變電站集中監(jiān)控信息密度對(duì)監(jiān)控力的影響

李豐偉，鄭瑜

(國(guó)網(wǎng)寧波供電公司,浙江 寧波 315010)

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變電站集中監(jiān)控信息密度對(duì)監(jiān)控力的影響

李豐偉，鄭瑜

(國(guó)網(wǎng)寧波供電公司,浙江 寧波 315010)

提出了電網(wǎng)監(jiān)控信息密度的概念和計(jì)算方法，并對(duì)監(jiān)控效力的內(nèi)涵進(jìn)行了分析和探討，深入分析了信息密度對(duì)監(jiān)控效力的影響關(guān)系，并利用這種分析模型對(duì)寧波電網(wǎng)的信息密度及其對(duì)監(jiān)控效力的影響做了研究分析。

變電站;集中監(jiān)控;信息密度;監(jiān)控效力

1 引言

為了減少管理層級(jí)、提升管理效率、加快事故處理響應(yīng)速度，“三集五大” 革新了原有的電網(wǎng)管理模式，將變電站監(jiān)控業(yè)務(wù)納入調(diào)度部門(mén)，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度和變電站集中監(jiān)控二合為一的“大運(yùn)行”模式。從分散到集中，不僅需要監(jiān)控系統(tǒng)的堅(jiān)強(qiáng)支撐，更依賴(lài)對(duì)監(jiān)控信息的有效管理，包括信息的展示、捕獲、分析、處置等全過(guò)程管控，才能構(gòu)筑電網(wǎng)安全運(yùn)行的底線，真正實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)集約、層級(jí)精簡(jiǎn)，管理高效的“大運(yùn)行”體系目標(biāo)[1-3]。

由于每接入一個(gè)廠站均需在集中監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建信息庫(kù)，因此隨著接入規(guī)模的不斷增大，集中監(jiān)控系統(tǒng)逐漸積蓄了海量信息。根據(jù)估算，一個(gè)220kV廠站遙信基數(shù)約2000點(diǎn)，一個(gè)110kV廠站遙信基數(shù)約1000點(diǎn)，而一個(gè)35kV廠站遙信基數(shù)約500點(diǎn)。這種海量信息給電網(wǎng)集中監(jiān)控帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)不容忽視：要確保如此多的信息監(jiān)控到位，不但要求有嚴(yán)格、高效和清晰的管理流程，還要由很強(qiáng)的執(zhí)行力和監(jiān)管措施[4-5]。

文中對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控信息密度及監(jiān)控效力的內(nèi)涵進(jìn)行了描述和深入分析[6-7]，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型探討了信息密度對(duì)監(jiān)控效力的影響關(guān)系。并利用該模型對(duì)寧波電網(wǎng)監(jiān)控進(jìn)行了研究分析。

2 數(shù)學(xué)模型分析

2.1 信息密度的概念及計(jì)算方法

(1)信息密度的概念：信息密度就是表征一定信息流量下，多種重要性不同的有效信息總的量化值。

(2)信息密度的構(gòu)成要素：

(3)信息密度的計(jì)算方式

2.2 監(jiān)控效力的概念及計(jì)算方法

(1)監(jiān)控效力的定義：監(jiān)控效力就是表征一定時(shí)間處理完全部或部分監(jiān)控任務(wù)能力的量化值。

(2)監(jiān)控效力的構(gòu)成要素

(3)監(jiān)控效力的計(jì)算方式

2.3 信息密度對(duì)監(jiān)控效力的影響

(1)信息密度計(jì)算

隨機(jī)給定20條/min的信息流量，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1min，20條其具體分布及各信號(hào)所占權(quán)重如表1所示(權(quán)重值已根據(jù)層次分析法求得)：

表1 信息權(quán)重和數(shù)量分配

顯然，這里s=2，其信息密度為：

2×(0.25×7+0.1×4+0.45×3+0.2×6)=9.4

(2)監(jiān)控效力計(jì)算

表2 處理信息完成時(shí)間

其監(jiān)控效力為：

(0.25/2+0.25/3+0.25/1.5+0.25/2.1+0.25/2.5+0.25/3.2+0.25/1.5)/7+(0.1/2+0.1+0.1/2+0.1)/4+(0.45/1+0.45/2.4+0.45/1.5)/3+(0.2/2.8+0.2/1.6+0.2/2+0.2/3+0.2/1+0.2/2.5)/6=0.614

因此，第一組實(shí)驗(yàn)可得到有關(guān)監(jiān)控信息密度與監(jiān)控效力之間的一組點(diǎn)坐標(biāo)(9.4,0.614),通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，能得到多組數(shù)據(jù)，便可繪制曲線[8-10]。

3 電網(wǎng)信息密度與監(jiān)控影響分析

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)共有實(shí)驗(yàn)人員50 人一起完成,其中女性10 人,20～25 歲15 人,26～30 歲9 人,30～40歲13人，50歲以上7 人，實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境是由調(diào)控中心自行開(kāi)發(fā)的一款模擬能量管理系統(tǒng)軟件，實(shí)驗(yàn)分多個(gè)類(lèi)別進(jìn)行，每次1人，輪流實(shí)驗(yàn)。第一個(gè)類(lèi)別實(shí)驗(yàn)由多名男、女監(jiān)控員分別在上午(9:00)、下午(16:00)、凌晨(2:00)三個(gè)時(shí)間段進(jìn)行監(jiān)控模擬，目的是為了比較相同屬性的監(jiān)控員在一天中的不同時(shí)間段監(jiān)控效力的變化情況(圖1、圖2)；對(duì)數(shù)據(jù)整理后也可以進(jìn)一步分析得出性別差異對(duì)監(jiān)控效力的影響(圖3、圖4、圖5)；第二個(gè)類(lèi)別實(shí)驗(yàn)分別選取不同年齡段的4位實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，目的是為了比較年齡因素對(duì)監(jiān)控效力的影響情況(見(jiàn)圖6)。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(1)不同時(shí)間段監(jiān)控效力比較

