多维度提升调控云平台电网跳闸告警准确率的措施探讨

摘 要：调控云平台作为支撑电网调度系统运行的新一代智能平台，具有广泛互联、智能互动、灵活柔性、安全可控的特征。综合智能分析与告警软件作为调控云平台的重要组成部分，负责监视省辖电网运行情况并及时推送电网故障和预警信息，有力支撑了调度运行人员的日常工作，其告警准确率直接影响着电网稳态监视巡航稳定性和故障处置效率。为强化各级电网调控机构的感知能力，需要进一步提升告警准确率。现对软件日常运行中发现的各种问题进行梳理汇总，从整改基础模型缺陷数据、规避降低平台基础服务稳定性差的影响、优化软件自身运算逻辑等多维度提出具有针对性的改进方案。

关键词：调控云平台;电网故障;智能告警;准确率提升

中图分类号：TP311.1    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2022）10-0015-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.005

0    引言

相较上一代智能电网调度技术支持系统，调控云平台在运算能力、数据汇集能力、信息共享等方面都有了很大提升。基于调控云平台建设综合智能分析与告警软件，利用平台采集的遥信、遥测等数据，结合其他应用模块的多源数据，对电网故障进行综合研判[1]，能够监视更大范围电压等级的电网设备运行情况，同时能够提升数据处理速度和告警信息共享能力。但调控云平台目前尚处于建设初期，存在很多不完善之处，如电网模型不健全、传输链路不稳定、数据命名不规范、平台数据库等基础服务运行不稳定等。为提高告警准确率，需要改进跳闸告警研判逻辑，减少客观环境影响，从多角度有针对性地进行整改。

1    省级电网调控云平台建设情况

调控云平台（图1）作为支撑电网调度系统运行的新一代智能平台，从2018年开始在国家电网公司系统内建设，截至2019年底，已在华中、华北、西南等地区完成平台初步搭建，站端数据汇集上云工作同步开展，平台基础功能和电网基础数据已经具备对外提供服务的条件[2]。

在调控一体化管理模式下，对于调控中心开展电网故障处置分析的迅速性、准确性要求不断提高，省级调控机构监视电网的电压等级范围也由原来的220 kV下沉扩大至10 kV主线。在调控云平台上开展综合智能告警的研发是必选之路，它能够利用调控云平台提供的覆盖范围更广的遥测、遥信、保护动作信号等站端原始数据，扩大故障感知范围，为电网运行监视及故障处置提供更有力的支撑。与此同时，调控云平台尚处于建设初期，现阶段仍存在诸多不完善之处，但跳闸告警对于调控工作的必要性和迫切程度不允许其等到平台完善后再开展建设，需要在现有条件下从多角度有针对性地进行整改。

1.1    跳闸研判数据流向

目前，调控云平台与原有调度技术支持系统（D5000平台）双轨运行，共同支撑电网调度日常业务。在数据传输方面借助D5000链路通道，各地市电力公司按照规约通过电力调度数据网络从站端采集遥信变位、保护动作信号等原始数据，以分钟为间隔单位进行汇总，并以文件形式上传至调控云平台生产控制大区，再通过正向隔离存储到调控云非生产控制大区的商用数据库。部署于调控云非生产控制大区的综合智能告警程序通过解析文件，读取并分析站端原始信号，结合调控云电网模型和实时遥测，对电网故障跳闸进行研判，研判告警结果由人机界面统一展示。数据流向如图2所示。

1.2    数据内容分析

基于调控云的智能电网告警模块较早试点应用于华中地区，通过对华中地区某省2021年全年告警数据准确性进行分析，发现年内造成误告警、漏告警的主要原因有以下几方面：

（1）设备、信号命名不规范。在新建模型时，因个人习惯、人工手误等原因，未按照行業标准规范命名。

（2）数据采集不完全。从站端采集的重要电网量测数据，如电流、电压、断路器变位、保护动作信号等对故障研判至关重要，但目前存在个别厂站或厂站内的个别信号未采集的情况。

