基于生產(chǎn)指揮理念的新一代集控系統(tǒng)研究

葉定寬，張 夏，王婉璐，黃江寧，李旭東

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司 杭州供電公司，浙江 杭州 310016）

0 引 言

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和新型電力設(shè)備的推廣應(yīng)用，變電站設(shè)備的監(jiān)控信號(hào)也越來越繁雜，電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和壓力與日俱增。原調(diào)控部門承擔(dān)的變電站監(jiān)控業(yè)務(wù)人員配置不足、現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)欠缺以及監(jiān)控深度不夠的問題日漸突出，難以滿足現(xiàn)代化的設(shè)備管理要求，利用新模式、新技術(shù)、新系統(tǒng)提升監(jiān)控業(yè)務(wù)水平顯得至關(guān)重要。公司地調(diào)監(jiān)控業(yè)務(wù)移交至生產(chǎn)指揮中心后，通過人員和業(yè)務(wù)深度融合的管理模式，實(shí)現(xiàn)異常信號(hào)發(fā)現(xiàn)和指揮處理零時(shí)差，大大縮短專業(yè)介入時(shí)間，有助于故障缺陷的快速準(zhǔn)確研判。目前，監(jiān)控班仍采用“調(diào)度終端延伸+輔控系統(tǒng)”模式，而調(diào)度D5000系統(tǒng)信號(hào)歸并嚴(yán)重，導(dǎo)致監(jiān)控細(xì)度不足，在一定程度上影響監(jiān)控人員對(duì)設(shè)備狀態(tài)信息的全面準(zhǔn)確分析，而且在調(diào)度D5000系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架上較難實(shí)現(xiàn)高級(jí)應(yīng)用，無法支撐設(shè)備管理數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展[1,2]。因此，建設(shè)基于生產(chǎn)指揮理念的新一代集控系統(tǒng)勢在必行。

已有學(xué)者對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行初步研究，針對(duì)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的不同功能提出采用電力物聯(lián)網(wǎng)、多維映射矩陣等技術(shù)，論證了系統(tǒng)需要具備安全性、規(guī)范性以及開放性，并擁有一定的智能化水平，但均未對(duì)基于生產(chǎn)指揮理念的新一代集控系統(tǒng)進(jìn)行研究[3-6]。本文從監(jiān)控指揮實(shí)際業(yè)務(wù)出發(fā)，對(duì)新一代集控系統(tǒng)的建設(shè)背景、總體構(gòu)架、高級(jí)功能以及建設(shè)注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行研究。

1 新一代集控系統(tǒng)建設(shè)背景

目前，公司變電站監(jiān)控業(yè)務(wù)按照電壓等級(jí)、管轄區(qū)域分為生產(chǎn)指揮中心監(jiān)控班、城北集控站以及各縣調(diào)監(jiān)控班3個(gè)部分，其中城北集控站已開發(fā)基于運(yùn)維管理模式的新一代集控系統(tǒng)，生產(chǎn)指揮中心監(jiān)控班和縣調(diào)監(jiān)控班仍沿用調(diào)度D5000系統(tǒng)?；诩卣窘⒌摹盁o人值守+集中監(jiān)控”和“設(shè)備主人+全科醫(yī)生”變電運(yùn)維新模式，能夠滿足“貼近設(shè)備、貼近現(xiàn)場、貼近基層”的管理要求。但是，按照電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模，如全面實(shí)行集控站模式，需至少成立9座集控站，監(jiān)控人員配置和建設(shè)時(shí)間成本存在一定困難。

根據(jù)公司實(shí)際情況，最合理的方案為生產(chǎn)指揮中心和監(jiān)控班進(jìn)行人員與業(yè)務(wù)融合，成立監(jiān)控指揮班。通過固定監(jiān)控人員與輪崗運(yùn)維人員共同值班的模式，實(shí)現(xiàn)專業(yè)技能優(yōu)勢互補(bǔ)，有效縮短管理鏈條，無論從人員配置、建設(shè)成本以及管理成效等方面相比，監(jiān)控指揮班模式都具有明顯優(yōu)勢。然而，陳舊的D5000監(jiān)控系統(tǒng)制約了該模式的最大功效，為了充分發(fā)揮其作用，需要建設(shè)基于生產(chǎn)指揮理念的新一代集控系統(tǒng)，從而有效提升設(shè)備管理效率。

