智能告警技术在智能变电站中的应用研究

岳利强

（国网宁夏电力有限公司 固原供电公司，宁夏 固原 756000）

0 引 言

随着时代的发展，当代科学技术取得了巨大进步，电力技术方面也是如此，如智能电网建设步伐逐渐加快，慢慢取代了传统电网，其核心组成部分是智能变电站。智能变电站与传统变电站的区别在于其建设中使用了许多先进的传感器，以提升变电站中电力系统的可靠性和安全性[1-3]。近年来，各国不断加快智能变电站的建设或者将传统变电站改造为智能变电站，使得智能变电站逐渐覆盖全球电网。

智能变电站的发展主要源于人类的需求，因为人类经济社会发展离不开强有力的电能，如工厂需要电力运行机械设备，个人需要电力维持正常生活状态等。在这一背景下，电网的稳定性至关重要。智能变电站能够全方位地监控电网设备，将设备状态通过电子信息技术呈现在电子显示屏上，让电站技术人员可以直观地看到设备的运行状态，增强其对设备状态的掌控度，从而更好地预防和减少变电站的运行故障发生率，保障变电站的稳定性。此外，智能变电站的信息主要通过电子设备的监控，不需要大量的人力进行管控，从而降低了变电站的人力成本[4,5]。

智能变电站的优势主要在于电动化程度，但随之而来的问题是电子设备是根据技术人员提前设定的程序进行运行，而不具备随机应变的能力。针对变电站中传感器收集的大量信息，智能变电站需要对其进行分类和处理，最后通过告警技术提示技术人员进行检查维护，从而保证电站的正常运行。因此，智能告警技术逐渐应用于智能变电站中，通过对智能变电站中传感器收集的信息进行分类分级、过滤筛除以及判断处理，为电站技术人员提供最为有效的设备状态信息，从而让技术人员能够迅速掌握设备故障信息，及时对设备故障进行维护[6-8]。

1 智能变电站中告警信息的分类

智能告警技术是通过通信技术收集、分析并处理各个传感器感应到的诸多信息，以实现告警智能化。在智能变电站中，技术人员增加了通信网络、合并单元以及智能终端，将常规信息和异常信息进行分类，并对异常信息进行分级，保证电站技术人员能够及时发现最为重要的告警信息。因此，智能变电站要想真正地实现告警智能化，需准确分类设备信息，让显示终端只显示真正的异常信息，保证技术人员及时掌握电站设备真实的运行状态。根据告警信息分类分级的原则，一般将智能变电站中的告警信息分为6大类，具体如表1所示[9,10]。

表1 智能变电站告警信息分类表

2 智能变电站中智能告警系统概述

智能变电站与传统变电站不同，其智能化程度大大增强了技术人员对电站工作状态的掌控程度。而这种掌控程度主要是源于智能变电站能够收集大量的设备运行数据，不间歇、全方位地监控变电站，并记录下设备运行的所有数据。然而，这些数据信息过于庞大、种类过于复杂，若不进行合理的分类分级，技术人员就需要耗费大量的时间去核对排查，很难从大量的数据中寻找故障信息，排查故障点位置。在这一背景下，智能变电站运用计算机技术，建立了智能告警系统，根据告警信息的分类原则对设备信息进行分类分级，为技术人员提供准确、有效的设备故障信息，有助于技术人员快速、及时地定位故障类型和故障位置，分析故障原因，并提供有效的解决措施，从而减轻电站技术人员的工作压力，进而提升变电站的运行稳定性和安全性。

本文所提出的智能告警系统总共分为4大模块，分别是设备信息采集模块、设备信息筛选模块、设备故障分析模块以及故障分析结果综合展示模块。智能告警系统的工作流程如图1所示。

图1 智能告警系统的工作流程

2.1 设备信息采集模块

该模块主要是用于收集智能变电站各个传感器获得的设备实时数据。这些采集的实时数据主要可以分为两大类，一是实时告警事件报文，二是电网实时断面信息。在设备信息收集的过程中，信息采集模块需要对信息进行预处理，如根据信息时间进行排序、根据设备不同对信息进行归类等。

2.2 设备信息筛选模块

该模块主要是筛选信息采集模块收集到的数据信息，通过这一模块，告警系统能够筛除一部分非故障类的无效信息，减轻电站技术人员的工作量。

2.3 设备故障分析模块

该模块主要是通过借助遗传算法和粒子群算法等智能算法，结合数据库中的样本数据，对已筛选过的设备有效数据信息进行故障分析，确定故障信息的准确性。

2.4 故障分析结果综合展示模块

该模块主要是将经过筛选和分析的故障信息进行综合展示，展示内容呈现于电脑终端显示器，主要包括以下4个方面的内容。一是故障详细分析内容，如故障设备、故障位置、故障性质、发生时间、分析结果以及分析过程；二是动作信息及其校验结果，包括开关动作信息、安全自动装置动作信息、保护动作信息以及保护装置动作信号；三是故障分析的数据源信息；四是故障分析结果报文信息，以此获取故障的详细诊断报告。

3 智能变电站中智能告警功能的实现

智能变电站中智能告警功能的实现主要依靠告警信息关联、网络拓扑图以及智能告警推理3个方面。

3.1 告警信息关联

智能变电站的告警信息十分庞杂，涉及面较广，但其相互间并不是完全独立的，而是存在一定的关联。因为告警信号间存在着一定的逻辑关系，所以技术人员只要寻找到这种关系，就能直观、全面地掌握电站设备的运行情况，对告警信息做出更为准确的判断。在智能变电站中主要是通过告警系统的网络体系结构将智能电站中设备告警信息按照信息的分类分级情况，在监控平台中对这些信息进行逻辑性关联。

3.2 网络拓扑图

智能告警技术根据告警信息的逻辑关联性，建立相对应的逻辑表达式，以此将各个设备与其对应的相关告警信息关联在一起，并根据设备间的关联结果绘制网络拓扑图。网络拓扑图能够向变电站技术人员直观地反映智能变电站中详细的链路告警信息。例如，当设备间的链路出现问题时，在拓扑图上只会显示相关联的链路告警，其他链路不会出现异常，而设备本身出现异常时，则会出现设备异常告警以及与该设备相关联的链路告警。网络拓扑图在智能告警系统中十分重要，其主要具有以下3个特点，一是能够简单明了地反映设备间的网络联接关系，二是能够直观地显示各个链路的工作状态，三是能够清晰地区分点对点和组网式链路，直观地呈现出变电站的组网结构。

3.3 告警推理

智能变电站的告警推理主要是依托于专家监控系统来完成。专家监控系统主要包括数据库、知识库、推理机、解释机、知识获取以及人机接口等，其核心结构是知识库和推理机。知识库其实是过往电站设备故障处理的经验积累，通过知识库工程师和变电站领域专家合作，将典型的故障处理方式进行归纳总结。推理机其实是一组电脑程序，协调和控制专家监控系统的整体工作，能够利用知识库对异常故障信息按推理机的固定程序进行推理，形成最终推理结果。

4 结 论

智能变电站应用智能告警技术为电站工作人员能够带来极大的便利，保证变电站的稳定性和安全性。本文从3个方面介绍了智能告警技术，一是告警信息分类能够对设备告警信息进行有效的分类分级，二是智能告警系统能够为工作人员提供最为有效的告警信息及故障分析结果，三是智能告警功能主要是通过告警信息关联、网络拓扑图以及智能告警推理等3个方面来实现。