電網監控數據輔助分析系統的研發

葉 勇，陸 路，李 杰

(泰州供電公司，江蘇泰州 225300)

信息，從調度控制中心角度出發，實時信息分為：（1）遙信信息，斷路器狀態、隔離開關狀態、變壓器分接頭位置、繼電保護和自動裝置的動作狀態等；（2）遙測信息，輸電網中變壓器和線路的有功功率、無功功率、電流，母線電壓等；（3）遙控信息，調度控制中心向所管轄的變電站發送的斷路器分合閘、電容器及其他自動裝置投切的遙控命令；（4）遙調信息，調度控制中心向所管轄的變電站發送的變壓器分接頭以及其他電力設備的遠方調節命令。

OPEN-3000系統是基于CDT，IEC 60870-5-104，IEC 60870-5-101等通信協議，將上述變電站“四遙”信號采集至自動化主站系統，在后臺進行數據處理，并經安全隔離裝置發布到安全III區的Web服務器[1，2]。具體結構如圖1所示。

電網監控是電網安全運行的重要保障，隨著江蘇省用電負荷大幅增加，全省監控設備規模迅速擴張，江蘇省電力公司調度控制中心為了規范化管理，制定了統一格式下的月度報表（以下簡稱“月報”），每個月底統計監控數據。制作月報是比較耗時耗力的工作，所以需要設計新的方案來提高電力設備監控數據的分析效率。

1目前電網監控數據分析存在問題

1.1工作流程

傳統監控數據分析的工作流程：技術人員從OPEN-3000系統中分類檢索監控數據，將各類監控數據依照不同轄區的變電站分別統計匯總，依照數據類別將匯總的數據制作成報表。以泰州地區電網為例，一個月內OPEN-3000系統采集的所有監控數據總量達到2百多萬條。

1.2問題

（1）監控數據類別較多，分析數據量大，其中包含：① “事故信息”分析；② “異常信息”分析；③ “越限信息”分析；④ 變位信息分析；⑤ “告知信息”；最后需要將這5類數據匯總，形成“監控信息總覽”表，可見分析數據工作量比較大。

（2）實際工作中，上述5類報表并不能直觀統計，技術人員需要經過OPEN-3000系統內置的告警查詢功能，選擇不同數據信息表分類查詢每個變電站的數據，然后按照變電站所在轄區分類匯總。完全依靠人工進行繁雜的監控數據統計工作會影響工作效率及數據的精準性。

2監控數據輔助分析系統研發

2.1監控數據采集原理

電力系統運行時，各級調度控制中心及發電廠、變電站之間要傳遞反映運行狀態和進行控制調節的

信息，從調度控制中心角度出發，實時信息分為：（1）遙信信息，斷路器狀態、隔離開關狀態、變壓器分接頭位置、繼電保護和自動裝置的動作狀態等；（2）遙測信息，輸電網中變壓器和線路的有功功率、無功功率、電流，母線電壓等；（3）遙控信息，調度控制中心向所管轄的變電站發送的斷路器分合閘、電容器及其他自動裝置投切的遙控命令；（4）遙調信息，調度控制中心向所管轄的變電站發送的變壓器分接頭以及其他電力設備的遠方調節命令。

OPEN-3000系統是基于CDT，IEC 60870-5-104，IEC 60870-5-101等通信協議，將上述變電站“四遙”信號采集至自動化主站系統，在后臺進行數據處理，并經安全隔離裝置發布到安全III區的Web服務器[1，2]。具體結構如圖1所示。

圖1 OPEN-3000系統的硬件構架示意圖

2.2輔助分析系統設計方案及軟件流程

基于OPEN-3000系統，變電站內設備的監控數據均能遠方采集。OPEN-3000系統通過安全區Ⅲ的網絡接口連接至企業管理信息系統（MIS），對外部系統開放數據訪問的功能[3]。設計“電網監控數據輔助分析系統”工作流程如圖2所示。

圖2電網監控數據輔助分析系統方案圖

現基于OPEN-3000系統Web瀏覽功能，依照監控數據的分析內容劃分，讓計算機完成分析報表。利用計算機VC語言編程訪問服務器Oracle數據庫讀取相應記錄，對采集的數據進行計算分析[4，5]，監控數據分析結果結合工作需要，分為5大類：“事故信息”分析、“異常信息”分析、“越限信息”分析、變位信息分析、“告知信息”分析。最終形成“監控信息總覽”表，工作人員可以通過設計的各類功能按鍵（如圖3所示），直接得出需要的統計數據，完全依靠計算機來可靠完成電網監控數據分析，從根本上改變傳統的人工分析數據緩慢問題。為保證監控數據輔助分析系統穩定運轉，其物理結構設計如圖4所示。

電網監控數據輔助分析系統在具體技術實現上采用基于多層體系結構，滿足系統在健全性、高性能、可維護性、可重用性等方面的要求。該系統在總體結構上采用多層架構，分為表現層、業務邏輯層、數據訪問層3個層次。

