變電站監(jiān)控信息告警直傳技術(shù)及其在浙江電網(wǎng)的應用

胡麗清，肖艷煒，李 英

（浙江電力調(diào)度控制中心，杭州 310007）

0 引言

隨著國家電網(wǎng)公司“大運行”體系建設和集約化、扁平化專業(yè)管理的深入開展以及各級變電站無人值班進程的快速推進，各級變電站的集中監(jiān)控、遠方監(jiān)視已成為必備功能。變電站監(jiān)控信息的完整性和及時性要求也相應提高，上送各級調(diào)度的信息必須全、準、快。根據(jù)傳統(tǒng)模式，集中監(jiān)控接入的變電站監(jiān)控信息多為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大，給調(diào)控信息的運行維護及輸變電設備的正常監(jiān)視帶來了諸多問題，也給調(diào)控一體化主站系統(tǒng)的正常運行帶來了巨大的負載壓力。以浙江省電力公司為例，基于省調(diào)智能調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的500kV變電站集中監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建成并正式運行，接入500kV變電站33座，平均每站接入信息3000余點，共計10萬余點，制作各類畫面2400余幅，維護工作量十分巨大。

要實現(xiàn)全省220kV變電站的集中監(jiān)視，如何在保障變電站集中監(jiān)控安全的情況下，采用技術(shù)手段減少監(jiān)控數(shù)據(jù)直接接入量，降低維護工作量，成為當前技術(shù)突破的當務之急。

浙江省電力調(diào)度控制中心（以下簡稱省調(diào)）遵照國家電網(wǎng)公司“告警直傳，遠程瀏覽，數(shù)據(jù)優(yōu)化，認證安全”的技術(shù)原則，全面開展變電站監(jiān)控信息告警直傳技術(shù)應用研究和探索。本文主要介紹浙江省調(diào)在告警直傳技術(shù)應用方面取得的成果和500kV四都變電站實現(xiàn)該技術(shù)應用的全過程，對進一步深化應用該技術(shù)提出了建議。

1 告警直傳技術(shù)概述

變電站設備告警信息是設備監(jiān)控業(yè)務的主要關注對象。傳統(tǒng)的監(jiān)控信息傳輸模式是以IEC 104等規(guī)約協(xié)議通過點號匹配的方式實現(xiàn)的，需要主站側(cè)運維人員通過大量機械式輸入工作并仔細校核信息表以保證信息的正確性，工作量巨大且出錯幾率高，同時告警信息的重要性也需要運行人員根據(jù)經(jīng)驗綜合判定，信息區(qū)分度不明確可能會影響值班運行人員對信息內(nèi)容的判斷，不利于對故障原因作出迅速、正確的判斷，一定程度上影響了安全生產(chǎn)和工作效率。

告警直傳技術(shù)是以變電站監(jiān)控系統(tǒng)的單一事件或綜合分析結(jié)果為信息源，將實時告警信息按照相關的分類標準，經(jīng)過規(guī)范化處理、篩選和優(yōu)化后生成標準的告警條文，經(jīng)由變電站圖形網(wǎng)關服務器通過DL 476規(guī)約，直接以文本格式傳送到調(diào)度主站及設備運維站系統(tǒng)，并分類顯示在相應的告警窗，同時存入告警記錄文件。監(jiān)控運行人員可以通過告警窗第一時間監(jiān)視變電站一次設備、二次設備的故障或異常狀態(tài)。

2 告警信息的標準格式

告警直傳信息中，告警的定義參照Syslog（I ETF RFC 3164）格式，以實現(xiàn)站端系統(tǒng)告警信息的在線標準化采集。標準的告警條文按照“級別、時間、設備、事件、原因”五段式進行描述，各段之間用空格分隔，具體格式為＜告警級別＞＜空格＞告警時間＜空格＞設備名稱＜空格＞告警內(nèi)容＜空格＞告警原因。

（1）告警級別：分1—5級，分別為事故、異常、越限、變位和告知。對應主站告警窗至少分為“全部、事故、異常、越限、變位、告知”等不同的告警欄，以滿足全部監(jiān)視與分類瀏覽的需要。

