一種調(diào)度監(jiān)控自動巡檢系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

馬偉天， 陳文剛， 郭曉軍

（國網(wǎng)晉城供電公司，山西 晉城 048000）

0 引言

建設(shè)堅強智能電網(wǎng)是國家電網(wǎng)公司的重大發(fā)展戰(zhàn)略。隨著投運變電站數(shù)量的增加，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，體現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)的信息也越來越龐大?，F(xiàn)階段，晉城地調(diào)監(jiān)控的范圍包括13 座220 kV 變電站、41 座110 kV 變電站，15 000余個遙測點、60 000 余個遙信點、2 200 余個遙控點，每一組當值監(jiān)控人員在值班期間對上述內(nèi)容至少進行2 次全面巡視、1 次正常巡視，每次巡視的監(jiān)控畫面超過200 張。龐大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)造成了值班監(jiān)控員巡視工作任務(wù)繁重，而且自動化數(shù)據(jù)異常具有很大的隨機性、突發(fā)性、偶然性。這些均導(dǎo)致了監(jiān)控員在龐大的數(shù)據(jù)庫中排查篩選異常數(shù)據(jù)成為日常工作的重大負擔。另外，電網(wǎng)中大量的一次、二次設(shè)備常年運行，存在設(shè)備老化、磨損等情況，容易造成數(shù)據(jù)采集不準確、信息傳輸不穩(wěn)定、遙控操作不可靠等問題，這些問題也增加了監(jiān)控員的工作強度和工作壓力。根據(jù)統(tǒng)計，在遙控操作的高峰期每天有20 次以上的遙控操作，單月超過600 次，即使設(shè)備遙控操作可靠率達到了99.5%，在操作高峰期時每個月仍可能會出現(xiàn)3 次左右的遙控失敗事件，失敗頻率依然較高。電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的異常會導(dǎo)致調(diào)控人員對電網(wǎng)運行情況把握失真，造成誤判斷、誤操作；遙控失敗會延誤操作，嚴重時擴大故障，甚至引發(fā)電網(wǎng)安全事故。因此，及時發(fā)現(xiàn)異常的“三遙”信息對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行具有決定性的作用?，F(xiàn)階段，如何提高電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)巡視效率、遙控操作的成功率和減輕地調(diào)監(jiān)控人員工作壓力成為現(xiàn)階段自動化維護人員面臨的一個重要問題。

本文首先介紹監(jiān)控員巡視工作中經(jīng)常遇到的問題以及“三遙”信息異常的可能原因和類型，然后根據(jù)異?！叭b”信息的不同類型和原因采取相應(yīng)的自動巡檢算法，最后基于自動化主站系統(tǒng)的二次開發(fā)，實現(xiàn)了自動巡檢系統(tǒng)與自動化主站EMS600系統(tǒng)的融合，取得了較為理想的巡檢結(jié)果，達到了預(yù)期的目的。

1 監(jiān)控工作中存在的具體問題

1.1 遙測異常原因及類型

遙測是自動化系統(tǒng)“三遙”功能中最重要的功能之一。遙測即遠方測量，將現(xiàn)場對象參量的測量值傳輸至遠距離的調(diào)度中心來實現(xiàn)遠距離測量的技術(shù)。

遙測異常按范圍主要分為3 種情況：第一種情況是全站數(shù)據(jù)異常，通常因為通道異?；蛲ㄐ殴芾頇C死機導(dǎo)致，表現(xiàn)為全站數(shù)據(jù)無變化；第二種情況是變電站內(nèi)同一電壓等級下的數(shù)據(jù)異常，通常是由PT 異?；蛘究貙油ㄐ女惓Ｔ斐傻?；第三種情況是站內(nèi)與母線相關(guān)的單個間隔數(shù)據(jù)異常，通常由間隔測控異?；駽T 變更問題造成，表現(xiàn)為該間隔數(shù)據(jù)無變化或成倍變化。

