一种用于网省级电网故障的多人在线协同处置的系统及方法与流程

1.本发明涉及电力系统调度自动化技术领域，具体是指一种用于网省级电网故障的多人在线协同处置的系统及方法。
技术背景
2.当今时代，电网规模正逐年快速扩大，结构性日益复杂，电网中的设备数量也在成倍增长，尤其是交直流混合电网的建设，让调度人员在处置复杂电网故障时越发觉得困难。
3.当前调度人员处置电网故障的手段非常有限，大多依赖于已累积的经验去完成，缺乏一种规范化和智能化的手段，且在多人协作方面显得非常乏力，处置效率亟待提高；处置过程中无法实时监视操作人员的操作步骤，对于处理环节缺乏相关的告警提示；网省之间的故障处置联系全靠一对一电话完成，效率较低，无法形成有效的协同联动处理机制；整个处置流程缺乏电子化痕迹记录，无法在日后对整个处置过程进行完善的复盘分析，较难对经验较浅的调度人员形成有效的学习案例。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是要提供一种用于网省级电网故障的多人在线协同处置的系统及方法，进一步提高复杂电网故障处置的效率，减轻调控人员工作负担，提供日后复盘累积经验的手段。
5.为了实现此目的，本发明提出一种用于网省级电网故障的多人在线协同处置的系统，包括故障信息感知模块、故障处置流程模块、故障风险分析模块、风险消除决策模块、送电辅助决策模块、网省协同模块和故障处置电子化痕迹模块：
6.故障信息感知模块，通过提取该故障事件的稳态信息和外部环境数据，获取故障源生成的电网故障事件，且进行相应的弹窗告警；
7.故障信息感知模块获取故障源生成的电网故障事件，提取所述电网故障事件的稳态信息和外部环境数据；
8.故障处置流程模块管控全处置流程，以流程图的形式实现了处置过程的全流程监视及全流程引导，记录并展示当前故障的处置过程及待办步骤；
9.故障风险分析模块实时监测电网当前运行方式，采用网络分析技术完成所述电网故障事件发生后的风险分析，所述风险包括断面越限风险、设备过载风险和薄弱环节风险，所述断面越限风险的判定方法包括实时断面越限风险判定方法、实时自定义断面越限风险判定方法和n-1计算后的自定义断面越限风险判定方法；
10.当存在所述故障风险分析模块中的断面越限风险时，风险消除决策模块通过灵敏度分析计算出的结果信息，并依托电网运行规范，再通过机组出力调整策略进行风险的消除；
11.送电辅助决策模块包含送电设备选择子模块和送电条件判定子模块和智能成票子模块，通过网省协同模块将需要送电的设备的送电条件下发至省级调度系统进行确认，
待省级调度系统确认设备符合送电条件，可通过智能成票子模块操作生成单项令，通过多级调度智能协同平台发给对应现场进行后续送电流程；
12.送电辅助决策模块，该模块包含送电设备选择子模块和送电条件判定子模块和智能成票子模块，网调通过网省协同模块将需要送电的设备条件下发至省级调度系统进行确认，待省级调度系统确认设备符合送电条件，可通过智能成票子模块操作生成单项令，通过多级调度智能协同平台发给对应现场进行后续送电流程；
13.网省协同模块以消息群组的形式实现故障处置过程中网省指令的交互，实现网省调度系统间的故障信息共享；
14.故障处置电子化痕迹模块依据所述电网故障事件以及故障处置流程清单生成电网故障处置报告，并可被下载到本地打印备案。
15.本发明还提出一种用于网省级电网故障的多人在线协同处置的方法，包括如下步骤：
16.s1、故障信息感知：获取故障源生成的电网故障事件，提取所述电网故障事件的稳态信息和外部环境数据；
17.s2、故障处置流程：通过故障处置流程模块管控全处置流程，以流程图的形式实现了处置过程的全流程监视及全流程引导，记录并展示当前故障的处置过程及待办步骤；
18.s3、故障风险分析：实时监测电网运行状态，采用网络分析技术完成风险分析，识别不同的电网运行风险，所述电网运行风险包括断面越限风险、设备过载风险和薄弱环节风险，再通过n-1指标分析计算得到了电网级风险；
