辛翠芹

摘要：隨著國家電網大運行，無人值守變電站的日益增多，監(jiān)控信息的量急劇增長，對監(jiān)控信息的質量提出更高要求。為了方便目前調度控制中心接收和處理變電站監(jiān)控信號工作，本文將針對監(jiān)控信號本身，借助Aho-Corasiek算法來實現對監(jiān)控信息的自動梳理規(guī)范，與標準信息關聯，從而實現對現有監(jiān)控信息規(guī)范化的過程。通過采用以上方法，實現迅速準確的對監(jiān)控信息完成自動梳理規(guī)范工作。

Abstract： With the State Grid operation， the number of unattended substations is increasing， the amount of monitoring information increases dramatically， and the quality of monitoring information is put forward higher requirements. In order to facilitate the current dispatch and control center to receive and deal with the substation monitoring signal work， this paper will be for the monitoring signal itself， with Aho-Corasiek algorithm to achieve the monitoring information on the automatic carding norms， and standard information associated with the existing monitoring information to achieve standardization process. Through the use of the above method， it can achieve rapid and accurate monitoring of information on the completion of automatic carding normative work.

關鍵詞：監(jiān)控信息；信息規(guī)范；自動梳理；專家?guī)?/p>

Key words： monitoring information；information specification；automatic carding；expert library

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）18-0096-04

0 引言

隨著國家電網大運行體系的建設，調控一體化成為最核心、最重要的環(huán)節(jié)，設備監(jiān)控管理專業(yè)要發(fā)揮電網設備健康運行狀態(tài)監(jiān)控的重要作用。隨著集中監(jiān)控變電站數量的劇增，對上送的監(jiān)控告警信息進行規(guī)范分析統(tǒng)計成為監(jiān)控人員日常的監(jiān)控、分析、判斷的重要數據支撐，有利于對設備運行狀態(tài)的監(jiān)控和評估。集中監(jiān)控以后，海量的監(jiān)控信息匯集到調度控制中心，導致有時會出現通道擁擠，遙信遲緩上傳的情況，信息分析、處理量大，使得監(jiān)控人員無所適從，阻礙了監(jiān)控人員對電網事故作出快速判斷。為此，監(jiān)控信息的規(guī)范化、信息的梳理、分析、處理是減輕監(jiān)控人員勞動強度，順利保證實現調控一體化的重要保障。

1 監(jiān)控信息現狀分析

1.1 各地、不同站之間，上送的信號不統(tǒng)一不規(guī)范

各地變電站的信息點表一般是由設計院或者檢修公司來進行編制。在變電站投運改造初期，沒有考慮在集中監(jiān)控后的信息規(guī)范問題，造成不同廠家、不同型號的設備信息描述不統(tǒng)一，同一類設備在同站不同間隔中，設備、站端信號不統(tǒng)一，給監(jiān)控人員快速識別事故種類及危險程度造成了不必要的麻煩。

1.2 監(jiān)控信息漏傳情況在各地不同程度存在

一個調控中心面對數百個變電站，每天收到的監(jiān)控信息數以萬計，在電網發(fā)生故障時，信息量過大，有時會造成通道擁擠，遙信遲緩上傳，容易造成信息遺漏及故障誤判。

1.3 監(jiān)控信息表編制工作量大、效率低

上送到監(jiān)控主站的信號沒有經過統(tǒng)計、分析、篩選、信息量過大單日信號量達萬級，設備監(jiān)控專業(yè)、自動化專業(yè)的運行人員壓力較大，容易出錯，效率比較低，如此惡性循環(huán)，勢必對電網安全帶來隱患。

1.4 在運站信號梳理人工進行，無系統(tǒng)支持

監(jiān)控信息表的編制及審核缺乏技術支持平臺，基本為純手工編制人工審核，完全依靠人工經驗判別，出錯概率大，造成對監(jiān)控信息的梳理和優(yōu)化不夠徹底，管控不夠嚴謹，影響監(jiān)控信息的數據質量。

