传统告警模式存在的问题

随着各类智能设备的接入，一二次设备功能逐步集成化，自动化程度得到极大提高，一方面对设备的各类正常操作所引出的各类状态和工况变化应与正常运行时的异常变化明确分类识别，另一方面自动化程度的提高意味着有更多的告警信息的接入，告警信息的过滤和分级更为精细。由于各类设备的信息化和可监测性的提高，在人机交互层面也将出现更多的监测内容。层次化、一体化地提供最必要且充分的告警信息将是至关重要的事情。

传统告警模式采用单一维度，如开关变位、保护信号、遥测越限等的分类显然不足以对具体的告警信息进行准确且充分的描述。同时传统告警模式只是单向地提供抑制/启用、基于测控点属性定义的推画面、孤立的告警信息确认等功能。告警方式相对单调，缺乏用户体验，包括用户互动和可定制等。而且过多的信息提供，对运行人员而言是致命的事情。在如此繁多的告警信息中，运行人员不能快速地把握重点信息。传统告警模式只能采用平铺的方式把信息告知运行人员，虽然还有简报(简单的分级分类过滤)的方式，但这些仍然过多和不够智能。由此实时推理决策功能显得尤为必要。

由于各类设备的信息化和可监测性的提高，各类设备告警信息的规范化描述将尤为重要，因为要基于告警信息做智能推理与分析，必然涉及一系列告警信息的关联识别，甚至是对历史告警信息的深度挖掘分析，挖掘和分析的最基本要求是任何一条告警信息都应按照一定的规则去描述，规则意味着语义和识别要素。而传统告警模式没有系统地考虑过这些问题。

3.1.2 智能告警及分析决策的概念

根据变电站逻辑和推理模型，实现对告警信息的分类和信号过滤，对变电站的运行状态进行在线实时分析和推理，自动报告变电站异常并提出故障处理指导意见，为主站提供智能告警，也为主站分析决策提供事件信息。

3.1.3智能告警及分析决策系统主要特征、

3.1.3.1多维度识别

多维度识别指告警信息按发生源对象分类(如过程层、间隔层和站控层设备等)、敏感度(如事故及开关变位类、异常及告警类、刀闸变位类等)、专业细分(如开关断开、PT断线等)综合识别。综合识别本身是动态处理过程，基于当时系统运行情况和知识库进行。

a)按发生源识别

发生源识别按告警信息的发出者的类型来识别，由于发出者本身具备完整的层次检索关系，因此对告警信息的识别也具备层次检索关系。一般而言该识别方式可看做是专业细节分类的层次化组织，是专业细节分类有关发生源的规范性描述。

b)按敏感度识别

传统翻滚式的告警信息窗口在面对大量的信息时，使得运行人员疲于信息的查找和梳理，敏感度即是指运行人员对信息的需求和关注程度，这个分类实际上直接面向运行人员需求，是智能告警系统最基本的智能功能。它的现实意义是帮助运行人员过滤掉瞬时中间信号、正常操作信号，并根据信号重要程度分层次提供。

3.1.3.2规范化描述

按专业细分类，每类告警信息的描述进行严格的句法定义，统一要素规范格式或内容，以提供告警信息在推理时的智能关联和识别能力。随着IEE61850标准的逐步实施，站内二次设备功能及其输出将得到逐步规范，不同设备供应商对同一保护原理甚至保护信号的截然不同的定义和描述将规范化。在此之后还要求系统对告警信息的统一规范描述，这些描述包括统一的句法定义、词汇定义和要素识别。

3.1.3.3告警方式互动

按各分类的告警方式主要参数在线定义和设置，尤其是表示界面相关内容可自定义等;还包括与外部各种应用进行联动，提供更为丰富的表示和互动。

a)告警方式

根据智能识别告警信息的敏感度分类，通过告警信息窗，事故推画面，自动语音等功能，使系统具备友好的在线交互能力。

b)界面定制

对告警信息窗所有显示要素的定义，包括信息窗整体分类布局、各种风格、要素色彩和字体配置等方面，可以把当前配置方案保存为典型配置以满足临时特定需要。本系统不推荐不同的运行人员使用不同的界面配置方案，这不利于规范管理和值班工作交接。其目的是为运行人员提供更为人性化的交互界面，增强告警信息系统的用户体验。

c)应用联动

作为智能告警信息系统，一方面告警信息应能在监控画面上得到更丰富的自动表示，另一方面告警信息的操作和关联检索操作在双方向上都提供便捷的手段。当间隔或设备单元发生故障时，或者运行人员操作设备时，视频信息自动地适时出现在监控画面上，为运行人员提供最直观的确认信息。改变了传统应用联动的单调和背动。

