专利名称：基于整数规划的智能告警系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能化变电站智能告警系统。
背景技术：
科技日新月异的发展，变电站自动化程度越来越高，信息量也越来越大；信息量的丰富势必对数据的分析带来了很大的帮助，但这也成为一把双刃剑，这把双刃剑的背面，则是“乱花迷人眼”，即，短时间内海量信息对运行值班人员的视觉和心理冲击，往往先前涌入的信息还么来得及看完，旋即间又被一批新的信号湮灭，值班运行人员难以快速抓住重点， 不利于迅速判断故障，给出正确的处理判断。随着电网智能化的推进，变电站的智能化技术已逐渐成为智能电网技术的重要一环。变电站的监控后台的功能，可分为“监”和“控”两大类。而“监”已经不再局限于传统的直采各类数据的功能，应进一步扩大增强在变电站内的数据智能分析功能，充分利用变电站端采集的各类数据，开展智能分析，加强告警信息的深加工能力，并实现与调度主站之间的信息交互。基于站内自动化系统的原始告警事件的故障分析是关键的，而目前应用的智能告警系统只是对告警事件做简单的筛选，过滤，分层分类后进行较浅层次故障分析，如基于保护动作链算法的分析，不能很好的满足复杂故障判别和保护动作分析等较为高级的需求。 因此，一个能够进行一些初步的保护动作行为和开关动作行为正确性评价的故障分析算法是有意义的，可以辅助相关人员进行进一步的故障排查。基于整数规划的分析算法，则可能满足此要求。这种算法将故障相关的假定变量(主设备故障状态，保护动作状态，开关跳闸状态)作为输入，依据一定的保护专业知识，计算出保护动作的期望状态和开关跳闸的期望状态，并与实际的状态进行比较，最符合实际情况的一个假说就作为故障诊断的结果。基于整数规划的分析算法可以用一个0-1整数规划模型描述，体现了假说状态和实际状态之间的偏差，概念清晰，但求解这个模型的时候迭代次数随着问题的规模曾指数性上升。因此，使用遍历搜索方法求解此模型只能局限在一些小规模的问题，当问题的规模超过一定程度之后，只能依赖一些具有启发性的搜索算法(禁忌搜索算法)来迅速获取一个收敛解，但此收敛解并不一定为最佳，只能是满足快速故障分析条件下的一个最优解。基于保护动作链的分析算法是一种快速电力系统故障分析方法，其核心逻辑为将某一时间段反映同一故障区域的动作事件归集到一起，按照时间顺序形成一条保护动作序列，称之为保护动作链，然后利用局部拓扑和保护跳闸逻辑，分析序列中每个保护动作的跳闸覆盖率，每个动作序列代表一个故障，这样就最终得到故障分析结果这种方法具有逻辑简单，实现容易的特点，但是也存在严格依赖动作事件的时间精确度，容错性有所欠缺，此外，此方法对分析复杂故障，如越级跳间等也缺乏严谨的理论依据，准确性也有所欠缺。
发明内容
本发明目的是，提出基于整数规划的智能告警方法与系统，克服现有技术的问题，提出一种对系统的故障分析有了严谨的理论依据的智能告警方法与系统，系统可采用智能的自适应的故障解搜索算法，能够适应不同的问题规模，最大的提高了故障分析的速度。本发明的技术方案是基于整数规划的智能告警系统，采用包括信号采集模块，诊断启动判断模块，故障分析模块，故障报告生成模块和分析结果的综合展示模块；其中故障分析模块包括动作链算法分析模块和基于整数规划的分析模块；进行告警的步骤如下1)、网络建模，将变电站一次设备及其连接关系填入数据库，用户用电力元件构建厂站或系统单线图，通过这种作图方式生成电力系统厂站和系统的符合IEC61970标准的结构模型，然后用这个模型通过填库操作生成网络设备库，该网络设备库不仅用作网络建模，且故障诊断过程中，还是网路拓扑工作的数据载体；2)、保护信息建模按照一次设备，保护装置，保护信息，跳闸断路器的层次关系进行保护信息建模，建立保护主设备——保护信息——断路器动作之间的关联关系，保护主设备指一次设备；3)故障诊断的步骤3-1)由信号采集模块将变电站层采集的告警信息进行基于优先权的分级分类的显示；采集实时告警报文和电网实时断面信息；3-2)扫描外部告警信息，寻找满足启动故障诊断判据的信号；诊断启动判断模块工作，启动故障诊断的判据定义为以下两个条件的组合A 