綜上我們得出結論：解決對海量監(jiān)控信息進行有效梳理規(guī)范這個難題，能直接提升調度運行人員的工作效率，并對電網的安全運行起到至關重要的作用。

2 變電站監(jiān)控信息

2.1 變電站監(jiān)控信息分類

監(jiān)控信息按電氣設備類型分為開關信息、主變信息、母線信息、線路信息、電容器信息、電抗器信息、公用設備信息等。

監(jiān)控信息按重要程度分為五類：

①事故：電網故障、設備故障等，引起開關跳閘（包含非人工操作的跳閘）、保護及安控裝置動作出口跳合閘的信息以及影響全站安全運行的其他信息。②異常：反映設備運行異常情況的報警信息和影響設備遙控操作的信息，直接威脅電網安全與設備運行的重要信息。③越限：反映重要遙測量超出報警上下限區(qū)間的信息。④變位：特指開關類設備狀態(tài)（分、合閘）改變的信息。⑤告知：反映電網設備運行情況、狀態(tài)監(jiān)測的一般信息。

電網監(jiān)控信息是監(jiān)控人員掌握變電站設備運行狀況的重要手段，主要包括事故總、各類保護動作、開關變位、一二次設備異常、自動化通信設備異常、電壓/電流/主變油溫越限、消防、操作伴生、主變檔位等。對監(jiān)控信息進行分類，確定告警方式，便于監(jiān)控員快速定位和準確排除故障。

2.2 變電站監(jiān)控信號規(guī)范

由于各類廠家對告警信息命名不一致，導致同類信息描述不同，按照一定原則對調控機構集中監(jiān)控的變電站一次、二次以及輔助設備的進行了規(guī)定，統(tǒng)一信息名稱、數量，明確信息內容、含義，使其明確、簡潔，以下以遙信信號舉例：

①斷路器、隔離開關、接地刀閘位置信號描述：合/分；②一般告警信號描述：告警/復歸；③保護功能信息描述：閉鎖/解鎖；④保護信號描述：動作/復歸；⑤彈簧機構信息描述：未儲能/儲能；⑥測控遠方就地把手位置信號描述：就地/遠方；⑦保護壓板狀態(tài)信號描述：投入/退出；⑧控制回路信息描述：斷線/恢復；⑨控制電源類信息描述：消失/恢復；⑩測控裝置防誤信號描述：解除/投入；？輥？輯？訛通信狀態(tài)行為屬性描述：中斷/恢復；等等。

2.3 變電站監(jiān)控信號命名

①同一變電站內的信息描述命名不重復；②所有名稱均采用規(guī)范命名，如“壓力降低禁止重合閘”、“壓力低重合閘閉鎖”，“風冷電源故障”、“風扇故障報警”、“風扇電機故障報警”等，依據調度命名的習慣及規(guī)定進行統(tǒng)一；③斷路器、隔離開關統(tǒng)一規(guī)范命名為開關、刀閘，電流互感器、電壓互感器統(tǒng)一規(guī)范命名為CT、PT。

3 監(jiān)控信息專家?guī)?/p>

專家?guī)旖⑹〉匾惑w的集中監(jiān)控標準信號庫以及信號對應的信號釋義庫，并建立兩者之間的關聯關系，實現對頻發(fā)、多發(fā)、誤發(fā)、漏發(fā)的告警信息進行自動統(tǒng)計與缺陷處置。對設備異常、故障情況下的相關設備告警信息、保護動作信息、開關變位信息等建立專家推理分析模型，實現監(jiān)控異常信號原因分析并提供處置建議。