（3）电网模型不完整。在调控云平台进行电网建模，电网设备的参数信息存储在平台数据库对应的厂站表、母线表、变压器表、机组表、交流线段表、断路器表、刀闸表等表内，设备间拓扑连接关系亦作为模型数据存储。电网模型不完整，存在个别设备未建模、设备间连接关系缺失或错误的情况。

（4）站端设备陈旧，存在误发、重发、漏发信号的情况。

（5）数据传输不稳定。数据传输环节多，如主站与站端之间、主站与主站之间、主站不同安全区之间;传输形式多样，如文件、消息总线、104规约、476规约报文等[3]。

2    多维度提升告警准确率

2.1    基于命名标准预处理基础信号

以管理考核的方式责令电厂侧、地市电力公司对数据进行整改，对增量电网设备、保护信号名称描述严格按照电力行业标准规范命名[4];对已建模型的存量数据，通过开展主动逐一核查为主、误漏告警分析被动发现为辅的方式进行整改。全路径名称结构如图3所示。

优化程序处理逻辑，对原始信号进行文本解析时最大限度容错，如对描述电压等级单位的“kV” “Kv”“KV” “kv”进行等价处理，罗马数字“Ⅱ”与两个大写字母“I”判为相同，场站名称中的“场”与“站”判为相同，变压器编号“#1” “1#” “1号”认为相同，“断路器”与“开关”判为相同等;穷举因个人习惯或手误导致的不规范情况，尽可能准确地定位名称描述中的关键点，进而从信号名称的字符串中准确分割提取电压等级、设备名称、所属厂站、所属地区等信息。

2.2    基于遥测过滤误告警

利用基于线路遥测有功值的校验机制，降低误告警概率。

如果仅考虑时间和拓扑连接关系两个维度，当断路器分闸信号能够匹配到保护动作信号时即判定为故障跳闸，那么在新电站投运前进行传动试验，或因站端设备老旧频发误发信号的情况下，研判准确性就会受到影响，产生误告警。

引入线路遥测有功值作为辅助判断条件，由断路器分闸信号触发启动研判，检索到满足时间关联和拓扑连接关联条件的保护动作信号时，继续验证该线路的有功变化曲线（图4）是否存在跳闸特征，即曲线在断路器分闸时刻之前有功值维持在大于归零值，分闸时刻出现陡降，最终跌落于归零值以下。当有功曲线满足这一特征时，才判定符合跳闸判据，否则认定为误发信号。

考虑到遥测有功值采集的实际情况，35 kV及以上电压等级设备采集装置比较完善，主站数据可靠性高，可以采用基于遥测过滤的机制;对于10 kV主线，站端采集设备老旧情况较多，且10 kV线路数量大、数据传输稳定性差，不采用遥测过滤机制，以免造成真实跳闸的漏告警。

2.3    基于刀闸状态过滤误告警

基于刀闸状态过滤设备检修、传动试验引起的误告警。如果仅依靠断路器分闸信号和保护动作信号的关联进行研判，当站内设备检修或新站投运前进行传动试验时，都会进行闭合闸操作，触发产生分闸信号、保护动作信号，满足跳闸研判条件。

经分析，上述两种情况相较于真实跳闸的区别之一，在于断路器两侧刀闸状态不同。设备在正常运行情况下，断路器两端刀闸处于闭合状态，故障跳闸后，由于刀闸无法远方遥控，仍会处于闭合状态;检修和传动试验时，刀闸始终处于分闸状态。

利用这一特点，引入刀闸状态作为辅助判断条件。在满足断路器分闸+保护动作信号的条件下，如果在故障时刻前后，该断路器两侧刀闸没有发生动作，则判定符合跳闸判据，否则认定为误告警进行过滤。

2.4    信号源重叠特殊处理

按照电压等级的不同，省级调度机构和地市级调度机构分别管辖不同厂站，站端信号也分别由对应的调度机构采集汇总。如35 kV厂站遥测、遥信由其所属地级调度采集汇总再统一上传省级调度，500 kV厂站数据则由省调直接采集。