断路器分闸或者事故跳闸信号的出现B 触发跳闸的保护告警动作信息这两个条件中只要有一个条件满足则满足判据要求，即判据E = AUB;3-3)找到符合判据的告警信息后，将此告警信息标记为本故障时段告警分析的第
一条信息；3-4)根据故障告警结束判据，判断此告警信息是否为本故障时段最后一条告警信息，将故障告警结束判据定义为以下条件的组合F 在此告警事件发生后一段时间Tdelta内没有新的告警出现；G 在此告警事件发生后一段时间Tdelta内虽然有新告警出现，但新告警事件发生时间距离本故障时段第一条告警事件发生时间超过一定的时差范围Tdura ； 其中时间差Tde 1 ta和时间段阀值Tdura均可以由用户定义，一般，这两个阀值的取值可以在以下区间进行Tdelta e [10，60]，单位秒，Tdura e [2，10]，单位分钟。这两个条件中只要有一个条件满足，则判断满足判据要求，即判据H = FUG;3-5)故障分析模块工作，包括动作链算法分析模块和基于整数规划的分析模块启动，先进行故障诊断的预处理，对故障诊断信息表表内的告警信息进行过滤，只保留会触发跳闸的保护告警信息，自动装置动作信息和断路器变位信息；3-6)针对过滤后的告警信息事件进行基于整数规划的故障诊断，分析结果发送至
告警窗，3-7)故障报告生成模块和分析结果的综合展示模块工作，故障诊断结果的显示以及故障诊断报告的保存。其中，基于整数规划的分析模块的工作流程是1)确定可疑故障，保护的误动和据动状态和开关的误动和拒动状态，并由此确定故障假说相量只；
^00283 所述的假说向量!！二〔0，札8〕，其中0二风，屯，4，…仁」表示各个主设备的故 障状态，0表示正常，1表示故障，I？ 二(什。，皿。，！-？!, ！“叫，什2，！“叫.丨丨1-4-1’ 表示各个保 护的误动和拒动状态，『4 二 1表示第1个保护动作误动，『叫二 1表示第1保护拒动。8 二 出？。，—。，社” 社2，丨丨！^一，13111^！ 1示各个开关的误动和拒动状态，^ 1表示第土 个开关误动，！^叫二 1表示第1个开关拒动。
〔0029〕 ！I 二〔0，0，81是可疑故障区域相关的一些变量，具体确定方法如下 ^0030^ 1-0可疑故障的确定，即0的确定 〔0031〕
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权利要求
1.基于整数规划的智能告警系统，其特征是采用包括信号采集模块，诊断启动判断模块，故障分析模块，故障报告生成模块和分析结果的综合展示模块进行告警；其中故障分析模块包括动作链算法分析模块和基于整数规划的分析模块；进行告警的步骤如下，1)网络建模，将变电站一次设备及其连接关系填入数据库；生成电力系统厂站和系统的符合IEC61970标准的结构模型，然后用这个模型通过填库操作生成网络设备库，该网络设备库不仅用作网络建模，且故障诊断过程中，还是网路拓扑工作的数据载体；2)保护信息建模按照一次设备，保护装置，保护信息，跳闸断路器的层次关系进行保护信息建模，建立保护主设备——保护信息——断路器动作之间的关联关系，保护主设备指一次设备；3)故障诊断的步骤3-1)由信号采集模块将变电站层采集的告警信息进行基于优先权的分级分类的显示； 采集实时告警报文和电网实时断面信息；3-2)扫描外部告警信息，寻找满足启动故障诊断判据的信号；诊断启动判断模块工作，启动故障诊断的判据定义为以下两个条件的组合 