章燕卿 梁侃

柯橋供電分局 浙江 312030

0 前言

隨著電網(wǎng)的飛速發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)的規(guī)模迅速擴(kuò)大，電力運(yùn)行方式日益復(fù)雜，調(diào)度人員需要關(guān)心、監(jiān)視的數(shù)據(jù)信息也成倍增加，形成了涉及多家廠商，多套產(chǎn)品的復(fù)雜局面，給調(diào)度人員帶來了極大的工作負(fù)擔(dān)，由于調(diào)度人員的疏忽或處理不及時(shí)會(huì)造成對(duì)電力安全運(yùn)行的潛在隱患。同時(shí)支撐電力調(diào)度的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)自身也可能出現(xiàn)各種異常情況，如自動(dòng)化系統(tǒng)故障、網(wǎng)絡(luò)中斷、數(shù)據(jù)采集通道中斷、系統(tǒng)軟件異常、機(jī)房設(shè)備和環(huán)境異常等，倘若發(fā)生異常情況而沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則可能導(dǎo)致調(diào)度人員無法進(jìn)行正常的調(diào)度指揮，嚴(yán)重時(shí)可能影響整個(gè)電力的安全運(yùn)行，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。針對(duì)這種情況我們提出了一種面向智能電網(wǎng)全網(wǎng)的故障告警管理模式，其主要作用就是對(duì)支持自動(dòng)化機(jī)房的動(dòng)力環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)控，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的運(yùn)行異常情況自動(dòng)產(chǎn)生告警，通過多種告警方式通知相應(yīng)的值班人員，以及時(shí)處理系統(tǒng)的異?；蚬收稀?/p>

1 基于全網(wǎng)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

電網(wǎng)所監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，包括動(dòng)力環(huán)境數(shù)據(jù)、自動(dòng)化運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)工況數(shù)據(jù)、電力運(yùn)行數(shù)據(jù)等，并不是孤立存在的。這些數(shù)據(jù)之間存在著復(fù)雜的聯(lián)系，某一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，必然會(huì)產(chǎn)生一系列的影響。我們這里所要研究的就是通過被監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，構(gòu)建出專業(yè)應(yīng)用層面的邏輯拓?fù)淠Ｐ?，將故障告警系統(tǒng)真正建成一個(gè)綜合了動(dòng)力環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用業(yè)務(wù)在內(nèi)的大系統(tǒng)。

電網(wǎng)一般需要監(jiān)控的系統(tǒng)包括 EMS、DPMS、電能量采集系統(tǒng)等多套自動(dòng)化系統(tǒng)。監(jiān)控對(duì)象也涉及應(yīng)用進(jìn)程、服務(wù)器工況、運(yùn)行環(huán)境、業(yè)務(wù)功能等多個(gè)方面。以浙江省調(diào)為例，如果以EMS系統(tǒng)為核心出發(fā)，各個(gè)監(jiān)控對(duì)象間的關(guān)系可以描述為：前置機(jī)通過101或104通道采集上來的前置數(shù)據(jù)經(jīng) SCADA核心交換機(jī)傳輸給 SCADA主機(jī)，在SCADA主機(jī)上，5分鐘數(shù)據(jù)以文件的形式經(jīng)由正向隔離裝置傳輸給位于III區(qū)的DPMS及以熱定電等系統(tǒng)，作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)計(jì)算。同時(shí)前置機(jī)將三級(jí)網(wǎng)實(shí)時(shí)值通過三級(jí)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器，發(fā)送到三級(jí)網(wǎng)通信服務(wù)器，最終傳輸?shù)降卣{(diào)三級(jí)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器。前置機(jī)還將計(jì)劃/轉(zhuǎn)發(fā)值經(jīng)由 I區(qū)核心交換機(jī)發(fā)送給三級(jí)網(wǎng)計(jì)劃服務(wù)器，然后通過正向隔離裝置傳輸?shù)紻PMS服務(wù)器。運(yùn)方計(jì)劃值在DPMS服務(wù)器上生成，經(jīng)由Ⅲ區(qū)日志服務(wù)器通過反向隔離裝置傳輸?shù)舰騾^(qū)日志服務(wù)器，然后發(fā)送到SCADA主機(jī)轉(zhuǎn)換成指令數(shù)據(jù)。省調(diào)SCADA主機(jī)將電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)通過SCADA核心交換機(jī)傳輸給電力市場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及SCADA數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。計(jì)劃處導(dǎo)入的安全校核所需文件通過III區(qū)日志服務(wù)器經(jīng)由反向隔離裝置傳輸?shù)絀I區(qū)日志服務(wù)器，再用數(shù)據(jù)FTP轉(zhuǎn)發(fā)到PAS主機(jī)；在PAS主機(jī)上，安全校核程序?qū)@些文件進(jìn)行處理后生成結(jié)果文件；三級(jí)網(wǎng)計(jì)劃值服務(wù)器通過FTP下載安全校核結(jié)果文件，通過正向隔離裝置傳送給III區(qū)日志服務(wù)器，最后計(jì)劃處讀取結(jié)果文件。

