电网中实时自动诊断的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气工程领域。更具体而言，本发明提供了一种用于对位于电网 (electrical grid)中的设备中的故障执行实时自动诊断的系统和方法，该电网诸如例如 是电力传输网和电力产生网。本发明的系统和方法包括使大量诊断点与系统的能力协调的 "通用规则"的使用，以便提供事件关联分析，特别地应用到具有经常拓扑修改的电网。
【背景技术】
[0002] 现代电力分布和传输的监管和控制中心具有对大且在地理上综合的网格进行管 理的复杂任务。这样的中心通过电网获取大量的数据，从而使得能够诊断和定位系统中的 异常情况。在现代控制中心中存在负责通过意外事件分析、短路分析以及其他功能来监控 系统中负载的系统。然而，对于监管系统并且做出关键决策（尤其是在紧急情形下），人类 操作者的专业知识仍是必须的。在这样的紧急情形下，通常产生大量事件（其指示可能的 异常情形），常常由单个故障导致连锁反应。在控制中心中记录关键情形，其中操作者在一 秒内接收到多于1500个事件。
[0003] 关键情形中的大量事件对于系统运行是一个问题，因为其增加了操作者的诊断时 间和反应时间，操作者必须"消化（digerir) "所有的事件爆发，以识别系统中的实际问题。 因此，当由于情形的严重性以及受影响的客户的数目，应尽可能快地做出诊断以便可以执 行校正措施的关键时刻，操作者为找出电网中实际正发生什么而耗费的时间长得多。此外， 在有压力的情形下人易于出错，并且一个不正确诊断可以甚至不止一次使该情形变得更 糟，一个错误校正动作可以损坏设备或将局部故障的影响传播到系统的其他部分。
[0004] 许多公司和研究小组已经研究和开发了用于不同类型的网络（诸如，计算机网 络、电网以及电信网络）中的故障分析的技术和应用。显然，他们未考虑过将开发用于一种 类型的网络的技术或应用以应用在其他类型的网络中的可能性。更精确地，在计算机网络 和电信网络中使用的大多数诊断技术和事件关联分析未被应用在电网中的故障诊断中，尽 管对此不存在理论上的妨碍。可能由于此事实，合理数量的用于计算机网络和电信网络中 的故障诊断的商业应用存在，并且非常少数量的用于电网的应用存在。此外，另一个问题是 为单个问题建模需要过多数量的规则。
[0005] 电力系统中的故障诊断中涉及的推理显著是象征性的，其使得能够通过系统进行 自动化操作。此事实提高了使用基于用于自动处理事件的知识的应用的可能性，允许一系 列关联事件与单个根本原因相关联。
[0006] 事件关联系统成功的关键因素是选择适合于系统将进行其诊断的环境的事件关 联技术。
[0007] 由于部分知识库以关联规则（为未完成的早期项目创建的）的形式存在，根据情 形：基于规则的推理，来选择将实施的最简单的技术。此选择的另一个优点是客户在规则的 产生中已经具有先前经验，这将促进知识库的完成。然而，该选择导致两个主要问题：
[0008] ?为网络问题建模需要大量的规则；
[0009] ?由于网格拓扑中的改变造成的经常维护。
[0010] 例如，仅为了为当前监管的传输线路的微小部分的故障建模，就需要1334个规 贝1J。假定每个区域中心具有近似相同数目的设备并且传输线路的规则表示用于每个中心的 所有规则的一半，则可以估计为了为所有传输网络设备的所有问题建模将必需不止10000 个规则。
[0011] 在一个特定情况下，例如，仅在2002年10月，在高压线路的一个特定网格拓扑中 存在八个改变。使用基于常规规则的推理，每当在网格拓扑中存在一个修改时就将必需重 写或更新规则库。对于10000个规则的库，此任务变得相当困难，使得实际上不能够有效地 使用这样的技术。
[0012] 涉及本发明的主题的一些出版物是部分已知的，然而，却没有预料或甚至暗示本 发明的主题。实施例包括一些文章，例如：
[0013] · ABOELELA E. ；D0ULEGERIS C., Fuzzy Temporal Reasoning Model for Event Correlation in Network Management,24th Conference on Local Computer Networks，LCN' 99, Lowell，马萨诸塞州，美国，150-159 页，1999 年 10 月。
[0014] · BIELER, K. ；GLAVITSCH, H. Evaluation of different AI-methods for fault diagnostic in power systems. In:. International Conference on Intelligent System Application to Power Systems，1994, Nanterre Cedex，法国，第1 卷，209-216 页，1994〇
