基于調(diào)控一體化系統(tǒng)的重要遙測(cè)量智能監(jiān)視方法

羅小龍譚紅艷

（1.畢節(jié)供電局，云南 畢節(jié) 551700；2.畢節(jié)市第二人民醫(yī)院，云南 畢節(jié) 551700）

基于調(diào)控一體化系統(tǒng)的重要遙測(cè)量智能監(jiān)視方法

羅小龍1譚紅艷2

（1.畢節(jié)供電局，云南 畢節(jié) 551700；2.畢節(jié)市第二人民醫(yī)院，云南 畢節(jié) 551700）

為方便調(diào)度員和監(jiān)控人員更有力地管理電網(wǎng)中的某些重要遙測(cè)量，提出一種準(zhǔn)確監(jiān)視這些量跳變和越限現(xiàn)象的智能監(jiān)視告警方法。方法給出較科學(xué)的跳變和越限門(mén)檻值選擇，充分利用新投運(yùn)的畢節(jié)電網(wǎng)調(diào)控一體化系統(tǒng)的潛在功能及時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)重要遙測(cè)量跳變和越限事故上告警窗告警和自動(dòng)推高密度曲線畫(huà)面告警。方法在畢節(jié)電網(wǎng)中得到了很好的應(yīng)用，為調(diào)度員和監(jiān)控人員對(duì)重要遙測(cè)量的管理工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

調(diào)控一體化；重要遙測(cè)量；智能監(jiān)視；告警

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)（EMS）已經(jīng)無(wú)法對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行有效監(jiān)控。近年來(lái)，各級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)和科研院所采用新的通信技術(shù)、電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，按照國(guó)際、國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)了新一代的調(diào)控一體化系統(tǒng)，并在各調(diào)度機(jī)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用［1-9］。

2014年，畢節(jié)電網(wǎng)投運(yùn)了一套新一代的調(diào)控一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)接入了 35kV及以上電壓等級(jí)變電站的一次設(shè)備狀態(tài)量、模擬量和大量的保護(hù)信號(hào)。由于某些模擬量如重要客戶電流值、有功值和無(wú)功值、地區(qū)電網(wǎng)總負(fù)荷、中樞點(diǎn)電壓值、聯(lián)絡(luò)線電流值、有功值和無(wú)功值等非常重要，調(diào)度員或監(jiān)控人員需要實(shí)時(shí)掌握它們跳變或越限情況。新系統(tǒng)投運(yùn)前，因原EMS系統(tǒng)的功能限制，畢節(jié)地調(diào)一直采用人工監(jiān)視重要遙測(cè)量統(tǒng)一監(jiān)視界面的方式，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且難以準(zhǔn)確捕捉跳變或越限現(xiàn)象。同時(shí)，由于原EMS系統(tǒng)并未部署時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)，只能調(diào)取周期性采樣曲線。當(dāng)跳變或越限現(xiàn)象發(fā)生在采樣間隔時(shí)間內(nèi)時(shí)，無(wú)法直觀反映。為了更好地監(jiān)視重要遙測(cè)量跳變或越限現(xiàn)象，本文充分挖掘調(diào)控一體化系統(tǒng)的潛在功能，提出了一種科學(xué)的跳變或越限門(mén)檻值選擇方法，充分利用時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）功能模塊和專家告警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)重要遙測(cè)量越限或跳變告警，自動(dòng)推圖顯示越限或跳變遙測(cè)量的高密度曲線畫(huà)面，提高調(diào)度員或監(jiān)控人員的監(jiān)控能力。

1 調(diào)控一體化系統(tǒng)概述

畢節(jié)電網(wǎng)調(diào)控一體化系統(tǒng)中遙測(cè)量跳變或越限現(xiàn)象智能監(jiān)視告警方法的實(shí)現(xiàn)，主要使用了調(diào)控一體化系統(tǒng)中的部分實(shí)時(shí)庫(kù)表和時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。