（1）表現層，負責應用程序的用戶界面表示，主要包括用戶界面的生成和用戶操作的控制功能。

（2）業務邏輯層，負責應用程序所有業務數據的邏輯處理，對數據訪問層和服務提供層提供的數據進行邏輯處理，并提供給表現層或其他服務使用。

（3）數據訪問層，負責與后端數據庫交互，為業務邏輯層或服務提供層提供讀取和保存數據的中介服務，通過該層隱藏數據的存儲方式。

系統各功能模塊關系圖如圖5所示。

2.3系統功能設計

為方便工作人員統計監控數據，針對不同監控數據特性，分別設計了各類查詢功能。

（1）“操作統計”功能設計。首先從OPEN-3000系統“操作信息表”中將操作類型數據采集，再依照“電壓等級”（10 kV，20 kV，35 kV，110 kV，220 kV，500 kV）分類；同時結合“操作類型”分類，其中“操作類型”具體設計為控制合閘成功、控制分閘成功、遙控執行合閘、遙控執行分閘、遙控預置合閘、遙控預置分閘等。

（2）“信號動作次數統計”功能設計。從OPEN-3000系統中篩選出同一條信號的動作次數，設定“起止時間段”后進行統計，結合工作需求，統計出某一個時間段的信號動作次數。同時增加動作次數排名的功能模塊，可以排列出各變電站信號動作次數順序。

（3）“信號頻繁變位統計”功能設計。從OPEN-3000系統的各類數據表中采集遙信變位數據，預先設定“信號變位次數”（例如設定為“10次”，表示頻繁變位次數達10次及以上），結合“起止時間段”，“信號類別”等條件，計算出滿足要求的頻繁變位信號。其中“信號類別”的設計依照“事故信號、異常信號、越限信號、開關變位信號、其他變位信號、告知信號”分類。

（4） “未復歸信號及開關統計”功能設計。從OPEN-3000系統的各類數據表中采集未復歸的遙信變位數據，依照“電壓等級、信號類別、開關類別”分類統計。其中“信號類別”設計為“事故、異常、越限、告知、其他變位”；“開關類別”設計為“電容器開關、其他類型開關”。“未復歸的開關”定義為某一時間段內分閘，但未重合或者重合閘不成功的開關，其統計信息包括開關名稱、所屬變電站、分閘時間。

（5）“越限統計”功能設計。從OPEN-3000系統的“越限信息”數據表中采集遙測量越限的數據，依照“電壓等級”、“越限類別”、“上下限值”分類。其中“越限類別”依照“電壓、電流、溫度、功率”來分類。遙測量越限的計算方法主要是設備遙測值與額定值的比例超出規定比值。

（6）“死數據統計”功能設計。設計數據不變化的時間限值，將OPEN-3000系統不變化的數據篩選出來，依照“電壓等級”、“數據類別”分類。其中“數據類別”依照“電壓、電流、主變壓器溫度”來分類。

圖5軟件構架示意圖

（7）主程序界面的設計，將功能按鍵依照“操作統計、信號動作次數統計、信號頻繁變位統計、未復歸信號及開關統計、越限統計、死數據統計”分類，點擊相應功能按鍵后，會顯示具體的數據，并且設計相應的數據表導出功能，可形成各類圖表便于直觀分析設備狀態。

電網監控數據輔助分析系統主界面如圖6所示。

2.4數據分析具體流程

（1）工作人員選擇自己用戶名及密碼實名登錄。

（2）工作人員選擇主界面中設定的各類統計功能按鍵，針對不同數據的屬性，設定分析條件，最后點擊查詢按鍵，程序會自動顯示出滿足條件的所有統計結果（所有數據均來自OPEN-3000系統數據庫）。最后通過綜合統計功能按鍵將所有類別的數據匯總。

（3）工作人員將所有分類功能統計結果及綜合統計結果以Excel表格形式導出程序，可以結合各類圖表功能（柱狀圖、餅狀圖等）直觀展示數據。

3月度報表制作工作

2012年10月至12月，江蘇省電力公司泰州供電公司監控工作人員結合電網監控數據輔助分析系統，完成了每個月的數據報表。應用“電網監控數據輔助分析系統”之前分析電網數據使用時間如表1所示。2012年第四季度，使用“電網監控數據輔助分析系統”之后分析電網數據使用時間如表2所示。

表1傳統驗收時間統計（2012年第三季度）

表2使用自動校驗系統之后驗收時間統計

根據表1、表2數據得到重復校驗時間T1比例由59.8%下降到47.4%，有效提高了人員工作效率。以某段時間泰興地區內變電站的“未復歸信號”統計為例，將統計結果導出系統，如表3所示。

綜上所述，調度控制中心監控技術人員使用“電網監控數據輔助分析系統”后，能夠直觀快捷地得到需要分析數據的結果；工作人員能夠通過該系統同步掌握主站端OPEN-3000數據庫中的數據信息，這為數據分析的可靠性提供了強大的理論依據；主站端所有與MIS網絡相連接的計算機均可通過網頁形式，實名登陸進入“電網監控數據輔助分析系統”主界面,便于管理人員及時掌握電網設備的數據。

表3泰興地區設備異常類信號動作統計

4結束語

電網監控舒服輔助分析系統的研發，為監控技術人員在分析電網監控數據時，結合電網監控數據輔助分析系統完成數據報表制作工作，會從根本上減少工作強度，并且在可靠分析數據的基礎上提高工作效率。在運行管理方面，電網監控數據輔助分析系統將成為對現有電網監控數據分析管理工作的有效完善和補充，并具備實際推廣意義。

[1]國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

[2]俞 浩.通信電源監控系統在電力通信中的應用[J].江蘇電機工程，2011，30(5)：47-49.

[3]張永健.電網監控與調度自動化[M].3版.北京：中國電力出版社，2009.

[4]HORSTMANN C S.JAVA核心技術[M].北京：機械工業出版社，2008.

[5]KYTE T.深入數據庫體系結構[M].2版.北京：人民郵電出版社，2011.