[0015] ·ΗΙΥΑΜΑ, Τ. Current Status of Fuzzy System Applications in Power Systems. Department of Electrical and Computer Engineering.熊本大学，熊本，日本·1"9〇
[0016] · J0YA,G.,Connectionist Solutions for Energy Management Systems. ESQNN'2000 会议记录-European Symposium on Artificial Neural Networks，布鲁日， 比利时.2000年4月。
[0017] · LEE H. ；PARK D. ；AHN B. ；PARK Y. ；A Fuzzy Expert System for the Integrated Fault Diagnostic，IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY，第 15卷，第 2 期，2000年4月。
[0018] *L0 C. ；CHEN S. ；LIN B. Coding-based schemes for fault identification in communication networks. John Wiley&Sons 公司.纽约，NY，美国，1998〇
[0019] ?KLIGE^S. ；YEMINI, S. ；YEMINI,Y. ；0HSIE, D. ；ST0LF0,S.A coding approach to event correlation.在 IFIP/IEEE International Symposium on Integrated Network Management 中，4, 266-277 页· 1995 〇
[0020] · MAMDANI, E. H. An experiment in linguistic synthesis with a fuzzy logic controller. International Journal of Man-Machine Studies,第 7卷，第 1 期，1-13 页，1975。
[0021] · MEIRA,D.A Model for Alarm Correlation in Telecommunications Networks. Tese de Doutorado em Ciencia da Compilta^ao. Instituto de Ciencias Exatas(ICEx) da UFMG.Belo Horizonte，巴西，1997〇
[0022] · 0HSIE, D. A. , Modeled Abductive Inference for Event Management and Correlation. Ph.D.论文.艺术与科学研究生院.哥伦比亚大学，1998。
[0023] ·ΥΕΜΙΝΙ,8. ；KLIGER, S. ；M0ZES, E. ；YEMINI,Y. ；0HSIE, D. High Speed and Robust Event Correlation. IEEE Communications Magazine, 82-90 页，1996 年 5 月。
[0024] · YEMINI, Y. ；YEMINI, S. ；KLIGER, S. Apparatus and Method for Event Correlation and Problem Reporting,美国专利 5, 528, 516, 1996。
[0025] 在专利方面，一些文献描述了一些用于电网中的监控和诊断的系统和/或方法。 下文列出了限制本发明然而未预料它们或甚至暗示它们的参考文献。
[0026] US 5, 388, 189公开了一种数据网络，其中提供的警报被过滤以消除冗余警报，并 且还提供了诊断。
[0027] US 7, 840, 395公开了一种电气系统，其中提供实时故障分析。
[0028] US 2011/066301公开了一种用于监控和控制电气系统的系统和方法。
[0029] US 2008/120080公开了一种用于对电气系统进行警报过滤和实时数据解释的系 统。
