動態(tài)信息分層在電網(wǎng)調(diào)控一體化信息整合中的應(yīng)用

葉剛進，吳 靖，宋東馳

(1.華北電力大學，北京 102206;2.杭州電力局，浙江 杭州 310052;)

隨著調(diào)控一體化的深入開展，監(jiān)控信息對調(diào)度部門的重要性日益提升，而如何合理有效地監(jiān)控實時信息，成為調(diào)度部門工作的重點和難點.本文根據(jù)某調(diào)控中心監(jiān)控信息的特點，在分析信息整合必要性的基礎(chǔ)上，介紹了靜態(tài)信息分層方法，同時針對實施靜態(tài)信息分層后依舊存在單個遙信頻繁動作的問題，建立了動態(tài)信息分層模型，并分析了該方法的優(yōu)越性.

1 監(jiān)控信息的特點

1.1 信息量大

據(jù)調(diào)控中心對2010年6月至2011年5月的日平均接收信息量統(tǒng)計，一年內(nèi)的日平均信息數(shù)達到了每天11 437條，信息量分布如表1所示.根據(jù)對2011年1月的小時平均信息量統(tǒng)計，在早上9點高峰時段，調(diào)控中心平均每小時接收的監(jiān)控信息數(shù)為2 154條，相當于一條信息只有1.67 s的判斷時間，信息量分布如表2所示.隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，監(jiān)控信息量將持續(xù)增加，調(diào)控人員面對如此龐大的信息量，將無法做到對電網(wǎng)和設(shè)備的有效監(jiān)視［1］.

表1 2010年6月至2011年5月平均每日信息量統(tǒng)計

表2 2011年1月每日24 h內(nèi)平均信息量統(tǒng)計

1.2 描述不統(tǒng)一

由于變電設(shè)備的種類、型號較多，監(jiān)控信息存在描述不準確、不統(tǒng)一的現(xiàn)象［2］.例如，“線路電壓消失”信號，被描述為“TYD空氣開關(guān)動作”、“TYD二次斷線”、“線路PT二次斷線”、“線路PT失壓”等，這將影響調(diào)控人員對監(jiān)控信息的理解.

1.3 重要性不同

監(jiān)控信息的重要性不同使監(jiān)控信息分層成為可能，如“某線路保護動作”、“某開關(guān)彈簧未儲能告警”、“某線路開關(guān)就地控制”、“某故障錄波器啟動”這4個信息反映的電網(wǎng)實際狀態(tài)是完全不同的.

2 靜態(tài)信息分層

首先根據(jù)監(jiān)控信息的特點，制定變電站典型信息描述和變電站信息管理規(guī)定，并對原有的監(jiān)控信息進行梳理，然后按照監(jiān)控信息的類型、對電網(wǎng)運行的影響程度和緊急程度，制定信息分層原則.該原則將監(jiān)控信息分為5類，包括事故信息、異常信息、遙測越限、開關(guān)變位和告知信息.其中，告知信息是不影響系統(tǒng)正常運行的提示類信息，可以實行定期巡視，其他信息必須實時監(jiān)控，并及時處理.

(1)事故信息 反映電網(wǎng)故障或設(shè)備故障等引起開關(guān)跳閘、保護裝置動作出口跳合閘的信息，以及影響全站安全運行的其他信息為事故信息類.如“某線路保護動作”、“全站事故”、“變電站火災告警”、“變電站防盜告警”等.

(2)異常信息 反映設(shè)備運行異常情況的報警信息，影響設(shè)備遙控操作的信息，以及直接威脅電網(wǎng)安全與設(shè)備運行的信息為異常信息類.如“某線路開關(guān)氣壓低分閘閉鎖”、“直流電源故障”等.

(3)變位信息 特指開關(guān)類設(shè)備狀態(tài)改變(合閘、分閘)的信息，該類信息直接反映電網(wǎng)運行方式的改變.如“某線路開關(guān)合閘”、“某主變高壓側(cè)開關(guān)分閘”等.

(4)遙測越限 反映電網(wǎng)重要遙測量超出報警上下限區(qū)間的信息為遙測越限類信息.重要遙測量主要包括電壓、電流、斷面潮流、負荷、油溫等.如“某母線電壓越上限”等.

