提高電網監控效率方法探討

王 強，羅魯東，崔立勃

（青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

根據國家電網“集團化運作，集約化發展，精益化管理，標準化建設”的要求，青島供電公司實行“調度、監控一體化”的新模式。所謂‘調控一體化’，即“電網調度監控中心+運維操作隊”的管理模式，將電網調度與變電監控一體化設置。調度員負責電網調度，監控員負責電網監控，巡檢人員負責現場實施。這種方式保證人員職責分工明確，大大減輕當值調度員的監屏、操作壓力，避免不必要的干擾，能夠更好地集中精力做好調度工作，有利于電網安全、經濟運行［1］。然而，變電站的值班人員因遙控和實行無人值班而撤離后，其調度(集控)中心的責任較傳統站大得多，尤其在所控變電站較多時更為突出［2］。而且隨著青島電網規模不斷擴大，電網監控任務越來越繁重，電網巡視時間過長，導致監控效率下降，電網可靠性降低。

針對青島電網現狀和監控工作需要，提出了提高監控效率的新方法。首先對電網監控效率低下進行原因分析，然后針對原因提出改進措施，對各種信號進行分類和分層處理，在此基礎上針對“四遙”中的遙信和遙測信號進行信息整合，最后對應用效果進行總結。

1 電網監控現狀分析

電網監控的主要任務是負責所轄電網的 “四遙”監控、大客戶服務系統、地方電廠并網管理系統、配電網線損管理系統、配電網電能質量監測管理系統、繼電保護故障信息管理及通訊、信息網絡監測、變電站安全防護等系統的集中監控工作，在運行操作、事故處理等方面，服從值班調度員的指揮。以1天24小時為計時周期，工作時間構成如表1所示。

表1 電網監控工作時間

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由表1可見，電網監控的日常工作項目時間達到全部工作時間的77.43%，監控員的工作強度很大，很難有空余時間進行電網薄弱點分析和思考。其中，電網巡視時間在電網監控日常工作項中時間所占百分比為58.33%，其余工作項目時間所占百分比已經很小，因此，縮短電網巡視時間對提高整個電網監控工作的效率意義重大。

青島電網的電網巡視兩小時輪巡一次，其中巡視項目包括當時所有的遙測信號、此時間段內系統發出的所有遙信信號、所有變電站的遙信表及其它異常情況。經過統計，以兩小時為基準，其中遙信表巡視占38%、遙測信號及遙信信號分別占11%和10%。因此，遙信表巡視時間過長是造成電網監控巡視時間長的主要原因，同時遙測信號與遙信信號的巡視時間長也不容忽視。

2 原因分析

就上一節所分析的現狀，下面分別從人員、制度、自動化系統方面進行分析。

2.1 人員方面

就監控人員構成而言，現有監控人員均從事過變電站工作，有豐富的變電工作經驗，對現場設備及其原理、易發故障均有深入了解。在擔任監控員前，均經上崗考試且合格。而且，監控員定期接受以各項規程、電網運行方式、所管轄監控系統原理及使用為主題的監控工作培訓和考核。因此，就自身而言，現有監控員完全具備從事監控員的資質且業務合格，滿足監控工作的需要。

2.2 制度方面

監控中心自成立以來，逐步建立并完善了各項規章制度，包括《調度監控工作標準》、《調度監控工作分工》、《調度監控值班制度》、《調度監控經濟考核制度》、《調度監控設備管理標準》、《監控中心衛生管理規定》、《監控中心巡視檢查制度》、《監控中心運行分析制度》、《無功電壓管理條例》，從崗位設置、工作要求、獎勵考核各方面做了細致具體的規范，制度完整且嚴謹，不存在對監控工作的制約。

2.3 自動化系統

電網巡視所采用的自動化系統為南瑞公司的OPEN3000能量管理系統，此系統在全國各級電網調度系統中應用廣泛，廣受好評。該系統在遙測處理、遙信處理、集控功能、計算與統計、畫面操作、計劃值處理、極值潮流統計與回顧及事故追憶與反演各方面均能滿足電網調度運行的需要。然而，青島供電公司與大部分應用此系統的地市供電公司采取的調度運行模式不同，采用的是“調控一體化”模式，OPEN3000系統缺少對此種模式特殊要求的調整。

對此，需要做相應改進和調整，以更好的適應“調控一體化”運行模式的需要，提高監控效率。

3 改進措施

針對前面所述之原因，對信號做出以下處理，以方便電網巡視和監控。

3.1 設計合理實用的信息整合界面使得監視系統更有針對性

3.1.1 對信號進行分類

對數據庫中的所有遙信信號進行調查，根據信號重要性進行種類定義，標注重要等級。對系統運行過程中，電網正常調整所發出的信號定義為提示性信號，將設備出現異常但暫時不影響電網整體運行所發出的信號定義為告警性信號，將直接引發或者跳閘的信號定義為事故性信號。其中，因為采用TOP3000電壓自動控制系統，電容器變位信號數量非常多，單獨列出，以與普通開關的變位信號有所區別，防止值班員在眾多的電容器變位信號中忽視真正的線路開關變位。其中“告警未復歸”類為創新分類，將告警信息和事故信息動作且未復歸的信號劃為此類，大大方便了監控人員發現電網內異常情況。信號分類如表2所示。

