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(dòng)化程度越來越高，信息量也越來越大；信息量的豐富勢(shì)必對(duì)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(shí)間內(nèi)海量信息對(duì)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(hào)湮滅，值班運(yùn)行人員難以快速抓住重點(diǎn)， 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(tái)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(shí)現(xiàn)與調(diào)度主站之間的信息交互?；谡緝?nèi)自動(dòng)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(duì)告警事件做簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)作分析等較為高級(jí)的需求。 因此，一個(gè)能夠進(jìn)行一些初步的保護(hù)動(dòng)作行為和開關(guān)動(dòng)作行為正確性評(píng)價(jià)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。基于整數(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(dòng)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(shí)，計(jì)算出保護(hù)動(dòng)作的期望狀態(tài)和開關(guān)跳閘的期望狀態(tài)，并與實(shí)際的狀態(tài)進(jìn)行比較，最符合實(shí)際情況的一個(gè)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(gè)0-1整數(shù)規(guī)劃模型描述，體現(xiàn)了假說狀態(tài)和實(shí)際狀態(tài)之間的偏差，概念清晰，但求解這個(gè)模型的時(shí)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(gè)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(gè)最優(yōu)解?；诒Ｗo(hù)動(dòng)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(shí)間段反映同一故障區(qū)域的動(dòng)作事件歸集到一起，按照時(shí)間順序形成一條保護(hù)動(dòng)作序列，稱之為保護(hù)動(dòng)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(gè)保護(hù)動(dòng)作的跳閘覆蓋率，每個(gè)動(dòng)作序列代表一個(gè)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(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易的特點(diǎn)，但是也存在嚴(yán)格依賴動(dòng)作事件的時(shí)間精確度，容錯(cuò)性有所欠缺，此外，此方法對(duì)分析復(fù)雜故障，如越級(jí)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(duì)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(hào)采集模塊，診斷啟動(dòng)判斷模塊，故障分析模塊，故障報(bào)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(dòng)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(kù)，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(gè)模型通過填庫(kù)操作生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫(kù)，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫(kù)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(dòng)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(hào)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(jí)分類的顯示；采集實(shí)時(shí)告警報(bào)文和電網(wǎng)實(shí)時(shí)斷面信息；3-2)掃描外部告警信息，尋找滿足啟動(dòng)故障診斷判據(jù)的信號(hào)；診斷啟動(dòng)判斷模塊工作，啟動(dòng)故障診斷的判據(jù)定義為以下兩個(gè)條件的組合A 斷路器分閘或者事故跳閘信號(hào)的出現(xiàn)B 觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警動(dòng)作信息這兩個(gè)條件中只要有一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間Tdelta內(nèi)雖然有新告警出現(xiàn)，但新告警事件發(fā)生時(shí)間距離本故障時(shí)段第一條告警事件發(fā)生時(shí)間超過一定的時(shí)差范圍Tdura ； 其中時(shí)間差Tde 1 ta和時(shí)間段閥值Tdura均可以由用戶定義，一般，這兩個(gè)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(gè)條件中只要有一個(gè)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(dòng)作鏈算法分析模塊和基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊啟動(dòng)，先進(jìn)行故障診斷的預(yù)處理，對(duì)故障診斷信息表表內(nèi)的告警信息進(jìn)行過濾，只保留會(huì)觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警信息，自動(dòng)裝置動(dòng)作信息和斷路器變位信息；3-6)針對(duì)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(bào)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(bào)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(dòng)和據(jù)動(dòng)狀態(tài)和開關(guān)的誤動(dòng)和拒動(dòng)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(gè)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(gè)保 護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)狀態(tài)，『4 二 1表示第1個(gè)保護(hù)動(dòng)作誤動(dòng)，『叫二 1表示第1保護(hù)拒動(dòng)。8 二 出？。，—。，社” 社2，丨丨！^一，13111^！ 1示各個(gè)開關(guān)的誤動(dòng)和拒動(dòng)狀態(tài)，^ 1表示第土 個(gè)開關(guān)誤動(dòng)，！^叫二 1表示第1個(gè)開關(guān)拒動(dòng)。
〔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(hào)采集模塊，診斷啟動(dòng)判斷模塊，故障分析模塊，故障報(bào)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(dòng)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(kù)；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(gè)模型通過填庫(kù)操作生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫(kù)，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫(kù)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(dòng)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(hào)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(jí)分類的顯示； 采集實(shí)時(shí)告警報(bào)文和電網(wǎng)實(shí)時(shí)斷面信息；3-2)掃描外部告警信息，尋找滿足啟動(dòng)故障診斷判據(jù)的信號(hào)；診斷啟動(dòng)判斷模塊工作，啟動(dòng)故障診斷的判據(jù)定義為以下兩個(gè)條件的組合 A 斷路器分閘或者事故跳閘信號(hào)的出現(xiàn) B 觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警動(dòng)作信息這兩個(gè)條件中只要有一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間Tdelta內(nèi)雖然有新告警出現(xiàn)，但新告警事件發(fā)生時(shí)間距離本故障時(shí)段第一條告警事件發(fā)生時(shí)間超過一定的時(shí)差范圍Tdura ；其中時(shí)間差Tdelta和時(shí)間段閥值Tdura均可以由用戶定義，一般，這兩個(gè)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(gè)條件中只要有一個(gè)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(dòng)作鏈算法分析模塊和基于整數(shù)規(guī)劃的分析模塊啟動(dòng)， 先進(jìn)行故障診斷的預(yù)處理，對(duì)故障診斷信息表表內(nèi)的告警信息進(jìn)行過濾，只保留會(huì)觸發(fā)跳閘的保護(hù)告警信息，自動(dòng)裝置動(dòng)作信息和斷路器變位信息；3-6)針對(duì)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(bào)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(bào)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(dòng)和據(jù)動(dòng)狀態(tài)和開關(guān)的誤動(dòng)和拒動(dòng)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(gè)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(gè)保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)狀態(tài)，Α = 1表示第i個(gè)保護(hù)動(dòng)作誤動(dòng)，Hiii = 1表示第i保護(hù)拒動(dòng)。B = Ibftl, bm0, bfi; bmi; bf2，bm2. . . bfq_i; bm^J示各個(gè)開關(guān)的誤動(dòng)和拒動(dòng)狀態(tài)，b^ = 1表示第i個(gè)開關(guān)誤動(dòng)，bm, = 1表示第i個(gè)開關(guān)拒動(dòng)；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(jì)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(shí)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(hào)采集模塊，診斷啟動(dòng)判斷模塊，故障分析模塊，故障報(bào)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(kù)；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(gè)模型通過填庫(kù)操作生成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備庫(kù)；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(dòng)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(duì)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(dòng)作分析。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102497024SQ201110425428
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)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(qǐng)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