動態信息分層在電網調控一體化信息整合中的應用

葉剛進，吳 靖，宋東馳

(1.華北電力大學，北京 102206;2.杭州電力局，浙江 杭州 310052;)

隨著調控一體化的深入開展，監控信息對調度部門的重要性日益提升，而如何合理有效地監控實時信息，成為調度部門工作的重點和難點.本文根據某調控中心監控信息的特點，在分析信息整合必要性的基礎上，介紹了靜態信息分層方法，同時針對實施靜態信息分層后依舊存在單個遙信頻繁動作的問題，建立了動態信息分層模型，并分析了該方法的優越性.

1 監控信息的特點

1.1 信息量大

據調控中心對2010年6月至2011年5月的日平均接收信息量統計，一年內的日平均信息數達到了每天11 437條，信息量分布如表1所示.根據對2011年1月的小時平均信息量統計，在早上9點高峰時段，調控中心平均每小時接收的監控信息數為2 154條，相當于一條信息只有1.67 s的判斷時間，信息量分布如表2所示.隨著電網規模的不斷擴大，監控信息量將持續增加，調控人員面對如此龐大的信息量，將無法做到對電網和設備的有效監視［1］.

表1 2010年6月至2011年5月平均每日信息量統計

表2 2011年1月每日24 h內平均信息量統計

1.2 描述不統一

由于變電設備的種類、型號較多，監控信息存在描述不準確、不統一的現象［2］.例如，“線路電壓消失”信號，被描述為“TYD空氣開關動作”、“TYD二次斷線”、“線路PT二次斷線”、“線路PT失壓”等，這將影響調控人員對監控信息的理解.

1.3 重要性不同

監控信息的重要性不同使監控信息分層成為可能，如“某線路保護動作”、“某開關彈簧未儲能告警”、“某線路開關就地控制”、“某故障錄波器啟動”這4個信息反映的電網實際狀態是完全不同的.

2 靜態信息分層

首先根據監控信息的特點，制定變電站典型信息描述和變電站信息管理規定，并對原有的監控信息進行梳理，然后按照監控信息的類型、對電網運行的影響程度和緊急程度，制定信息分層原則.該原則將監控信息分為5類，包括事故信息、異常信息、遙測越限、開關變位和告知信息.其中，告知信息是不影響系統正常運行的提示類信息，可以實行定期巡視，其他信息必須實時監控，并及時處理.

(1)事故信息 反映電網故障或設備故障等引起開關跳閘、保護裝置動作出口跳合閘的信息，以及影響全站安全運行的其他信息為事故信息類.如“某線路保護動作”、“全站事故”、“變電站火災告警”、“變電站防盜告警”等.

(2)異常信息 反映設備運行異常情況的報警信息，影響設備遙控操作的信息，以及直接威脅電網安全與設備運行的信息為異常信息類.如“某線路開關氣壓低分閘閉鎖”、“直流電源故障”等.

(3)變位信息 特指開關類設備狀態改變(合閘、分閘)的信息，該類信息直接反映電網運行方式的改變.如“某線路開關合閘”、“某主變高壓側開關分閘”等.

(4)遙測越限 反映電網重要遙測量超出報警上下限區間的信息為遙測越限類信息.重要遙測量主要包括電壓、電流、斷面潮流、負荷、油溫等.如“某母線電壓越上限”等.

(5)告知信息 反映電網設備運行情況、狀態監測的一般分層為告知信息類.如“某線路刀閘狀態”、“某線路測控裝置就地控制”等.

3 靜態信息分層效益及存在的問題

3.1 靜態信息分層效益

通過監控信息靜態分層，調控人員可以將監控重點主要放在事故、異常、遙測越限、開關變位4類信息上，有效地緩解了調控人員的監控壓力，增強了調控人員對重要信息的理解和反應能力.本文對2011年5月調控中心收到的監控信息進行統計，共收到監控信息45.5萬條，平均每天1.47萬條，調控人員需實時監控的4類信息為6.9萬條，占總信息量的15.16%，需要實時監控的信息量平均每天為0.22萬條.

在靜態信息分層前后，對2011年3月每小時需實時監控的信息量進行統計，統計結果如表3和表4所示.由表3和表4可以看出，在早上9點信息量最多的時間段內，靜態信息分層后需要實時監控的信息只有267條，相當于每條信息平均有13.48 s的判斷時間，與分層前的每條不到2 s的判斷時間相比，監控效率大幅提高.

表3 分層前2011年3月每日24 h內信息量統計

表4 分層后2011年3月每日24 h內信息量統計

3.2 靜態信息分層存在的問題

目前，對調控人員信息監控影響最大的問題有兩類:一是變電站現場檢修試驗會產生大量非正常的調試信息，干擾調度員監控;二是單個遙信頻繁變位會造成刷屏，使正常信息監控判斷時間銳減［3］.針對第一類問題，調度自動化主站系統中有掛調試牌功能，掛上調試牌后可以屏蔽本間隔所有信息，告警信息只在告警窗體顯示.但如果檢修間隔內需要進行三遙信息核對，則必須將調試牌取下才能進行，在這一核對過程中，現場檢修試驗產生的大量調試信息還是會干擾調控人員的有效實時監控.針對第二類問題，以前的解決方案是由調控中心對頻繁動作信息點進行遙信封鎖，這個方案帶來的嚴重問題是由于設備本身是運行設備，如果在遙信封鎖過程中，設備告警真正發生，調控人員就將失去對這一信息的有效監控.

