基于信息比對的電力系統(tǒng)監(jiān)控信息全面巡視工作研究

楊　翾，盧瀚順，李　祥，崔　艷，楊興超，錢曉偉

(國網(wǎng)杭州供電公司，浙江 杭州　310009)

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基于信息比對的電力系統(tǒng)監(jiān)控信息全面巡視工作研究

楊翾，盧瀚順，李祥，崔艷，楊興超，錢曉偉

(國網(wǎng)杭州供電公司，浙江 杭州310009)

介紹了調(diào)控工作中監(jiān)控信息全面巡視工作的意義和遇到問題。引入數(shù)據(jù)比對理論，設(shè)計了對杭州市電網(wǎng)范圍內(nèi)的遙測和遙信信號的新的自動巡視策略，并基于MySQL后臺數(shù)據(jù)庫和VBA編程語言，搭建了智能巡視輔助決策系統(tǒng)，解決了監(jiān)控信息全面巡視工作中的問題，提高了全面巡視工作的準確率和效率。實際運行情況表明，該輔助決策系統(tǒng)可以有效地提高電網(wǎng)運行監(jiān)控的有效性和安全性。

電網(wǎng)監(jiān)控；遙測；遙信；全面巡視

0　引　言

隨著國網(wǎng) “大運行”體系建設(shè)的不斷完善，整個杭州地區(qū)電網(wǎng)的集中監(jiān)控業(yè)務(wù)已成為杭州公司地調(diào)調(diào)控班的核心工作之一。集中監(jiān)控信息能實時反映電網(wǎng)設(shè)備健康水平，如果監(jiān)控信息分析不準確不及時，致使監(jiān)控人員未及時發(fā)現(xiàn)告警信息或異常情況，將可能導致異常情況進一步發(fā)展成缺陷，甚至會引發(fā)事故造成停電，給社會及用戶帶來經(jīng)濟損失。在特高壓電網(wǎng)和智能電網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)投運的未來，大量的智能化設(shè)備和保護也會廣泛地引入電網(wǎng)的運行之中，監(jiān)控工作的重要性也會愈發(fā)增大[1-2]。

在電網(wǎng)日常監(jiān)控工作中，由于各種客觀的因素，如自動化通道故障、測控設(shè)備異常、信息分類錯誤等問題，一些異常和故障的監(jiān)控和報警信息并不會顯示到監(jiān)控平臺上，監(jiān)控員也就無法發(fā)現(xiàn)這些報警信息，更無法聯(lián)系現(xiàn)場人員去查看設(shè)備的故障[3]。這種情況會造成很大的安全隱患，可能會造成電力安全生產(chǎn)事故甚至電網(wǎng)崩潰等極端事故。因此，為了滿足電網(wǎng)安全運行要求，監(jiān)控全面巡視成為一項制度性工作，要求監(jiān)控員定期對監(jiān)控范圍內(nèi)的所有變電站各種信息進行巡視，確保其正確。《浙江省電力公司調(diào)度控制中心監(jiān)控運行管理規(guī)定》對各市(縣)調(diào)控中心的監(jiān)控工作做了詳細的規(guī)定，對監(jiān)控信息全面巡視工作的指標也做出了具體的要求。

監(jiān)控信息全面巡視是指監(jiān)控員定期對監(jiān)控范圍內(nèi)所有變電站的每一項遙測信息、遙信信息、報警信號及各光字牌等監(jiān)控信息進行巡視，確保其處于正常工作狀態(tài)，避免告警信息漏報、遙測信息停止刷新等安全隱患[3]。在對杭州公司地調(diào)班監(jiān)控信息全面巡視工作調(diào)研分析后，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)行工作體系下的問題和弊端。針對這些問題，采用數(shù)據(jù)比對的原理，進行編程搭建了智能巡視輔助決策系統(tǒng)，解決了問題，提高了全面巡視工作的準確性和速度 。

1　巡視工作的意義

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，杭州地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模近年來也迎來了極速的膨脹，監(jiān)控范圍內(nèi)的變電站數(shù)量也逐年劇增。面對日常監(jiān)控信息量的爆炸式增長，告警信息漏報、遙測信息停止刷新等安全隱患也愈發(fā)的增多，故監(jiān)控巡視工作變得愈來愈重要，調(diào)控班亟需提高監(jiān)控全面巡視水平和效率，才能跟上監(jiān)控信息膨脹的速度，滿足監(jiān)控業(yè)務(wù)的要求。

當前，監(jiān)控信息全面巡視工作的周期為2 h，巡視模式采用人工巡視，自行判斷，自行記錄，對監(jiān)控員的個人素質(zhì)要求非常高。表1為某月杭州電網(wǎng)監(jiān)控信息全面巡視工作成果的整理情況，以每2 h統(tǒng)計。

