电网故障诊断方法及系统

技术领域

本申请涉及电力调度技术领域，具体涉及一种电网故障诊断方法及系统。

背景技术

在电力行业中，由于各类告警信息分布在调度中心内部不同的监控系统中，对于调度中心产生的大量报警信息，缺乏信息的有效分类和融合，难以满足电网各级监控系统一体化集中管理的要求。

调度自动化SCADA、WAMS、保信分站、电能计量、设备在线状态监测等系统独立建设，不利于电网物理模型再现并进行有效分析。电网发生设备跳闸时，需要调度人员通知巡维人员到现场调取录波信息，得到故障测距，指导线路人员在相应范围内查找故障点；电网故障及设备异常时，调度自动化系统发出单条或多条告警信息，靠人工判断信号所属设备，故障的程度及对电网的影响，并通知迅维人员及专业班组，进行相应处置，效率低、易差错。

发明内容

本申请提供一种电网故障诊断方法及系统，以解决电网故障诊断效率低的问题。

第一方面，本申请提供一种电网故障诊断方法，包括：

获取电力系统告警信息；

根据所述电力系统告警信息，生成电力系统故障特征；

将所述电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果；所述故障诊断知识库包括故障诊断规则；所述故障诊断规则包括任意设备发生故障的条件，所述诊断结果包括故障设备、故障描述以及故障处置建议。

可选的，所述电力系统告警信息包括开关SOE信息、保护动作信息、定值信息、录波信息、PMU数据、故障测距信息、一次设备运行数据。

可选的，根据所述电力系统告警信息，生成电力系统故障特征包括：

获取所述电力系统告警信息的故障类型，所述故障类型包括故障类告警信息和预警类告警信息；

将所述电力系统告警信息执行词义分割并执行关键字提取，以获得特征信息；

根据所述故障类型以及所述特征信息生成电力系统故障特征。

可选的，所述特征信息包括故障设备、故障时间、故障测距、故障电流以及数据来源。

可选的，所述方法还包括：

获取历史故障信息，并根据历史故障信息获取故障原因和故障设备；

根据故障原因以及故障设备，获取故障诊断规则；

将所述故障诊断规则分组并存储在数据库，以得到所述故障诊断知识库。

可选的，将所述电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果包括：

根据所述电力系统故障特征获取所述故障类型；

若所述故障类型为故障类告警信息，则输出故障多级研究诊断；

若所述故障类型为预警类告警信息，则输出电力系统运行异常告警分析。

可选的，所述故障多级研究诊断包括：第一故障报告和第二故障报告；

所述第一故障报告为根据所述开关SOE信息获得的故障设备信息；

所述第二故障报告为根据所述故障设备信息获取所述保护动作信息、所述定值信息、所述录波信息、所述PMU数据、所述故障测距信息、所述一次设备运行数据并生成的故障报告。

可选的，所述电力系统运行异常告警分析包括设备异常告警、系统频率越限、厂站电压越限、厂站/母线失压、线路/主变/断面过载、低频振荡、备用不足以及负荷突变异常告警信息。

第二方面，本申请提供一种电网故障诊断系统，执行上述第一方面提供的所述电网故障诊断方法，包括：

数据接收模块和数据处理模块；

所述数据接收模块被配置为：获取电力系统告警信息；

所述数据处理模块被配置为：根据所述电力系统告警信息，生成电力系统故障特征；

将所述电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果；所述故障诊断知识库包括故障诊断规则；所述故障诊断规则包括任意设备发生故障的条件，所述诊断结果包括故障设备以及故障描述。

由以上技术方案可知，本申请提供一种电网故障诊断方法及系统，所述电网故障诊断方法包括：获取电力系统告警信息；根据所述电力系统告警信息，生成电力系统故障特征；将所述电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果；所述故障诊断知识库包括故障诊断规则；所述故障诊断规则包括任意设备发生故障的条件，所述诊断结果包括故障设备、故障描述以及故障处置建议。通过对电网运行过程中产生的告警信息进行收集，然后提取告警信息中的电力系统故障特征，将电力系统故障特征输入到故障诊断知识库后，可以推理出故障或异常发生的原因，并对系统中由同一原因引起的告警信息进行合并处理，以辅助工作人员对设备产生的异常及故障快速做出响应及应急措施，以解决电网故障诊断效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的电网故障诊断方法流程图；

图2为本申请实施例提供的生成电力系统故障特征流程图；

图3为本申请实施例提供的构建故障诊断知识库流程图；

图4为本申请实施例提供的电网故障诊断系统示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

在电力行业中，由于各类告警信息分布在调度中心内部不同的监控系统中，对于调度中心产生的大量报警信息，缺乏信息的有效分类和融合，难以满足电网各级监控系统一体化集中管理的要求。调度自动化SCADA、WAMS、保信分站、电能计量、设备在线状态监测等系统独立建设，不利于电网物理模型再现并进行有效分析。电网发生设备跳闸时，需要调度人员通知巡维人员到现场调取录波信息，得到故障测距，指导线路人员在相应范围内查找故障点；电网故障及设备异常时，调度自动化系统发出单条或多条告警信息，靠人工判断信号所属设备，故障的程度及对电网的影响，并通知迅维人员及专业班组，进行相应处置，效率低、易差错。

