（广东电网责任有限公司汕头供电局广东汕头市515800）
摘要：随着电网规模的不断扩大，电网调度各种类型的告警信息激增且无法综合利用，增加了调度员告警处置的压力。为了提供高精度的告警信息，提升运行人员告警处置效率，电网迫切需要开展智能告警功能模块建设，以实现对各种类型告警信息的整合。本文对智能告警推理机制的构建分层次的进行了分析，充分利用了单一推理、关联推理的原则，增强了告警模块的功能，并在结果展示层得到了实际体现，提高了电网的运行效率和稳定性，证明智能告警系统能够为高效的监视电网，为电网的可靠运行提供保障。
关键词：电网；调度；智能告警；推理；告警系统
ConstructionofIntelligentWarningReasoningMechanismBasedonPowerNetworkSchedulingSystem
Linnan，Zhaoxiaojing，Jichangcheng，Linbeisi
（GuangdongPowerGridCompanyLimitedShantouPowerSupplyBureau，Shantou515800，Guangdong，China；）
ABSTRACT：Withtheincreasingscaleofthepowergrid，alltypesofalarminformationofthepowergriddispatchareincreasingrapidlyandcannotbeusedcomprehensively，whichincreasesthepressureofthedispatcher'salarmhandling.Inordertoprovidehigh-precisionalarminformationandimprovetheoperationpersonnel'salarmhandlingefficiency，thepowernetworkurgentlyneedstocarryouttheconstructionofintelligentalarmfunctionmoduletoachievetheintegrationofvarioustypesofalarminformation.Thispaperanalyzestheconstructionofintelligentalarmreasonmechanismonahierarchicalbasis，makesfulluseoftheprincipleofsingleinferenceandrelatedreasoning，enhancesthefunctionofalarmmodule，andisactuallyreflectedintheresultsdisplaylayer.Theefficiencyandstabilityofthepowergridareimproved，anditisprovedthattheintelligentalarmsystemcanprovideaguaranteefortheefficientmonitoringofthepowergridandthereliableoperationofthepowergrid.
Keywords：powergrid；scheduling；intelligentalarm；reason；alarmsystem
0引言
作为保障电网安全、优质、经济运行的重要技术手段，智能电网调度控制系统需要更高的自动化、互动化水平支撑建设世界一流的坚强智能电网调度控制中心[1-3]。
目前电网已经能够对调度端的告警信息进行分析处理，实现设备故障的在线诊断[4-14]；另一方面是结合监控业务的特点，研究告警信息分层分类、推理分析和综合展示[15-17]。
但随着电网规模的不断扩大，电网调度难度不断增大，各种类型的告警信息多且无法综合利用，增加了调度员告警处置的压力，导致调度员无法集中精力专心调度，有可能进一步导致调度失误，影响电网的安全稳定运行。因此，调度部门迫切需要开展智能告警功能模块建设，以实现对各种类型告警信息的整合，为运行人员提供有用的告警信息，提升运行人员告警处置效率以及对电网运行状态的整体感知能力。
本文在电网调度系统的基础上对智能告警推理机制进行深入剖析，对告警模块进行深度开发。与基础告警模块相比，充分利用了告警新增单一、关联规则推理，且推理规则的定义功能向用户开放。整体上，对于调度、监控的日常工作起到了较好的参考作用，一定程度上提高了工作效率、降低了工作强度。
