告警直传在电力调度系统中研究与应用

丁德鑫，史金伟，严亚琦

(1．国电南瑞科技股份有限公司 电网调控技术分公司，江苏 南京210000;2．浙江省电力公司 自动化处，浙江 杭州310007)

0 引言

随着电力行业的发展，智能电网［1］成为电力行业的发展趋势。电网智能化要求将电力流、信息流、业务流进行高度的融合。为了提高电网的可靠性，使得电网能够安全、经济、高效的运行，近年来按照国家电网公司全面推进大运行体系建设要求，提出“告警直传，远程浏览，数据优化，认证安全”技术原则，告警直传已成为电力调度系统日常监视的重要组成部分。本文深入研究告警直传技术的应用范围，研究调度主站利用基于模型匹配对直传告警信息处理方法，实现调度主站系统对下级调度系统(主要指变电站)上送的各类告警信息进行按需屏蔽、信息分区分流［2］、智能化分析统计。并此基础上，扩展其应用范围，实现了省级-地区级调度系统、网调-省级调度系统、主-备调系统间信息按需传送的功能，为异构系统间按需交互和共享提供了全新的方法。

1 告警直传技术应用现状及存在的问题

1.1 告警直传技术应用现状

目前，告警直传［3］在各级调度系统中实现了基础应用，即变电站监控系统通过DL476 规约［4］将告警直传信息上送到调度主站端，调度主站端告警服务处理后由告警窗进行显示。在当前实际应用过程中，各级调度系统只停留在“看”告警信号的层面上，未能对告警直传的信息深入整理、有效利用。调度主站系统中值班人员只是单纯地看信息，而随着电力行业的发展，无论是变电站的数量，还是单个变电站的信息规模，大量的告警信息相对值班人员来说，即便是优化过的告警直传信息，其信息量仍然是海量的。同时由于传统厂站端与调度主站端的数据传输使用远动通信方式，依赖远动信息点表，通过CDT，IEC-101/104 等规约［5］传输。需要人工核对信息，并通过远动实验进行验证信息的正确性，增加变电站接入［6］调度主站系统的时间，增加了运维人员的工作量。

1.2 目前告警直传使用中存在的问题与不足

告警直传是指以变电站监控系统为信息源，按照相关的分类标准，生成标准的告警条文。经由变电站图形网关机通过DL476 规约直接以文本格式传送到调度主站及设备运维站，分类显示在相应的告警窗并存入告警记录文件。调控中心可通过接收到的实时数据和设备告警信息，实现对变电站设备的远程监控。目前告警直传在使用中主要存在以下几个方面的问题与不足:

(1)调度主站端将变电站上送的告警信息送到告警窗显示上或者存入文件，这样在新站调试或者子站发生异常情况时，大量告警信息进入调度系统，调控员无法对告警直传刷屏信息进行单点、间隔、或者整站告警抑制，告警直传信息刷屏时严重干扰正常监控工作。

(2)缺乏对告警直传信息进一步的扩展应用研究。变电站上送的直传告警中相比较于通过常规IEC-101/104 远动规约上送的遥信遥测的方式，省去了主站前置、SCADA、告警服务处理的过程，含有丰富的信息。所以对直传告警如何进行存储分析，利用数据挖掘技术提取出有用的信息有待研究。

(3)网-省-地三级调度系统中对信息共享和互传的需求越来越大，即省级调度系统经常需要获得地区级系统中的信息，网调系统需要获得省调系统的信息，特别是双方为异构系统时，信息交互共享的难度较大。目前的做法有基于XML 文件交互的方式，或者是开发双方底层通讯模块。基于文件的方式由于是非事件驱动的扫目录方式效率低，基于磁盘I/O，文件方式的交互实时性较低。重新开发信息交互通讯模块，涉及到双方约定具体细节等问题。

按照调控一体化［7］的要求，调度业务与设备监控业务相融合，由此又需要上送大量变电站数据信息，大幅增加了主站系统数据库的处理和维护负担。为此，需要对“告警直传”数据交互方式深入研究，以解决变电站数据剧增带来的传输和处理问题，优化告警直传的数据，使值班人员更多地关注重要有效的信息。

2 告警直传深化应用及实现

2.1 告警直传一般流程

告警直传一般流程是:下级调度监控系统实时地收集本地SCADA 告警信息，按照告警直传规范［8］组织告警内容，发送给本地网关，本地网关在告警直传通道通过DL476 规约将信息送到上级调度系统。上级调度系统前置网关收到之后交由分析解析模块做处理，发送给本地告警服务模块，告警模块根据告警定义处理后通过消息发送给告警窗显示或者按需存储。