1.1 相關(guān)實(shí)時(shí)庫(kù)表

調(diào)控一體化系統(tǒng)中廠站定義表、多點(diǎn)源表、限值表和跳變事故定義表等的部分關(guān)鍵域具體描述見(jiàn)表1至表4。

表1 廠站信息表

表2 點(diǎn)多源表

表3 限值表

表4 跳變事故定義表

1.2 時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是調(diào)控一體化系統(tǒng)必配的數(shù)據(jù)庫(kù)，需要配備大容量的磁盤(pán)陣列設(shè)備，但空間仍然有限，主要用于圖形和部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)，無(wú)法解決巨量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題。

調(diào)控一體化系統(tǒng)接入遙信量、遙測(cè)量和保護(hù)信號(hào)量巨大，再加上電流、有功、無(wú)功和電壓等的采樣值，以及電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件（PAS）中的數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)總量往往達(dá)十幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)條，基至更多。時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)能較好地解決高實(shí)時(shí)性、高密度、高頻和巨量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)分辨率可達(dá)1s甚至更短，并能完整反映數(shù)據(jù)變化的真實(shí)情況，是一種按“時(shí)間+變化數(shù)據(jù)”的時(shí)間序列結(jié)構(gòu)對(duì)實(shí)時(shí)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的技術(shù)。其利用數(shù)據(jù)壓縮和過(guò)濾技術(shù)，大大壓縮數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)空間的占用率［10］。

2 基于調(diào)控一體化系統(tǒng)的重要遙測(cè)量智能監(jiān)視告警

2.1 遙測(cè)量跳變門(mén)檻值選擇及實(shí)現(xiàn)

1）歷史存儲(chǔ)遙測(cè)量跳變門(mén)檻值選擇

畢節(jié)調(diào)控一體化系統(tǒng)投運(yùn)前，即將停運(yùn)的原EMS系統(tǒng)保存了重要遙測(cè)量的5min采樣值。針對(duì)某一重要遙測(cè)量，假定近一年來(lái)重要遙測(cè)量的5min采樣值均為正常值，記為 P11，P12，…，P1n1，P21，P22，…，P2n2，…、Pm1，Pm2，…，Pmnm。其中，Pmnm為該遙測(cè)量第m天第nm次采樣值。

若存在跳變值，則進(jìn)行剔除。

遙測(cè)量跳變門(mén)檻值為

2）無(wú)歷史存儲(chǔ)的遙測(cè)量跳變門(mén)檻值選擇

對(duì)于沒(méi)有歷史采樣數(shù)據(jù)的遙測(cè)量，直接進(jìn)行時(shí)序庫(kù)采樣，按7日為周期對(duì)遙測(cè)量跳變門(mén)檻值不斷修正。假定第一個(gè)周期中時(shí)序庫(kù)存儲(chǔ)的時(shí)序數(shù)據(jù)為P（t1），P（t2），…，P（tn），第二個(gè)周期的遙測(cè)量跳變門(mén)檻值由式（6）計(jì)算:

第三個(gè)周期的遙測(cè)量跳變門(mén)檻值，需要對(duì)第二個(gè)周期的時(shí)序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出最大值 P2max和最小值P2min。門(mén)檻值取:

第n+1個(gè)周期的門(mén)檻值為

若存在跳變值，則進(jìn)行剔除后再進(jìn)行門(mén)檻值選擇。

3）遙測(cè)量跳變事故智能監(jiān)視告警實(shí)現(xiàn)

廠站信息表中新建一個(gè)與遠(yuǎn)程測(cè)控終端（RTU）無(wú)實(shí)際通信的廠站（表1），用于管理實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)視告警的重要遙測(cè)量。在本廠站測(cè)點(diǎn)遙測(cè)定義表中新增與需要監(jiān)視的重要遙測(cè)量同一名稱的遙測(cè)量，因?yàn)樵搹S站并未與廠站RTU實(shí)際通信，所以此類遙測(cè)量是非實(shí)時(shí)值。通過(guò)遙測(cè)定義表設(shè)置“點(diǎn)多源”，該非實(shí)時(shí)遙測(cè)量自動(dòng)添加于點(diǎn)多源表中，記錄于點(diǎn)多源表中域“結(jié)果ID”處，通過(guò)表中域“來(lái)源ID”建立該量與被調(diào)取廠站相應(yīng)實(shí)時(shí)遙測(cè)量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使得新建廠站測(cè)點(diǎn)遙測(cè)定義表中的非實(shí)時(shí)量與實(shí)際通信廠站的相應(yīng)實(shí)時(shí)遙測(cè)量的值在任意時(shí)刻相等。將測(cè)點(diǎn)遙測(cè)定義表中的遙測(cè)量添加至跳變事故定義表中，作為跳變事故定義對(duì)象。將式（3）或式（6）計(jì)算結(jié)果相應(yīng)地填入跳變事故定義表中，選擇變化值為判別標(biāo)準(zhǔn)，并將該遙測(cè)量跳變現(xiàn)象定義為事故類。專家告警系統(tǒng)中正確定義事故上告警窗和自動(dòng)推畫(huà)面告警行為。