表1　某月監(jiān)控信息全面巡視記錄

由表1可以看出，監(jiān)控信息全面巡視的效果還是明顯的，發(fā)現(xiàn)的遺漏信號大致占到全部報警信息的1.5%左右。雖然這一比例并不大，但是發(fā)現(xiàn)的每一個遺漏報警信號都非常的重要。例如，某次監(jiān)控信息全面巡視的過程中，發(fā)現(xiàn)某220 kV變電站的110 kV間隔出現(xiàn)“SF6氣壓低開關(guān)閉鎖 動作”信號，而這個信號之前并沒有顯示到報警窗口上。監(jiān)控員巡視到這一信息后立刻聯(lián)系現(xiàn)場，消除了缺陷，排除了隱患。試想，如果監(jiān)控員沒有巡視到這一信號，對此一無所知，那么當事故發(fā)生時，就會造成開關(guān)拒動，失靈保護動作，110 kV母線上所有出線開關(guān)跳閘，嚴重擴大了事故范圍，造成非常惡劣的影響。

綜上，雖然監(jiān)控全面巡視工作可以發(fā)現(xiàn)的報警信息只占到極少的比率，但對電網(wǎng)安全運行來說也是不可忽視的，有時僅僅是一個信息的錯漏也會造成很大的電網(wǎng)安全事故。

2　巡視工作的問題

現(xiàn)行監(jiān)控信息全面巡視工作的方式已經(jīng)漸漸難以滿足日益增長的信息量和考核要求，存在著很大的問題和弊端，主要有以下2個方面。

1)巡視時間過長

杭州市電網(wǎng)經(jīng)過多年的快速發(fā)展，規(guī)模十分巨大，變電容量位居國網(wǎng)系統(tǒng)省會城市第一，因此，監(jiān)控信息全面巡視工作需要巡視的工作量也非常大，共含變電站近300座，其中每個220 kV變電站的遙測、遙信量約為1 800條，110 kV變電站的遙測、遙信量約為1 000條，智能變電站的信號數(shù)量還要增加1/3左右。

面對如此巨大的巡視工作量，1名監(jiān)控員很難在規(guī)定的時間里完成1次全面巡視，一般是2名監(jiān)控員1組進行巡視，1個人從220 kV的變電站開始巡視，1個人從110 kV的變電站開始巡視，分頭開始，共同完成。

圖1為某月杭州電網(wǎng)監(jiān)控員工作時間占比情況。

圖1　監(jiān)控員工作時間占比情況

由圖1可以發(fā)現(xiàn)，完成全面巡視工作的時間占監(jiān)控員工作時間的30.8%，監(jiān)控員在日常的監(jiān)控工作中需要花費30%左右的時間和精力在巡視工作中。

綜上，監(jiān)控信息全面巡視的工作耗時較長，在日常工作中占比較大，而且隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大和智能變電站的大量投產(chǎn)，巡視信號量也會進一步增加，相應的巡視時間也會進一步擴大，無法滿足實際工作的要求。

2)巡視錯漏率高

在當前的監(jiān)控信息全面巡視工作中，采用的是電壓分級、運維班分區(qū)，劃“正”字計算巡視變電站數(shù)量的巡視方式。當巡視工作遇到變電站數(shù)量錯漏的問題時，就需要通過核對，找出是哪一個運維班范圍內(nèi)的變電站數(shù)量不對，然后對該運維班范圍內(nèi)的變電站重新巡視。發(fā)生巡視疏漏，需要復查的巡視工作次數(shù)大致超過全部巡視次數(shù)的1/4，而復查時間又不可避免地會增加監(jiān)控信號全面巡視工作所消耗的時間。如圖2所示，復查工作使監(jiān)控信息全面巡視工作的時間上升了20%，進一步增加了全面巡視工作所耗費的時間。

造成變電站錯漏問題的主要癥結(jié)有4個：一是變電站數(shù)量過于巨大，有近300個變電站需要巡視，大量的重復核對工作使得監(jiān)控員在巡視過程中很容易出現(xiàn)錯漏變電站的現(xiàn)象；二是由于現(xiàn)行監(jiān)控系統(tǒng)沒有考慮信號全面巡視工作，巡視流程中在系統(tǒng)界面的操作也很容易發(fā)生錯漏變電站的問題；三是巡視工作由2個人或3個人共同完成，這樣的工作方式增大了錯漏變電站發(fā)生的概率；四是當監(jiān)控員的精力有限或感到疲乏時，如在后夜班的監(jiān)控巡視中，發(fā)生錯漏變電站的情況更加嚴重。

圖2　有無復查的巡視工作時間

3　智能巡視輔助決策系統(tǒng)