1.2 遙信異常原因及類型

遙信主要是指開關(guān)的位置信號、變壓器內(nèi)部故障綜合信號等涉及開關(guān)位置信號的總稱。遙信數(shù)據(jù)異常一般分為3 種情況。一是一個測控裝置的所有遙信數(shù)據(jù)都不刷新，或者單個遙信數(shù)據(jù)不刷新。二是遙信值和實際值相反，通常是指裝置的遙信信息與遙測數(shù)據(jù)互相矛盾的情況。比如遙信信息顯示開關(guān)為斷開狀態(tài)，但開關(guān)電流的遙測值不為零而且遠遠大于零漂，兩者相悖。三是遙信錯位，測控裝置上的遙信電纜接錯端子或者是遙信庫定義錯位。

遙信異常主要是由于接點接觸不良、抖動、電磁干擾、信號源誤報、測控裝置異常等原因?qū)е碌模惓ｎ愋屯ǔ１憩F(xiàn)為某一路遙信不對、多路遙信不對、大量開關(guān)變位時遙信信號丟失等。

1.3 遙控預(yù)置異常原因及類型

遙控預(yù)置異常主要是由于以下原因所導(dǎo)致：一是變電站遠動裝置與遠動主站之間通信中斷導(dǎo)致全站無遙測、遙信、遙控功能；二是變電站遠動機或者遠動主站數(shù)據(jù)庫參數(shù)定義錯誤；三是測控裝置或者操作機構(gòu)異常，裝置存在邏輯閉鎖情況；四是開關(guān)位置繼電器或者刀閘輔助接點接觸不良，不能反校開關(guān)或刀閘實際位置；五是智能變電站GOOSE鏈路或者GOOSE 發(fā)送與接收不匹配，智能變電站智能終端或過程層網(wǎng)關(guān)機失電或者運行異常。

遙控預(yù)置異常通常表現(xiàn)為監(jiān)控主站發(fā)出“遙控預(yù)置”命令后，經(jīng)過一段時間后未收到反校信號，發(fā)出“反校超時”“反校錯誤”的信息。

2 自動巡檢系統(tǒng)具體實施方法

調(diào)度自動巡檢系統(tǒng)對主站數(shù)據(jù)進行挖掘，在海量數(shù)據(jù)中獲取母線、主變、斷路器等變電站關(guān)鍵設(shè)備的遙測、遙信等數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進行分析和合理性校驗，從而對廠站的設(shè)備狀態(tài)進行實時的檢測和預(yù)警。

2.1 遙測巡檢算法實現(xiàn)

由于變電站全站數(shù)據(jù)異常時的表現(xiàn)較為明顯，當全站數(shù)據(jù)不刷新時EMS600 會自動報警并提示全站數(shù)據(jù)不刷新，故在文章中不再做重點闡述。對于同一電壓等級數(shù)據(jù)異常以及單個間隔的數(shù)據(jù)異常，文章研究了如何針對遙測數(shù)據(jù)的自動巡檢系統(tǒng)來進行判斷。

自動巡檢系統(tǒng)的實現(xiàn)算法流程如圖1 所示。

圖1 遙測巡檢算法流程圖

遙測自動巡檢算法步驟如下。

a） 在變電站一次主接線圖上對需要巡檢的母線進行1 至N編號，并確定首先要進行巡檢的母線編號為kyc。

b） 自動巡檢系統(tǒng)對流入母線編號為kyc的功率與流出的功率進行采樣，并判斷流入的功率是否等于流出的功率，當兩者相等時稱之為母線平衡，反之稱之為母線不平衡。如果母線功率不平衡，則單個間隔數(shù)據(jù)異常；若母線功率平衡，則繼續(xù)對站內(nèi)流入與流出主變的功率進行采樣，若主變流入與流出功率平衡則認定母線遙測數(shù)據(jù)正常；若主變流入與流出的功率不相等則認定母線（kyc）整體遙測數(shù)據(jù)異常。

c） 將巡檢結(jié)果生成巡檢日志，并自動對編號為kyc+1 的母線進行巡檢，直至第N條母線巡檢完畢。

d） 將巡檢日志提供給相關(guān)人員查看。

2.2 遙信巡檢算法實現(xiàn)