（2）告警時間：用來標記事件動作的時刻，單一事件取遙信原始SOE時標，多事件綜合分析結(jié)果取啟動綜合分析流程的觸發(fā)遙信SOE時標，精確到ms。

（3）設備名稱：嚴格參照《電網(wǎng)設備通用模型命名規(guī)范》進行標準描述，電網(wǎng)設備全路徑命名結(jié)構(gòu)為： 電網(wǎng).廠站線/電壓.間隔.設備/部件.屬性。其中，正斜線“/”為定位分隔符，小數(shù)點“.”為層次分隔符。

（4）告警內(nèi)容： 對應“1”或“0”的狀態(tài)，按照告警類型的不同，規(guī)范動作表述詞。例如保護出口信號表述為動作/復歸；保護壓板狀態(tài)信號表述為投入/退出；測控遠方/就地位置表述為就地/遠方；開關、刀閘變位表述為合閘/分閘；異常告警信號表述為告警/復歸；越限告警信號表述為越限/復歸；通信狀態(tài)表述為中斷/正常。

（5）告警原因：填寫變電站端監(jiān)控系統(tǒng)對故障分析后的原因判斷，包括故障定位、定性以及相關測量值、動作信號。對于同類告警信號合并的組合信號，可填寫產(chǎn)生該告警的原始信息名稱。

3 告警直傳的硬件架構(gòu)

以500kV四都變電站為例，采用南瑞繼保PCS-9700廠站監(jiān)控系統(tǒng)，在此基礎上要實現(xiàn)變電站告警直傳與圖形遠程瀏覽功能，需要在站控層綜合監(jiān)控系統(tǒng)上增加告警圖形網(wǎng)關應用，該應用向調(diào)度端提供告警轉(zhuǎn)發(fā)和圖形轉(zhuǎn)發(fā)服務。

為避免影響現(xiàn)有綜合自動化系統(tǒng)后臺運行，對所有運行系統(tǒng)配置和程序不做任何修改，在站控層網(wǎng)絡上配置1臺或2臺機架式圖形網(wǎng)關服務器。服務器原則上采用國產(chǎn)設備，選用linux內(nèi)核操作系統(tǒng)，雙電源接入，配置4個100M/1000M網(wǎng)絡接口，其中2個連接站控層網(wǎng)絡，2個連接調(diào)度主站，其所需數(shù)據(jù)通過PCS-9700一體化信息平臺網(wǎng)絡從系統(tǒng)服務器獲取。同時配置1臺切換器以及雙機切換裝置，滿足后期維護時修改信號名稱等需求。

圖1 一體化信息平臺系統(tǒng)架構(gòu)

四都變電站一體化信息平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

4 告警直傳的技術(shù)實現(xiàn)

變電站圖形網(wǎng)關服務器的告警采集模塊通過規(guī)約協(xié)議直接收取間隔層中的測控及保護裝置數(shù)據(jù)，并存入監(jiān)控系統(tǒng)。當信號變化時，將后臺監(jiān)控處理生成的本地告警信息轉(zhuǎn)換為帶站名和設備名的標準告警信息，傳給告警網(wǎng)關轉(zhuǎn)發(fā)模塊，再通過TCP與主站告警接收模塊建立鏈接，通過DL 476協(xié)議將標準告警信息傳輸給調(diào)度端。

4.1 工作流程

（1）通信鏈路建立。

（2）告警采集模塊收集變電站監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的所有實時告警，利用配置文件warn_sendpara.ini判斷是否需要上送。如果需要上送，則進行告警等級拼接、時間轉(zhuǎn)換、設備命名規(guī)范等處理后，發(fā)給告警圖形網(wǎng)關服務器。

（3）告警圖形網(wǎng)關服務器將標準告警信息通過規(guī)約傳輸給省調(diào)調(diào)度端。

（4）省調(diào)調(diào)度端采集程序?qū)⒔邮盏降膱笪陌l(fā)給告警解析處理模塊，進行告警抑制判斷，根據(jù)文本內(nèi)容在模型中取得廠站ID、設備ID等信息，并通過消息發(fā)送給告警服務系統(tǒng)。