2.2 告警直传信息分区分流按需屏蔽统计分析

作为调度主站端，仅仅实现变电站告警显示不能满足日常的监控需求。特别是新站投入或者异常情况下站端上送大量告警时，必然对主站正常的监控工作造成一定的干扰。本文研究并实现了调度主站端接入大量告警直传厂站下对告警直传信息进行自动责任区信息分区分流、告警信息按需屏蔽、统计分析等功能，过程如下:

(1)主站告警直传前置网关通讯模块通过DL476 规约收到子站上送的告警报文后，取得该通讯厂站的属性(包括责任区值、厂站ID等)信息，通过解析告警字符内容，匹配告警内容与通讯厂站，获得厂站告警状态，按照消息结构进行组织，发送给SCADA 告警分析解析处理模块。

(2)SCADA 告警分析解析处理模块实时接收前置网关机发过来的消息，进行告警抑制屏蔽判断。根据子站上送告警内容中设备描述能否和主站系统模型匹配分别采用不同策略:基于模型匹配策略、基于人工干预按需屏蔽策略。先采用基于模型匹配策略进行屏蔽判断，若判断出没有告警抑制，采用基于人工干预按需屏蔽策略，示意图如图1。

图1 告警抑制判断流程

基于模型匹配策略进行告警屏蔽判断，遵循“厂站→间隔→设备”的顺序，进行告警抑制状态判断，流程图如图2。

图2 基于模型匹配策略判断流程

该策略包含3 个步骤:1)根据厂站ID 到厂站表中判断厂站状态是否包含“告警抑制”，如果包含，对该告警信息打上告警抑制标记。2)解析告警内容中间隔名称，到SCADA 间隔表中匹配，如果匹配到且间隔状态包含告警抑制，将该告警信息打上告警抑制标记。3)解析告警内容中的设备名称，到SCADA 断路器、刀闸等设备表中匹配判断，如果该设备在主站模型系统中是告警抑制状态，将该告警信息打上告警抑制标记。

由于某些原因，子站上送的告警内容中设备名称等无法在主站模型上匹配，针对这种情况，本文实现了基于人工干预按需屏蔽方法，示意图如图3。

图3 基于人工干预按需屏蔽示意图

新增告警直传抑制信息表，包含“设备名称”、“间隔名称”、 “抑制类型”、 “抑制状态”等字段，其中“抑制类型”表示是单点抑制还是间隔抑制。“抑制状态”表示是告警抑制还是正常。调度员操作的信息写入该表。调度员在告警窗上看到某条告警，判断该设备告警不再需要上告警窗，通过在告警窗上点击右键菜单，选择“告警抑制”或者“间隔抑制”。需要恢复告警时，在告警窗上右键选择该告警后点击“取消抑制”或者“取消间隔抑制”。

告警抑制判断过程:1)将告警中的间隔名称到告警抑制信息表中查找，如果找到该间隔且是间隔告警抑制，则该告警打上抑制标记。2)将告警中的设备名称到告警抑制信息表中查找，如果找到该设备且是告警抑制，则该告警打上抑制标记。否则判为不抑制。若监控员需要对某个设备进行相关抑制操作但由于时间太长，该条告警在告警窗上无法找到，系统提供了“历史抑制信息维护”界面工具进行操作维护。在该工具上可以浏览所有操作过的告警信息，并可以进行“抑制”或者“解除抑制”操作，方便使用。

(3)SCADA 告警分析解析处理模块将处理完成的信息组织成告警消息发给主站平台的告警服务模块，根据事先的告警定义规则，发送到告警客户端。告警客户端收到消息后，首先解析出报文的各个字段，读取出责任区值。定时读取用户在总控台上所选的责任区值。最后进行判断，如果用户所属的责任区包含了该设备所属的责任区，则该节点就可以显示告警信息，否则过滤该告警不显示。同时，在告警窗上通过告警类型设置可以设置本节点是否显示告警直传类型的告警。通过以上步骤，实现了告警直传信息分区分流，按需屏蔽。

(4)告警直传信息分析统计。告警直传信息中包含了变电站的设备运行状态的丰富信息，通过对这些信息进行挖掘，可以辅助日常的监控工作。本文对告警直传按照告警等级、时间、厂站、设备等存储到文件中，开发了分析统计模块，每天对这些文件统计汇总，按厂站、时间、“事故、异常、越限、变位、告知”5 类告警等级等进行统计，形成报表，并可以与通过常规的IEC-101/104 规约上送的信息产生的告警进行对比，在调度系统中以某几个站告警直传信息分析统计举例，统计结果示意如图4。

