專利名稱：城市電網事故智能決策支持系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種城市電網系統，尤其是一種城市電網事故智能決策支持系統。
背景技術：
隨著電力系統規模的擴大，電網調度工作日益重要。目前地區電網調度自動化都具備了較高水平，SCADA(Supervisory Control And DataAcquisition監視控制和數據采集)系統能提供電網正常和事故狀態下大量的遙測、遙信信息，包括設備量測信息、開關跳合閘信息和保護及自動裝置動作信息等，實現電網實時監控，為電網的安全穩定運行起了十分重要的作用。但電網發生故障時大量故障信息的涌入也給運行人員的信息識別和故障處理增加了難度。尤其在電網發生嚴重故障或復雜故障的情況下，將有大量的報警信息、故障信息涌入調度中心，使調度員應接不暇，不但錯失了處理事故的最好時機，并有可能由于判斷失誤而使事故擴大，釀成大停電。在這種情況下，如何能使調度值班人員和繼電保護運行管理人員及時準確地了解故障的真實情況，快速地判斷故障發生的地點、故障性質及嚴重程度，確定停電區域，科學地分析故障原因，并及時采取正確措施縮小故障范圍、避免事故擴大、減少故障損失，是擺在各級電網調度部門面前的重大課題。
目前，在地區電網中分析事故一般還是采用電話匯報、現場查看與SCADA數據相結合的方式。即在事故發生后，由變電站或下級調度的值班人員電話匯報保護動作情況和開關跳閘情況，并到跳閘設備處人工查看設備故障情況。地調值班員根據變電站或下級值班人員的匯報結果，結合調度SCADA系統的遙測遙信變化信息和事項信息以及其它可用信息，再結合事故處理的經驗而得出故障結論。處理事故時，也是根據電網事故后的運行方式和電網的拓撲結構及事故處理規程等，人工設計可行的故障恢復方案，并通過遙控操作或電話下發通知的方式完成事故處理的倒閘操作。可見，這種人工分析和處理事故的方式，與電網安全穩定運行和防止大面積停電的要求是不相適應的。
隨著電網不斷發展龐大，調度部門管轄的設備數量大大增加，設備所處運行環境也更加復雜，給調度部門正確判斷和處理事故帶來了新的難度；而面對用戶對電能質量和供電可靠性日益增長的要求，調度部門在事故發生時，不僅要正確判斷和處理事故，而且還要盡量提高響應速度。
現有的調度自動化系統能夠提供各廠站的運行信息，但是由于種種原因，事故時的自動化信息尤其是事故總信號和保護相關信號不準的情況還是客觀存在，而調度員的日常工作和監控的廠站也較以前增加很多，因此事故的確認主要還是靠變電站值班人員的匯報，這樣不但降低了調度員的工作效率而且也沒有發揮出自動化系統應有的作用，造成對一些事故不能在第一時間發現和處理。另外，事故時大量信息涌入，但決策需要的依據和信息卻沒有有效合理的集中起來，分散在各種臺帳資料、自動化系統和簿冊中，給調度員的使用查找帶來困難。
在參考方案提供和處理方案防誤審核方面，事故處理往往在較短時間內完成，主要是當班調度員依靠自身經驗進行分析和判斷，沒有誰能提供參考方案，對事故處理方案正確性的保障也只能依靠當班調度員之間的審核。
另外，現有的調度系統也不包含事故預想和歷史故障的檢索，不利于方便的對以前發生過的事故及其處理情況進行查詢，也不利于調度員的學習和經驗積累。
電網這種實時性很強的電力傳輸和分配網絡。在電網發生事故時，要求調度員快速準確地分析和判斷故障，迅速隔離故障設備，恢復電網安全穩定運行。隨著電網的發展和管理設備的增加，電網調度運行方式更趨復雜，已有的系統不能提供從信息集成、故障判斷、提供恢復方案和防誤、事故追憶等方面為調度員提供有力的全方位的決策支持。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種城市電網事故智能決策支持系統，能夠實時監測電網運行狀況。正常操作時為調度員提供事故分析和處理的模擬培訓；作為信息集成平臺，方便調度員查詢設備保護配置、保護整定書、廠站事故預案、母線或變壓器相關重要用戶、緊急減負荷信息、分廠站操作注意事項及查詢歷史故障等功能；提供典型預案設計功能；在電網發生事故時自動提供故障設備、故障類型、停電區域、受影響的重要用戶、開關及保護動作行為分析等信息，并根據電網事故前后的運行方式和廠站拓撲信息，智能化或手動生成恢復方案，并提供有效的綜合防誤操作手段，保證事故處理的可靠性。
為解決上述技術問題，本發明一種城市電網事故智能決策支持系統的技術方案是，包括共享的SCADA系統數據，還包括采集的遙信遙測數據模塊和電網實時運行方式模塊，對SCADA數據進行預處理，數據經預處理后傳輸到故障分析模塊，故障分析模塊和故障處理模塊結合電網運行方式以及專家知識庫和PAS服務進程進行故障分析和故障處理，并將故障處理結果存儲于歷史數據庫模塊，歷史數據庫還模塊中還包括典型預案知識庫模塊，該歷史數據庫模塊還與保護配置模塊相連接，保護配置模塊共享調度管理信息系統(Dispatching Management Information System，簡稱DMIS)模塊的部分數據。