(5)告知信息 反映電網(wǎng)設(shè)備運行情況、狀態(tài)監(jiān)測的一般分層為告知信息類.如“某線路刀閘狀態(tài)”、“某線路測控裝置就地控制”等.

3 靜態(tài)信息分層效益及存在的問題

3.1 靜態(tài)信息分層效益

通過監(jiān)控信息靜態(tài)分層，調(diào)控人員可以將監(jiān)控重點主要放在事故、異常、遙測越限、開關(guān)變位4類信息上，有效地緩解了調(diào)控人員的監(jiān)控壓力，增強了調(diào)控人員對重要信息的理解和反應(yīng)能力.本文對2011年5月調(diào)控中心收到的監(jiān)控信息進行統(tǒng)計，共收到監(jiān)控信息45.5萬條，平均每天1.47萬條，調(diào)控人員需實時監(jiān)控的4類信息為6.9萬條，占總信息量的15.16%，需要實時監(jiān)控的信息量平均每天為0.22萬條.

在靜態(tài)信息分層前后，對2011年3月每小時需實時監(jiān)控的信息量進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如表3和表4所示.由表3和表4可以看出，在早上9點信息量最多的時間段內(nèi)，靜態(tài)信息分層后需要實時監(jiān)控的信息只有267條，相當于每條信息平均有13.48 s的判斷時間，與分層前的每條不到2 s的判斷時間相比，監(jiān)控效率大幅提高.

表3 分層前2011年3月每日24 h內(nèi)信息量統(tǒng)計

表4 分層后2011年3月每日24 h內(nèi)信息量統(tǒng)計

3.2 靜態(tài)信息分層存在的問題

目前，對調(diào)控人員信息監(jiān)控影響最大的問題有兩類:一是變電站現(xiàn)場檢修試驗會產(chǎn)生大量非正常的調(diào)試信息，干擾調(diào)度員監(jiān)控;二是單個遙信頻繁變位會造成刷屏，使正常信息監(jiān)控判斷時間銳減［3］.針對第一類問題，調(diào)度自動化主站系統(tǒng)中有掛調(diào)試牌功能，掛上調(diào)試牌后可以屏蔽本間隔所有信息，告警信息只在告警窗體顯示.但如果檢修間隔內(nèi)需要進行三遙信息核對，則必須將調(diào)試牌取下才能進行，在這一核對過程中，現(xiàn)場檢修試驗產(chǎn)生的大量調(diào)試信息還是會干擾調(diào)控人員的有效實時監(jiān)控.針對第二類問題，以前的解決方案是由調(diào)控中心對頻繁動作信息點進行遙信封鎖，這個方案帶來的嚴重問題是由于設(shè)備本身是運行設(shè)備，如果在遙信封鎖過程中，設(shè)備告警真正發(fā)生，調(diào)控人員就將失去對這一信息的有效監(jiān)控.

4 動態(tài)信息分層

4.1 單個遙信頻繁變位分析

產(chǎn)生單個遙信頻繁變位的原因有很多，主要包括以下幾種情況:

(1)遙信輸入回路的元器件性能下降導致遙信輸入電平降至門檻值附近，稍有波動即表現(xiàn)為遙信變位;

(2)測控裝置電源模塊故障;

(3)數(shù)據(jù)庫對某信息對象重復映射定義，造成不同狀態(tài)對同一個遙信對象連續(xù)刷新;

(4)雨水注入等原因降低了二次回路的絕緣水平.

由于產(chǎn)生遙信頻繁動作的原因很復雜，使得檢修部門處理困難，并且經(jīng)常會出現(xiàn)檢修人員到現(xiàn)場處理時遙信頻繁動作現(xiàn)象消失、幾天后又出現(xiàn)該現(xiàn)象的狀況，造成原因分析困難.另外，由于單個遙信頻繁動作缺陷定級較低，往往會拉長缺陷處理時間，而該動作本身就預示著該點遙信存在問題.如果沿用傳統(tǒng)的遙信封鎖辦法，在一段較長的缺陷處理期內(nèi)，該頻繁動作遙信點實際動作的概率將會增加.