對(duì)新建廠站遙測(cè)量進(jìn)行時(shí)序庫(kù)采樣，遙測(cè)量變化時(shí)將以“時(shí)間+變化數(shù)據(jù)”的序列數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于時(shí)序庫(kù)中，完整記錄被采樣數(shù)據(jù)的任一變化值。通過(guò)圖形編輯界面的曲線工具完成曲線制圖，以新建廠站名稱命名保存，并將該圖形名稱填入廠站表廠站接線圖名和畫(huà)面名中。當(dāng)遙測(cè)量滿足跳變條件時(shí)，將進(jìn)行告警窗告警和自動(dòng)推高密度曲線畫(huà)面告警。

2.2 遙測(cè)量越限門(mén)檻值選擇及實(shí)現(xiàn)

1）電壓量越限門(mén)檻值選擇

根據(jù)《南網(wǎng)母線失壓技術(shù)方案》和畢節(jié)電網(wǎng)的實(shí)際情況，電壓正常上/下限、電壓事故上/下限和電壓停運(yùn)上/下限分別以（1±10%）、（1±20%）和（1 ±70%）為系數(shù)計(jì)算。電壓量越限門(mén)檻值按表 5進(jìn)行設(shè)置。

2）電流量越限門(mén)檻值選擇

2.1.3 維生素缺乏 羊只在放牧過(guò)程中容易造成維生素A、維生素D、維生素E的缺乏，引起羊只繁殖率低下和產(chǎn)弱羔、死胎等現(xiàn)象。所以，在補(bǔ)充飼喂時(shí)應(yīng)注意胡蘿卜素和多維素等的適量添加。

除了電壓量之外，考慮越限問(wèn)題的重要遙測(cè)量通常為電流值。當(dāng)電流過(guò)大，導(dǎo)線容易損壞，線路電流過(guò)小，又造成浪費(fèi)。為了保證負(fù)荷較大線路流經(jīng)電流不至于過(guò)大以至于損壞線路，也確保電流過(guò)小造成線路閑置，有必要按方式和繼保專業(yè)給定的電流正常上/下限和事故上/下限進(jìn)行越限設(shè)置，滿足條件時(shí)及時(shí)告警，以方便調(diào)度專業(yè)和方式專業(yè)合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式。

表5 電壓量門(mén)檻值

3）遙測(cè)量越限監(jiān)視告警實(shí)現(xiàn)

廠站信息表中新建廠站或與跳變事故智能監(jiān)視告警共用同一廠站（表1），對(duì)實(shí)現(xiàn)越限智能監(jiān)視告警的電壓量或電流量進(jìn)行管理。在本廠站測(cè)點(diǎn)遙測(cè)定義表中新增與需要監(jiān)視的重要遙測(cè)量同一名稱的遙測(cè)量。該廠站并未與廠站RTU實(shí)際通信，所以此類遙測(cè)量是非實(shí)時(shí)值。通過(guò)遙測(cè)定義表設(shè)置“點(diǎn)多源”，該非實(shí)時(shí)遙測(cè)量自動(dòng)添加于點(diǎn)多源表中，記錄于點(diǎn)多源表中域“結(jié)果ID”處，通過(guò)表中域“來(lái)源ID”建立該量與被調(diào)取廠站相應(yīng)實(shí)時(shí)遙測(cè)量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使得該廠站測(cè)點(diǎn)遙測(cè)定義表中的非實(shí)時(shí)量與實(shí)際通信廠站的相應(yīng)實(shí)時(shí)遙測(cè)量的值在任意時(shí)刻相等。在遙測(cè)定義表中對(duì)該遙測(cè)量進(jìn)行“限值”處理，按表 5將相應(yīng)值對(duì)限值表中正常上/下限和事故上/下限門(mén)檻值進(jìn)行賦值。完成曲線制圖和時(shí)序庫(kù)采樣定義后，若遙測(cè)量滿足條件時(shí)，通過(guò)專家告警系統(tǒng)進(jìn)行告警定義后實(shí)現(xiàn)智能上告警窗告警和自動(dòng)推高密度曲線畫(huà)面告警行為。