19.s4、风险消除决策：在所述故障风险分析模块识别到不同的电网运行风险后，针对所述断面越限风险，结合包括灵敏度分析计算出的结果在内的信息，依托电网运行规范，通过机组出力调整策略进行风险消除；
20.s5、送电辅助决策：在所述风险消除决策模块进行风险消除后，判断不同的送电设备是否符合送电的规程要求，若符合送电条件，则通过智能成票子模块操作生成单项令，通过多级调度智能协同平台发给对应现场进行后续送电流程；
21.s6、网省协同：网省调度系统间故障信息可以实时共享，并以消息群组的形式实现故障处置过程中网省指令的交互；
22.s7、故障处置电子化痕迹：依据电网故障事件以及故障处置流程清单生成电网故障报告。
23.本发明的有益效果：
24.1、本发明提出了多重级联故障的判定方法，对于多个具有关联性的故障，将其合并为一个多重级联故障进行处置，可以避免很多无效的重复性工作，大大减轻调度人员的工作负担；同时这些故障对电网运行的影响本身也是具有关联性的，将其合并为一个多重级联故障进行处置，更加符合电网故障处置的实际情况，保障了电网运行的安全稳定性；
25.2、本发明提出了n-1指标分析，其包括静态电压稳定系数和静态功角稳定系数，计算得到了电网级风险，便于调度人员整体把控电网运行情况，有利于后续故障处置流程的规范性和安全性；
26.3、打通与多级调度智能协同平台之间的交互通道，当符合送电条件时能够智能生成送电设备相关的一次单项令，通过智能调度多级调度智能协同平台进行网省系统间的流
程处置，快速对停电设备进行送电操作，保障电网的安全稳定运行，减少经济财产损失；
27.4、支持网省级多个调度系统的多人协同处置的故障处置流程，以即时通讯群组的形式进行故障处置全流程的信息交流，一改常规电话一对一的交流方式，能够有效提高故障处置的效率，且群组文字交流的形式能够实现处置过程的全流程监视，并可保留相关文字记录供日后复盘，保障了处置过程的高效性及规范性；
28.5、以流程图的形式记录关键时间节点下的处置策略和待办任务操作等信息，增加了处理环节的告警提示，有利于调度人员能快速高效地完成复杂故障的处置，且完成故障事件结束后能够对历史故障信息和处置策略进行复盘分析，弥补了现有方法及系统的不足。
附图说明
29.图1为本发明的系统结构示意图
具体实施方式
30.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
31.本发明所设计的一种用于网省级电网故障的多人在线协同处置的系统，如图1所示，包括故障信息感知模块、故障处置流程模块、故障风险分析模块、风险消除决策模块、送电辅助决策模块、网省协同模块和故障处置电子化痕迹模块。下面就各个模块分别进行说明。
32.故障信息感知模块，通过提取该故障事件的稳态信息和外部环境数据，获取故障源生成的电网故障事件，且进行相应的弹窗告警，将所述电网故障事件分为单一故障和多个故障。
33.其中所述稳态信息和外部环境数据取自监视控制scada(supervisory control and data acquisition)系统、安全一区综合智能告警系统、能量管理系统和智能精益调度平台等。稳态信息包括电网事件、断面稳定限额、设备参数信息、继电保护配置信息、外部环境监视信息等。外部环境数据包括山火、雷电等信息。
34.故障处置流程模块，该模块以流程图形式记录并展示所述电网故障事件的处置过程及待办步骤，且支持多人同时登录及协同操作。
35.故障风险分析模块，实时监测电网当前运行方式，采用包括拓扑搜索在内的网络分析技术完成所述电网故障事件发生后的风险分析，所述风险包括断面越限风险、设备过载风险和薄弱环节风险，所述断面越限风险的判定方法包括实时断面越限风险判定方法、实时自定义断面越限风险判定方法和n-1计算后的自定义断面越限风险判定方法。故障风险分析模块还包括n-1指标分析相关功能。