（5）告警系統(tǒng)對收到的告警信息進行處理，按照告警等級發(fā)給告警窗并顯示在相應位置。

4.2 告警直傳的技術(shù)優(yōu)點

（1）告警直傳的信息是字符串編碼，能有效避免通訊規(guī)約編碼的限制。有效利用規(guī)約“信息確認”及“出錯重傳”機制，防止信息丟失，保證信息的完整性和可靠性。

（2）主站系統(tǒng)可利用告警直傳信息的全面性，對從其他渠道獲得的告警信息加以輔證，幫助值班運行人員了解故障原因，做出合理判斷。

（3）主站側(cè)無需人為維護，省去信息表編制、數(shù)據(jù)庫制作、畫面繪制等工作，大大減少了主站端自動化人員的維護工作量。

（4）告警記錄文件以文本方式保存，不進入主站數(shù)據(jù)庫，有效節(jié)約了數(shù)據(jù)庫資源，降低了數(shù)據(jù)庫運行負荷。

浙江省調(diào)大力推廣該項新技術(shù)，在500kV變電站監(jiān)控信息接入集中監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，直接接入監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)控數(shù)據(jù)量從傳統(tǒng)模式的4000余條下降至不足800條，更多的信息采用告警直傳方式，大大降低了運行維護人員的工作量，監(jiān)控信息聯(lián)調(diào)時間也由過去的10天縮短至3～4天，有效保障了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

5 告警直傳技術(shù)的深化應用

浙江省電力公司調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了500kV變電站的集中監(jiān)控功能，但目前對220kV變電站僅實現(xiàn)開關、閘刀等一次設備的簡單信息接入，未采集相關設備故障及異常等告警信息，不具備集中監(jiān)控的條件。

全省現(xiàn)有220kV變電站約250座，按平均每站2000點監(jiān)控信息計算，若要實現(xiàn)220kV省調(diào)集中監(jiān)控，則需在現(xiàn)有省調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)中增加約50萬點信息量，而現(xiàn)有的主站系統(tǒng)并不具備接入如此大量信息的條件。同時，浙江省的11個地調(diào)均建成了調(diào)控一體化系統(tǒng)，監(jiān)控信息采集完整及時，實現(xiàn)了各自區(qū)域變電站的集中監(jiān)控。因此，可充分利用現(xiàn)有地調(diào)調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)的監(jiān)控信息等技術(shù)資源，實現(xiàn)對220kV變電站的告警信息實時監(jiān)視。省、地調(diào)系統(tǒng)間告警直傳數(shù)據(jù)流示意如圖2所示。

圖2 省、地調(diào)系統(tǒng)告警直傳數(shù)據(jù)流示意

根據(jù)技術(shù)方案，各地調(diào)增加配置2臺與地調(diào)系統(tǒng)相同配置和相同操作系統(tǒng)的網(wǎng)關服務器，安裝告警直傳模塊，建立TCP鏈路，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡并采用DL 476規(guī)約直接以標準文本格式將告警信息傳送到調(diào)度主站，分類顯示在相應的告警窗并存入告警記錄文件，但不進入主站數(shù)據(jù)庫。

當前，省調(diào)調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)已經(jīng)完成與溫州、湖州、嘉興、麗水等多個地區(qū)調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)的告警直傳調(diào)試，涉及南瑞科技OPEN-3000和東方電子DF-8003系統(tǒng)，主要包括220kV變電站保護裝置動作等重要事故告警的上送，以便于省調(diào)調(diào)度員、監(jiān)控員第一時間掌握220kV變電站的設備運行情況。

6 結(jié)語

告警直傳技術(shù)及其應用打破了過去調(diào)控信息直采直收的傳統(tǒng)方式，從根本上解決了調(diào)控信息數(shù)據(jù)多、系統(tǒng)運行壓力重、維護工作量大、信息調(diào)試時間長及現(xiàn)場安全風險大的問題。

目前告警直傳技術(shù)的應用剛剛起步，其在歷史信息的分類檢索、按類組合、統(tǒng)計分析以及置牌屏蔽等方面還有待后續(xù)研究和改進。

[1]DL/T 476-2012電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應用層協(xié)議[S].北京：中國電力出版社，2012.