3.1 標準的監(jiān)控信息庫

標準信號庫涵蓋了分設備類型、分電壓等級、分間隔類型、分原理，不同廠家、不同型號一、二次設備的監(jiān)控信息，實現監(jiān)控信息的標準化管理、統(tǒng)一維護和全局共享。對變電站典型間隔、間隔內典型設備、間隔固有信號、設備固有信號等一般性規(guī)則進行了預定義，方便使用的時候直接調用，降低人工維護工作量。

3.2 監(jiān)控信息釋義

專家?guī)鞂γ款愂鹿?、異常監(jiān)控信息與釋義相關信息建立一一對應的關聯關系，即定義好每個信息所屬的信息類型及其對應的含義、原因和處置原則，共整合了700多套信號釋義，涵蓋了目前電網中可能會發(fā)出的所有監(jiān)控信號情況。舉例如下：

當收到“××斷路器SF6氣壓低告警”信號，則自動給出對應的監(jiān)控信息專家?guī)灬屃x、原因分析、造成后果、處置原則等。

信息釋義：監(jiān)視斷路器本體SF6壓力數值，反映斷路器內部絕緣情況。由于SF6壓力降低，壓力繼電器動作。

原因分析（可結合歷史同類情況經驗給出更精準的原因）：

①斷路器可能有泄漏點，壓力降低到告警值；

②壓力繼電器可能損壞；

③回路故障；

④根據SF6壓力溫度曲線，溫度變化對應的SF6壓力值變化。

造成后果：如果SF6壓力繼續(xù)降低，造成斷路器分合閘閉鎖，如果當時與本斷路器有關設備故障，則斷路器拒動，斷路器失靈保護動作，擴大事故范圍。（可結合電網拓撲及運行方式給出具體的影響范圍）

處置原則：

調度員：做好事故預想，安排電網運行方式，下達調度指令。（可提供歷史處置方案參考）

監(jiān)控值班員：通知運維單位，加強運行監(jiān)控，做好相關準備，并根據相關運行規(guī)程處理。

①了解SF6壓力值；

②了解現場處置的基本情況和處置原則；

③根據處置方式制定相應的監(jiān)控措施，及時掌握N-1后設備運行情況。

運維單位：現場檢查，采取現場處置措施，并及時向調度和監(jiān)控人員匯報。

現場運維一般處理原則：

①檢查現場壓力表，檢查信號報出是否正確，是否有漏氣。

②如果檢查沒有漏氣，是由于運行正常壓力降低，或者溫度變化引起壓力變化造成，則由專業(yè)人員帶電補氣。

③如果有漏氣現象，SF6壓力未閉鎖，應采取斷開斷路器控制電源、斷路器機構儲能電源的措施，并立即上報調度，同時制定隔離措施和方案。

④如果是壓力（密度）繼電器或回路故障造成誤發(fā)信號應對回路及繼電器進行檢查，及時消除故障。

4 基于Aho-Corasiek算法的自動梳理規(guī)范

4.1 Aho-Corasiek算法

Aho-Corasick算法簡稱AC算法，是一種多模式匹配算法。AC算法在1975年產生于貝爾實驗室，是基于Trie樹且是KMP模式算法的擴展。

AC算法的核心思想是通過找模式串內部規(guī)律，生成一個字典樹，達到在每次失配時的高效跳轉，來避免回溯。

AC定義：

首先構造一個模式樹，然后對模式樹進行擴展，得到AC自動機，AC自動機M是一個六元組：

M=（Q，∑，g，f，qo，p）

其中：

①Q是有限狀態(tài)集（模式樹上的所有節(jié)點）。

②∑是有限的字符集。

③g是轉移函數。

④f是失效函數，不匹配時自動機的狀態(tài)轉移。

⑤qo∈Q是初態(tài)（根節(jié)點，標識符為0）。

⑥p是終態(tài)集（以模式為標簽的節(jié)點集）。

Aho-Corasick算法主要是利用已構成的有限自動機進行多個模式串的一次性掃描來匹配出所有的模式串，下面對有限狀態(tài)機做幾點說明：

構造failure表

failure表的作用是在goto表進行匹配時，如果與當前節(jié)點匹配失敗后去失敗指針指向的節(jié)點繼續(xù)匹配的依據。首先引入狀態(tài)深度的概念，狀態(tài)s的深度depth（s）定義為在goto表中從起始狀態(tài)0到狀態(tài)s的最短路徑長度。如goto表中狀態(tài)1和3的深度為1。