1智能告警推理架构
智能告警推理总体架构自下而上分为四个层次，分别为基础信息层、知识库层、推理层、结果展示层。如图1所示。
图1智能告警推理架构
Figure1Intelligentwarningreasoningarchitecture
其中基础信息层包含所有推理知识库规则的原子对象，与告警信息之间存在着唯一的映射关系；知识库层包含单一、关联告警信息推理规则；推理层用户处理实时告警信息，按推理知识寻求推理结果；结果展示层用于展示推理结果及推理详细信息。
2告警基础信息的构建
2.1告警对象库构建范围
告警对象库的构建范围包括电网运行产生的监控告警信息、应用分析软件的告警信息以及自动化系统的产生的告警信息等：
电网运行实时监控（SCADA）产生的告警信息包括：一次设备（如线路、主变、母线）故障跳闸信息、二次设备变位信息、系统频率越限信息、母线电压越限信息、线路、主变负载越限信息、人为操作的事件信息。
网络分析预警（PAS）产生的告警信息包括：静态安全分析预警，包括越限设备名称、异常类型（系统解列、设备过载、电压越限）、越限程度等。
短路电流计算预警包括：短路设备、短路类型、短路电流幅值、遮断容量越限程度等。
自动化系统产生的告警信息，包括：应用服务器节点状态、应用状态信息；节点投退、通道中断、关键进程状态变化信息；交换机工况。
2.2告警对象分析
告警对象包括有模型数据的电网监控告警信息，如：xxx间隔保护装置异常动作，xxx断路器弹簧未储能动作等。这些告警信息在系统中有实际的模型与之对应，告警消息报文中有对应的关键词（告警报文结构中的告警ID，表示产生告警的设备、量测等在系统中的唯一的ID号）信息，能够进行对象的唯一性辨识。
告警对象也包括无实际对应模型的告警信息，如：状态估计不收敛、进程投退、应用故障等，这些告警信息以纯字符串形式出现，很难实现对象唯一性的辨识。
综合上述对象分析，在构建告警对象分析库时，结合实际实现的可能行，需要考虑两种情况下的对象映射辨识方法。
2.3告警对象库的构建
将告警对象库对象类型分为两种情况，无关键词的简单事件描述告警信息和面向电网监控的告警信息，对象库的构建上略有差异。
2.3.1无关键词的简单事件描述告警信息
这类告警信息之间本身没有从属关系，从告警描述字符串为出发点，需要识别其对象的唯一性，需要对告警信息描述格式有一定的要求。
实例1：进程投退的告警信息，告警内容除时间外没有动态变化的字符串内容：
2018-01-0408：54：20fes2cmdhis_daemon退出!
将时间与状态去除后的内容“fes2cmdhis_daemon”标识为唯一的告警对象。
但是告警信息，每个时间点告警产生的虚拟内存大小是变化的，对象唯一性识别上存在很大的难度。
实例2：进程虚拟内存越限：
2018-01-0409：54：20节点：fes2进程：sca_calvsz（KB）：10554036虚拟内存超过限制！
在实际系统中，告警字符串中还可能存在两个甚至更多的变化变量，在对象库的构建上，不以实际对象为对象，需要将对象虚拟化，在实例1中将告警对象虚拟为“进程退出”，实例2中对象虚拟为“进程虚拟内存越限”。
2.3.2电网监控告警事件描述
电网所属电网模型的监控告警信息，这类告警信息在推理时需要考虑到厂站、间隔、设备等信息，有时可能换需要考虑到电网拓扑关系，单从告警信息字符串解析无法获取相关从属关系，更无法进行复杂的电网事件推理。
这类告警信息需要分类建立对象，同时需要与实际的电网模型进行关联。如：过流保护，与监控保护信息中的过流I段、过流II段、过流III段、过流加速段以及过流反时限等信号关联。
2.4告警对象描述
告警对象的描述包括对象名称、与告警信息匹配映射的方法、动作/复归表示方法、与告警类型状态的关联等，如表1。
3推理知识库的构建
推理知识库的构建以告警对象库为操作原子，定义单一推理规则、关联推理规则。
3.1单一推理规则
单一推理规则主要是对单个信号进行逻辑推理，主要包括单一直接推理、延时未复归推理、周期性的频发推理等。
3.1.1单一信号直接推理规则
单个信号发生直接导致某种异常情况，给出故障原因。
3.1.2延时未复归推理规则
成对的告警信息（动作和复归类），长时间处于动作状态。主要应对非迫切需要立刻处理的告警，如延时后恢复可以不用关注。延时告警信息如表2。
3.1.3周期性频发推理规则
在设定时间内出现次数超过了预设的告警次数阀值，如表3。