在發(fā)現(xiàn)監(jiān)控信息全面巡視中的問題之后，以巡視中的遙測和遙信分類分析，引入其他成熟的電網(wǎng)運行的風險評估系統(tǒng)中的信息自動比對技術(shù)[4-5]，編程搭建智能巡視輔助決策系統(tǒng)，實現(xiàn)遙信信息和遙測信息的自動巡視。其中，遙測信息中，分別實現(xiàn)了“遙測數(shù)據(jù)自動比對”、“線路遙測自動核查”和“死數(shù)據(jù)自動巡視”三大功能[6]。

3.1遙信信息自動比對

巡視輔助決策系統(tǒng)可以提取數(shù)據(jù)庫中各變電站的遙信信號的動作和動作復歸信息，提取數(shù)據(jù)庫中報警窗口的動作和動作復歸信息，并將二者進行匹配對比。

若信息可以匹配，則跳過；若信息無法匹配，則按照變電站、遙信點號、遙信名稱、信息數(shù)據(jù)的格式對該遙信數(shù)據(jù)進行記錄。系統(tǒng)在巡視后將整理記錄的結(jié)果顯示在結(jié)果窗口中，供監(jiān)控員查看、對比。

3.2遙測信息自動比對

全面巡視工作中巡視的遙測信息包括變電站中的母線電壓遙測，各進線、出線和主變壓器間隔的電流遙測，各進線、出線和主變壓器間隔的有功遙測以及其他主要遙測(如主變壓器油溫、直流所用電等)。

系統(tǒng)在巡視過程中，將上述遙測數(shù)據(jù)與各自報警閾值的上下限進行自動對比，將越限的數(shù)據(jù)記錄整理。系統(tǒng)在巡視后將整理記錄的結(jié)果顯示在結(jié)果窗口中，供監(jiān)控員查看、對比。

3.3線路遙測自動匹配

監(jiān)控員在巡視線路的有功和電流遙測數(shù)據(jù)時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)遙測數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)，但由于系統(tǒng)設(shè)置、人員疏忽等原因，存在線路兩端或各端的有功和電流遙測明顯不匹配的問題(誤差超過5%)。

例如，某條線路在電源側(cè)的有功遙測為“20”，但是在負荷側(cè)的有功遙測只有“15”，雖然這兩個遙測都不越限，但是明顯不匹配，數(shù)據(jù)存在問題，電網(wǎng)安全存在隱患，需要對監(jiān)控系統(tǒng)進行修正。

在巡視開始，輔助決策系統(tǒng)首先將一條線路不同側(cè)的各個遙測數(shù)據(jù)按正負值分為兩大類，分別將這兩大類數(shù)據(jù)求和并得到各和的絕對值。之后，系統(tǒng)將求得的兩個絕對值進行對比，若誤差超過5%，則判斷這條線路上各側(cè)數(shù)據(jù)中存在異常，將線路相關(guān)的間隔整理記錄，并與巡視后將整理記錄的結(jié)果顯示在結(jié)果窗口中，供監(jiān)控員查看、對比。

3.4遙測死數(shù)據(jù)自動巡視

遙測死數(shù)據(jù)是指因為監(jiān)控系統(tǒng)、傳輸通道或者測控裝置等問題，在監(jiān)控界面上無法自動刷新的遙測數(shù)據(jù)。現(xiàn)行監(jiān)控系統(tǒng)有一個自動判斷死數(shù)據(jù)的邏輯功能，但是并不會顯示到報警窗口里。這也是比較合理的，這類數(shù)據(jù)在平常的電網(wǎng)運行中，一是出現(xiàn)的比較頻繁；二是單個死數(shù)據(jù)對電網(wǎng)的安全運行并沒有什么隱患。

但是，當一個變電站出現(xiàn)大量死數(shù)據(jù)的時候，就代表著這個變電站的RTU停止，意味著這個變電站沒有監(jiān)控。若因為通信通道、監(jiān)控系統(tǒng)或者參數(shù)設(shè)置的問題，導致RTU停止的報警信號沒有顯示到報警窗口中，無法讓監(jiān)控員發(fā)現(xiàn)，會對電網(wǎng)的安全運行產(chǎn)生極大的隱患。

為了排除這種隱患，輔助決策系統(tǒng)自動提取監(jiān)控系統(tǒng)的中不報警的死數(shù)據(jù)，將其按照變電站、遙測點號、遙測名稱、信息數(shù)據(jù)的格式進行整理排列，并將之呈現(xiàn)在結(jié)果窗口中，便于監(jiān)控員查看、對比。當監(jiān)控員發(fā)現(xiàn)某一變電站的死數(shù)據(jù)異常時，就會自然對此變電站進行核查，從而排除了RTU全停的隱患。