36.风险消除决策模块，当存在所述故障风险分析模块中的断面越限风险或设备过载风险时，该模块通过灵敏度分析计算结果信息，并依托电网运行规范，并通过机组出力调整策略进行风险的消除，同时支持预案匹配功能，自动匹配系统中已存在的相匹配的故障处置预案进行展示。
37.送电辅助决策模块，该模块包含送电设备选择子模块和送电条件判定子模块和智能成票子模块，网调通过网省协同模块将需要送电的设备条件下发至省级调度系统进行确
认，待省级调度系统确认设备符合送电条件，可通过智能成票子模块操作生成单项令，通过多级调度智能协同平台发给对应现场进行后续送电流程。所述网调指网级调度和省级调度。当符合送电条件时能够智能生成送电设备相关的一次单项令，通过智能调度多级调度智能协同平台进行网省系统间的流程处置，快速对停电设备进行送电操作，保障电网的安全稳定运行，减少经济财产损失。所述单项令指的是对相关电气设备采取单向操作时产生的操控指令，其一般是控制某一电气设备的单向运行。
38.网省协同模块，该模块以消息群组的形式实现故障处置过程中网省指令的交互，实现网省调度系统间的故障信息共享。所述网省指令就是指网级调度和省级调度之间的指令交互，所述机组出力调整就是个指令，送电设备的条件判断也是个指令，包括在群组里上下级单位之间的文字交流也可以算是指令。本发明支持网省级多个调度系统的多人协同处置的故障处置流程，以即时通讯群组的形式进行故障处置全流程的信息交流，一改常规电话一对一的交流方式，能够有效提高故障处置的效率，且群组文字交流的形式能够实现处置过程的全流程监视，并可保留相关文字记录供日后复盘，保障了处置过程的高效性及规范性。所述网省级为行业术语，包括网局调度中心和省级调度中心。
39.故障处置电子化痕迹模块，依据电网故障事件以及故障处置流程生成电网故障处置报告，所述电网故障处置报告包括故障简报、报告人、相关人员、故障发生时间、天气、故障前系统运行方式、继电保护及自动装置动作情况、故障现象及影响、故障处置过程、故障原因、建议和意见、各领导签字等人工记录的信息及故障处置流程的相关电子化记录，可以下载到本地进行备案。生成的电子化记录存入历史故障处置信息，可供日后进行故障复盘和电网故障处置经验交流学习。
40.本发明中，所述故障信息感知模块中的故障源分包括电网综合智能警告系统发出的故障信息和人工补录的故障信息。
41.所述电网故障事件分为单一故障和多个故障，当为单一故障时，对故障本身的设备信息及外部环境进行后续的流程；当为多个故障时，支持每个新增的故障，在其故障发生时间前后各一分钟范围内的所有故障进行多重故障分析，具体为同一厂站的多条线路、主变、母线发生故障，或发生故障的多个设备共同组成一个稳定断面，均认为所述多个故障之间存在关联性，符合多重级联故障合并处理逻辑，程序将这些故障合并成一条多重故障进行后续处理。同时，故障信息感知模块还支持人工进行多重级联故障合并判断，即借助多级调度智能协同平台，当程序判断多条故障符合多重级联故障合并逻辑后，在画面上进行相关信息推送，调度人员可根据实际情况手动选择是否将这些故障进行合并处理，若选择不合并，这些故障将作为独立故障入库进行后续故障处置流程。通过合并为一个多重级联故障进行处置，更加符合电网故障处置的实际情况，保障了电网运行的安全稳定性。
42.所述故障处置流程模块中，为避免多名操作人员重复操作同一环节，在每一个环节均设置状态显示，和在醒目位置提供待办事件展示；当操作人员未处置该环节时，状态显示为待处理，流程图相关图标为默认色，所述待办事件中存在该环节事件；当操作人员处置完成该环节后，该流程状态变更为已完成，流程图相关图标为高亮色，所述待办事件中该环节事件消失；同时支持在待办事件位置直接点击相应事件跳转到具体处置页面，方便调度人员进行后续处置流程。通过增加待办信息的提示和跳转功能，进一步提高了复杂电网故障处置的效率。