表2 信號分類

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經過以上分類，使得值班員在查看告警信息時，可依據信號種類分主次辨輕重的查看所需信息，避免淹沒在數量巨大的正常信息流中。

3.1.2 對信號進行排序

在電網實際運行過程中，信號中經常伴隨因某些設備保護裝置或遠動模塊發生異常，不定時的發出大量虛假信號。另外在某個設備出現異常時，通常伴隨著發出若干相關信號，這些信號都是同一廠站的。因此，在信號歷史查詢中增加按廠站排序，方便信號的查詢和故障判斷分析。

3.2 對遙信信號進行信息整合

過去的設備信號是按照設備投產順序，簡單的將大量遙信信號按其所屬設備的順序堆疊在一起，只能逐頁翻查，完全無法快速定位。針對現狀，統計信號所屬設備的種類，將設備依其性質分為以下單元：主變、220 kV 進線、110 kV 進線/出線、35 kV 進線/出線、10 kV出線、母聯、電容器、其它（直流系統及站用電、綜合信號、其它信號、PT）。

如此分類后，巡視時可快速發現異常設備及其異常情況，提高了巡視速度。

3.3 對遙測信號進行信息整合

日常電網巡視設計遙測信號的巡視項目有：主變220 kV側功率因數、主變負荷、10 kV母線電壓、站用電電壓、直流母線電壓、線路電流。針對以上巡視項目，制作整合的棒圖畫面，并在棒圖上標注各類信號的上下限值，使巡視一目了然。變電站10 kV母線電壓棒圖如圖1所示，其他棒圖類似。

根據遙測信號的重要性，進一步整合巡視信息，制作變電站進線電流越限表、變電站出線電流越限表、母線電壓越限表，加快發現電網異常的速度。

3.4 利用狀態估計監測系統內異常信號

狀態估計是當代電力系統能量管理系統的重要組成部分，其功能是根據電力系統的各種量測信息，估計出電力系統當前的運行狀態。它是電力系統運行、控制和安全評估等方面的基礎。電力系統狀態估計問題經過長期研究，取得了豐碩的成果。電力系統狀態估計的完整流程是：傳入遙測、遙信數據→遙測、遙信驗錯→網絡拓撲分析→最小二乘狀態估計圮不良數據辨識→估計出系統狀態［4，5］。

圖1 變電站10 kV母線電壓棒圖

狀態估計可以對SCADA遙信遙測進行校驗，辨識出不正常的遙測信號，快速準確的判斷系統內的異常遙測信息及開關刀閘的異常狀態，現階段可用來輔助電網巡視的異常遙測可分為以下幾種：遙測越限、PQI不匹配、遙測不平衡、變壓器分接頭；異常遙信可分為以下幾種：開關刀閘狀態、刀閘并母線、母線分裂運行。

由此，可迅速發現電網異常，避免因信號不準確造成誤判斷，導致設備過載、電網失去穩定。

3.5 引入可視化模塊監測電網狀態

引入省內首次應用的可視化模塊，該模塊利用二維的餅圖、箭頭、等高線和三維的柱狀圖等可以直觀的顯示電網運行的數據，包括線路負荷、發電機組出力、變壓器負載、電壓分布及電網斷面潮流等情況，通過設定有效的閥值和限值，監控人員可直觀的查看電網運行數據，而不必記住各種設備的運行額定值，可將全部精力投入到巡視中，大大提高了巡視效率。

4 應用效果

對電網監控的遙信信號巡視時間做了記錄，如表3所示，相同信號量的巡視時間縮短70%，效率大為提高。

表3 系統應用前后遙信信號巡視時間表

在系統試運行期間，借助告警系統的提示，監控值班員及時發現2起110kV變壓器有載調壓分接頭故障，3起直流充電機故障，2起GIS設備漏氣故障，并在最短的時間內對問題設備進行處理，避免了故障的升級，保證了人身、設備以及電網的安全。

5 結論

針對青島電網特殊的“調控一體化”運行模式，根據電網監控工作的需要，對能量管理系統進行改進，對信號進行分類分層處理，并將各類信息進行整合，制作各類信息整合頁面，滿足了電網監控工作的需要，提高了監控效率，保障了國慶六十周年、全運會、冬季高峰電網正常可靠供電，實踐中取得很好成效。

［1］ 王晶晶,劉巍,張勇平,李群炬,劉平,李平,王豐,劉鴻斌.華北電網無人值班站和集控中心管理模式的探討［J］.華東電力,2009(10):24-27.

［2］ 黃煒,張杰明,綦孝文,李存義.調度集控一體化系統責任區管理和告警解決方案［J］.電網技術,2007(12):264-267.

［3］ Takehiko Takahashi,Taro Kawase.Calculation of earth resistance for a deep-driven rod in a multi-layer earth structure［J］.IEEE Transactions on Power Delivery,1991,6(2):608-614.

［4］ 李碧君,薛禹勝,顧錦汶,韓禎祥.電力系統狀態估計問題的研究現狀和展望［J］.電力系統自動化,1998,(11).

［5］ 黃彥全.電力系統狀態估計若干問題的研究［D］.西南交通大學,2005.