本發明是一種城市電網事故智能決策支持系統，通過信息預處理、故障分析模塊、專家知識庫模塊等有機組合和連接，為調度員的事故處理提供一個有力的決策支持工具，提高了調度員準確、快速處理事故的能力。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述圖1為本發明模塊結構圖；圖2為本發明專家系統方法故障分析流程圖；圖3為本發明模式識別方法故障分析流程。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明一種城市電網事故智能決策支持系統，包括進行數據采集和處理功能并且能提供電網正常和事故狀態下大量的遙測遙信信息的SCADA模塊，包括SCADA模塊所提供的遙信遙測數據和實時運行方式。信息預處理模塊對SCADA數據進行預處理，數據經預處理后送到故障分析模塊，系統將結合電網運行方式，利用專家知識庫和PAS服務進程進行故障分析和故障處理，故障處理結果將存儲于歷史數據庫，同時歷史數據庫還存儲了典型預案知識庫，該歷史數據庫還與保護配置模塊相連接。保護配置模塊共享DMIS(調度管理信息系統Dispatching ManagementInformation System)模塊的部分數據。其中，SCADA模塊采集系統的實時信息包括開關刀閘變位信號、遙測量、微機保護動作信號。
本發明采用基于動態權重的算法來智能識別誤報和正常操作信號等無效信號，它根據SCADA的實際運行情況和特點動態分配各種信號對故障特征的權重，對每一個跳合閘開關的相關信息權重進行綜合計算，形成其故障可信度值。而對于另外一些具有明顯特征的非故障信號則采用基于規則的方法進行排除。這樣就可以有效地過濾掉各種干擾信號，并及時獲得故障信號。本發明對SCADA系統誤報和多余信號處理采用的部分原則如下1，如果收到開關跳閘信號(最終狀態)，但開關量測仍然存在，且與之相關的其它量測也存在，認為是開關誤報；2，如果某設備有接地、檢修牌等實時標志牌，或分析得到的設備狀態為檢修或冷備用狀態，認為關于該設備的開關跳合閘信號不屬于故障信號；3，如果在某開關跳合閘前得到該開關的遙控事項，認為不是故障信號；4，如果某開關屬于當前正在試送的設備開關，認為相應的開關跳合閘信號是試送成功或失敗信號，不是獨立的故障信號；5如果在短時間內反復收到某開關的跳合閘信號，認為是信號誤報，如果信號中只有保護信號而沒有開關跳閘，認為不是故障信號。
本發明中采用數據挖掘技術，利用電網故障信息的冗余度，將缺失的信號補充到故障信息隊列中，對多種信號進行校驗和補足。例如如果開關跳閘，分析是否有順序的合閘信號以及再次跳閘信號，如果在開關跳閘信號后得到本開關的合閘信號(一定時間間隔內)，認為是開關重合。如果收到的是跳閘-合閘-跳閘信號，則認為是重合閘失敗。如果得到本開關的重合閘動作信號，但未得到開關的順序合閘信號，則通過相關量測比較分析是否存在漏報可能，如果不是漏報，則認為是開關重合時拒動，在事故處理中會特殊考慮。用此方法，即便沒有來自SCADA的重合閘動作信號，也可正確分析開關的重合閘動作情況；如果跳閘開關所在母線有自切標志(自切標志牌)，可根據自切牌所屬設備(本系統要求自切牌要關聯到分段或母聯開關的被切換電源母線側)來分析自切開關的動作情況，如果得到該開關合閘信號，無順序跳閘信號，認為自切動作且成功。如果順序得到該開關的合閘和跳閘信號，則認為自切動作不成功。此時，即使沒有來自SCADA的自切動作信號和自切后加速動作信號，仍然能夠正確分析自切動作情況。
本發明從SCADA模塊采集系統的實時信息包括開關刀閘變位信號、遙測量、微機保護動作信號及各種事項信息等。并進行分級數據濾波，識別誤報信號、重復傳送信號以及正常操作信號等，把處理過的數據做為故障分析的有效信息源。并且始終保留當前時刻前30秒的數據，當故障發生時，自動將這些數據寫入系統數據庫，用于故障分析和事故追憶。
故障處理模塊中包括與事故處理有關的靜態和動態信息集成在智能決策支持系統中。如廠站和設備事故預案、廠站操作注意事項、保護整定書等靜態信息和母線所屬分區、設備重要用戶信息等動態信息。靜態信息查詢是基于界面元素和設備及廠站文檔關聯的Web頁面顯示方式，提供動態關聯手段，可以根據需要隨時關聯設備和文檔；動態信息查詢則是基于網絡拓撲和實時運行方式的智能查詢方式，如母線所屬分區查詢，當在界面上選定某條母線時，本系統自動根據該母線與各母線元件的連通關系向電源側搜索，所經過的每個設備都用同樣的方式搜索其上端元件，直到找到有效的分區電源點。