43.所述故障处置流程模块中，基于已有的故障处置知识图谱及动态推理，以流程图引导的方式清晰展示故障处置应经历的具体步骤：从程序自动的故障感知到需要调度人员手动进行的汇报领导、汇报国调，再到风险分析相关的断面越限监视、灵敏度分析、预案匹配、策略调整，再到机组出力调整具体策略，调整需要再次汇报领导、汇报国调，再到送电条件判断、所述智能成票子模块生成单项令，到最终的处置完成生成电网故障处置报告。
44.以流程图的形式记录关键时间节点下的处置策略和待办任务操作等信息，增加了处理环节的告警提示，有利于调度人员能快速高效地完成复杂故障的处置，且完成故障事件结束后能够对历史故障信息和处置策略进行复盘分析，弥补了现有方法及系统的不足。
45.本发明中，所述实时断面越限风险、实时自定义断面越限风险和n-1计算后的自定义断面越限风险的判定方法分别如下所示：
46.对于实时断面越限风险判定方法，对比监视控制系统的实时断面有功和稳态限额数据，若断面有功潮流实时值p
ir,sec
超过断面稳态限额值p
il,sec
，即p
ir,sec
》p
il,sec
，代表存在实时断面越限风险；反之，则无风险；
47.对于实时自定义断面越限风险判定方法，按照调度人员自行添加的断面信息，实时监测断面组成设备当前有功潮流实时值之和，对比自定义断面稳态限额数据，若断面组成设备的有功潮流实时值之和p'
ir,sec
超过自定义断面稳态限额值p'
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，即p'
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》p'
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，代表存在实时自定义断面越限风险；反之，则无风险；
48.对于n-1计算后的自定义断面越限风险判定方法，n-1计算是一种电力系统分析的常用概念，即依次假定一个设备断开，计算剩余设备组成的系统的潮流情况，看是否有越限，从而来判断系统是否有风险的可能。按照调度人员自行添加的n-1监视断面信息，将故障后的电网运行方式进行n-1开断计算，将每次开断后的断面组成设备当前有功潮流实时值之和，对比自定义断面稳态限额数据，若断面组成设备的有功潮流实时值之和p”ir,sec
超过断面自定义稳态限额值p”il,sec
，即p”ir,sec
》p”il,sec
，代表存在n-1计算后的自定义断面越限风险，记录并展示对应开断设备导致的n-1计算后的自定义断面越限风险；反之，则无风险。
49.此外，故障风险分析模块中还包括薄弱环节风险分析。首先，所述故障风险分析模块结合scada系统提供的电网拓扑模型，开断电网拓扑模型中任一线路，扫描开断线路的断线故障，判断电网拓扑中是否存在单一厂站220kv主变/母线全停、任一供电区域死岛脱离或者孤岛脱离的情况，记录该开断线路以及两端厂站信息，即为薄弱环节信息；其次，所述故障风险分析模块结合scada系统提供的电网模型，开断电网模型拓扑中的多条线路，扫描开断线路的断线故障，判断电网拓扑中是否存在任一供电区域死岛脱离，记录该开断线路以及两端厂站信息，即为薄弱环节信息。
50.故障风险分析模块中还包括设备过载风险分析计算，分为两类，一为线路电流过载越限，读取scada系统的线路实时电流值i，与线路电流上限i
max
进行比对，若i》i
max
，代表该线路实时电流过载越限，记录并进行相关数据展示；反之，则无设备过载越限风险；二为主变有功过载越限，读取scada系统的实时主变高压侧有功p，与主变额定容量s进行比对，若p》s，代表主变实时有功过载越限，记录并进行相关数据展示，反之则无设备过载越限风险。
51.所述薄弱环节风险和设备过载风险分析仅作为风险提示告知用户，让用户可以对
