專利名稱:基于整數(shù)規(guī)劃的智能告警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及智能化變電站智能告警系統(tǒng)。
背景技術(shù):
科技日新月異的發(fā)展,變電站自動化程度越來越高,信息量也越來越大;信息量的豐富勢必對數(shù)據(jù)的分析帶來了很大的幫助,但這也成為一把雙刃劍,這把雙刃劍的背面,則是“亂花迷人眼”,即,短時間內(nèi)海量信息對運(yùn)行值班人員的視覺和心理沖擊,往往先前涌入的信息還么來得及看完,旋即間又被一批新的信號湮滅,值班運(yùn)行人員難以快速抓住重點, 不利于迅速判斷故障,給出正確的處理判斷。隨著電網(wǎng)智能化的推進(jìn),變電站的智能化技術(shù)已逐漸成為智能電網(wǎng)技術(shù)的重要一環(huán)。變電站的監(jiān)控后臺的功能,可分為“監(jiān)”和“控”兩大類。而“監(jiān)”已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的直采各類數(shù)據(jù)的功能,應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大增強(qiáng)在變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)智能分析功能,充分利用變電站端采集的各類數(shù)據(jù),開展智能分析,加強(qiáng)告警信息的深加工能力,并實現(xiàn)與調(diào)度主站之間的信息交互?;谡緝?nèi)自動化系統(tǒng)的原始告警事件的故障分析是關(guān)鍵的,而目前應(yīng)用的智能告警系統(tǒng)只是對告警事件做簡單的篩選,過濾,分層分類后進(jìn)行較淺層次故障分析,如基于保護(hù)動作鏈算法的分析,不能很好的滿足復(fù)雜故障判別和保護(hù)動作分析等較為高級的需求。 因此,一個能夠進(jìn)行一些初步的保護(hù)動作行為和開關(guān)動作行為正確性評價的故障分析算法是有意義的,可以輔助相關(guān)人員進(jìn)行進(jìn)一步的故障排查?;谡麛?shù)規(guī)劃的分析算法,則可能滿足此要求。這種算法將故障相關(guān)的假定變量(主設(shè)備故障狀態(tài),保護(hù)動作狀態(tài),開關(guān)跳閘狀態(tài))作為輸入,依據(jù)一定的保護(hù)專業(yè)知識,計算出保護(hù)動作的期望狀態(tài)和開關(guān)跳閘的期望狀態(tài),并與實際的狀態(tài)進(jìn)行比較,最符合實際情況的一個假說就作為故障診斷的結(jié)果。基于整數(shù)規(guī)劃的分析算法可以用一個0-1整數(shù)規(guī)劃模型描述,體現(xiàn)了假說狀態(tài)和實際狀態(tài)之間的偏差,概念清晰,但求解這個模型的時候迭代次數(shù)隨著問題的規(guī)模曾指數(shù)性上升。因此,使用遍歷搜索方法求解此模型只能局限在一些小規(guī)模的問題,當(dāng)問題的規(guī)模超過一定程度之后,只能依賴一些具有啟發(fā)性的搜索算法(禁忌搜索算法)來迅速獲取一個收斂解,但此收斂解并不一定為最佳,只能是滿足快速故障分析條件下的一個最優(yōu)解?;诒Wo(hù)動作鏈的分析算法是一種快速電力系統(tǒng)故障分析方法,其核心邏輯為將某一時間段反映同一故障區(qū)域的動作事件歸集到一起,按照時間順序形成一條保護(hù)動作序列,稱之為保護(hù)動作鏈,然后利用局部拓?fù)浜捅Wo(hù)跳閘邏輯,分析序列中每個保護(hù)動作的跳閘覆蓋率,每個動作序列代表一個故障,這樣就最終得到故障分析結(jié)果這種方法具有邏輯簡單,實現(xiàn)容易的特點,但是也存在嚴(yán)格依賴動作事件的時間精確度,容錯性有所欠缺,此外,此方法對分析復(fù)雜故障,如越級跳間等也缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù),準(zhǔn)確性也有所欠缺。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是,提出基于整數(shù)規(guī)劃的智能告警方法與系統(tǒng),克服現(xiàn)有技術(shù)的問題,提出一種對系統(tǒng)的故障分析有了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)的智能告警方法與系統(tǒng),系統(tǒng)可采用智能的自適應(yīng)的故障解搜索算法,能夠適應(yīng)不同的問題規(guī)模,最大的提高了故障分析的速度。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于整數(shù)規(guī)劃的智能告警系統(tǒng),采用包括信號采集模塊,診斷啟動判斷模塊,故障分析模塊,故障報告生成模塊和分析結(jié)果的綜合展示模塊;其中故障分析模塊包括動作鏈算法分析模塊和基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊;進(jìn)行告警的步驟如下1)、網(wǎng)絡(luò)建模,將變電站一次設(shè)備及其連接關(guān)系填入數(shù)據(jù)庫,用戶用電力元件構(gòu)建廠站或系統(tǒng)單線圖,通過這種作圖方式生成電力系統(tǒng)廠站和系統(tǒng)的符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)模型,然后用這個模型通過填庫操作生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫,該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫不僅用作網(wǎng)絡(luò)建模,且故障診斷過程中,還是網(wǎng)路拓?fù)涔ぷ鞯臄?shù)據(jù)載體;2)、保護(hù)信息建模按照一次設(shè)備,保護(hù)裝置,保護(hù)信息,跳閘斷路器的層次關(guān)系進(jìn)行保護(hù)信息建模,建立保護(hù)主設(shè)備——保護(hù)信息——斷路器動作之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,保護(hù)主設(shè)備指一次設(shè)備;3)故障診斷的步驟3-1)由信號采集模塊將變電站層采集的告警信息進(jìn)行基于優(yōu)先權(quán)的分級分類的顯示;采集實時告警報文和電網(wǎng)實時斷面信息;3-2)掃描外部告警信息,尋找滿足啟動故障診斷判據(jù)的信號;診斷啟動判斷模塊工作,啟動故障診斷的判據(jù)定義為以下兩個條件的組合A 斷路器分閘或者事故跳閘信號的出現(xiàn)B 觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警動作信息這兩個條件中只要有一個條件滿足則滿足判據(jù)要求,即判據(jù)E = AUB;3-3)找到符合判據(jù)的告警信息后,將此告警信息標(biāo)記為本故障時段告警分析的第
一條信息;3-4)根據(jù)故障告警結(jié)束判據(jù),判斷此告警信息是否為本故障時段最后一條告警信息,將故障告警結(jié)束判據(jù)定義為以下條件的組合F 在此告警事件發(fā)生后一段時間Tdelta內(nèi)沒有新的告警出現(xiàn);G 在此告警事件發(fā)生后一段時間Tdelta內(nèi)雖然有新告警出現(xiàn),但新告警事件發(fā)生時間距離本故障時段第一條告警事件發(fā)生時間超過一定的時差范圍Tdura ; 其中時間差Tde 1 ta和時間段閥值Tdura均可以由用戶定義,一般,這兩個閥值的取值可以在以下區(qū)間進(jìn)行Tdelta e [10,60],單位秒,Tdura e [2,10],單位分鐘。這兩個條件中只要有一個條件滿足,則判斷滿足判據(jù)要求,即判據(jù)H = FUG;3-5)故障分析模塊工作,包括動作鏈算法分析模塊和基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊啟動,先進(jìn)行故障診斷的預(yù)處理,對故障診斷信息表表內(nèi)的告警信息進(jìn)行過濾,只保留會觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警信息,自動裝置動作信息和斷路器變位信息;3-6)針對過濾后的告警信息事件進(jìn)行基于整數(shù)規(guī)劃的故障診斷,分析結(jié)果發(fā)送至
告警窗,3-7)故障報告生成模塊和分析結(jié)果的綜合展示模塊工作,故障診斷結(jié)果的顯示以及故障診斷報告的保存。其中,基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊的工作流程是1)確定可疑故障,保護(hù)的誤動和據(jù)動狀態(tài)和開關(guān)的誤動和拒動狀態(tài),并由此確定故障假說相量只;
^00283 所述的假說向量!!二〔0,札8〕,其中0二風(fēng),屯,4,…仁」表示各個主設(shè)備的故 障狀態(tài),0表示正常,1表示故障,I? 二(什。,皿。,!-?!, !“叫,什2,!“叫.丨丨1-4-1’ 表示各個保 護(hù)的誤動和拒動狀態(tài),『4 二 1表示第1個保護(hù)動作誤動,『叫二 1表示第1保護(hù)拒動。8 二 出?。,—。,社” 社2,丨丨!^一,13111^! 1示各個開關(guān)的誤動和拒動狀態(tài),^ 1表示第土 個開關(guān)誤動,!^叫二 1表示第1個開關(guān)拒動。
〔0029〕 !I 二〔0,0,81是可疑故障區(qū)域相關(guān)的一些變量,具體確定方法如下 ^0030^ 1-0可疑故障的確定,即0的確定 〔0031〕
〔0032〕
〔0033〕
權(quán)利要求
1.基于整數(shù)規(guī)劃的智能告警系統(tǒng),其特征是采用包括信號采集模塊,診斷啟動判斷模塊,故障分析模塊,故障報告生成模塊和分析結(jié)果的綜合展示模塊進(jìn)行告警;其中故障分析模塊包括動作鏈算法分析模塊和基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊;進(jìn)行告警的步驟如下,1)網(wǎng)絡(luò)建模,將變電站一次設(shè)備及其連接關(guān)系填入數(shù)據(jù)庫;生成電力系統(tǒng)廠站和系統(tǒng)的符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)模型,然后用這個模型通過填庫操作生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫,該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫不僅用作網(wǎng)絡(luò)建模,且故障診斷過程中,還是網(wǎng)路拓?fù)涔ぷ鞯臄?shù)據(jù)載體;2)保護(hù)信息建模按照一次設(shè)備,保護(hù)裝置,保護(hù)信息,跳閘斷路器的層次關(guān)系進(jìn)行保護(hù)信息建模,建立保護(hù)主設(shè)備——保護(hù)信息——斷路器動作之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,保護(hù)主設(shè)備指一次設(shè)備;3)故障診斷的步驟3-1)由信號采集模塊將變電站層采集的告警信息進(jìn)行基于優(yōu)先權(quán)的分級分類的顯示; 