我們將各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的每臺(tái)服務(wù)器都看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，服務(wù)器之間的業(yè)務(wù)進(jìn)程關(guān)系作為有向連接線，服務(wù)器運(yùn)行的動(dòng)力環(huán)境、內(nèi)存狀況、硬盤狀況、系統(tǒng)進(jìn)程等這些被監(jiān)視的物理對(duì)象組合起來作為虛擬的隔斷器，可以生成專業(yè)應(yīng)用層面的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(見圖1)。

圖1 邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

其中每條連接線的起始兩端都各設(shè)有一個(gè)虛擬隔斷器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 虛擬隔斷器

只要構(gòu)成虛擬隔離器的幾個(gè)部分任何一個(gè)出現(xiàn)故障，虛擬隔離器將呈現(xiàn)開斷狀態(tài)，該條連接線將開斷。反之虛擬隔離器將是閉合狀態(tài)，該條連接線將呈現(xiàn)正常運(yùn)行狀態(tài)。

2 故障告警處理流程

構(gòu)成電力系統(tǒng)的任何部分并不是孤立存在的，它與其他部分構(gòu)成了互為依賴的錯(cuò)綜復(fù)雜的各種關(guān)系。因此系統(tǒng)中發(fā)生的故障告警也不會(huì)是孤立存在的對(duì)象。有些故障告警會(huì)引發(fā)一系列的連鎖影響，從而導(dǎo)致更多相關(guān)告警的出現(xiàn)。相應(yīng)的，有些監(jiān)測(cè)到的告警本身并不是故障源，而只是其他故障影響造成的。因此，在眾多相關(guān)告警中，根據(jù)其邏輯拓?fù)潢P(guān)系，找出其根源性故障告警是非常重要的，可以實(shí)現(xiàn)快速關(guān)鍵問題定位，加快事件解決速度、提高維護(hù)服務(wù)效率、減輕值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度等效果。我們?cè)谏衔闹刑岢龅臉?gòu)建綜合了動(dòng)力環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用業(yè)務(wù)等在內(nèi)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，目的就是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行故障告警管理，實(shí)現(xiàn)告警智能歸并和故障定位。

圖3展示了故障告警處理邏輯流程。統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)負(fù)責(zé)采集包括動(dòng)力環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用業(yè)務(wù)等各方面的缺陷告警信息，形成標(biāo)準(zhǔn)的故障告警事件。由于不同廠家的多套系統(tǒng)有可能會(huì)對(duì)同一事件從不同角度進(jìn)行多次告警，因此有必要進(jìn)行告警合并，以保持告警信息的準(zhǔn)確性和精確性。以上文構(gòu)建的邏輯拓?fù)淠Ｐ蜑榛A(chǔ)，對(duì)故障告警事件進(jìn)行相關(guān)性分析進(jìn)行告警智能歸并和故障根源點(diǎn)定位。經(jīng)過分析后所有根源故障都被甄別出來組成主告警；每個(gè)主告警一起的連鎖告警則被定義為副告警。在此基礎(chǔ)上結(jié)合告警規(guī)則庫(kù)對(duì)所有故障告警事件進(jìn)行分級(jí)。分級(jí)后的告警通過故障告警傳遞模塊在監(jiān)控臺(tái)以列表，圖表，拓?fù)渲鹊姆绞接肂/S模式展現(xiàn)出來；另一方面所，有告警將通過告警智能糾錯(cuò)庫(kù)的分析得出正確數(shù)據(jù)。同時(shí)告警事件將會(huì)通過故障告警通知功能按照級(jí)別以語音、短信、音響等方式廣播出去。所有的告警事件都會(huì)被存入告警庫(kù)，被加以統(tǒng)計(jì)分析自動(dòng)形成各類報(bào)表。

圖3 故障告警處理邏輯流程

3 告警智能歸并及故障點(diǎn)定位

告警智能歸并及故障根源點(diǎn)定位是故障告警管理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其方法主要是通過歸并分析引擎和告警事件關(guān)聯(lián)規(guī)則來進(jìn)行處理。告警事件關(guān)聯(lián)規(guī)則是由包含動(dòng)力環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用業(yè)務(wù)等層面的邏輯拓?fù)淠Ｐ秃徒?jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)共同組成。圖4就是告警智能歸并的流程圖。

圖4 告警智能歸并的流程圖

我們可以看到對(duì)于系統(tǒng)接收到的告警事件，歸并分析引擎通過關(guān)聯(lián)規(guī)則，進(jìn)行智能歸并，找出故障根源點(diǎn)；分析結(jié)果作為經(jīng)驗(yàn)輸入知識(shí)庫(kù)與邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合起來進(jìn)一步豐富和優(yōu)化關(guān)聯(lián)規(guī)則，形成一個(gè)閉環(huán)。因此告警智能歸并是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。

