电力调控智能故障处置系统.pdf
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1、RURAL ELECTRIFICATION电力调控智能故障处置系统樊亮*,王泽众,蔡正梓,李聪,田雨晨(国网北京市电力公司,北京 西城 100031)摘要:为进一步提高调控运行人员对电网故障的综合处置能力,深入挖掘历史故障数据,实现历史故障反演和人工智能调度,电力调度须要一套智能故障处置系统。该系统借助调控云等原有的电网资源和技术平台,通过综合接入电网故障处置不同子系统的资源,实现故障综合研判、综合信息可视化展示、在线安全分析、故障辅助决策和人工智能调度5 个部分功能,提升了故障处理效率,实现了历史故障数据有效利用,增强了调控运行人工智能水平,保障了电网安全稳定可靠运行。关键词:智能故障处置系
2、统;故障智能研判;综合信息可视化;在线安全分析;辅助决策;人工智能数据挖掘中图分类号:TM764ResearchonIntelligentFaultDisposalSystemforPowerRegulationandControlFANLiang*,WANGZezhong,CAIZhengzi,LICong,TIANYuchen(StateGridBeijingElectricPowerCorporation,BeijingXicheng100031,China)Abstract:Inordertoimprovetheabilityoftheoperatorstodealwiththefau
3、ltsofthepowergrid,excavatethehistoricalfaultdatadeeply,andrealizethehistoricalfaultinversionandartificialintelligencedispatching,theelectricpowerdispatchingneedsasetofintelligentfaulttreatmentsystem.Withthehelpoftheoriginalpowergridresourcesandtechnicalplatformsuchastheregulationandcontrolcloud,thes
4、ystemcandealwiththeresourcesofdifferentsubsystemsthroughintegratedaccesstothepowergridfault,torealizethefunctionsofintegratedfaultdiagnosis,integratedinformationvisualizationdisplay,on-linesecurityanalysis,faultassistantdecision-makingandartificialintelligencedispatch,itrealizestheeffectiveuseofhist
5、oricalfaultdata,enhancestheartificialintelligencelevelofregulationandcontroloperation,andensuresthesafe,stableandreliableoperationofpowergrid.Keywords:intelligentfaultmanagementsystem;intelligentfaultdiagnosis;integratedinformationvisualization;onlinesecurityanalysis;decisionsupport;artificialintell
6、igencedatamining0背景随着电网规模日趋扩大和故障形态日益复杂,调控人员对电网故障处理综合能力的要求不断提高。为了保证电网安全稳定运行,在电网发生故障时调控人员必须及时准确进行故障研判和高效有序故障处理1-2。然而电网调度控制系统是一个典型的知识密集型和信息密集型的决策控制中心2。为了提高故障处理的精准性和规范性,决策与执行环节调控人员须要对故障处置相关系统进行翻阅和查询。由于电网各类信息采集系统运行相对独立,存在于多个子系统中,如 SCADA 系统、故障录波系统等,大量冗余数据难以形成有价值的信息并主动推送给调控人员,通常只能由调控人员人工查找各个系统和翻阅各种资料来进行故障相
7、关信息查询,该过程会造成大量时间浪费,影响电网故障处置的效率。并且故障发生后无法充分开发利用故障数据的价值,无法通过电网系统对故障情况进行反演和复盘,更缺少合适的系统,对故障造成的电网风险进行深入研究分析。构建调度智能故障分析和研究系统迫在眉睫,既可以通过一体化平台高效处置故障,也可以对电网故障数据深入挖掘,全景可视化故障反演,电网风险在线安全分析,故障处置预案及人工智能调度功能的实现。随着 AI 和人工智能发展,电网故障处置、故障反演、电网风险研究等工作可以通过集中在智能故收稿日期:20230517;修回日期:20230606DOI:10.13882/ki.ncdqh.2023.09.007