图4 告警直传分析统计图

2.3 省调-地调异构系统告警按需直传

随着调控一体化系统的建设，省级调度系统也需要监视非直接管辖的地区调度系统的某些厂站运行状态。原先的建设模式需要将地区的厂站逐一接入到省调侧，这种做法存在一定的重复建设，因为地区调系统已经对这些厂站纳入监控。借助于告警直传应用，本文实现了省-地异构系统间告警信息按需传送。快速高效，不增加任何硬件等资源实现了一体化信息监控。地调系统告警信号通过告警直传上送到上级系统的流程如图5。

图5 省-地异构系统告警信息按需传送示意图

地调侧系统SCADA 模块上告警处理模块实时接收本系统告警信息，判断该告警是否包含厂站信息，通过预先的配置文件中配置的告警类型，判断该类型的告警是否需要上送。对于本系统被抑制的告警，不上送上级调度系统。通过本地系统数据库中配置，可以选择该量测信息点的告警信息是否需要上送到上级系统。由于地区级系统建设得较早，告警信息中设备命名等存在不符合国网公司“电网设备通用模型命名规范”［9］中的要求，需要进行告警内容格式修改。地区级系统中，告警信息内容不符合现有告警直传信息规范，所以需要进行告警等级拼接。通过配置文件配置地区系统告警窗各个窗口与告警等级的对应关系，将告警信息内容添加“告警等级”字段。最后将最终的告警信号发给本地前置网关，进而通过规约上送到省级调度系统主站。

2.4 网调-省调综合智能告警直传

随着智能电网调度技术支持系统在网调、省调建设以来，电网已经形成纵向贯通的格局，上下级调度系统间的数据交互的需求变得日益迫切。其中综合智能分析告警模块［10］(ISW)需要把省调系统判出的告警分析发送到网调系统的ISW 模块，在网调主站系统内做全局性的高级应用软件分析应用。借助于告警直传可以方便地实现该功能。在省级调度系统侧，前置网关和ISW 发送模块约定消息通信的格式，为了与现有的告警直传5 级告警区分，扩展以“〈9〉”作为告警等级标识。前置网关收到之后通过告警直传通道传送到网调，网调前置网关判别告警等级是否为“〈9〉”，再以和网调ISW 约定的消息格式发送给网调ISW。同时为了增加传输的可靠性，增加直传确认功能，解决某些异常情况下ISW 告警没有成功送到网调系统的问题。非常简便直观地实现了网省之间信息按需传送，整个流程示意图如图6。

2.5 主-备调告警直传信息共享

现在各级调度系统建设一般都是主-备调建设模式，由于各种原因，子站可能只能和主调/备调一套系统进行连接建立告警直传通道，备调/主调系统如何获得变电站告警直传信息成为需要解决的问题。借助于告警直传应用，在主-备调系统间建立DL476 通道，主调系统接收本地前置网关发送的告警直传信息，发送到备调的网关机，这样，备调前置网关接收到报文后发送给后台处理模块，即通过多级告警直传实现主-备调告警直传信息共享，其过程如图7。

图6 网-省ISW 告警信息传送示意图

图7 主-备调告警直传共享示意图

3 告警直传应用效果

随着各地区告警直传的推广和应用，基于OPEN-3000，D-5000 平台已经实现了变电站-调度主站，地区调度系统-省级调度系统，省级调度系统-网调，主-备调系统告警直传的运行模式。目前在江苏、浙江、四川、山东、陕西、安徽等省的地区级调度系统中实现变电站-主站告警直传信息接入。还实现了山东-华北、江苏、安徽-华东、陕西、宁夏-西北网调借助于告警直传实现综合智能分析与告警信息从省调传送到网调，服务于网调业务应用需求。在宁夏实现了将D5000 系统接收到的变电站告警直传告警传送到地调OPEN-3000 系统上。在河南省地一体化系统上实现了将省调用户关心的各地调D5000 系统应用工况、网络工况等告警信息通过告警直传上送到省调系统上，方便省调对地调系统运行状况进行巡检。以这种轻量级的方式扩充了各种应用。

4 结论

告警直传技术及其应用打破了过去调控信息直采直收的传统方式，结合远程浏览［11］技术，实现了主站端对变电站的全景监视，上级调度系统对下级调度系统按需监视。解决了调控信息数据多、系统运行压力重、维护工作量大、信息调试时间长及现场安全风险大［12］的问题。对告警直传信息实现了信息分区分流、按需屏蔽、统计分析，进一步提高了告警直传模块的可用性，减轻了调度运维人员的工作压力。目前告警直传技术的应用时间不长，如何结合远程浏览进行告警直传事故告警推远程浏览画面、如何帮助快速诊断电力系统故障［13～14］、如何召唤子站历史告警信息等方面还有待后续研究和改进。

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