歸并分析引擎主要是通過邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)提供的因果關(guān)系推斷告警根源。告警之間雖然有著錯(cuò)綜復(fù)雜的各類關(guān)系，但基本關(guān)系卻可歸納為兩種：

(1) 單串結(jié)構(gòu)

圖5中的A、B、C等三個(gè)告警出現(xiàn)時(shí)，歸并推斷引擎在圖中確定出其在圖中的位置，通過從樹根向上遍歷的查找確定其為單串關(guān)系，且其中A為這個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系的樹枝頂點(diǎn)。在這種單鏈關(guān)系中，故障根源比較容易確定，三個(gè)告警信息的根源，可確定為A，解決了A這個(gè)故障，其他B、C兩個(gè)問題一般就不存在了。

(2) 多串關(guān)系

圖6中的D、E、F三個(gè)告警呈多鏈結(jié)構(gòu)。當(dāng)三個(gè)告警同時(shí)出現(xiàn)時(shí)。其中F可能由D引起，也可能由E引起。這種多鏈關(guān)系中無法簡(jiǎn)單地推斷出主從關(guān)系。我們引入時(shí)域和影響度兩個(gè)因素來幫助確定根源。時(shí)域就是指兩個(gè)原因故障的發(fā)生時(shí)間，影響度是指在多個(gè)樹枝中哪個(gè)樹枝的可能性高一些。當(dāng)多個(gè)根源中出現(xiàn)，其中一個(gè)的出現(xiàn)時(shí)間最早同時(shí)影響度最高時(shí)，即可確定其為根源性告警。如本例，如果D的影響度高，且時(shí)域在前；則可判斷D為根源告警。在無法根據(jù)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行根源性告警判斷時(shí)，歸并分析引擎還將自動(dòng)引入經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，利用值班人員的經(jīng)驗(yàn)來確定因果關(guān)系。

圖5 單串結(jié)構(gòu)

圖6 多串結(jié)構(gòu)

4 實(shí)例分析

下面我們以實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)生的實(shí)例來說明問題：電網(wǎng)同時(shí)從各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采集到下列告警：

(1) IIIqu_syslog服務(wù)器安全校核結(jié)果文件d：powermarketJ年月日SensDataForCheck.xml.txt文件不存在；

(2) IIIqu_syslog服務(wù)器安全校核結(jié)果文件d：powermarketJ年月日PowerFlowForCheck.xml文件不存在；

(3) IIIqu_syslog服務(wù)器安全校核結(jié)果文件d：powermarketJ年月日DailyDangerousPointResult.xml文件不存在；

(4) IIIqu_syslog服務(wù)器安全校核結(jié)果文件d：powermarketJ年月日DailyChangeScheduleForCheck.xml文件不存在；

(5) IIqu_syslog 服務(wù)器安全校核結(jié)果文件 d：powermarketJ年月日DailyChangeScheduleForCheck.xml文件不存在；

(6) Zjpas01-1服務(wù)器文件系統(tǒng)/users/ems/open2000e/var/使用率為100%，超出閾值95%；

(7) Zjpas01-1服務(wù)器安全校核程序應(yīng)用進(jìn)程運(yùn)行異常這些告警之間可以通過關(guān)聯(lián)規(guī)則找到其因果關(guān)系。從這一模型中我們可以分析得出IIqu_syslog和IIIqu_syslog這兩臺(tái)服務(wù)器上的安全校核結(jié)果文件不存在是因?yàn)?Zjpas01-1上的安全校核程序運(yùn)行異常造成的，而安全校核程序IIqu_syslog則是因?yàn)槠涫褂玫?/users/ems/open2000e/var/文件系統(tǒng)溢出造成的。所以由此判斷出 Zjpas01-1服務(wù)器文件系統(tǒng) /users/ems/open2000e/var/使用率為 100%這一告警為故障根源，只要處理了這一故障其余故障就都會(huì)得到解決。

5 結(jié)論

當(dāng)前面向智能電網(wǎng)全局，構(gòu)建一套跨專業(yè)的高度智能化的故障告警管理系統(tǒng)已經(jīng)需要提上議事日程。這套系統(tǒng)將成為保證電力安全運(yùn)行的重要支撐平臺(tái)，將電力安全調(diào)度的工作由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，減輕值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性和電力調(diào)度的安全性；另一方面，通過對(duì)各類歷史報(bào)警信息的統(tǒng)計(jì)和分析，告警處理預(yù)案的建立和完善，將極大提高電力調(diào)度及系統(tǒng)的智能化管理的水平。在本文中我們從電網(wǎng)數(shù)據(jù)層面和專業(yè)應(yīng)用層面探討了構(gòu)建跨專業(yè)綜合調(diào)度值班系統(tǒng)的一些關(guān)鍵技術(shù)；為構(gòu)建新一代同時(shí)監(jiān)控動(dòng)力環(huán)境、通信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用業(yè)務(wù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)等多層次多功能的故障告警管理系統(tǒng)打下了理論基礎(chǔ)。

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