电力工程师论文发表浅析SCADA系统在电网故障分析中的应用

　　摘要：利用SCADA系统，能提高分析电网故障的效率，是电网故障分析中的重要工作。文章探讨了SCADA 系统中的信息，详细的阐述了SCADA系统在电网故障分析中的工作原理，以及告警错误的分析与误判处理。

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　　0 引言

　　所谓电网故障分析，即利用继电保护和开关等的告警信息，结合对电网故障的经验，从而判别出电网具体的故障。电网故障分析的方法很多，但是故障分析在线获取方面涉及的较少。目前的电网诊断分析平台大多是SCADA信息平台，电网中的故障信息会随时的上送到SCADA 系统，SCADA 系统除了完成这项工作，其在平时工作的时候还接受一些异常信息，并对这些信息进行分析处理，减少出现误报和漏报的问题。

　　1 SCADA 系统中的信息

　　1.1 电网断面信息

　　SCADA 系统中的信息主要包括2种，电网断面信息以及事故告警信息。其中电网断面信息又分为2种，即遥测信息和遥信信息。电网运行的模拟信息以及设备的运行信息就是遥测信息，例如：电流、电压、功率、变压器油温、接头位置数。装置开关量的监测信息属于遥信信息，例如：开关分合情况、软硬接触点的状态。遥测、遥信信息向SCADA 系统报送。

　　1.2 事故告警信息

　　电网不正常运行事故和设备异常时产生的信息的顺序记录就是事故告警。保护动作、断路器跳闸、电压越限及设备异常等信息都会包括在其中。这些信息的记录使得工作人员能及时的判别故障，但是在判别的过程中，可能有某些信息的漏报误报，会影响判断的效率。

　　2电网故障诊断

　　2.1电网诊断中的相关术语

　　当元件在电网的运行中发生故障的时候，利用继电保护原理，使得相应的断路器断开。故障元件的这些相关信息，作为事故告警信息并上报上去。了解相关术语能更好的理解SCADA系统的运行。

　　(1)故障前断面。故障前断面指的是故障前的工况和设备运行情况，包括故障前的遥信、遥测信息。

　　(2)故障后断面。故障后断面指的是故障后的工况和设备运行情况，包括故障处理后的遥信、遥测信息。

　　(3)电网断面列表。电网断面列表指的是存放断面信息的队列，根据SCADA 系统读取的断面信息，进行信息排列的存放工作。列表有一定的长度，也只能存放相应长度数值的断面信息，当断网信息数量超过这个数值的时候，旧的断网信息就会被删除，这个长度的数值可以由工作人员根据情况进行设定，并不是越长越好。

　　(4)告警信息窗。告警信息窗指的是新增的告警信息的记录，指故障诊断系统前后 2 次访问 SCADA 事件数据库的新的信息，前后访问的时间是有一定的数值，假设为 ，则告警信息窗的信息记录的就是 时间内新增的信息。 并不是越长越好，适合的 值可以更好地进行工作，一般 的取值为10S。 太小，则访问系统过于频繁，给系统造成较大的压力，对故障信息的整理获取很不利; 太大，使得信息量一次性较大，给判别诊断工作带来困难，并且使得连续发生的简单故障被误判成为复杂故障。

　　(5)告警信息窗列表。告警信息窗列表指的是用列表的方式记录最近3个告警信息窗的内容。当前窗为中间的信息，前后信息窗就是前窗和后窗，后窗是记录最近的告警信息。

　　(6)动态事件窗。动态事件窗指的是某种告警信息窗的序列，相对告警信息窗列表中的告警信息窗更加的多，其重要的功能就是记录电网故障的所有信息。动态事件窗在故障的时候开始运行，故障结束以后就自动关闭。因此其工作的时间没有特定的，是随着故障的时间变化而变化的，其中的信息内容也是随着信息的增多而变长的。动态时间窗的目的就是完整的记录一次故障中的全部信息，在获取全部故障信息的同时，处理掉那些与这次故障无关的告警信息，减少漏判误判的发生，提高处理故障的效率。

　　2.2 故障诊断信息的检测

　　故障诊断信息的检测是SCADA 系统工作的重点，SCADA 系统有很多的电子设备同时接入，这些智能的电子设备会不断的向SCADA 系统发送信息，例如：越限、异常等信息。这些信息形成信息流，这些信息之中，有些是无用的信息，有些是有用的信息。从这些信息中取出有效的信息，是动态事件窗的关键，判别告警信息窗内的信息是否有效，往往采用以下的方法。

　　先假设 S={s1，s2，……，sK}，这个集合是所有电路元件的集合，是诊断工作进行的对象，具体有：变压器、发电机、母线、线路等;假设另一个集合R={r1，r2，……，rM}，这个集合是保护的集合;再假设断路器集合C={c1，c2，……，cN}; K、M、N 指的是元件、保护、断路器的具体数目。

　　然后定义 R×C的关系 ：

　　={( r , c )|r动作，驱动c 跳闸，r R , c C} (1)

　　当r与c符合 (1)式子，这是r和c配伍。r R，断路器的集合为 C(r)，C(r)可定义为：

　　C(r)= {c|r c，c C} (2)

　　c C，保护装置的集合R(c)，R(c)可定义为：

　　R(c)= {r|rc ,rR}从此可以看出，前窗的诊断信息是通过2种判定方式来工作的，判定方式具体为：其一，前窗内有r R的保护装置动作信息，WQ内有c C的配伍的断路器跳闸信息。其二，前窗有c C断路器的跳闸信息，WQ 内有r R的配伍的保护装置的动作信息。

　　根据上面的2种方式，可以使得信息更加的准确，能有效的减少误报和漏报情况的产生，2种判别方式，能根据具体的情况，决定DEW 的开启、生长和关闭。

　　2.3 告警错误的分析与误判的处理

　　误报的主要形式就是失配，保护装置及断路器的误报动作信息中不能找到满足(2)的有效信息。断路器跳闸信息中没有满足(3)的保护有效信息。上述的2种判别方法能有效的防止误报的产生。虽然失配误报的可能性较低，但是还是有产生的可能性。当出现这种误报情况的时候，可通过具体的经验及下面的措施来解决。

　　漏报的机理就是多个元件对应的保护动作中，这些保护动作的驱动可能重复，使得可能产生多对的配伍信息，在前窗的信息中，若保护动作能找到配伍的断路器跳闸信息，则判别就能正确的进行。因为信息的独立性，导致漏报的可能性很小。遇到漏报而产生的误判，这种情况只会出现在信息序列初始和结束时，故结束开启DEW时，加一个告警窗口，来降低误判的可能性。做法如下：开始DEW，将WQ前窗信息载入DEW，使得上一个断面的故障信息能够被记录下来;结束DEW，将前窗的信息载入DEW，防止因漏报产生的误报信息。

　　3结语：

　　SCADA系统在电网故障分析中有很重要的地位。文章对其的应用做了具体的阐述，SCADA 系统中的信息主要包括有：电网断面信息、事故告警信息。利用SCADA系统进行故障诊断信息的检测，采用文中述说的2种方式能有效的减少信息误报漏报情况的发生。在文章的末尾，提出了告警错误的分析与误判的处理措施。

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