4　運行成果

隨著智能輔助決策系統(tǒng)的應用，監(jiān)控信息全面巡視工作的速度和準確性都得到了提高。

4.1巡視速度對比

采用智能輔助決策系統(tǒng)主要就是為了減少全面巡視工作的繁瑣和監(jiān)控員耗費的巨大時間和精力，這2個因素已經(jīng)影響到了監(jiān)控員的日常監(jiān)控工作。尤其是在迎峰度夏和臺風天氣等特殊環(huán)境下，大量的監(jiān)控信息需要處理，監(jiān)控員根本無暇進行信息的全面巡視工作。

在系統(tǒng)的試運行后，全面巡視工作的速度有了明顯的提高。圖3對比了系統(tǒng)運行前和運行后某月的全面巡視平均時間。

圖3　系統(tǒng)應用前后的巡視工作時間對比

由圖3可得，在全面巡視的智能巡視輔助決策系統(tǒng)投入應用后，全面巡視工作所占用的時間顯著減少，由之前的平均37.7 min減少為平均8.9 min，減少了3/4的時間，達到了目標。

除此之外，監(jiān)控員在信息全面巡視中的工作繁瑣性也大幅度減少，簡化了工作流程，提高了工作效率。

4.2巡視效果對比

全面巡視工作對準確性也有很高的要求。表2為智能輔助決策系統(tǒng)應用之后，全面巡視工作的記錄。

表2　應用輔助系統(tǒng)后巡視記錄

由表2可見，巡視輔助系統(tǒng)運行后，異常信號的發(fā)現(xiàn)數(shù)量由平均每次2.38個上升為每次3.35個，占比從1.58%上升為2.19%。這是因為輔助系統(tǒng)采用巡視信號自動比對的技術(shù)，相比人工巡視的準確性更高，可以發(fā)現(xiàn)更多的異常信號。

綜上所述，監(jiān)控信息全面巡視智能輔助決策系統(tǒng)為監(jiān)控員的巡視工作提供了平臺，幫助監(jiān)控員簡化了巡視工作的流程，提高了巡視速度和準確性。實踐證明，系統(tǒng)總體工作情況穩(wěn)定，性能指標達到設(shè)計預期，為杭州電網(wǎng)運行的監(jiān)控工作提供了很好的支撐作用。

5　結(jié)　論

監(jiān)控信息全面巡視工作是一項電網(wǎng)運行監(jiān)控的制度性工作，其對排除電網(wǎng)安全隱患，保障電網(wǎng)穩(wěn)定起著不可忽視的作用。為了更好地簡化巡視工作的流程，提高巡視工作的速度，針對巡視遙測、遙信數(shù)據(jù)的特性引入自動比對技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動巡視功能，并通過MySQL后臺數(shù)據(jù)庫和VBA編程語言搭建智能巡視輔助決策系統(tǒng)，為巡視工作提供智能化平臺。實踐證明，系統(tǒng)不僅可以解決全面巡視工作繁瑣、效率低下的問題，還可以提高全面巡視工作的準確性，為電網(wǎng)安全運行的監(jiān)控工作起到了很好的輔助支撐作用。

[1]劉振亞．特高壓電網(wǎng)[M]．北京：中國經(jīng)濟出版社，2005．

[2]劉振亞．智能電網(wǎng)技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2010．

[3]國網(wǎng)冀北電力有限公司電力調(diào)度控制中心. 電網(wǎng)典型監(jiān)控信息處置手冊[M]. 北京：中國電力出版社，2010．

[4]張云曉，鄭春瑩，郭瑞鵬，等. 寧波電網(wǎng)運行風險分析及決策支持系統(tǒng) [J]. 電力系統(tǒng)保護和控制，2011，39(11)：90-94.

[5]田芳，董春暉，李亞樓，等. 電力系統(tǒng)運行及安全監(jiān)控仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 中國電機工程學報，2011，31(28)：80-86.

[6]張劍，戴則梅，張勇，等. 應用于集控中心的智能分析與故障告警系統(tǒng)[J]. 中國電機工程學報，2013，33(21)：106-111.

The importance and problems of all round inspection for power system monitoring information are introduced. Based on data comparison theory, the new automatic inspection strategy of telemetering and teleindication in Hangzhou power grid is designed. With the help of MySQL database and VBA language, an assistant decision-making system for intelligent inspection is established, which solves the problems in the current inspection and improves its accuracy and efficiency. Finally, the practical experiences show the validity and security of the proposed assistant decision-making system for power grid operation.

power grid monitoring; telemetering; teleindication; all round inspection

TM764.1

B

1003-6954(2016)04-0041-04

2016-03-30)

楊翾(1987)，工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度控制工作。