3.1.3.4知识库及推理方法

以变电站设备运行原理和普遍经验构建知识库系统，以实时告警信息触发为起点，综合运行环境和知识库进行推理获得对事件的认识和处理报告。

知识库用来存放专家提供的知识。专家系统的问题求解过程是通过知识库中的知识来模拟专家的思维方式，知识库是专家系统质量是否优越的关键所在，即知识库中知识的质量和数量决定着专家系统的质量水平。本工程知识库以实用和简洁为要求,快速构建以告警信息的专业细分为条目钥匙，以关联对象类型和处理方法等关键内容建立。

单一事件推理

在告警信号发生后，通过对该信息的多维度识别找到知识库对应条目，给出处理决策。

组合事件推理

在一个短时间段内，变电站某一设备单元连续发生多个事故或告警信号，这些连续发生信号是存在关联的有机整体，称为一个组合事件。这个组合事件中必然是由某个事故或异常引起，组合推理逻辑就是要根据发生的组合事件推理出该设备单元究竟发生了何种异常和事故，给出一个综合的判断和处理方案。

组合事件逻辑推理方法主要是两种，一是穷举法，即某些事件的组合全部发生推理出一个异常事件。另一种是模糊推理法，只要在某设备单元上找到某个或几个事件，不管还有没有其他事件就推理出一个异常事件。

穷举法推理精度高，能有效排除误遥信的影响，但适应性略差，因为变电设备型号、构造繁多，告警信号不可能完全一致;模糊推理法推理精确度不如穷举法，偶然会受误遥信的干扰，但适应性很好，能应对不同型号、构造的设备，而且推理精确度也足以满足现场运行的需要。本工程中模糊推理法应用得更多一点，只有在事件特别重要、需要精确推理时才用穷举法。

3.1.4智能告警及分析决策系统的实现

智能告警及分析决策系统总体结构图包括公共处理流程、知识库系统、统一事件信息模型、智能体集合四部分组成

3.1.4.1统一事件信息模型

告警信息综合分类，句法和语义定义等。任何一个事件源学习其对应的告警信息描述规范，并注册该告警信息源，事件源使用公共处理流程的发送代理发送事件。

3.1.4.2公共处理流程

公共处理流程是告警信息传递和分发中介，单纯的技术实现模块。

3.1.4.3知识库系统

以变电站设备运行原理和普遍经验构建的知识库系统，具备简单的知识录入工具;智能处理过程不仅可使用其知识条目，还能根据实际工程要求智能地添加知识条目。

3.1.4.4智能体集合

把系统功能拆分为多维度识别、句法与检索、多媒体报警、实时联动应用、综合推理五个主要功能模块，按照智能体的要求去设计，每个智能体具备足够的独立性，由告警信息作为触发信号进行并行或串行处理。

3.1.5智能告警及分析决策系统的意义

智能告警及分析决策系统按告警源、敏感度和专业细分等综合知识库进行多维度识别。具有自动合成、语法检查、要素提取和无二义要素检索等功能，具有自动语音和短信报警等多媒体报警功能，采用各种可视化关联手段、事故追忆驱动和视频联动等实现实时联动应用,基于知识库和当前运行环境综合推理形成在线处理报告。综合推理和分析决策报告将很大程度上简化运行人员对信息的识别和梳理工作，让传统的边梳理、边分析和边处理工作得到根本简化，确保准确、快速地处理事故和异常。综合推理和分析决策报告准确地提供充分且必要的与事故和异常相关的信息，同时包含该事故和异常的一般性处理原则和方法推荐，协助运行人员及时地分析和处理事故，削弱事故对电网的影响和异常的危害性。有利于提高运行人员业务技能.知识库本身就是系统运行原理和经验的总结，在与实际发生事故和异常紧密结合的情况下，让运行人员针对实际问题进行分析和理解，能最有效地促进运行人员对设备、事故和处理方法的学习和理解。