特殊情况，省级、地级调度都会采集220 kV厂站数据，地级调度再将数据上传，导致最终在调控云出现两套220 kV数据。与此同时，由于两级调度机构主站侧数据模型不同，采集的数据也存在差异：

（1）同一设备或信号命名不同，如省调侧命名为“某某站”，地调侧命名为“某某场”;省调侧命名为“某某2线”，地调侧命名为“某某Ⅱ线”;

（2）信号采集范围不同，保护信号在地调同时包含主保护信号和事故总信号，而在省调只有事故总信号。

所以，在处理两套数据时，需要根据数据源的不同分开关联，即省调的断路器分闸信号只与省调的事故总信号关联，不可与地调的主保护动作信号关联;并且设置不同判据，如省调侧满足“断路器分闸+事故总动作”则认定满足跳闸判据，地调侧满足“断路器分闸+事故总动作”或“断路器分闸+主保护动作”其一则认定满足跳闸判据。

2.5    基础数据监视机制

由于基础数据量大、数据形式多样、跨调度机构跨平台传输环节多，调控云接收数据的稳定性不够。如果出现长时间的数据中断，告警研判会受到严重影响，漏掉大量跳闸告警。对此在调控云建立监视机制，实时监视基础数据的传输情况，发现异常及时提醒，以间接提高告警准确率。监视对象主要有以下几种：

（1）监视心跳数据。各地调向省调传输心跳数据，如每分钟发送一个以时标命名的文件。如果传输链路出现中断，省调侧接收的心跳文件将随之中断，设置心跳中断告警的时长限值，当中断时间超过限值时，以语音和画面闪烁的方式对值班员进行提醒。

（2）监视站端数据。以地市为单位作为监视范围，监视地调遥信变位和保护动作信号等站端数据的传输连续性，如果某地区上送链路正常，但站端采集出现异常，省调侧接收站端数据缺失连续时长超过设定限值，以语音和画面闪烁的方式对值班员进行提醒。

2.6    跳闸研判逻辑优化

地调以分钟为周期汇总并上传分闸信号和保护动作信号，最初程序以分钟为周期进行跳闸研判，研判结束后清空数据并等待下一周期。断路器分闸动作时间和保护动作时间一般会间隔几秒，如果两个信号恰好被分隔在两个周期，程序在处理时无法成功关联，将判定不满足判据。

采用移动时间窗技术，增加程序中保护动作信号的缓存时间范围，确保在处理每一个断路器分闸信号时，都能在缓存中检索到与其关联的保护动作信号，避免因人为分割导致信号关联失败，最终导致漏告警的情况。具体实现步骤如下：

（1）研判启动周期1 min。

（2）缓存2 min断路器分闸信号、保护动作信号;移动时间窗刷新数据，每分钟扩展1 min宽度新数据，清除1 min旧数据。

（3）选取处于缓存中间1 min的分闸信号触发跳闸研判，确保在缓存中能够检索到分闸信号前后各30 s的保护动作信号。

（4）清除缓存中完成研判的分闸信号。

3    结语

本文从程序自身优化和改善平台环境两方面，讨论了提升调控云智能告警准确率的方法。本文數据源自2021年湖南调控云智能告警运行情况，通过应用以上方法，告警准确率[告警准确率=1-（误告数+漏告数）/真实跳闸总数]已经由1月的85.34%提升至11月的92.33%。

[参考文献]

[1] 张哲，张勇，闪鑫，等.电网综合智能告警应用研究及示范应用[C]//2013年中国电机工程学会年会论文集，2013：1911-1918.

[2] 洪权，李振文，刘志豪，等.湖南电网云上综合智能告警功能实现与分析[J].湖南电力，2021，41（1）：39-43.

[3] 赵林，卓峻峰，王恒，等.基于广域云总线的电网调度综合智能告警[J].电气自动化，2018，40（5）：55-57.

[4] 电网设备通用数据模型命名规范：DL/T 1171—2012[S].

收稿日期：2022-02-14

作者简介：张若宸（1989—），男，河北涿州人，硕士研究生，工程师，研究方向：电力系统及其自动化。