陈槾露 王 飞

（1. 广东电网有限责任公司茂名供电局，广东 茂名 525000；2. 东方电子股份有限公司，山东 烟台 264000）

随着电网规模的增大，信息量的丰富对数据分析带来了极大的帮助，但告警信息海量化、主次难分，也给调度值班员造成了严重的困扰。调度值班员依赖个人经验对海量告警信息进行人工处理，难以快速把握重点，并不利于故障的迅速判断，使故障处理时效性也难以得到保障。

为提高调度监控水平，及时准确定位电网故障，需提供更加智能化的手段为调度监控服务。由于电网故障过程难以使用数学模型描述，人工智能特别是专家系统在智能告警中得到了广泛的应用。目前，智能告警专家系统多采用模糊匹配的模式，告警信息描述不规范、规则依赖于程序，使得告警推理规则存在繁琐复杂、有效性差、难以适应电网发展等问题。

本文提出了一种面向用户式智能告警专家系统，采用告警类型来定义告警规则的方法实现，并对其关键技术进行研究。同时，结合某地区电网智能告警专家系统建设及示范应用，进一步介绍其研究成果。

1 智能告警系统设计

面向用户式智能告警专家系统，采用基于告警类型来定义告警规则的实现方法，如图1所示。系统设计以用户自定义告警类型为基础，采用告警类型定义工具实现告警类型与告警对象的关联，同时，通过规则定义工具生成基于告警类型的告警规则。当系统接收到有效实时告警信息时，推理机根据网络拓扑、设备关联关系进行分析，对所接收到的告警信号实现告警对象告警类型与告警规则的匹配，完成推理输出告警结果。

根据系统设计特点，系统关键技术为告警专家库的研究和面向用户告警技术的实现。

图1 智能告警实现方法

2 基于风险告警专家库的研究

面向用户式智能告警系统，规则由用户自定义，系统实用化在于基于电网风险智能告警专家库的研究，需对告警对象描述规范、告警类型定义以及告警知识库建立等内容进行研究。

2.1 告警描述规范及类型定义

告警系统中，告警信息根据告警对象的描述而生成，而告警对象的描述通常会存在不规范、不统一的问题，如过流一段保护动作，可能被描述为“过流 1/一/I/Ⅰ段”或“电流 1/一/I/Ⅰ段”等。因此，告警对象描述不适合计算机处理，计算机难以从告警信息中得出准确的电网故障诊断结果。为了让计算机更好的处理告警信息，需要定义告警信号基准类型，以告警类型间接实现告警信息描述统一规范告警信号。

对于告警对象描述，以“设备/间隔—装置/部件—对象”的信息模型，对变电站信息进行调研，消除告警信息的多义性，形成变电站典型间隔信号规范数据集。在此基础之上，将告警信息划分为事故、异常、变位、告知四大类，明确信息表述故障及设备缺陷，由同类缺陷表征形成基准告警缺陷信号类型，告警类型定义示例见表1、表2。

表1 告警分类示例1

表2 告警分类示例2

2.2 告警知识库建立

由电网运行情况可知，电网故障告警应分为电网事故告警和设备异常告警两大类。

根据地区电网运行事故信息的收资可知，事故告警推理并非单一告警信息触发，应由故障相关多重告警信息分析诊断。考虑厂站、间隔、设备之间的关联关系，以电网运行典型事故反演，在告警类型的基础上以逻辑表达的形式形成关联推理告警规则，便于系统程序的识别。如线路双侧跳闸并重合成功，其告警规则示例见表3。

表3 线路跳闸规则示例

根据地区电网设备异常告警信息收资可知，设备异常告警推理通常由单一告警类型的告警对象触发，除简单的告警对象单一推理，还应该考虑告警信息伴随、抖动等情况。对于电网日常操作易产生短暂伴随告警信息，应考虑作规则设置中作延时处理，排除干扰。电网运行过程中，还可能产生告警信息异常抖动的现象，对此不应采取固定的程序过滤模式进行处理，当信息告警达到一定频繁程度，也可能是设备故障缺陷的表征，告警知识库需包含特定信号抖动推理的规则，规则示例见表4。

表4 异常推理规则示例

3 面向用户告警技术的应用

以下以某地区电网智能告警系统的实现，说明面向用户智能告警技术的应用。

该地区面向用户式智能告警系统基于电网调度自动化系统的SCADA/EMS平台，利用SCADA/EMS平台提供的接口接收告警信息，使用推理机匹配规则完成故障诊断，诊断结果以推图、语音、短信等方式呈现给调度值班人员。

