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摘要：本文首先分析了整体软件的架构，其中主要包含建模类模块、分析类模块与交互类模块，然后分析了分布式故障诊断关键技术，其中主要包含：变电站故障诊断建模技术；基于模型驱动的变电站智能推理机；主站和子站告警信息交互。
关键词：调度一体化；变电站；分布式
故障诊断能快速分析电网故障相关信息,定位故障设备,帮助运行人员快速有效地恢复电网正常运行,是电网运行控制的关键应用之一。分布式故障诊断分别在调控中心和变电站进行故障诊断处理,主站与子站间原始告警传输少、实时性好,是一种较为合理的故障诊断解决方案。但一方面受限于变电站故障诊断专家系统技术水平,另一方面目前智能调度与变电站分立建设,仅通过远动通信规约进行有限的数据交互,使得主站与子站应用信息交互受到限制。系统在变电站端提出一种故障诊断描述语言,解决了故障诊断专家知识库建模和维护的难题,提出基于模型驱动方法的智能推理机,实现了变电站故障诊断专家系统的故障推理实用化;再采用广域服务总线技术,结合主站综合智能告警功能,实现主站与子站告警应用分布式协同。现场运行表明,基于调变一体化系统的分布式故障诊断能够对故障告警信息进行实时、可靠地智能处理,支撑智能电网一体化运行控制和安全稳定运行。
一、软件架构
调变一体化系统采用了面向服务的体系架构(SOA),纵向贯通各级调控中心与变电站;调度与变电站系统使用统一平台,支撑调度与变电站一体化模型管理、一体化安全防护、分布式协同应用等各类业务。基于调变一体化系统的分布式故障诊断包括调控中心综合智能告警与变电站故障诊断专家系统两层,前者主要负责对站内故障、跨站故障以及跨区故障进行综合判断,给出故障分析结果和处理建议,后者主要负责对站内实时信息进行快速分析,得出初步的站内故障简报。通过广域服务总线技术,实现调控中心与变电站间灵活方便的故障诊断应用交互和信息共享。
变电站系统通过数据采集获取电网和设备的实时运行状态,传至基础平台进行基本处理和数据存储,然后一方面将远动转发表中配置的原始实时数据通过远动通信转发上送至调控中心前置接收单元,处理后送至调控中心综合智能告警单元作为原始信号输入;另一方面,采集的实时数据将送给故障诊断专家系统进行分析处理生成故障简报,然后通过广域服务总线送至调控中心综合智能告警单元作为分析类信号输入。 故障诊断专家系统主要由建模类、分析类、交互类三类模块构成。
（一）建模类模块
建模类模块主要完成专家系统的知识建立与维护,其中包括告警建模模块和告警知识库模块。告警知识库是由告警建模形成的各种故障推理模型集合,是变电站故障诊断专家系统的核心模块,也是变电站故障诊断专家系统能否实用的决定因素。本文提出了采用一种故障描述语言来实现告警知识的建立与维护,有效解决了该问题。
（二)分析类模块
分析类模块主要完成采集信号的实时分析处理,其中包括告警分层分类、告警模型解析、智能推理机等模块。告警信号分层分类属于变电站监控系统的基本公共服务,它实时地处理各种遥信、遥测、保护、装置自检信息等监控数据,当检测到异常或者变化(断路器、隔离开关位置变化等)时,根据数据库中的告警预定义设置,产生不同告警类型和等级的告警信息,实现了告警信息的分层和分类。
告警模型解析主要是分析、处理告警信息中所包含的IEC61850模型信息。由于变电站全面采用IEC61850标准,因此变电站采集的监控数据都含有IEC61850模型信息,经过告警模型解析后,可以提取并获得告警信号相关的二次设备详细信息乃至其所对应的一次设备信息,自动完成了告警信号与一次设备、二次设备的映射,从告警知识库中匹配相关的故障推理模型,为智能推理机提供推理数据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆智能推理机是故障诊断的核心应用模块,其自身不含任何推理逻辑,其逻辑来自于智能告警知识库,通过实时接收告警模型解析服务推送的告警信息,并与故障诊断模型条件进行匹配,当某个推理实例的故障特征以及约束条件全部满足时就可以完成推理并生成故障简报。
（三）交互类模块
交互类模块主要完成专家系统分析结果的展示与远传功能,其中包括告警交互服务模块和告警界面展示模块。
告警交互服务是变电站故障诊断专家系统与调控中心的交互接口,通过基础平台的广域服务总线与调控中心综合智能告警应用实现协同互动。
二、分布式故障诊断关键技术
（一）变电站故障诊断建模技术
告警逻辑建模是实现变电站故障诊断专家系统的基础。实现变电站故障诊断标准化建模的前提是变电站一次设备模型与二次设备模型的标准化。调变一体化系统平台中建立了统一的电网设备模型,变电站智能告警专家系统基于平台中统一设备模型,分析各种故障逻辑,最终抽象出各种故障逻辑模型。
（二）基于模型驱动的变电站智能推理机
现有变电站故障诊断专家系统通常采用代码直接和数据模型进行绑定的数据驱动方式,虽然有助于快速实现功能,但难以适应告警规则逻辑复杂多变的需求,降低了系统灵活性和实用性,使得目前变电站故障诊断功能难以满足实际应用推广的需求。采用基于模型驱动的故障诊断可以有效解决这一难题。
（三）主站和子站告警信息交互
传统的主站与子站交互是基于IEC60870-5-04等远动通信规约,这种方式能够可靠、高效地传输四遥信息,但灵活性和扩展性较差,难以满足故障诊断应用的交互需求。而调变一体化系统采用了面向服务的体系架构,具有良好的灵活性和扩展性,其广域服务总线技术可满足调控中心与变电站之间的分布式应用信息交互需求。故障诊断的主站与子站交互方式除了子站故障简报主动发布方式外,还增加了主站调阅子站故障简报方式,支持主站按指定条件按需调阅子站生成的历史故障简报,解决了以往主站只能被动接收子站实时信息,难以浏览子站历史信息的问题,有效提高了主、子站信息交互水平。
结束语
本文提出了一种基于调变一体化系统统一平台 技术的分布式故障诊断。该 系统有效结合了调控中心综合智能告警和变电站故 障诊断专家系统,实现快速、可靠地分析变电站故障 原因,可以帮助调控运行人员及时有效地处理故障, 满足电网安全稳定运行需求。从未来发展看,故障诊断分布式处理将是一个 循序渐进的发展过程,需要根据电网建设的业务要 求,进行不断地研究与创新。
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论文作者:邱昌龙,罗富宝,沈越
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/20
标签：变电站论文; 故障诊断论文; 专家系统论文; 故障论文; 模型论文; 分布式论文; 模块论文; 《电力设备》2017年第13期论文;