3.1.4单一推理规则导出格式
单一推理规则导出格式包括CSV（字符分隔值）格式和XML（可扩展标记语言）格式：
CSV（字符分隔值）格式主要包括告警对象、推理结果、业务推理规则、处理建议等，具体如表4。
XML（可扩展标记语言）格式是向客户端展示告警异常、告警对象、推理结果、处理建议等的程序语言形式，以主变内部异常、断路器弹簧未储能、保护装置异常为例：
<IASRule>
<itemid="0001"type="异常"validTime="10"judgeTime="0"count="1">
<description>主变轻瓦斯动作</description>
<baseSignalType>主变轻瓦斯</baseSignalType>
<conclusion>主变内部异常，请联系相关人员维护主变。</conclusion>
</item>
<itemname="0002"type="延时"validTime="0"judgeTime="60"count="1">
<description>断路器弹簧未储能持续告警，60秒未复归</description>
<baseSignalType>断路器弹簧未储能</baseSignalType>
<conclusion>断路器弹簧未储能，请联系相关人员维护断路器。</conclusion>
</item>
<itemname="0003"type="抖动"validTime="10"judgeTime="7200"count="3">
<description>保护装置异常2小时内动作3次</description>
<baseSignalType>保护装置异常</baseSignalType>
<conclusion>保护装置异常抖动，请联系相关人员维护断路器。</conclusion>
</item>
</IASRule>
从实际测试和试运行情况分析，单一推理也可概括为异常监视、延时告警、抖动监视。“异常监视”就是二次告警，是把一些重要的异常信号（如主变轻瓦斯）检出并再次告警，提示运行人员注意。“延时告警”是对应延时复归而未正常复归告警信号（如开关弹簧未储能）的监视。而“抖动监视”，实际上是对频发告警信号的监视。
3.2关联推理规则
有关联的告警事件信息推理出综合的事件结果，如：间隔内的事故总动作、开关分闸可以推理出开关事故跳闸；间隔内的事故总动作、开关分闸、重合闸动作、开关合闸，此时推理结果为瞬时故障。
推理公式：A1+A2+A3+…+An=>B
An表示告警对象的状态，可以是出现未出现等，该表达式不仅仅表示“与”。
3.2.1关联推理规则定义原则
关联推理规则定义可依据如下原则：
1）每条规则最多包含2个元素组；
2）每个元素组最多可包含8个元素；
3）每个元素组中，元素之间只能是“and”或者“or”的关系；
4）元素可以设置“not”逻辑，其含义是没有匹配not元素的告警信息；
5）元素格式为{空间特征.故障属性#动作属性}。
3.2.2关联推理规则导出格式
以某10kV线路间隔跳闸为例，其CSV（字符分隔值）格式，如表5：
XML（可扩展标记语言）格式如下：
<IAFRule>
<description>10kV线路事故跳闸，无重合闸信息</description>
<!--number为1，表示只含一个元素组；为2，表示表达式有2个元素组-->
<!--operator为and，表示两个元素组之间是“与”；为or，表示两个元素组之间是“或”-->
<logicnumber="2"，operator="and">
<!--operator为or，表示组内元素之间是“或”-->
<groupopreator="or">
<element>
<level>间隔</level><!--空间属性-->
<type>10kV线路电流保护</type><!--基本信号类型-->
<value>动作<value><!--动作属性-->
<not>0</not><!--1-非-->
</element>
<element>
<level>间隔</level><!--空间属性-->
<type>10kV线路零序保护</type><!--基本信号类型-->
<value>动作<value><!--动作属性-->
<not>0</not><!--1-非-->
</element>
<element>
<level>间隔</level><!--空间属性-->