4 動態信息分層

4.1 單個遙信頻繁變位分析

產生單個遙信頻繁變位的原因有很多，主要包括以下幾種情況:

(1)遙信輸入回路的元器件性能下降導致遙信輸入電平降至門檻值附近，稍有波動即表現為遙信變位;

(2)測控裝置電源模塊故障;

(3)數據庫對某信息對象重復映射定義，造成不同狀態對同一個遙信對象連續刷新;

(4)雨水注入等原因降低了二次回路的絕緣水平.

由于產生遙信頻繁動作的原因很復雜，使得檢修部門處理困難，并且經常會出現檢修人員到現場處理時遙信頻繁動作現象消失、幾天后又出現該現象的狀況，造成原因分析困難.另外，由于單個遙信頻繁動作缺陷定級較低，往往會拉長缺陷處理時間，而該動作本身就預示著該點遙信存在問題.如果沿用傳統的遙信封鎖辦法，在一段較長的缺陷處理期內，該頻繁動作遙信點實際動作的概率將會增加.

4.2 單個遙信頻繁動作信息特點

頻繁動作遙信有兩個主要特點:一是該信息點動作/復歸信號出現間隔很短;二是該信息點頻繁發送，嚴重情況下能達到每小時幾千對動作/復歸信號［4］.變電站內本身也存在短時內出現動作/復歸信號的情況，如“某開關彈簧未儲能告警”、“某開關控制回路斷線”.在對開關機構操作過程中，也會出現動作/復歸信號的情況，但此類信號只會在操作過程中出現一次，不會頻繁動作，所以能與單個遙信頻繁動作信息區分開來.

4.3 動態信息分層理念

動態信息分層理念是在靜態信息分層的基礎上，針對調控人員信息監控產生影響的異常干擾信息的特點，通過在調控中心主站系統中的設定，將靜態信息分層中前3類信息分層等級(事故信息、異常信息、變位信息)動態地調整為第5類分層信息等級(告知信息)，并且在滿足預先設定的條件下，自動將告警等級調整為原有狀態［5］.

本文以單個遙信頻繁變位干擾信息為例，建立的動態信息分層數學模型為:

式中:M——信號出現的速率;

x——t時間內I信號出現的個數;

t——時間，從出現信號I開始計時;

T——單位時間，由人工確定;

信號分類為:

式中:m——信號I出現的自定義頻率，由人工確定;

x1——信號I從計時開始出現的個數，由人工確定.

如果在單位時間T內，出現x對單個遙信動作/復歸信息，并且此信息屬于靜態信息分層中的前3類信息，則在前3類告警窗體顯示完前x對信息后，自動將此信息告警等級降為告知，后續動作/復歸告警信息將在告知窗體中顯示.當只有動作信號時，認定其為該點實際動作，系統能夠自動還原至信號原告警等級，并在前3類告警窗體正常顯示該告警信息.

例如，在10 min內某變電站出現20對“某線路開關氣壓低分閘閉鎖”信息，這在正常情況下是不可能出現的，因此在前4類告警窗體顯示完20對信息后，將該信息點告警等級降為告知，后續告警信息在告知窗體顯示.

4.4 動態信息分層的優點

動態信息分層有如下優點:

(1)前x對信息在原有告警窗體顯示時，能提示調控人員注意該信息點存在單個遙信頻繁變位現象;

(2)變更頻繁變位點信息告警等級后，在告知窗體顯示該告警信息，避免了由于該信息點頻繁動作，造成調控人員無法對前4類告警信息進行實時監控，并且由于對調控人員的影響較靜態信息分層要小很多，這給檢修人員提供了更為充足的缺陷處理時間;

(3)在該信息點實際動作后，能夠自動恢復到該信息點的原有告警等級，實現了對頻繁動作信息點的有效實時監控;

(4)上述轉換均由后臺程序實現，不會加重調控人員的工作負擔.

以2011年8月為例，某變電站監控中心共收到7 157對前3類信息，采用動態信息分層后，按10 min出現20對動作/復歸信號進行屏蔽，則有975對信息可以被優化.

5 結語

單個遙信頻繁動作的告警等級轉換只是動態信息分層的一部分，如變電站現場檢修試驗產生大量非正常調試信息的干擾也可以通過掛檢修牌的方法，將本間隔的所有信息告警等級均降為告知等級，并在告知窗體顯示，這樣既不會影響調控人員對監控信息的有效實時監控，同時調度自動化主站人員又可以對檢修間隔進行三遙信息核對.本文通過對單個遙信頻繁動作及變電站現場檢修調試干擾信息的分析，闡述了動態信息分層的理念，提供了一種解決各類干擾信息影響實時監控問題的方法.

［1］李海燕，程剛，王建峰.“調控一體化”監控信息的分層和分類［J］.科學之友，2010(24):31-35.

［2］唐隴軍，程浩忠，孫勇，等.電網調度日志信息模型的對象化改造［J］.電力系統自動化，2010，17(2):81-92.

［3］林峰，胡牧，蔣元晨，等.電力調度綜合數據平臺體系結構及相關技術［J］.電力系統自動化，2007，31(1):61-64.

［4］王毅，唐隴軍.調度操作技術支持系統體系結構的分析［J］.華東電力，2008，36(1):85-87.

［5］劉嬈，朱全勝，李衛東.新一代電力系統運行狀態顯示平臺構想［J］.電力系統自動化，2008，32(5):68-71.