A 断路器分闸或者事故跳闸信号的出现 B 触发跳闸的保护告警动作信息这两个条件中只要有一个条件满足则满足判据要求，即判据E = AUB; 3-3)找到符合判据的告警信息后，将此告警信息标记为本故障时段告警分析的第一条 fn息；3-4)根据故障告警结束判据，判断此告警信息是否为本故障时段最后一条告警信息， 将故障告警结束判据定义为以下条件的组合F 在此告警事件发生后一段时间Tdelta内没有新的告警出现； G 在此告警事件发生后一段时间Tdelta内虽然有新告警出现，但新告警事件发生时间距离本故障时段第一条告警事件发生时间超过一定的时差范围Tdura ；其中时间差Tdelta和时间段阀值Tdura均可以由用户定义，一般，这两个阀值的取值可以在以下区间进行=Tdelta e [10，60]，单位秒，Tdura e [2，10]，单位分钟。 这两个条件中只要有一个条件满足，则判断满足判据要求，即判据H = FUG; 3-5)故障分析模块工作，包括动作链算法分析模块和基于整数规划的分析模块启动， 先进行故障诊断的预处理，对故障诊断信息表表内的告警信息进行过滤，只保留会触发跳闸的保护告警信息，自动装置动作信息和断路器变位信息；3-6)针对过滤后的告警信息事件进行基于整数规划的故障诊断，分析结果发送至告警窗，3-7)故障报告生成模块和分析结果的综合展示模块工作，故障诊断结果的显示以及故障诊断报告的保存。
2.根据权利要求1所述的基于整数规划的智能告警系统，其特征是基于整数规划的分析模块的工作流程是1)确定可疑故障，保护的误动和据动状态和开关的误动和拒动状态，并由此确定故障假说相量H;所述的假说向量H= [D，R，B]，其中D= {(10,(1^4,...(1^}表示各个主设备的故障状态，0表示正常，1表示故障，R = {rf0, rm0, rf1 Mi1, rf2, rm2. . . rfn_1 rivJ表示各个保护的误动和拒动状态，Α = 1表示第i个保护动作误动，Hiii = 1表示第i保护拒动。B = Ibftl, bm0, bfi; bmi; bf2，bm2. . . bfq_i; bm^J示各个开关的误动和拒动状态，b^ = 1表示第i个开关误动，bm, = 1表示第i个开关拒动；H = [D，R，B]是可疑故障区域相关的一些变量，具体确定方法如下 1-1)可疑故障的确定，即D的确定，
3.根据权利要求1所述的基于整数规划的智能告警系统，其特征是2)建立目标函数并计算期望值目标函数描述的是由假说向量H= [D，R，B]得出的期望状态:与实际状态 [Rr, Br]之间的差别，具体如下
全文摘要
基于整数规划的智能告警系统，采用包括信号采集模块，诊断启动判断模块，故障分析模块，故障报告生成模块和分析结果的综合展示模块进行告警；步骤是1)网络建模，将变电站一次设备及其连接关系填入数据库；生成电力系统厂站和系统的符合IEC61970标准的结构模型，然后用这个模型通过填库操作生成网络设备库；2)保护信息建模按照一次设备，保护装置，保护信息，跳闸断路器的层次关系进行保护信息建模，建立保护主设备——保护信息——断路器动作之间的关联关系，保护主设备指一次设备；3)进行故障诊断本发明能够快速的，有效的对单一或复杂故障进行详细分析及故障过程中的保护动作分析。
文档编号H02J13/00GK102497024SQ201110425428
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者叶睆, 张学强, 朱广名, 田华, 笃峻, 葛立青, 都海坤, 陈宏辉, 陈海波 申请人:南京南瑞继保电气有限公司, 广东电网公司茂名供电局