系统的整体进行把控，不需要针对这两点进行风险消除，本发明中主体风险消除还是断面越限风险。
52.所述故障风险分析模块中还包括n-1指标分析相关功能，具体为支持灵活选择n-1开断设备，n-1指标分析可实时展示该设备开断后对系统造成的影响，如断面越限数量、同杆并架数量、具体断面越限详情等，同时还可展示电网的静态电压稳定系数和静态功角稳定系数，便于调度人员掌握系统的具体运行概况，有利于后续故障处置流程的规范性和安全性，进而实现了安全上的保障；同时n-1指标分析中还包括智能化分析结论，具体为从故障概率性和严重度两方面结合来计算风险指标，结合电网事件风险等级规范，给出当前系统的风险程度结论，其中风险指标计算包括元件层级风险指标和电网级风险指标：
53.元件层级风险指标由所述故障概率性和严重度相乘得出，所述故障概率性指标包括同杆并架和恶劣天气，严重度指标只考虑断面越限严重度，具体计算公式为：
54.ri＝sev(ω1t+ω2w)
55.式中，ri为断面i的风险指标；sev为该断面的严重度，值为断面当前值与限值的比值，ω1和ω2为权重系数，可根据调度人员进行指定，默认均为50％；t代表同杆架设风险标志，若该断面成员存在与故障设备互为同杆的情况，则t＝1，否则t＝0；w代表天气标志，若天气包含“覆冰”、“雷雨”、“山火”字样，则w＝1，否则w＝0；
56.电网级风险指标由权重系数加权各元件级断面风险指标求和计算得出；具体计算公式如下：
57.r＝ω1r1+ω2r2+
…
+ω
nrn
58.式中：r为电网级风险指标；ri为各断面i的风险指标；ωn均为1/n。
59.对于风险消除决策模块，若故障风险分析中存在所述断面越限风险，结合灵敏度分析计算结果等信息，依托电网运行规范，通过机组出力调整策略进行风险消除；同时支持预案匹配功能，自动匹配系统中已存在的相匹配的故障处置预案进行展示，为调度人员提供标准的故障处置流程以参考。
60.其中，机组出力调整策略的信息包括机组名称、所属厂站、灵敏度、调整量、调整前值、调整后值、影响断面及影响量，该策略支持批量选择批量下发，且与所述网省协同模块联动，网调调度人员可以一键将机组调整策略下发至省级调度系统，快速通知其对机组出力进行调整。
61.机组出力调整策略基于灵敏度分析方法，获得越限断面有功功率对机组的灵敏度值，将灵敏度值按照灵敏度绝对值大小进行降序排序，分别获得排序靠前的前五位灵敏度值，形成可调整机组的灵敏度列表信息，包括可调机组名称、影响支路名称、支路对机组的灵敏度值和机组所在电厂名称。对获得的前五灵敏度绝对值从大到小依次进行计算获得断面有功功率减少量
△
p
over
，其计算方法如下：
[0062][0063]
式中：
△
p
over
为断面越限量潮流减少量，k
sens
为灵敏度值，
△
p
n,g
为机组的调整量，n为机组调整数目，g为单个机组对断面的影响力；
[0064]
若有功潮流减少量超过断面剩余越限量，则终止该机组的出力调整；反之，则继续对可调机组进行出力调整。
[0065]
所述送电辅助决策模块中送电条件判定子模块可根据送电设备类型的不同进行智能筛选，具体如下所示：
[0066]
当所选送电设备为线路时，则需要调度人员协同下级系统进行巡线检查不影响运行、对跳闸线路送电不会对站内人员构成威胁、线路无带电作业、非电缆线路故障或故障不发生在电缆段、线路试送开关完好等条件的判断，符合送电条件后才能下达该线路送电的相关指令；
[0067]
当所选送电设备为主变压器时，则需要调度人员协同下级系统进行保护动作类型确认、故障原因查明、变压器本体检查无异常、引线检查无异常、检查瓦斯气体和故障录波器动作情况无异常等条件的判断，符合送电条件后才能下达对该主变压器送电的相关指令；
[0068]
当所选送电设备为母线时，则需要调度人员协同下级系统进行失压母线检查、尝试故障点隔离等条件的判断，符合送电条件后才能下达对该母线送电的相关指令。本模块可根据上述说明对不同类型的送电设备进行智能化送电条件的筛选，针对性提醒调度人员需要检查哪些条件，可以有效提高工作效率。