4.2 單個遙信頻繁動作信息特點

頻繁動作遙信有兩個主要特點:一是該信息點動作/復歸信號出現(xiàn)間隔很短;二是該信息點頻繁發(fā)送，嚴重情況下能達到每小時幾千對動作/復歸信號［4］.變電站內(nèi)本身也存在短時內(nèi)出現(xiàn)動作/復歸信號的情況，如“某開關(guān)彈簧未儲能告警”、“某開關(guān)控制回路斷線”.在對開關(guān)機構(gòu)操作過程中，也會出現(xiàn)動作/復歸信號的情況，但此類信號只會在操作過程中出現(xiàn)一次，不會頻繁動作，所以能與單個遙信頻繁動作信息區(qū)分開來.

4.3 動態(tài)信息分層理念

動態(tài)信息分層理念是在靜態(tài)信息分層的基礎(chǔ)上，針對調(diào)控人員信息監(jiān)控產(chǎn)生影響的異常干擾信息的特點，通過在調(diào)控中心主站系統(tǒng)中的設(shè)定，將靜態(tài)信息分層中前3類信息分層等級(事故信息、異常信息、變位信息)動態(tài)地調(diào)整為第5類分層信息等級(告知信息)，并且在滿足預先設(shè)定的條件下，自動將告警等級調(diào)整為原有狀態(tài)［5］.

本文以單個遙信頻繁變位干擾信息為例，建立的動態(tài)信息分層數(shù)學模型為:

式中:M——信號出現(xiàn)的速率;

x——t時間內(nèi)I信號出現(xiàn)的個數(shù);

t——時間，從出現(xiàn)信號I開始計時;

T——單位時間，由人工確定;

信號分類為:

式中:m——信號I出現(xiàn)的自定義頻率，由人工確定;

x1——信號I從計時開始出現(xiàn)的個數(shù)，由人工確定.

如果在單位時間T內(nèi)，出現(xiàn)x對單個遙信動作/復歸信息，并且此信息屬于靜態(tài)信息分層中的前3類信息，則在前3類告警窗體顯示完前x對信息后，自動將此信息告警等級降為告知，后續(xù)動作/復歸告警信息將在告知窗體中顯示.當只有動作信號時，認定其為該點實際動作，系統(tǒng)能夠自動還原至信號原告警等級，并在前3類告警窗體正常顯示該告警信息.

例如，在10 min內(nèi)某變電站出現(xiàn)20對“某線路開關(guān)氣壓低分閘閉鎖”信息，這在正常情況下是不可能出現(xiàn)的，因此在前4類告警窗體顯示完20對信息后，將該信息點告警等級降為告知，后續(xù)告警信息在告知窗體顯示.

4.4 動態(tài)信息分層的優(yōu)點

動態(tài)信息分層有如下優(yōu)點:

(1)前x對信息在原有告警窗體顯示時，能提示調(diào)控人員注意該信息點存在單個遙信頻繁變位現(xiàn)象;

(2)變更頻繁變位點信息告警等級后，在告知窗體顯示該告警信息，避免了由于該信息點頻繁動作，造成調(diào)控人員無法對前4類告警信息進行實時監(jiān)控，并且由于對調(diào)控人員的影響較靜態(tài)信息分層要小很多，這給檢修人員提供了更為充足的缺陷處理時間;

(3)在該信息點實際動作后，能夠自動恢復到該信息點的原有告警等級，實現(xiàn)了對頻繁動作信息點的有效實時監(jiān)控;

(4)上述轉(zhuǎn)換均由后臺程序?qū)崿F(xiàn)，不會加重調(diào)控人員的工作負擔.

以2011年8月為例，某變電站監(jiān)控中心共收到7 157對前3類信息，采用動態(tài)信息分層后，按10 min出現(xiàn)20對動作/復歸信號進行屏蔽，則有975對信息可以被優(yōu)化.

5 結(jié)語

單個遙信頻繁動作的告警等級轉(zhuǎn)換只是動態(tài)信息分層的一部分，如變電站現(xiàn)場檢修試驗產(chǎn)生大量非正常調(diào)試信息的干擾也可以通過掛檢修牌的方法，將本間隔的所有信息告警等級均降為告知等級，并在告知窗體顯示，這樣既不會影響調(diào)控人員對監(jiān)控信息的有效實時監(jiān)控，同時調(diào)度自動化主站人員又可以對檢修間隔進行三遙信息核對.本文通過對單個遙信頻繁動作及變電站現(xiàn)場檢修調(diào)試干擾信息的分析，闡述了動態(tài)信息分層的理念，提供了一種解決各類干擾信息影響實時監(jiān)控問題的方法.

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