<type>10kV线路保护</type><!--基本信号类型-->
<value>动作<value><!--动作属性-->
<not>0</not><!--1-非-->
</element>
<group>
<!--operator为and，表示组内元素之间是“与”-->
<groupopreator="and">
<element>
<level>间隔</level><!--空间属性-->
<type>开关</type><!--基本信号类型-->
<value>分闸<value><!--动作属性-->
<not>0</not><!--1-非-->
</element>
<group>
</logic>
<advice>线路发生故障，请通知维护人员检查。</Advice>
</IAFRule>
实际运行中，关联推理诊断电网故障包括：直馈线路、联络线路、主变、母线故障等。智能告警对告警信息进行了更高更次的综合。
4推理层构建
图2推理机工作流程
Fig.2Reasoningmachineworkflow
推理层的主要工作硬件是推理机，推理机是专家系统中基于知识的推理在计算机中的实现的部件，主要包括推理和控制二个方面，是知识系统中不可缺少的重要组成部分。主要执行两个任务：1）检验已有的事实和规则；2）确定推理路线，多次调用知识库中的知识，进行逻辑推理，最后得到问题的结论。
智能告警推理以电力调控自动化系统中发生告警为数据源，按预定义的规则模板推理出结果，并给出处理意见。构建告警对象库，以告警对象为最小单元，定义推理知识库；实时接收告警消息，与告警对象库进行匹配映射，根据知识库推理出符合规则的结果并展示。
推理机工作流程如图2所示：
推理机接收到实时告警信息开始工作，对告警信息进行解析判断，并与告警对象库进行映射，分析是否满足缓存规则中某一条件，如没有则分析是否存在符合的规则；在条件全部满足时及时推出结果信息。
推理机循环接收告警信息，重复上述步骤进行逻辑推理。
推理详细过程如下图所示：
图3推理详细过程
Fig.3Detailedreasoningprocess
实时处理告警消息，关于各阶段超时时间设置问题，目前在设计阶段，实际实现阶段可考虑灵活可修改。
5推理结果展示
推理结果展示包括推理综合事件展示和推理详细信息展示两部分。
推理综合事件信息通过告警的形式发送至告警客户端，可以通过平台告警服务定义对应的告警行为动作。
推理详细信息展示在有需要时通过告警综合结果信息触发，独立界面展示推理过程中的详细信息。
图4推理结果展示
Figure4Reasoningresultspresentation
6结语
（1）智能告警基于平台基础告警模块开发，与基础告警模块相比，智能告警新增单一、关联规则推理，且推理规则的定义功能开放。
（2）智能告警部署过程中主要风险在下装表和重启应用，必须遵循备机先做，测试完成后主机再做的规定，不放过任何一个错误，保证主调系统的正常运行。
（3）在运行过程中，智能告警在功能、性能上达到了电网调度运行的需要。智能告警的稳定运行，缓解了运行人员的监屏压力，提高了运行人员故障处理效率，为电网的安全、经济运行作出了一定的贡献。
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作者简介：
林楠（1992-），女，本科，助理工程师，主要研究方向：
电力工程及其自动化，E-mail：502369247@qq.com；
赵筱菁（1987-），女，本科，电气工程师，主要研究方向：电力工程及其自动化。E-mail：649737769@qq.com；
纪长城（1969-），男，本科，高级技师，主要研究方向：电力工程及其自动化。E-mail：522783110@qq.com；
林贝斯（1984-），男，本科，电气工程师，主要研究方向：电力工程及其自动化。E-mail：79441395@qq.com；
文章创新点介绍：
智能告警推理机制能够将各种类型的告警信息综合利用，减小调度员告警处置的压力，保证电网的安全稳定运行。智能告警功能模块建设，可以实现对各种类型告警信息的整合，为运行人员提供有用的告警信息，提升运行人员告警处置效率以及对电网运行状态的整体感知能力。
本文对智能告警推理机制进行深入剖析，对告警模块进行深度开发。与基础告警模块相比，充分利用了告警新增单一、关联规则推理，且推理规则的定义功能向用户开放。整体上，对于调度、监控的日常工作起到了很好的参考作用，一定程度上提高了工作效率、降低了工作强度。