[0069]
在所述网省协同模块中，所述网省协同模块包括即时通讯功能，当进行故障处置时，所述即时通讯功能会自动建立群组，将本故障所涉及多级系统如网调、省调、检修公司等用户拉入群组中，当进行后续故障处置流程时，上级系统可一键进行包括机组出力调整和设备送电条件判断在内的信息的发送，便于各级系统进行工作分工；也可以通过所述群组进行实时文字沟通，方便所述多级系统联合进行故障处置。大大改善常规故障处置时只能一对一电话沟通的局限性，可以有效提高故障处置的效率。
[0070]
本发明还提出一种用于网省级电网故障的多人在线协同处置的方法，包括如下步骤：
[0071]
s1、故障信息感知：获取故障源生成的电网故障事件，且进行相应的弹窗告警，区分单一故障和多个故障，当为单一故障时，对故障本身的设备信息及外部环境进行后续的展示和处置流程；当为多个故障时，支持每个新增的故障，对在所述故障发生时间前后各一分钟范围内的所有故障进行多重故障分析，同一厂站的多条线路、主变、母线发生故障，或发生故障的多个设备共同组成一个稳定断面，均认为所述多个故障之间存在关联性，符合多重级联故障合并处理逻辑，程序将这些故障合并成一条多重故障进行后续处理；
[0072]
s2、故障处置流程：管控全处置流程，所述全处置流程包括所述协同处置系统的七个模块，以流程图的形式实现了处置过程的全流程监视及全流程引导，记录并展示所述电网故障事件的处置过程及待办步骤，处置流程图可支持多人协同操作、状态同步共享；同时为避免多名操作人员重复操作同一环节，在每一个环节均设置状态显示，和在醒目位置提供待办事件展示；当操作人员未处置该环节时，状态显示为待处理，流程图相关图标为默认色；当操作人员处置完成该环节后，该流程状态变更为已完成，流程图相关图标为高亮色，同时支持在待办事件位置直接点击相应事件跳转到对应的处置页面，方便调度人员进行后续处置流程；
[0073]
s3、故障风险分析：实时监测电网运行状态，采用包括拓扑搜索在内的网络分析技术完成风险分析，识别不同的电网运行风险，所述电网运行风险包括断面越限风险、设备过载风险和薄弱环节风险，再通过n-1指标分析计算得到了电网级风险，便于调度人员整体把
控电网运行情况；
[0074]
s4：风险消除决策：在所述故障风险分析模块识别到不同的电网运行风险后，针对所述断面越限风险，结合包括灵敏度分析计算结果在内的信息，依托电网运行规范，通过机组出力调整策略进行风险消除；同时支持预案匹配功能，自动匹配系统中已存在的相匹配的故障处置预案进行展示；
[0075]
s5、送电辅助决策：在所述风险消除决策模块进行风险消除后，判断不同的送电设备是否符合送电的规程要求，若符合送电条件，则通过智能成票子模块操作生成单项令，通过多级调度智能协同平台发给对应现场进行后续送电流程；
[0076]
s6、网省协同：支持所述全处置流程，网省调度系统间故障信息可以实时共享，并以消息群组的形式实现故障处置过程中网省指令的交互；
[0077]
s7、故障处置电子化痕迹：依据电网故障事件以及故障处置流程生成电网故障报告，并可被下载到本地打印备案。
[0078]
本发明支持网省级多个调度系统的多人协同处置的故障处置流程，以即时通讯群组的形式进行故障处置全流程的信息交流，一改常规电话一对一的交流方式，能够有效提高故障处置的效率，且群组文字交流的形式能够实现处置过程的全流程监视，并可保留相关文字记录供日后复盘，保障了处置过程的高效性及规范性。
[0079]
以上所述发明仅表达了本发明实施例的实施方式，并不能因此理解为对发明专利范围的限制，也并非对本发明实施例的结构作任何形式上的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明实施例的保护范围。