为解决电网故障诊断效率低的问题，参见图1，图1为本申请实施例提供的电网故障诊断方法流程图，电网故障诊断方法包括：

S100：获取电力系统告警信息。

其中，在一些实施例中，电力系统告警信息包括开关SOE(Sequence of Event事件顺序)信息、保护动作信息、定值信息、录波信息、PMU数据、故障测距信息、一次设备运行数据。

具体的，开关SOE信息可以根据调度SCADA(Supervisory Control Acquisition数据采集与监控控制系统)获取，开关SOE信息是指电力设备开关的顺序事件记录信息。当电力设备发生遥信变位，如开关变位时，电力保护设备或智能电力仪表会自动记录下变位时间、变位原因、开关跳闸时相应的遥测量值，形成SOE记录。

保护动作信息、定值信息可以从保信分站获取，保护动作信息包括瞬时电流速断保护、限时电流速断保护、过电流保护、单相接地保护、重合闸延时、低周减载、快速母线保护。

定值信息是指与电网运行相关的各种参数和阈值的设定值。例如继电保护定值、自动装置定值、调度自动化定值、测量仪表定值。

录波信息是指将实时波形记录下来，并可以回放的一种信息。在电力系统中，录波信息通常用于记录电力系统的电压、电流、频率等参数的实时波形。当电力系统出现故障时，可以通过回放录波信息，了解故障发生的原因和过程，从而更好地进行故障排除和修复。

PMU数据可以从同步相量测量装置获取，PMU数据是指变电站线路三相基波电压、三相基波电流、序量值、开关量的实时数据及实时时标。通过获取PMU数据可以准确定位故障点。

故障测距信息可以通过行波测距获取，通过故障测距信息可以测量故障距离，通过获取故障测距信息可以帮助工作人员快速定位故障位置。

一次设备运行数据是指对电力系统中各种一次设备的运行状态、参数和性能数据。

通过获取开关SOE信息、保护动作信息、定值信息、录波信息、PMU数据、故障测距信息、一次设备运行数据，可以更加全面的获取电网运行状态。

S200：根据电力系统告警信息，生成电力系统故障特征。

其中，参见图2，根据电力系统告警信息，生成电力系统故障特征包括：

S210：获取电力系统告警信息的故障类型。

其中，故障类型包括故障类告警信息和预警类告警信息。故障类告警信息包括短路故障、断路故障、过载故障、欠电压故障和接地故障，预警类告警信息是指电网可能出现问题时发出的告警信息，但并没有实际发生故障。例如，当变压器油温接近上限时，电力系统可能会发出预警信息；通过获取电力系统告警信息的故障类型，可以根据准确的生成故障诊断。

S220：将电力系统告警信息执行词义分割并执行关键字提取，以获得特征信息。

在得到故障类型后，可以将电力系统告警信息按照词义进行分割，以提取告警信息中的特征信息。例如，当获取的告警信息为“XX年XX月XX日，A变压器油温过高，已触发警告”。经过词义分割后，可以分割为“XX年XX月XX日”，“A变压器”，“油温”，“过高”，“已”，“触发”，“警报”等词汇，从中提取日期、设备、故障类型等关键信息，即可得到特征信息。通过将系统告警信息提取特征信息，可以将无效信息剔除，以保留关键信息，提高故障诊断的效率。

S230：根据故障类型以及特征信息生成电力系统故障特征。

在得到故障类型以及特征信息后，将特征信息以预算的模式组合在一起，即可通过故障类型以及特征信息生成电力系统故障特征。

S300：将电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果。

故障诊断知识库包括故障诊断规则；故障诊断规则包括任意设备发生故障的条件，诊断结果包括故障设备、故障描述以及故障处置建议。

其中，参见图3，构建故障诊断知识库包括：

S310：获取历史故障信息，并根据历史故障信息获取故障原因和故障设备；

S320：根据故障原因以及故障设备，获取故障诊断规则；

S330：将故障诊断规则分组并存储在数据库，以得到故障诊断知识库。

其中，诊断规则是指将历史故障信息中提取的故障设备以及故障原因用形式化语言固化，形成一套完整的规则体系，诊断规则是通过对大量历史故障数据的分析和总结得出的，提高故障排查的效率和准确性。

在得到诊断规则后，将诊断规则存储在数据库中。规则可以分组，便于维护和管理。例如将诊断规则分为故障诊断规则组、断路故障定位规则组、一次设备运行状态识别规则组。诊断规则由规则的逻辑运算实现，规则分为简单规则和复杂规则，简单规则可以是某个模拟量的值、状态量的值。复杂规则可以通过封装成插件的形式调用。

