一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法技术

本发明专利技术属于电力技术领域，尤其涉及一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，包括：步骤1：二次系统通信网络编号；步骤2：基于告警信息的通信链路故障辨识，确认相关节点状态；步骤3：构建节点链路编码原则，建立节点状态编码数组N

【技术实现步骤摘要】
一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法


[0001]本专利技术属于电力
，涉及一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，旨在精准化定位智能变电站二次回路故障链路，提高现场工作人员运维效率。

技术介绍

[0002]智能变电站的快速发展带来了二次系统通信链路故障定位的急迫需求，由某通信链路故障引起的后台告警信息众多，极大降低了现场运维效率。
[0003]目前智能变电站中，针对通信链路故障的告警停留在装置告警层面，一方面告警信息表征了原始故障信息，展现在后台运维界面，但另一方面链路故障后带来的装置告警信息繁多，未针对告警信息做新一步分析处理，直观化的链路定位结果缺失，导致现场运维困难。
[0004]装置原始告警信息实际蕴含了丰富的故障信息，分析装置告警信息并建立链路相关定位模型是精准化故障定位的根本。
[0005]目前，在智能变电站二次系统通信链路定位和提高运维工作效率方面，有相关学者应用人工智能技术进行了相关尝试，为智能变电站二次系统通信链路故障定位带来了新思路(任博,郑永康,王永福,盛四清,李劲松,张海洋,郑超.基于深度学习的智能变电站二次设备故障定位研究[J].电网技术,2021,45(02):713
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721.)，但基于人工智能方法的链路定位方法对故障样本的依赖性较强，前期需大量样本进行训练，智能变电站难以提供充足能够表征故障的样本，目前来说基于人工智能方法的通信链路定位并未广泛使用。
[0006]此外，也有学者和相关工程师通过解析智能变电站SCD配置文件来实现二次回路的可视化(熊华强,万勇,桂小智,杜科,叶飞.智能变电站SCD文件可视化管理和分析决策系统的设计与实现[J].电力自动化设备,2015,35(05):166
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171.)，也有学者创建基于SCD文件解析的二次虚回路和二次物理回路可视系统(徐岩,单肄超.基于SCD文件的智能变电站二次回路可视化[J/OL].电力系统及其自动化学报:1
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7[2022
‑
09
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21].DOI:10.19635/j.cnki.csu
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epsa.001075.)，在一定程度上提高了现场运维的效率，但实际故障链路的位置却未直观显示。在后台告警信息分析方面，有学者基于知识图谱技术提出变电站告警信息故障知识表示方法(林凌云,陈青,金磊,王磊.基于知识图谱的变电站告警信息故障知识表示研究与应用[J].电力系统保护与控制,2022,50(12):90
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99.)，挖掘并展示告警信号间的行为逻辑，也提高了后台运维的效率，为二次系统故障诊断，故障定位奠定了一定的基础。
[0007]本成果提出了二次系统通信网络编号规则，基于告警信息的通信链路故障辨识，并构建节点链路编码规则和链路故障定位的节点期望，建立多信息融合的故障链路定位适应度函数，采用自适应遗传粒子群算法实现二次系统通信链路的精确定位。