2 新一代集控系統(tǒng)總體構(gòu)架

如圖1所示，新一代集控系統(tǒng)的總體構(gòu)架基于統(tǒng)一平臺(tái)，與變電站間通過實(shí)時(shí)網(wǎng)關(guān)機(jī)、服務(wù)網(wǎng)關(guān)機(jī)、智能巡視主機(jī)進(jìn)行縱向數(shù)據(jù)采集和指令交互，與調(diào)度系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)通過標(biāo)準(zhǔn)化的模型和接口進(jìn)行橫向信息交互。系統(tǒng)分別在安全Ⅰ區(qū)、安全Ⅱ區(qū)、安全Ⅳ區(qū)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控指揮的各項(xiàng)功能。其中，主設(shè)備監(jiān)控信息、消安防等重要輔助設(shè)備信息、系統(tǒng)維護(hù)功能位于安全Ⅰ區(qū)；故障錄波、在線監(jiān)測、動(dòng)環(huán)輔助設(shè)備監(jiān)控等位于安全Ⅱ區(qū)；生產(chǎn)指揮管理相關(guān)功能位于安全Ⅳ區(qū)。通過防火墻、隔離裝置、縱向加密裝置最終在安全Ⅰ區(qū)統(tǒng)一處理，實(shí)現(xiàn)主輔設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)指揮管理一體化應(yīng)用及展示的效果。

圖1 基于生產(chǎn)指揮理念的新一代集控系統(tǒng)總體構(gòu)架

3 新一代集控系統(tǒng)功能優(yōu)化設(shè)計(jì)

新一代集控系統(tǒng)在繼承現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)、監(jiān)控機(jī)器人系統(tǒng)、設(shè)備智慧專家系統(tǒng)等應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和成果上，主要解決設(shè)備監(jiān)控強(qiáng)度不夠、管理細(xì)度不足、信息化程度較低以及智能化支撐欠缺等問題。為滿足監(jiān)控指揮業(yè)務(wù)需求，新一代集控系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)原監(jiān)控系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，還應(yīng)具備全域全景監(jiān)控、告警自主推送、智能輔助研判以及應(yīng)用交互融合等高級(jí)功能。

3.1 全域全景監(jiān)控功能

生產(chǎn)指揮中心作為公司生產(chǎn)的信息中樞，承擔(dān)公司管轄內(nèi)所有輸變電設(shè)備故障、異常實(shí)時(shí)指揮處理業(yè)務(wù)，應(yīng)具備生產(chǎn)體系設(shè)備全域全景監(jiān)控能力。目前，生產(chǎn)指揮中心監(jiān)控班的監(jiān)控職責(zé)范圍雖然未覆蓋公司全部變電站，但生產(chǎn)指揮中心在事故處理過程中全面掌握上下級(jí)變電站的相關(guān)信息對(duì)故障原因的分析十分重要。因此，新一代集控系統(tǒng)應(yīng)接入公司管轄全部變電設(shè)備的主要事故、異常信號(hào)，并通過選擇監(jiān)控模式或指揮模式實(shí)現(xiàn)事故變電站上下級(jí)設(shè)備信號(hào)接入的一鍵切換。同時(shí)，新一代集控系統(tǒng)應(yīng)滿足主輔設(shè)備監(jiān)控信息在同一界面上融合展示的要求，實(shí)現(xiàn)主設(shè)備和輔助設(shè)備監(jiān)控的有機(jī)聯(lián)動(dòng)，全景化展現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀況。

3.2 告警自主推送功能

隨著調(diào)度發(fā)令系統(tǒng)的應(yīng)用，傳統(tǒng)電話接發(fā)令的方式已逐步淘汰，僅在事故緊急處理時(shí)采用。但對(duì)于監(jiān)控信息的傳遞，目前仍采用監(jiān)控員人工電話通知調(diào)度和運(yùn)維人員的方式，效率低下，信息遲滯，在告警較多情況下甚至存在信息遺漏的隱患。新一代集控系統(tǒng)應(yīng)具備告警自主推送功能，監(jiān)控員人工確認(rèn)事故異?；蛟较扌盘?hào)真實(shí)性后，系統(tǒng)自動(dòng)電話撥號(hào)告知調(diào)度或運(yùn)維人員，從而減輕監(jiān)控人員的監(jiān)視處置壓力，有效提升監(jiān)控質(zhì)量與效率。對(duì)于夜間監(jiān)控人員容易疲勞的情況，信號(hào)如在設(shè)定時(shí)間內(nèi)未進(jìn)行人工確認(rèn)，系統(tǒng)也將自動(dòng)電話撥號(hào)提醒監(jiān)控員關(guān)注。此外，在新站接入及老站改擴(kuò)建時(shí)，針對(duì)遙信對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)，通過設(shè)置對(duì)現(xiàn)場定向推送告警信息，現(xiàn)場施工人員可以實(shí)現(xiàn)自主核對(duì)校驗(yàn)信號(hào)，從而提高工作效率，并降低信息遺漏、出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 智能輔助研判功能