8、Smart Grid|智能电网2023 年第 9 期 总第 436 期 27RURAL ELECTRIFICATION障处置系统一个平台来实现。该系统可以整合故障处置相关系统并主动获取相关数据,一体化展示故障相关数据,有效提高故障处置效率和降低调控人员决策风险3。并且利用人工智能技术,建设开发智能故障处置辅助决策系统,深入挖掘历史故障信息,实现故障全景可视化展示,对电网风险进行在线全分析,实现故障智能研判、关联信息综合可视化展示、在线安全分析、人工智能辅助决策等功能4-8。智能故障处置系统平台还可以利用整合不同系统资源的优势,结合电网故障等信息,并通过人工智能等方式分析海量故障数据,挖掘相关规
9、律,深入挖掘电网数据价值,实现历史故障反演,提升调控运行人工智能水平,加强调控运行专业保障电网安全稳定可靠运行的能力。1系统建设智能故障处置系统基于调控云建设,利用调控云的存储、计算、网络资源进行应用部署,通过调控云模型、运行、实时以及大数据、AI 平台为应用提供数据和交互支撑9,调控云架构如图 1所示。电力调控智能故障处置系统的核心功能就是故障信息准确、完整、实时可视化展示。该系统以调控云为平台,整合故障处置所需各个系统,按照功能需求,主动获取故障信息,并进行可视化展示,帮助调控运行人员及时获取故障全面信息,为高效故障处置赢得宝贵时间,如图 2 所示。按照应用功能,智能故障处置辅助决策系统的
10、总体架,主要包括故障智能研判、综合信息可视化展示、在线安全分析、事故处理辅助决策以及人工智能数据挖掘 5 个部分,如图 3 所示。通过故障智能研判,调控人员即可知道电网是否发生故障及故障相关信息;通过综合信息可视化展示,调控人员即可知道电网故障设备信息以及电网整体运行状态可视化展示,方便调度员及时了解电网,及时处理电网故障;通过在线安全分析,调控人员即可及时了解电网故障后电网薄弱环节,须要尽快采取预控措施,以保障电网安全稳定运行;通过前期故障智能研判、综合信息可视化展示、在线分析研究,智能故障处置系统可对电网故障设备恢复方案提供辅助决策意见,从而提高调度人员故障处置的效率。人工智能数据挖掘部分
11、可利用一体化故障处置辅助系统整合各独立业务系统的优势,解决数据分散、多源、格式不一致,数据质量不高,缺乏统一的数据规范等问题,结合历史故障等信息实现数据深入挖掘、实现历史故障全景可视化反演、故障处置预案及电网智能调度等功能10。/区区区分析决策中心实时数据云平台报文D5000电网实时数电网故障类应用 缺陷处置类应用 电网二次类应用 电网分析类应用源网荷储类应用 现货市场类应用 清洁能源类应用 电网风险类应用调控云服务总线调控云消息总线总线公共类 基础类 数据类 模型类 计算类 交互类 展示类实时数据实时数据实时数据云平台状态量模拟量保护信息 操作信息人工智能引擎知识图谱 语音语义图像识别 智能
12、算法历史数据运行数据云平台电力 电量 告警 事件计划 预测 环境大数据引擎数据交互分析海量存储分析图形数据模型数据模型数据云平台一次模型 二次模型外部模型公共服务引擎地理信息 智能搜索服务卡片 即时通信集中式云架构基础设施数据交换平台数据中台资源业务中台图 1调控云平台架构樊亮等:电力调控智能故障处置系统28 2023 年第 9 期 总第 436 期RURAL ELECTRIFICATION2系统功能2.1故障智能研判故障诊断是智能故障处理辅助决策系统的首要环节,它首先要求能够准确判别故障是否发生,其次是能够及时、准确发出告警,并展示故障设备相关信息。为此,故障处置辅助系统要正确、实时、全面推
13、送电网故障信息,包括故障时间、故障设备、重合情况、保护自动化以及遥信遥测等信息11。根据以上指标,电网故障处置辅助系统首先对综合智能告警系统发送的每类数据源的原始信息进行单独判断,包括遥测、遥信信号,事故总信号及保护自动化动作信号等,得到每个数据源的初步判断结果,然后一体化故障处置辅助系统接受来自D5000 系统的电网模型、遥测遥信数据等内容实时传输。通过以上 2 个环节获取到故障信息内容一致后,经过故障智能研判程序分析,研判后如果发生故障可触发一体化故障处置辅助系统,并弹出故障信息界面,如图 4 所示。D5000系统事项实时数据模型故障研判引擎故障信息故障设备重载设备故障电源站影响变电站变电
14、站影响用户OMS站区图一体化校核工业视频电能质量管理系统气象系统录波系统故障位置地图背景设备坐标波形文件相关站跌落信息地理图展示故障录波天气信息母线电压跌落逻辑态势图短信模板视频监控电压暂降分析天气数据图 2智能故障处置系统平台一体化故障处置辅助系统智能研判系统综合信息可视化展示在线安全分析故障辅助决策人工智能数据挖掘图 3智能故障处置辅助系统一体化故障辅助处置系统综合智能告警系统D5000系统遥信、遥测故障智能研判是否触发一体化系统故障界面,并语音告警不触发一体化故障界面事故总保护自动化信息故障间隔实际遥信、遥测图 4智能研判系统Smart Grid|智能电网2023 年第 9 期 总第 4
15、36 期 29RURAL ELECTRIFICATION同时为了避免电网一、二次设备检修工作期间产生异常告警信号干扰故障判断,智能故障处置系统可通过实时获取调度管理系统(OMS)中的电网一、二次设备停电检修设备情况或实时检测检修设备挂牌信息,屏蔽检修设备间隔产生的异常告警信号,保证了故障智能研判的准确性12。2.2综合信息可视化展示综合信息可视化展示主要是将调控人员在故障处置最关心的故障相关信息以合理的方式展现出来,在信息处理和可视化上充分发挥辅助调控人员故障处置的作用。通过智能故障辅助系统对故障的智能研判,故障辅助系统启动故障处置所需相关系统,并在系统平台中展示:故障信息、故障设备相关参数、
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