技术实现思路

[0008]为提高智能变电站现场运维效率，简化复杂冗余的告警信息判断流程，直观的通信链路定位结果至关重要。基于此，本专利技术提出了一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法。该方法建立二次系统节点链路编号原则，通过装置告警信息对通信链路进行故障辨识，提出节点、链路编码规则，在二次系统典型连接的基础上建立四种局部连接方式下的节点期望映射，在此基础上建立多信息融合的链路故障定位适应度函数，应用自适应遗传粒子群算法求解适应度函数定位故障链路。
[0009]本专利技术所采用的技术方案是：一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：对二次系统通信网络进行编号；采用适用于二次系统全网的节点链路编号原则，对二次系统进行编号，所述适用于二次系统全网的节点链路编号原则为遵循自上而下的节点编号原则，和遵循从上至下，从左到右，先实节点再虚节点，先本间隔再跨间隔的链路编号原则；步骤2：基于告警信息的通信链路故障辨识，确认相关节点状态；步骤3：构建节点链路编码原则，建立节点状态编码数组N
j
；步骤4：构建四种典型局部连接结构，建立四种链路故障的局部节点期望基于拼接形成全网节点期望N
j
(l)；步骤5：基于步骤4所述的N
j
(l)构建适应度函数f
it
(n)；步骤6：初始化AGA
‑
ABPSO求解定位模型相关参数，将N
j
作算法输入，随机初始化种群并建立链路状态编码数组L
i
，计算期望节点状态编码N
j
(l)，迭代求解种群最佳f
it
(n)，输出最优粒子，完成链路定位。
[0010]上述所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述节点编号原则中对于既存在直连又存在经交换机连接的节点，该节点引入虚节点编号；对间隔层按保护、测控、录波的顺序依次编号；对于过程层设备按智能终端、合并单元的顺序依次编号；对于装置既存在直连又存在经交换机连接的情况，在对经交换机连接相关链路进行节点状态编码时，采用虚节点编号；链路编号原则中对于同一装置有多条链路与之连接的情况，按照链路下级节点从小到大依次编号。
[0011]上述所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于当后台接收到来自装置的告警信息后，按照如下机理确定节点状态：(1)针对装置之间的直连链路时，通过后台接收装置的告警信息定位到链路两端的节点；采用BM字段匹配算法获取节点信息，取告警信息中的节点信息作为关键词，定位链路告警两端节点作为实测节点状态信息；(2)针对经过交换机连接的链路时，在上述直连链路的基础上，附加告警信息差异化的分析；按照差异化的告警信息结合BM字段匹配算法，形成包含交换机链路两端的节点状态信息。上述所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述节点状态编码数组N
j
如式(1)。
其中N
j
表示节点状态数组，n
j
(j＝1,2,
…
,m)为第j个节点的状态编码；m为包含虚节点在内的节点总数；上述所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述链路故障的节点期望N
j
(l)如下：(1)后台
‑
装置连接期望映射I，函数如下；其中表示第I类连接结构下的节点期望，下标j表示第j个节点的期望状态值；表示循环运算，a为循环起点，b为循环终点，当在循环区间内时，执行c表达式的运算；l
i
(i＝1,2,L e1)为第i条链路的状态编码；e1表示链路总数；K
I
表示链路下层与交换机的站控层交换机SW
‑
A的连接情况，若链路l
j
的下层与SW
‑
A有连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：对二次系统通信网络进行编号；采用适用于二次系统全网的节点链路编号原则，对二次系统进行编号，所述适用于二次系统全网的节点链路编号原则为遵循自上而下的节点编号原则，和遵循从上至下，从左到右，先实节点再虚节点，先本间隔再跨间隔的链路编号原则；步骤2：基于告警信息的通信链路故障辨识，确认相关节点状态；步骤3：构建节点链路编码原则，建立节点状态编码数组N
j
；步骤4：构建四种典型局部连接结构，建立四种链路故障的局部节点期望基于拼接形成全网节点期望N
j
(l)；步骤5：基于步骤4所述的N
j
(l)构建适应度函数f
it
(n)；步骤6：初始化自适应遗传粒子群算法求解定位模型相关参数，将N
j
作算法输入，随机初始化种群并建立链路状态编码数组L
i
，计算期望节点状态编码N
j
(l)，迭代求解种群最佳f
it