遙信自動巡檢判斷遙信異常的依據(jù)主要是結(jié)合遙測。遙信巡檢主要是判斷遙信信息與遙測數(shù)據(jù)是否相互矛盾。遙信巡檢算法流程如圖2 所示。

圖2 遙信巡檢算法流程圖

遙信巡檢的算法步驟如下。

a） 對站內(nèi)需要巡檢的開關(guān)進行1 至N編號，正在巡檢的開關(guān)編號為kyx。

b） 比較開關(guān)kyx采集的遙信信息與流經(jīng)開關(guān)kyx的遙測數(shù)據(jù)。

c） 遙信異常的判斷依據(jù)為：如果開關(guān)kyx的遙信位置為分，但是流經(jīng)開關(guān)的電流不為0；或者開關(guān)kyx的遙信位置為合，但是流經(jīng)開關(guān)的電流為0，遙信自動巡檢將這兩種情況進行報警。

d） 將開關(guān)kyx巡檢結(jié)果生成巡檢日志，依次再對（k+1）yx進行巡檢直至N結(jié)束。將巡檢結(jié)果提供給工作人員進行查看。

2.3 遙控巡檢算法實現(xiàn)

遙控自動巡檢的主要依據(jù)是對開關(guān)進行遙控預(yù)置，并判斷反校結(jié)果，根據(jù)反校結(jié)果生成巡檢日志。遙控巡檢算法流程如圖3 所示。

圖3 遙控巡檢算法流程圖

遙控巡檢的算法邏輯步驟如下。

a） 對巡檢變電站內(nèi)需要巡檢的開關(guān)進行1～N編號，正在巡檢的開關(guān)編號為kyk。

b） 系統(tǒng)自動對開關(guān)kyk進行遙控預(yù)置。

c） 如果開關(guān)kyk遙控預(yù)置結(jié)果為反校成功，則巡檢結(jié)果為預(yù)置成功；若反校結(jié)果為超時、反校錯誤，則巡檢結(jié)果為設(shè)備不可控。

d） 將步驟c） 的巡檢結(jié)果生成巡檢日志，并對編號為（k+1）yk的開關(guān)進行巡檢。

3 自動巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用

為了驗證該巡檢算法的正確性和可行性，分別對遙測、遙信、遙控進行了實驗驗證。

3.1 遙測自動巡檢

由于天脊站為用戶站，數(shù)據(jù)不采集，所以對天脊站進行實驗驗證。對天脊站進行遙測巡檢的檢測結(jié)果顯示，天脊站有功功率不平衡，不平衡率為24.17%。

通過對10 kV 母線的巡檢，巡檢結(jié)果為I 母有功功率不平衡，不平衡率為48.64%，自動化主站實時界面上顯示10 kV 的I 母線有功功率不平衡率為48.84%，與巡檢結(jié)果一致。

3.2 遙信及遙控信息自動巡檢

對北莊站和玨山站進行遙信巡檢，巡檢結(jié)果為：北莊站830 分段開關(guān)遙信與遙測矛盾；玨山站300分段開關(guān)遙信信息與遙測數(shù)據(jù)互相矛盾。北莊站遙控巡檢的軟件畫面顯示，北莊站開關(guān)預(yù)置全部成功。

4 結(jié)束語

針對調(diào)度數(shù)據(jù)龐大，調(diào)控人員處理困難等問題，研究了一種調(diào)度監(jiān)控自動巡檢系統(tǒng)，并基于現(xiàn)有的自動化主站系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)了相應(yīng)的巡檢軟件。通過對自動巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用，省去了傳統(tǒng)模式下監(jiān)控員人工從海量告警窗中篩選有用信息的過程，將監(jiān)控員單次巡檢時間由30 min 以上降低至5 min左右，有效減輕了調(diào)控人員的工作負荷，提高了對電網(wǎng)“健康”信息全面掌握和管理的水平。