圖1 不同時(shí)間段監(jiān)控效力比較(男)

圖2 不同時(shí)間段監(jiān)控效力比較(女)

(2)不同性別間監(jiān)控效力比較

圖3 男、女監(jiān)控員監(jiān)控效力比較(上午)

圖4 男、女監(jiān)控員監(jiān)控效力比較(下午)

圖5 男、女監(jiān)控員監(jiān)控效力比較(晚上)

(3)不同年齡段監(jiān)控效力比較

圖6 不同年齡段監(jiān)控員監(jiān)控效力比較

3.3 結(jié)果分析

從每組實(shí)驗(yàn)對(duì)比，我們能得出以下結(jié)論：首先，通過(guò)分析第一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)一天中，監(jiān)控員在白天的監(jiān)控效力較晚上要強(qiáng)很多。而上午與下午的監(jiān)控效力較為接近，如圖1、圖2所示。分析第二組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在信息密度較低的情況下，女性監(jiān)控員的監(jiān)控能力較之男性要略強(qiáng)，這與女性天生的細(xì)心不無(wú)聯(lián)系。而隨著信息密度的加大，男性監(jiān)控員的監(jiān)控能力逐漸超過(guò)了女性監(jiān)控員，這與男性處理問(wèn)題的冷靜沉重有一定的聯(lián)系，如圖3～圖5所示。從第三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可得，超過(guò)50歲的監(jiān)控員監(jiān)控能力最低，對(duì)于監(jiān)控崗位的適應(yīng)性最差，如圖6所示。在信息密度較低的情況下，年齡越輕的監(jiān)控員監(jiān)控能力越強(qiáng)(尤其是20～25歲監(jiān)控員，在低信息密度下的監(jiān)控效力最強(qiáng)，跟他們的反應(yīng)快速有著直接的關(guān)系)，而隨著信息密度的加大，中年(30～40歲)監(jiān)控員的監(jiān)控效力優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的非常明顯，這與他們的工作經(jīng)驗(yàn)及業(yè)務(wù)技巧有很大的聯(lián)系。 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)信息密度進(jìn)入100之后，監(jiān)控員的監(jiān)控效力將驟降到一個(gè)極小的水平，這種情況下單個(gè)監(jiān)控員的監(jiān)控能力是極其薄弱的，對(duì)于電網(wǎng)監(jiān)控也存在極大的隱患，這個(gè)區(qū)間也叫做曲線的“拐點(diǎn)”區(qū)間。

在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)遇到類(lèi)似臺(tái)風(fēng)、冰災(zāi)等極端惡劣的情況，這種情況下會(huì)產(chǎn)生海量信號(hào)刷屏。據(jù)臺(tái)風(fēng)影響期間的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)日電網(wǎng)監(jiān)控信息量約有10萬(wàn)條，刷屏高峰期間信息密度大約在30條/s，經(jīng)計(jì)算期間信息密度超過(guò)300(計(jì)算方式詳見(jiàn)本文第二章第一節(jié))，這些極端情況下的刷屏速度一旦超過(guò)人眼的接受范圍，將形成“視盲癥”，使得監(jiān)控效力大幅下降。在本次模擬實(shí)驗(yàn)中，也出現(xiàn)了極端的信息密度。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可得，在極端情況下，任何監(jiān)控員的監(jiān)控效力都處于極低的水平。相比較之下，男性監(jiān)控員的總體平均水平高于女性，而30～40歲的中年監(jiān)控員在處理極端情況下的監(jiān)控業(yè)務(wù)能力又是所有年齡段中最強(qiáng)的。此外，一天中發(fā)生極端情況下，白天的監(jiān)控效力要比晚上更強(qiáng)。

4 結(jié)論

文中提出了電網(wǎng)監(jiān)控信息密度、監(jiān)控效力的概念及計(jì)算方法，并深入分析了兩者之間的影響，并以此數(shù)學(xué)模型對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控現(xiàn)狀進(jìn)行分析。分析實(shí)驗(yàn)從不同時(shí)段、不同性別及不同年齡段三個(gè)維度進(jìn)行展開(kāi)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控的效力測(cè)算及人員安排有顯著的實(shí)用性。

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The Effect of the Centralized Monitoring Information Density of a Substation to Monitoring Ability

LIFeng-wei，ZHENGYu

(Ningbo Power Supply Bureau of State Grid，Ningbo 315010,China)

The paper presents the concept and calculation method of information density 、monitoring effectiveness,and in-depth analyses the relationship between them.Besides,it use the model to analyze the impact in Ningbo grid.

transformer substation;centralized monitoring;information density;monitoring effectiveness

1004-289X(2015)04-0106-03

TM63

B

2014-06-02