当获取到电力系统告警信息后，获取电力告警信息中的电力系统故障特征，再将电力系统故障特征输入故障诊断知识库，即可将电力系统故障特征与诊断规则进行匹配，例如，通过线路故障、保护动作、重合闸动作、重合成功获得诊断结果为瞬时故障为例，当线路保护动作、线路出口跳闸、开关保护动作中任意一个条件成立，且重合闸动作信号、线路连接开关分闸变位动作、线路连接开关合闸变位动作同时成立，且故障前电流大于定值、故障前有功大于定值同时成立时，即可判断为线路瞬时故障。通过构建故障诊断知识库，可以将电力系统故障特征输入故障诊断知识库，得到诊断结果，以提高电路故障诊断效率。

在一些实施例中，将电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果包括：根据电力系统故障特征获取故障类型；若故障类型为故障类告警信息，则输出故障多级研究诊断；若故障类型为预警类告警信息，则输出电力系统运行异常告警分析。根据故障类型生成不同类型的诊断报告。

在一些实施例中，故障多级研究诊断包括：第一故障报告和第二故障报告；

第一故障报告为根据开关SOE信息获得的故障设备信息；

第二故障报告为根据故障设备信息获取保护动作信息、定值信息、录波信息、PMU数据、故障测距信息、一次设备运行数据并生成的故障报告。

其中，在电力系统发生故障时，首先通过SCADA获取开关SOE信息，然后将开关SOE信息输入到故障诊断知识库中进行故障诊断，形成第一故障报告，并将第一故障报告发生至调度员。同时，自动获取故障设备的保护动作信息、定值信息、录波信息、PMU数据、故障测距信息、一次设备运行数据并输入至故障诊断知识库，进行进一步的分析，判断故障类别、故障距离，生成更加详细的故障报告，发生给相关专业、运行、当值调控人员，以便相关任意对故障进行处置。

在一些实施例中，电力系统运行异常告警分析包括设备异常告警、系统频率越限、厂站电压越限、厂站/母线失压、线路/主变/断面过载、低频振荡、备用不足以及负荷突变异常告警信息。

通过对设备异常告警、系统频率越限、厂站电压越限、厂站/母线失压、线路/主变/断面过载、低频振荡、备用不足以及负荷突变异常告警信息进行分析，当设备出现异常情况时，可以提示工作人员及时处理。此时，工作人员需要对设备的状态、历史数据、运行环境等进行综合分析，以便于确定设备异常告警的原因。

在系统频率越限方面，电力系统运行中，频率的稳定对于电力系统的稳定性和可靠性至关重要。当系统频率超出正常范围时，工作人员需要结合系统负荷情况、发电机的功率输出等因素，对频率越限的原因进行分析。

在厂站电压越限方面，电压是电力系统正常运行的重要参数之一。当厂站电压超出正常范围时，工作人员需要检查变压器的运行情况、无功补偿装置的运行情况等因素，以确定电压越限的原因。

在厂站/母线失压方面，失压是指电力系统失去电压或电压过低。当厂站或母线失压时，工作人员需要检查供电线路的运行情况、变压器的运行情况等因素，以确定失压的原因。

在线路/主变/断面过载方面，过载是指线路、主变或断面传输的功率超出其额定范围。当线路、主变或断面过载时，工作人员需要检查电力系统的负荷情况、发电机的功率输出等因素，以确定过载的原因。

在低频振荡方面，低频振荡是指电力系统在某种条件下出现的一种不稳定现象，表现为系统频率的波动和幅值的振荡。当出现低频振荡时，分析人员需要检查电力系统的稳定性、控制系统的运行情况等因素，以确定低频振荡的原因，并采取相应的措施进行抑制和控制。

在备用不足方面，备用是指电力系统在正常运行时留出的备用容量。当备用不足时，分析人员需要检查电力系统的负荷情况、发电机的功率输出等因素，以确定备用不足的原因，并采取相应的措施进行优化和控制。

在负荷突变异常告警信息方面，负荷突变是指电力系统负荷突然发生变化。当出现负荷突变时，分析人员需要检查电力系统的负荷情况、控制系统的运行情况等因素，以确定负荷突变的原因。

在一些实施例中，参见图4，本申请提供一种电网故障诊断系统，执行上述实施例提供的电网故障诊断方法，包括：数据接收模块和数据处理模块；

数据接收模块被配置为：获取电力系统告警信息；

数据处理模块被配置为：根据电力系统告警信息，生成电力系统故障特征；

将电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果；故障诊断知识库包括故障诊断规则；故障诊断规则包括任意设备发生故障的条件，诊断结果包括故障设备以及故障描述。

由以上技术方案可知，本申请提供一种电网故障诊断方法及系统，所述电网故障诊断方法包括：获取电力系统告警信息；根据电力系统告警信息，生成电力系统故障特征；将电力系统故障特征输入故障诊断知识库，以输出诊断结果；故障诊断知识库包括故障诊断规则；故障诊断规则包括任意设备发生故障的条件，诊断结果包括故障设备、故障描述以及故障处置建议。通过对电网运行过程中产生的告警信息进行收集，提取告警信息中的电力系统故障特征，将电力系统故障特征输入到故障诊断知识库后，可以推理出故障或异常发生的原因，并对系统中由同一原因引起的告警信息进行合并处理，以辅助工作人员对设备产生的异常及故障快速做出响应及应急措施，以解决电网故障诊断效率低的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。