基于综自信号的故障诊断及辅助决策系统

    1.概述

    随着调控一体体系的推广，电网值班人员将面对更多的变电站，同时电网值班人员也将面向更多的一次、二次设备的信号，工作压力剧增，为保证电网安全可靠的运行，要求故障发生时值班人能及时发现故障、隔离故障并快速恢复送电。同时随着新型变电站自动化设备和装置的不断涌现，电网自动化技术的发展和变电站综合自动化的应用，为电网运行和值班人的科学化提供了基础。各种测控装置、保护装置和智能化装置分布配置，高速网络通信的应用，使一次、二次设备间的各种报警信号、状态信号、内部信号在主站系统中均得以体现，这些信号监视着电网设备的运行状况，为值班监视工作提供着丰富的信息，但这些信号仅仅是信号的罗列，而且信号类型繁多并夹杂着误报信号，使值班员难以判断信号发生所反映出的真正含义。特别是在故障发生时，大量的信号集中涌现，对运行人员准确判断电网故障带来极大的影响，使值班人员难以判别信号发生的真正原因。电网值班人面对电网的成千上万个信号，如果忽略了其中一个简单的信号可能会给整个电网带来潜在的危险。

    基于综自信号的故障诊断及辅助决策系统是在电网一次、二次关系建模技术基础之上，利用逻辑组态方式建立关联性关系模型和智能分析模块，可良好的解决信号繁多和关系复杂性问题，对信号进行逻辑化、条理化、有效化的分析，为电网监视值班员对信号发生意义的判断提供一个智能的分析工具，具有先进的技术创新和实际应用性。

    2.解决方案

     本系统建立在实际的电网拓扑模型和实时数据基础之上，利用综自设备信号进行分析和故障识别，并在故障识别的基础之上进行智能的辅助决策分析。它充分利用EMS的实时数据，结合系统自身的一次、二次模型，通过逻辑推理和模式识别算法，当信号发生时触发分析模块，进行智能的故障识别和辅助决策，并得出处理故障的方案。其系统逻辑图如下：

    其主要的几个部分如下：

    1) 信号发生采集模块：它将获取EMS的实时数据，其中包括一次、二次设备的状态信号以及事项；

    2) 信号分析知识模型：将电网中的一次、二次设备的具体信号抽象成信号原子，再将信号原子通过图形化的方式构建成知识表达式，进一步通过集成块的设计思想构建成知识模型。

    3) 信号分析服务模块：是本系统的核心，它将实时信号、变电站拓扑模型、信号分析知识模型进行有机的结合，得出分析的结果，并友好的反馈给用户。

    3. 技术特点

    3.1 基于集成电路设计思想的建模技术

    由于信号类型繁多而且关系错综复杂，所以怎样建立其采集信号和预期结果之间的逻辑关系是信号分析的关键问题。为解决此问题，本系统中首先将具体信号抽象成信号原子，再根据集成电路的设计思想，设计各类信号智能分析软集成块，通过各类软集成块的组合，利用程序驱动软集成块，获得分析结果。

      例如：开关拒动，存在着各种原因和形式，开关拒动也会给电网运行安全带来巨大的隐患，特别是保护不能跳开关，存在着巨大隐患，但其原因很多，其智能分析软集成块如下图：

     通过信号原子的抽象，将使得构建信号分析知识模型时大大简化，同时使用集成块的设计思想构建的知识模型，将使得知识模型的构建更加清晰，简单易懂，便于日后维护。

    3.2 信号的屏蔽与过滤

     本系统能自定义屏蔽和过滤器，通过屏蔽和过滤器系统可避免大量无用信号淹没关键性信号，通过屏蔽器，寻找出假信号发生的因果关系，从而寻找出假信号发生的源头，使信号的提示和分析更为直观和明确。其逻辑关系如下图：

     在进行信号的屏蔽和过滤的过程中，将主要滤除掉多余的抖动信号，屏蔽掉伴随的信号，为信号的进一步分析和决策提供更真实的信号源。也使得变电站值班人员不用再面向大量的实时信号，减轻了工作的压力。

     抖动信号：同一个信号在短时间内出现多次（2次及以上）的叫抖动信号

     伴随信号：一个信号的发生将伴随产生其它的一些信号，这些信号叫伴随信号。

    3.3 故障的快速定位

     本系统在电网内设备出现故障时，在对实时信号进行过滤和屏蔽处理后，利用监视信号驱动知识模型软集成块，快速分析决策故障性质，定位故障设备，在一次接线图上的故障设备挂故障牌进行标识，并进行基于TTS（文本转化为语音）技术的智能语音报警。

    3.4 基于广域搜索算法的供电路径的搜索

     当变电站内的设备发生故障时，有可能导致一些其它的设备停电，本系统将以电网拓扑模型为基础，以停电设备为研究对象，使用广域搜索算法进行供电路径的搜索，最后将供电路径匹配到具体的变电站设备上，明确的提供给变电站值班人员，给予变电站值班人员在出现故障时的强有力的决策分析支持。

    3.5 潜在危险分析

     有些报警信号虽然不会引起事故，但会对电网带来潜在的危险，这些信号称为潜在危险信号。本系统将对这些潜在危险进行分析，并分析出其危险类型，在具体的设备上挂危险牌进行标识，并进行基于TTS（文本转化为语音）技术的智能语音报警。

    3.6 缺陷扫描

     系统将周期性的对全网所有的一次、二次设备状态进行扫描，对于可能给电网运行带来危险的设备状态进行提醒，比如一些常闭型的软压板，但是未投入，将在电网发生故障时，开关无法正常跳开，从而扩大了停电的范围。

    3.7 培训

     本系统中分为实时模块和培训模块，在培训模块可读取历史的教案，从教案的分析中培训值班人员，使值班人员更能熟悉电网和各种信号事项的分析机理。

    4.总结

    基于综自信号的故障诊断及辅助决策系统在实时信号的基础之上，当电网发生故障时，根据一次、二次设备所反映的信号信息，快速分析判断故障性质和定位故障设备，为调度或集控值班人员提供实时的智能判别工具，缩短故障发生后隔离、快速恢复供电时间；同时，基于信号的潜在危险性判别，能及早发现潜在的危险，避免故障发生时由于二次设备病态而产生故障范围扩大，具有良好的安全效益。