智能輔助研判主要分為故障異常輔助研判和缺陷隱患大數(shù)據(jù)分析2個(gè)功能。在發(fā)生事故跳閘時(shí)，系統(tǒng)主動(dòng)抓取故障錄波信息，并借助系統(tǒng)中集成的設(shè)備智慧專家功能，迅速分析告警信號(hào)，形成故障簡報(bào)和處理方案。設(shè)備出現(xiàn)異常信號(hào)時(shí)，自動(dòng)推送該設(shè)備臺(tái)賬信息、檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)、歷史缺陷情況、同型號(hào)設(shè)備相似缺陷消缺記錄等內(nèi)容，形成初步檢查處理建議。同時(shí)，系統(tǒng)定期對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，對(duì)于電容器投切、主變調(diào)檔、開關(guān)打壓次數(shù)過多的情況，提取設(shè)備歷史數(shù)據(jù)、檢修周期以及缺陷情況等信息綜合研判設(shè)備運(yùn)行狀況。此外，在母線存在接地時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示閉鎖相關(guān)電容器自動(dòng)電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）投切功能；在出現(xiàn)多信號(hào)頻刷影響正常監(jiān)控的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)頻發(fā)告警智能折疊，并具備一鍵抑制所有頻刷信號(hào)的功能。

3.4 應(yīng)用交互融合功能

新一代集控系統(tǒng)與業(yè)務(wù)中臺(tái)通過模型的映射關(guān)聯(lián)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的融合貫通以及與其他應(yīng)用系統(tǒng)間的智能聯(lián)動(dòng)。除了上文所述與智能運(yùn)檢管控平臺(tái)、監(jiān)控機(jī)器人系統(tǒng)和設(shè)備智慧專家系統(tǒng)等應(yīng)用平臺(tái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)外，新一代集控系統(tǒng)通過建立規(guī)范統(tǒng)一的模型，還應(yīng)具備更多便捷的應(yīng)用數(shù)據(jù)共享接口。例如，根據(jù)檢修計(jì)劃平臺(tái)、數(shù)字化工作票系統(tǒng)以及調(diào)度發(fā)令系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)檢修設(shè)備告警信號(hào)抑制和解除的自動(dòng)化管理。通過運(yùn)維巡視應(yīng)用系統(tǒng)，將監(jiān)控職責(zé)臨時(shí)移交的告警信號(hào)、大數(shù)據(jù)分析異常的設(shè)備等信息推送至變電站巡視計(jì)劃中，敦促運(yùn)維人員重點(diǎn)關(guān)注。打通變電站巡檢機(jī)器人和無人機(jī)系統(tǒng)，在故障發(fā)生的第一時(shí)間，啟動(dòng)遠(yuǎn)程巡視功能，獲得第一手現(xiàn)場視頻資料，提升故障處理效率。

4 新一代集控系統(tǒng)建設(shè)注意事項(xiàng)

新一代集控系統(tǒng)建設(shè)主要包括集控系統(tǒng)主站、遠(yuǎn)程智能巡視集中監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)房輔助設(shè)施、配套調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備、配套系統(tǒng)通信設(shè)備以及變電站接入改造等6個(gè)方面。

在進(jìn)行新一代集控系統(tǒng)開發(fā)前，應(yīng)注意同步推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)、通信等基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃與建設(shè)，為系統(tǒng)及技術(shù)應(yīng)用提供足夠的資源和條件。系統(tǒng)開發(fā)時(shí)要構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換和接入方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同源共享，規(guī)范與其他應(yīng)用系統(tǒng)的交互流程。系統(tǒng)建設(shè)過程中，要重點(diǎn)管控“遙控、遙測、遙信”驗(yàn)證工作的風(fēng)險(xiǎn)。調(diào)試階段，系統(tǒng)要對(duì)集成商提出網(wǎng)絡(luò)安全加固要求，進(jìn)行等保測評(píng)和上線評(píng)估后方可運(yùn)行，并從管理策略和技術(shù)措施2個(gè)方面著手共同提升系統(tǒng)的防護(hù)水平[7]。此外，對(duì)于新一代集控系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)，應(yīng)進(jìn)一步明確專業(yè)管理職責(zé)，厘清管理界面，壓實(shí)主體責(zé)任，確保新一代集控系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié) 論

隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速發(fā)展和新技術(shù)設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足設(shè)備精益化管理要求?；谏a(chǎn)指揮理念的新一代集控系統(tǒng)應(yīng)具備較高的智能化水平，滿足高可靠性、集成性和開放性的要求，最終實(shí)現(xiàn)“黑屏監(jiān)控”。該系統(tǒng)與監(jiān)控指揮高度融合的管理模式相輔相成，達(dá)到減輕人員工作強(qiáng)度、縮短業(yè)務(wù)流程鏈條以及提高精益管理水平的目的，實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控管理安全和效率的雙提升。