3.1 告警类型定义与关联

根据面向用户式智能告警技术的需求，需要配置智能告警规则，首先必须配置告警对象告警类型。告警类型的定义，是面向用户的，以发挥用户的专业优势，系统为用户提供了数据库管理管理工具，通过数据库管理工具，由用户自定义告警类型，即完成告警类型的添加、修改和删除。用户完成自定义告警类型后，还要利用数据库管理管理工具实现告警类型自定义、告警对象与告警类型的关联。通常，一个地级市供电局有数十万个告警对象，关联告警类型工作量很大，故提供告警类型关联工具，快捷的为每个告警对象关联告警类型，如图3所示。先选择厂站，列出该厂站所有需关联告警类型的告警对象，再用关键字匹配的办法，即可迅速为多个告警对象关联告警类型。告警对象关联类型后，分析告警信息时，智能告警系统先由告警信息找到告警对象，再由告警对象取得告警类型，能够实现精确的匹配。

图2 告警类型定义

图3 关联告警类型

3.2 告警规则设置

告警规则分为关联推理规则和单一推理规则。关联推理规则用于配置电网发生事故时使用的推理规则，一般要多条“关联”的告警信息才能判定一次故障。单一推理规则用于配置电网一、二次设备发生异常时使用的推理规则，只要一个告警对象就能满足推理要求，还包含抖动、延时等设置功能。为更充分地发挥用户电网运行维护经验优势，告警规则的设置也是面向用户的。系统提供了规则编辑器，由用户来查询、添加、修改和删除推理规则。

关联推理规则的定义如图4所示。

图4 关联推理规则

使用告警类型来描述和定义规则，如为“设备.主变主保护#动作 与 设备.主变三侧开关#分闸”就是一条描述主变事故跳闸的推理规则。这条规则的解释是：某主变的“主变主保护”动作，各侧开关跳闸，那么该主变就发生了故障。“设备”在这里的含义是“某个主变”，“主变主保护、主变三侧开关”是告警类型，“动作/分闸”是动作值。

规则定义完成，会以文字描述的形式保存，还会自动被翻译和保存为逻辑表达式。逻辑表达式实现了规则和代码的解耦：智能告警推理机只处理逻辑表达式，规则逻辑不会“固化”到程序代码里。这保证了规则的开放性。

单一推理规则定义如图5所示。

图5 单一推理规则

在面向用户式智能告警系统中，单一推理除了可实现利用单一告警信息实现简单的设备异常推理，还可根据规则设置筛选出一定时间周期里动作次数越限的异常信息，为一二次设备消缺提供一种技术手段。

3.3 告警推理机

推理机的流程如图 6所示。推理机利用SCADA/EMS提供的接口接收告警信息，告知类、调试类告警信息被直接滤除，重要信息进入缓冲区。推理机每收到一个开关跳闸，就记录接收时间，以此为基准时间，等待一段时间后，在缓冲区里筛选基准时间前10s（可配置）后20s（可配置）的所有事项，即筛选出开关跳闸前后 30s时间内的告警信息。推理机接着进行失压分析，并参考动作的保护类型，判断故障设备的类型，如线路、主变、母线、开关等。初步判定故障设备类型后，推理机再根据空间约束条件，对30s内的告警信息做进一步整理，比如选出同一个设备的信息，同一个间隔的信息，同一个电压等级的信息，同一个厂站的信息等。告警信息整理结束，推理机找出可能匹配的规则（规则也按故障设备的类型分类），来推断哪个设备发生故障并自动生成推理报告。

图6 推理流程

3.4 告警结果展示

智能告警信息回送SCADA/EMS上，智能告警人机界面如图7所示。告警结论作为一条综合告警信息在智能告警栏展示，并能调阅详细告警信息。

图7 推理结果展示

4 结论

智能电网是现代电力发展的需求，在一体化调度架构下，调度监控值班员将面临海量的告警信息，会严重影响对电网的调度监控工作质量，智能告警系统的应用成为必然趋势。建立面向用户式智能告警系统，告警规则结合基于电网风险运行情况反演，通过告警类型定义，大大提高了智能告警系统的实用性，给调度员提供一个更加可靠的智能化分析手段，把调度监控值班员真正从繁琐的监控工作中解脱出来。

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