failure表的構造是一個廣度優(yōu)先搜索的過程，過程中需要不斷對狀態(tài)Trie樹進行遍歷。

①若depth（s）=1，則f（s）=0；

②假設對于depth（r）

③對于深度為d的狀態(tài)s：

1）若g（r，a）=fail，對于所有的a，則不轉移；（注：a為字符，g為狀態(tài)轉移函數）；

2）否則，對于a使得g（r，a）=s，則如下步驟：

a、使state=f（r）；

b、重復步驟state=f（state），直到g（state，a）！=fail。（注意對于任意的a，狀態(tài)0的g（0，a）！=fail）；

c、使f（s）=g（state，a）。

由于專家?guī)炖飿藴市盘枎旄盘栣屃x庫建立好了一整套的關聯關系，現可基于Aho-Corasiek算法直接對上收信號來匹配其對應的標準信號，自動完成雜亂信號的梳理規(guī)范工作，同時根據關聯的信號釋義，給出事故、異常發(fā)生的原因及處理措施，極大地減少了監(jiān)控人員的工作量。

4.2 自動梳理規(guī)范

專家?guī)焯峁┤咀詣邮崂硪?guī)范跟按間隔自動梳理規(guī)范兩種功能，可由監(jiān)控人員自己選擇采用哪種方式進行梳理規(guī)范。專家?guī)炜勺詣幼R別出監(jiān)控信息的電壓等級、所屬間隔、間隔類型等信息，然后根據這些信息從標準信號庫里匹配出相應的標準信號列表，再通過Aho-Corasiek算法匹配出一一對應的標準信號關系，自動完成對監(jiān)控信號的梳理規(guī)范。例如：“220kV平天線保護A PCS-931GM-D TV斷線”，可自動識別出電壓等級為220kV，所屬間隔為平天線，間隔類型為線路間隔，根據Aho-Corasiek算法，模式串集合：{“220kV”，”平天線”，”保護”，”TV斷線”}可識別出其對應的標準信號為“220kV平天線保護TV斷線”。全站信號匹配度可高達95%，正確率99.99%。

4.3 手工梳理規(guī)范

雖然根據Aho-Corasiek算法大部分監(jiān)控信息可以直接完成自動梳理規(guī)范，但畢竟還有些一小部分特殊情況存在，針對這些監(jiān)控信息，專家?guī)煜到y(tǒng)提供手動梳理規(guī)范功能，專家?guī)旄鶕畔⒌乃鶎匍g隔、設備類型等可截取的相關內容與標準信號庫進行對應，然后提供出一個標準信號與監(jiān)控信息的信號相似度列表來供監(jiān)控人員手工完成梳理規(guī)范工作，并自學習該手動經驗，以后再遇到類似狀況可自動完成梳理規(guī)范。

梳理規(guī)范工作完成后，專家?guī)炜缮梢环荼O(jiān)控信息的與標準信號庫的差異統(tǒng)計跟梳理規(guī)范結果，供監(jiān)控人員后期對變電站的改擴建時做參考。

5 結束語

在電網調控一體化模式下，變電站集中監(jiān)控導致的監(jiān)控信息量過大，人工分析存在較大的風險而且效率低下，通過以上方法可以對監(jiān)控信息自動梳理優(yōu)化，整理出標準可用的監(jiān)控信息，方便運行人員準確快速高效的分析判斷事故、異常，從而減輕運行人員的工作壓力及勞動強度，滿足監(jiān)控安全運行及電網發(fā)展的需要。

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