[0030] US 2012/022707公开了一种电网，其中发生的事件被监控并且提供数据可视化。
[0031] US 2011/282508公开了一种可以实时控制电力传输和分布网中的电力分布和操 作的安全平台，其中可以分析数据。
[0032] 与技术原因一起，本发明不同于引用的文献，本发明提供了一种用于通过被称为 "通用规则"的规则来对位于电力产生和传输网中的设备中的故障执行实时自动诊断的系 统，其中这些规则使用优选地被设计用于具有经常拓扑修改的网格的事件关联分析。本发 明将基于规则的概念与基于模型的概念结合，除了减少对由于电网拓扑中的改变所引起的 升级的需要，还促进并且加快知识库的构建。本发明通过允许可将相同的规则重复用于多 种设备，提供为电网中的问题建模所必需的少量规则。
【发明内容】
[0033] 本发明提供了一种用于通过被称为"通用规则"的规则来对位于电力传输网和电 力产生网中的设备中的故障执行实时自动诊断的方法。本发明的方法将基于规则的推理与 基于模型的推理结合，并且促进知识库的构建，此外还减少了由于电网拓扑中的改变所引 起的更新的需要。本发明的方法通过允许可将相同的规则重复用于多种设备来提供为电网 中的问题建模所必需的少量规则。
[0034] 因此本发明的一个目的是一种用于对位于电力产生网和电力传输网中的设备中 的故障执行实时自动诊断的方法，所述方法包括步骤：
[0035] i.更新所有设备的状态；
[0036] ii.初始化数据结构；
[0037] iii.创建诊断；以及
[0038] iv.根据网络的症状更新所有设备的状态。
[0039] 在另一方面，因此，本发明的又一个目的是提供一种通用规则被应用到不同种类 的设备的方法，所述方法包括步骤：
[0040] i.检查设备现在是否被连接（被通电）；
[0041] ii.检查设备曾经是否被连接（被通电）；
[0042] iii.将规则和/或宏指令和/或属性插入到设备和/或各种类型的设备；
[0043] iv.通过存在情况和激活情况为每个设备E、为设备中的每个规则R以及为设备中 的每个属性A产生诊断；
[0044] V.更换诊断的文本中的变量；以及
[0045] vi.发送诊断。
[0046] 该方法还可以包括以下步骤：
[0047] vii.去除具有过期症状的诊断；
[0048] viii.恢复具有网络的症状的诊断；以及
[0049] ix.添加相关联的设备中的症状。
[0050] 其中所述通用规则被应用在设备种类（classes de equipamentos)上，以说明 (traduzindo)传输线路是否被连接到任何通电的设备。
[0051] 优选地，一个设备可以具有若干个相关联的设备，且进而一个相关联的设备可以 具有若干个相关联的设备。
[0052] 本发明的方法优选地使用根本原因逻辑（l0gica Causa-Raiz)以根据网络上的症 状恢复诊断。
[0053] 本发明的方法优选地使用拓扑基元逻辑（l0gica Prmitivas Topol0gicas)以在 诊断的产生中通知网格的当前拓扑。
[0054] 本发明提供了一种能够使用被称为"通用规则"的规则对位于电力传输和产生网 中的设备中的故障执行实时自动诊断的系统。
[0055] 在一方面，本发明提供了一种系统，该系统包括：
[0056] i)用于产生拓扑的装置；
[0057] ii)用于使网络互相连接的装置；
[0058] iii)用于维护电网的拓扑的表示的装置；
[0059] iv)用于基于收集的信息通过通用规则产生诊断的装置；
[0060] V)用于产生诊断的屏幕的装置；
[0061] vi)用于产生报告的装置。
[0062] 本发明的系统还可以包括：
[0063] vii)通知运行每个系统模块的可用性的装置。
[0064] 优选地，用于产生拓扑的所述装置可以是被称为"Topogiggio"的实施方案， 其中它访问电网管理系统（诸如，Sage (监管和控制的开放系统（Sisterna Aberto deSliperrisSUie Controle))中的表格，并且产生含有电网的完整拓扑的XML文件。
[0065] 优选地，所述用于使网络互相连接的装置可以是网关，其访问电网管理系统（诸 如，Sage (监管和控制的开放系统（Sistema Aberto de Super\1s5〇 e Controle))，以实 时检索所有断路器和电网开关的警报、事件、模拟幅度和/或断开状态。
[0066] 优选地，所述用于更新拓扑状态的装置可以是被称为"模型"的实施方案，其访问 网关。它具有一个噪声过滤器，该噪声过滤器评估从该系统检索到的信息是否正确，如果不 正确，则去除或插入警报或事件，