3 重要遙測(cè)量智能監(jiān)視告警流程

3.1 重要遙測(cè)量跳變事故監(jiān)視告警流程

創(chuàng)建一個(gè)新廠站，并對(duì)事故跳變門(mén)檻值進(jìn)行選擇，通過(guò)實(shí)時(shí)庫(kù)中的各表定義和建立新廠站被監(jiān)視的非實(shí)時(shí)遙測(cè)量與實(shí)時(shí)遙測(cè)量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，完成門(mén)檻值設(shè)置、時(shí)序采樣定義、曲線制圖和專家告警系統(tǒng)的告警定義后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙測(cè)量跳變事故的智能監(jiān)視告警。遙測(cè)量跳變事故監(jiān)視告警流程如圖 1所示。

3.2 重要遙測(cè)量越限監(jiān)視告警流程

創(chuàng)建一個(gè)新廠站，通過(guò)實(shí)時(shí)庫(kù)中的各表定義和建立新廠站被監(jiān)視的非實(shí)時(shí)遙測(cè)量與實(shí)時(shí)遙測(cè)量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，完成門(mén)檻值設(shè)置、時(shí)序采樣定義、曲線制圖和告警定義，最后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重要遙測(cè)量越限現(xiàn)象進(jìn)行智能監(jiān)視告警。遙測(cè)量越限現(xiàn)象監(jiān)視告警流程如圖2所示。

圖1 重要遙測(cè)量跳變事故監(jiān)視告警

圖2 重要遙測(cè)量越限監(jiān)視告警流程

4 方法的應(yīng)用

該方法在畢節(jié)電網(wǎng)中得到了很好的應(yīng)用，為調(diào)度員和監(jiān)控人員有效管理重要遙測(cè)量提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。以對(duì)110kV安家井變10kV安洪線負(fù)荷 P進(jìn)行跳變事故智能監(jiān)視告警和對(duì) 110kV Ⅰ母線電壓 Uab進(jìn)行越限智能監(jiān)視告警為例，廠站名為畢節(jié)（220kV）測(cè)試變，通過(guò)前置系統(tǒng)模擬負(fù)荷跳變事故和電壓越限現(xiàn)象。

根據(jù)2014年1月至2015年3月負(fù)荷P的5min歷史采樣數(shù)據(jù)，按式（1）—式（3）可得跳變門(mén)檻值為4.87MW。按流程圖1完成相關(guān)定義和設(shè)置，將跳變門(mén)檻值4.87MW輸入表4中的域“變化值門(mén)檻”處，作為安洪線負(fù)荷P跳變事故的判別標(biāo)準(zhǔn)值。通過(guò)時(shí)序庫(kù)采樣定義界面對(duì)負(fù)荷P進(jìn)行時(shí)序采樣定義，此時(shí)系統(tǒng)將根據(jù)負(fù)荷P變化值和變化時(shí)刻以“時(shí)間+變化值”的時(shí)間序列結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在時(shí)序庫(kù)中，能完整記錄該負(fù)荷變化情況。使用曲線編輯工具對(duì)該負(fù)荷進(jìn)行曲線定義，曲線關(guān)聯(lián)時(shí)序庫(kù)的時(shí)序數(shù)據(jù)。進(jìn)行模擬時(shí)，實(shí)時(shí)P值約為3.34MW，通過(guò)前置系統(tǒng)模擬P=10MW后，系統(tǒng)告警窗立即告警，并完成自動(dòng)推畫(huà)面顯示，如圖3和圖4所示。