采集實時告警報文和電網(wǎng)實時斷面信息;3-2)掃描外部告警信息,尋找滿足啟動故障診斷判據(jù)的信號;診斷啟動判斷模塊工作,啟動故障診斷的判據(jù)定義為以下兩個條件的組合 A 斷路器分閘或者事故跳閘信號的出現(xiàn) B 觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警動作信息這兩個條件中只要有一個條件滿足則滿足判據(jù)要求,即判據(jù)E = AUB; 3-3)找到符合判據(jù)的告警信息后,將此告警信息標(biāo)記為本故障時段告警分析的第一條 fn息;3-4)根據(jù)故障告警結(jié)束判據(jù),判斷此告警信息是否為本故障時段最后一條告警信息, 將故障告警結(jié)束判據(jù)定義為以下條件的組合F 在此告警事件發(fā)生后一段時間Tdelta內(nèi)沒有新的告警出現(xiàn); G 在此告警事件發(fā)生后一段時間Tdelta內(nèi)雖然有新告警出現(xiàn),但新告警事件發(fā)生時間距離本故障時段第一條告警事件發(fā)生時間超過一定的時差范圍Tdura ;其中時間差Tdelta和時間段閥值Tdura均可以由用戶定義,一般,這兩個閥值的取值可以在以下區(qū)間進(jìn)行=Tdelta e [10,60],單位秒,Tdura e [2,10],單位分鐘。 這兩個條件中只要有一個條件滿足,則判斷滿足判據(jù)要求,即判據(jù)H = FUG; 3-5)故障分析模塊工作,包括動作鏈算法分析模塊和基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊啟動, 先進(jìn)行故障診斷的預(yù)處理,對故障診斷信息表表內(nèi)的告警信息進(jìn)行過濾,只保留會觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警信息,自動裝置動作信息和斷路器變位信息;3-6)針對過濾后的告警信息事件進(jìn)行基于整數(shù)規(guī)劃的故障診斷,分析結(jié)果發(fā)送至告警窗,3-7)故障報告生成模塊和分析結(jié)果的綜合展示模塊工作,故障診斷結(jié)果的顯示以及故障診斷報告的保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于整數(shù)規(guī)劃的智能告警系統(tǒng),其特征是基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊的工作流程是1)確定可疑故障,保護(hù)的誤動和據(jù)動狀態(tài)和開關(guān)的誤動和拒動狀態(tài),并由此確定故障假說相量H;所述的假說向量H= [D,R,B],其中D= {(10,(1^4,...(1^}表示各個主設(shè)備的故障狀態(tài),0表示正常,1表示故障,R = {rf0, rm0, rf1 Mi1, rf2, rm2. . . rfn_1 rivJ表示各個保護(hù)的誤動和拒動狀態(tài),Α = 1表示第i個保護(hù)動作誤動,Hiii = 1表示第i保護(hù)拒動。B = Ibftl, bm0, bfi; bmi; bf2,bm2. . . bfq_i; bm^J示各個開關(guān)的誤動和拒動狀態(tài),b^ = 1表示第i個開關(guān)誤動,bm, = 1表示第i個開關(guān)拒動;H = [D,R,B]是可疑故障區(qū)域相關(guān)的一些變量,具體確定方法如下 1-1)可疑故障的確定,即D的確定,
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于整數(shù)規(guī)劃的智能告警系統(tǒng),其特征是2)建立目標(biāo)函數(shù)并計算期望值目標(biāo)函數(shù)描述的是由假說向量H= [D,R,B]得出的期望狀態(tài):與實際狀態(tài) [Rr, Br]之間的差別,具體如下
全文摘要
基于整數(shù)規(guī)劃的智能告警系統(tǒng),采用包括信號采集模塊,診斷啟動判斷模塊,故障分析模塊,故障報告生成模塊和分析結(jié)果的綜合展示模塊進(jìn)行告警;步驟是1)網(wǎng)絡(luò)建模,將變電站一次設(shè)備及其連接關(guān)系填入數(shù)據(jù)庫;生成電力系統(tǒng)廠站和系統(tǒng)的符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)模型,然后用這個模型通過填庫操作生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫;2)保護(hù)信息建模按照一次設(shè)備,保護(hù)裝置,保護(hù)信息,跳閘斷路器的層次關(guān)系進(jìn)行保護(hù)信息建模,建立保護(hù)主設(shè)備——保護(hù)信息——斷路器動作之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,保護(hù)主設(shè)備指一次設(shè)備;3)進(jìn)行故障診斷本發(fā)明能夠快速的,有效的對單一或復(fù)雜故障進(jìn)行詳細(xì)分析及故障過程中的保護(hù)動作分析。
文檔編號H02J13/00GK102497024SQ201110425428
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者葉睆, 張學(xué)強(qiáng), 朱廣名, 田華, 篤峻, 葛立青, 都海坤, 陳宏輝, 陳海波 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 廣東電網(wǎng)公司茂名供電局