(n)，输出最优粒子，完成链路定位。2.根据权利要求1所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述节点编号原则中对于既存在直连又存在经交换机连接的节点，该节点引入虚节点编号；对间隔层按保护、测控、录波的顺序依次编号；对于过程层设备按智能终端、合并单元的顺序依次编号；对于装置既存在直连又存在经交换机连接的情况，在对经交换机连接相关链路进行节点状态编码时，采用虚节点编号；链路编号原则中对于同一装置有多条链路与之连接的情况，按照链路下级节点从小到大依次编号。3.根据权利要求2所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于当后台接收到来自装置的告警信息后，按照如下机理确定节点状态：(1)针对装置之间的直连链路时，通过后台接收装置的告警信息定位到链路两端的节点；采用BM字段匹配算法获取节点信息，取告警信息中的节点信息作为关键词，定位链路告警两端节点作为实测节点状态信息；(2)针对经过交换机连接的链路时，在上述直连链路的基础上，附加告警信息差异化的分析；按照差异化的告警信息结合BM字段匹配算法，形成包含交换机链路两端的节点状态信息。4.根据权利要求3所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述节点状态编码数组N
j
如式下式：其中N
j
表示节点状态数组，n
j
(j＝1,2,
…
,m)为第j个节点的状态编码；m为包含虚节点在内的节点总数。5.根据权利要求4所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述链路故障的节点期望N
j
(l)如下：(1)后台
‑
装置连接期望映射I，函数如下：其中表示第I类连接结构下的节点期望，下标j表示第j个节点的期望状态值；表示循环
运算，a为循环起点，b为循环终点，当在循环区间内时，执行c表达式的运算；l
i
(i＝1,2,L e1)为第i条链路的状态编码；e1表示链路总数；K
I
表示链路下层与交换机的站控层交换机SW
‑
A的连接情况，若链路l
j
的下层与SW
‑
A有连接，则K
I
＝1，否则K
I
＝0；K
II
表示链路上层与交换机的站控层交换机SW
‑
A的连接情况，若链路下层与SW
‑
A有连接，则K
II
＝1，否则K
II
＝0；“|”表示逻辑或运算；(2)装置
‑
终端混连期望映射Ⅱ，如下表：(3)装置
‑
终端网连期望映射Ⅲ，如下表：(4)跨间隔连接期望映射Ⅳ，如下表：
在上述局部映射关系的基础上计算得局部期望节点编码其中x表示I
‑
IV，基于全网节点编号和局部节点编号的对应关系，采用或原则的拼接方法，将局部节点编号拼接为全网期望节点编号，当某一节点隶属多个类别时，该节点的期望状态在多类别拼接过程中取或运算，形成期望节点编码数组N
j
(l)。6.根据权利要求5所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述适应度函数f
it
(n)如下式：其中，f
it
(n)为第n个个体的适应度值；M的值取为考虑所有间隔节在内节点(包括虚节点)总数的2倍；N
j
表示节点故障编码数组；N
j
(l)表示期望节点编码数组；∑表示累积求和；η为[0,1]之间的正实数，称为权系数；表征权系数与所有链路状态编码之和的乘积，L
i
表示链路状态数组。7.根据权利要求6所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于所述链路状态数组L
i
是表征全网链路状态的一组参数，L
i
的定义如下式：其中L
i
表示链路状态数组，l
i
(i＝1,2,L e1)为第i条链路的状态编码，e1为链路总数。8.根据权利要求7所述的一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，其特征在于以N
j
作为算法输入，以步骤5中所得出的适应度函数最大值为输出目标，输出最优种群粒子，完成故障链路精准定位。9.一种基于多告警信息融合的智能变电站通信链路故障定位方法，具体包括以下步骤：步骤1：对二次系统通信网络进行编号；节点编号：节点编号遵循自上而下的原则，对于既存在直连又存在经交换机连接的节点，该节点引入虚节点编号；对间隔层按保护、测控、录波的顺序依次编号；对于过程层设备按智能终端、合并单元的顺序依次编号；为确定每条链路存在唯一对应的节点编码，对于既存在直连又存在经交换机连接的节点的装置节点引入虚节点编号，在对经交换机网连相关链路进行节点状态编码时，采用虚节点编号；链路编号：链路编号遵循从上至下，从左到右，先实节点再虚节点，先本间隔再跨间隔的原则，对于同一装置有多条链路与之连接的情况，按照链路下级节点从小到大依次编号；基于智能变电站二次系统典型拓扑，按上述编号原则，形成的线路间隔编号；步骤2：基于告警信息的通信链路故障辨识，确定链路相关节点状态；后台接收到来自装置的告警信息后，按照如下机理确定节点状态：(1)不经交换机连...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮志勇，汪洋，李振兴，周坤，方豪，朱益，陈诚，刘飞，韩业虹，
申请(专利权)人：三峡大学武汉凯默电气有限公司，
类型：发明
国别省市：