圖3 跳變事故上告警窗

圖4 跳變事故推畫(huà)面

按流程圖 2完成相關(guān)定義和設(shè)置，將表 5中110kV電壓等級(jí)相對(duì)應(yīng)的越限門(mén)檻值輸入110kV Ⅰ母線電壓 Uab限值表中，作為線電壓越限的判別標(biāo)準(zhǔn)值。通過(guò)時(shí)序庫(kù)采樣定義界面對(duì) Uab進(jìn)行時(shí)序采樣定義，此時(shí)系統(tǒng)將根據(jù) Uab變化值和變化時(shí)刻以“時(shí)間+變化值”的時(shí)間序列結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在時(shí)序庫(kù)中。使用曲線編輯工具對(duì)該線電壓進(jìn)行曲線定義，曲線關(guān)聯(lián)時(shí)序庫(kù)的時(shí)序數(shù)據(jù)。進(jìn)行模擬時(shí)，實(shí)時(shí) Uab值約為114.23kV，通過(guò)前置系統(tǒng)模擬Uab=140kV后，系統(tǒng)告警窗立即告警，并完成自動(dòng)推畫(huà)面顯示，如圖5和圖6所示。

通過(guò)對(duì)該方法的應(yīng)用，能準(zhǔn)確對(duì)重要遙測(cè)量的跳變事故或越限現(xiàn)象進(jìn)行智能監(jiān)視告警，不僅將告警信息準(zhǔn)確地通過(guò)告警窗進(jìn)行告警，而且實(shí)現(xiàn)了跳變或越限遙測(cè)量的高密度曲線自動(dòng)推畫(huà)面告警，完整反映遙測(cè)量的變化特性，徹底解決了按周期采樣的弊端。

圖5 越限事故上告警窗

圖6 越限事故推畫(huà)面

5 結(jié)論

本文介紹的方法對(duì)畢節(jié)電網(wǎng)重要遙測(cè)量進(jìn)行了有效的智能監(jiān)視，為調(diào)度員或監(jiān)控人員準(zhǔn)確掌握其跳變或越限現(xiàn)象提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，對(duì)加強(qiáng)重要遙測(cè)量的管理工作取得了良好的效果，減輕了調(diào)度員和監(jiān)控人員的負(fù)擔(dān)。

1）通過(guò)新建并未與 RTU實(shí)際通信的廠站，可以對(duì)重要遙測(cè)量進(jìn)行統(tǒng)一管理，為跳變告警或越限告警自動(dòng)推高密度曲線畫(huà)面提供了可能。

2）對(duì)跳變或越限門(mén)檻值選擇的方法較為科學(xué)，為告警判別提供了標(biāo)準(zhǔn)。

3）采用時(shí)序庫(kù)技術(shù)對(duì)遙測(cè)量進(jìn)行處理，曲線畫(huà)面完整反映了遙測(cè)量的變化情況，避免了周期性采樣時(shí)導(dǎo)致采樣間隔時(shí)間內(nèi)變化數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，方便工作人員直觀地掌握跳變或越限情況。

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Intelligent Monitoring Method for Important Telemetry Values based on Dispatching-Control Integration System

Luo Xiaolong1Tan Hongyan2
（1.Bijie Power Supply Bureau，Bijie，Yunnan 551700；2.Bijie Second People's Hospital，Bijie，Yunnan 551700）

In order to manage a series of important Telemetry Values for Dispatchers and Power-supervisors，a intelligent monitoring-warning method for such values is proposed to judge whether the important value is hopping or limited.The Article introduces a reasonable method for acquiring hopping-threshold and limited-threshold of the values.It makes full use of the potential function of the new Dispatching-Control Integration System established for Bijie Power Grid，which could make the hopping message and the limited message warned in the alarm window accurately if the value is really hopping or limited.And the corresponding high density graphics which is solved by using the temporal database technology is displayed in the front of all graphics automatically for warning.The method is used for Bijie Power Grid commendably，and gives a strong technology to manage such values for Dispatchers and Power-supervisors.

dispatching-control integration system； important telemetry value； intelligent monitoring； alarm

羅小龍（1985-），男，貴州省畢節(jié)市人，碩士，工程師，主要從事調(diào)度自動(dòng)化和微機(jī)保護(hù)工作。

貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（K-GZ2011-055b）