本發明故障分析模塊對經過數據濾波的開關跳閘信號和保護動作信號進行處理，得到故障相關數據，并調用專家知識庫模塊的數據，進行分析，得到故障結論。
本發明故障數據庫模塊包括歷史數據庫模塊和典型預案模塊。其中，歷史數據庫模塊包括實際發生的電網故障信息，例如開關跳閘信息、保護動作信息和自動裝置動作信息和故障結論信息。該模塊的內容可隨時更新。在實際應用中，經過調度員審核確認后，按便于檢索的形式保存到系統的故障特征庫，每次有新的故障發生時，如果故障數據與保存的信息具有相同的特征，則認為可以采用特征庫中的故障結論。而典型預案模塊，包括預先設定典型故障，作為后來的模式識別特征數據，可以更好地滿足故障特征數據完備性的要求。
本發明系統基于SCADA系統平臺，共享SCADA系統的參數和實時數據，集實時數據的過慮和誤報信號識別、故障信息集成、基于知識庫的故障綜合分析、智能化事故處理決策支持(綜合防誤的故障隔離和恢復、智能化試送方案、緊急減負荷方案設計等)、典型事故處理方案生成和故障信息管理以及事故處理培訓等功能于一體，融合專家系統技術和模式識別技術構建的故障分析知識庫采用網絡拓撲層、電網操作層和當地規則層三層原則，將當地調度操作規程中的各項調度操作和事故處理原則納入知識庫，與電網操作層知識相配合，在合理的推理控制策略指導下，智能化生成具有綜合防誤功能的事故處理方案，故障分析知識庫采用分層分析方法，先確定故障的停電區域，再對停電區域內的所有設備采用相關權重比較法分析設備與保護信號的動作關系，最終確定故障設備和可能的故障類型。基于專家系統理論，通過目標匹配、電源點優化和可靠性評價來設計智能化故障恢復策略，形成具有優先級的故障恢復操作方案，并通過設計的防誤操作規則和專用試送規則庫，提供故障恢復中的綜合防誤手段，指導系統試送過程。系統允許對給定設備的同一運行方式定義一套或多套典型事故預案，并由調度員根據事故實際情況選擇合適預案，系統自動調用匹配的典型事故處理預案作為當前故障的恢復方案。
本發明一種城市電網事故智能決策支持系統，基于SCADA一體化平臺，共享SCADA系統的參數和實時數據，實現故障數據處理和監測、故障信息集成、電網故障綜合分析、綜合防誤的故障隔離與恢復、故障試送智能化指導、緊急減負荷指導、典型事故預案設計、故障信息管理及事故處理培訓等功能，滿足了調度員事故處理智能化決策支持的需要。
權利要求
1.一種城市電網事故智能決策支持系統，其特征在于，包括共享的SCADA系統數據，還包括采集的遙信遙測數據模塊和電網實時運行方式模塊，信息預處理模塊對SCADA數據進行預處理，數據經預處理后傳輸到故障分析模塊，故障分析模塊和故障處理模塊結合電網運行方式以及專家知識庫和PAS服務進程進行故障分析和故障處理，并將故障處理結果存儲于歷史數據庫模塊，歷史數據庫還模塊中還包括典型預案知識庫模塊，該歷史數據庫模塊還與保護配置模塊相連接，保護配置模塊共享調度管理信息系統模塊的部分數據。
2.根據權利要求1所述的城市電網事故智能決策支持系統，其特征在于，還包括與歷史數據庫模塊相連接的歷史故障查詢模塊。
3.根據權利要求1或2所述的城市電網事故智能決策支持系統，其特征在于，SCADA模塊采集系統的實時信息包括開關刀閘變位信號、遙測量、微機保護動作信號。
4.根據權利要求1或2所述的城市電網事故智能決策支持系統，其特征在于，該系統始終保留當前時刻前30秒的數據。
5.根據權利要求1或2所述的城市電網事故智能決策支持系統，其特征在于，所述故障分析模塊對經過數據濾波的開關跳閘信號和保護動作信號進行處理，得到故障相關數據，并調用專家知識庫模塊的數據，進行分析，得到故障結論。
全文摘要
本發明公開了一種城市電網事故智能決策支持系統，該系統包括共享的SCADA系統數據，還包括采集的遙信遙測數據模塊和電網實時運行方式模塊，對SCADA數據進行預處理，數據經預處理后傳輸到故障分析模塊，故障分析模塊和故障處理模塊結合電網運行方式以及專家知識庫和PAS服務進程進行故障分析和故障處理，并將故障處理結果存儲于歷史數據庫模塊，歷史數據庫模塊中還包括典型預案知識庫模塊，該歷史數據庫模塊還與保護配置模塊相連接，保護配置模塊共享調度管理信息系統模塊的部分數據。本發明為調度員事故處理提供有力的全方位的決策支持。
文檔編號H02J13/00GK101043152SQ200610025039
公開日2007年9月26日 申請日期2006年3月24日 優先權日2006年3月24日
發明者陳東, 顧黎強, 陳鈞德, 林紅, 徐芳敏, 袁一鳴, 徐濤, 金玲麗, 王偉, 張麟 申請人:上海市電力公司