湖北電網狀態監測系統運行效果分析

陳孝明, 胡丹暉, 黃俊杰, 方 圓, 王文爍

（1.國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077; 2.國家電網公司高壓電器設備現場實驗技術重點實驗室，湖北 武漢 430077）

湖北電網狀態監測系統運行效果分析

陳孝明1,2, 胡丹暉1,2, 黃俊杰1,2, 方 圓1,2, 王文爍1,2

（1.國網湖北省電力公司電力科學研究院，湖北 武漢 430077; 2.國家電網公司高壓電器設備現場實驗技術重點實驗室，湖北 武漢 430077）

通過對湖北電網狀態監測裝置及系統應用情況的全面梳理，找出了湖北電網輸變電設備狀態監測裝置及系統運行中出現的問題。對可能產生問題的主要原因進行分析，并提出了有針對性的對策和建議，尤其是提出了關于電網監測服務外包的建議，這對狀態監測裝置的運行管理及維護工作具有實際指導意義。

狀態監測;實用化評價;系統;運行

狀態監測裝置是在不停電狀態下獲取電網設備狀態參數的重要手段，也是實現從預防性維修到狀態檢修的基礎[1]。隨著我國對在線監測裝置及數據的不斷重視，狀態監測裝置的覆蓋率正逐年提升，狀態監測的類型也逐漸完備[2]。通過對變壓器、斷路器、組合電器、容性設備和避雷器在線監測裝置的成熟度和有效性進行分析[3-5]，得到了油色譜監測是一種相對成熟的監測手段的結論。輸電在線監測裝置通過對線路運行環境、桿塔傾斜狀況、導線溫度等信息開展實時監測和數據分析，對事故提出預警，為輸變電設備狀態檢修、狀態監測工作提供技術支撐[6-10]。

然而實際使用過程中卻不盡如人意，裝置故障頻發，實用化程度和水平有待提高。本文針對湖北電網的狀態監測裝置及運行情況進行了全面梳理，分析了存在的問題及原因，并提出了有針對性的建議。

1 湖北電網狀態監測裝置及系統概況

湖北電網輸變電設備在線監測系統，作為國網公司試點項目于2010年10月開始由國網湖北省電力公司運檢部組織建設，南瑞集團公司負責開發，2011年12月開始接入變電監測數據。2012年9月上線運行，2012年底通過國網湖北省公司組織的內部驗收。目前，由國網湖北省公司委托南瑞信通公司負責系統運行維護。

截至2016年6月，湖北電網輸變電設備狀態監測系統共接入輸電監測物理裝置（實體的裝置）186套，實際邏輯裝置（一套物理裝置可能監測幾種類型）207套，其中149套裝置能夠實時上傳數據，實時接入率為71.98%。監測類型包括導線弧垂、導線溫度、導線舞動、風偏、覆冰、桿塔傾斜、微風振動、微氣象、現場污穢度、圖像和視頻監測共計11種。

截止2016年6月20日，湖北電網輸變電設備狀態監測系統共接入變電監測裝置共計物理裝置1 015套，邏輯裝置1 183套，其中374套裝置能夠實時上傳數據，實際實時接入率為31.61%。包括油中溶解氣體、微水、鐵芯接地電流、GIS局部放電、SF6氣體壓力、分合閘線圈電流波形、儲能電機工作狀態、電容型設備絕緣監測、金屬氧化物避雷器絕緣監測等9種監測類型。

狀態監測系統中的數據可對運行、檢修起到一定的參考作用，但存在裝置實時接入率較低、有效告警信息較少以及與PMS2.0不兼容等問題，實際發揮作用較少，同時告警信息處置率較低。結合上述問題，從技術和管理層面，對輸變電在線監測系統的運行效果情況作專題分析，以便為生產運維起到更加有效的技術支撐作用。目前國家電網公司雖對各單位部門職責進行了規定，但實際執行情況不理想，還存在流程運轉不順暢以及各單位對各自職責不明確等問題，所以針對此問題情況還需進一步明確相關職責。

2 存在的主要問題及原因分析

2.1 監測裝置本身的可靠性問題

在線監測終端自身運行不穩定。目前湖北電網輸電在線監測終端制造廠家達11家，變電廠家達21家，產品質量良莠不齊，監測裝置新老設備并行運行，部分監測終端還存在磁盤空間不夠、安全插件與系統不兼容等問題，導致監測終端自身運行不穩定，可靠性差。

因狀態監測數據的實時接入涉及部門、環節多，僅根據狀態監測系統查看到的數據進行分析，很難準確定位問題原因，只能針對明顯錯誤判斷裝置問題。以2016年6月1日至19日的告警數據為例，還存在覆冰報警，而環境溫度已高達30℃，涉及18套在線監測裝置，而輸電覆冰在線監測裝置總共才32套，能正常上傳的共計27套，裝置數據明顯錯誤的占66.67%。

2.2 系統裝置臺賬數據管理混亂問題

1)裝置臺賬信息不完整，例如系統中存在35 kV橫大線003號，交流500 kV道吉Ⅱ回線097號、交流500 kV張恩Ⅰ回線205號信息，但缺少對應的裝置信息，經核實，不存在以上在線監測裝置。還有5套裝置未錄入生產廠家信息。

2)系統中輸電在線監測裝置未區分物理裝置與邏輯裝置，致使統計實時接入率時出現了超過100%的情況。

3)重復建狀態監測裝置設備臺賬問題。

4)項目組測試時建立的在線監測裝置臺賬未及時刪除。

原因分析：項目組人員更換過于頻繁，工作交接未處理好，致使管理缺乏一致性。

2.3 狀態監測系統與統一視頻平臺的接口問題

目前，湖北電網輸電線路在線監測裝置中的視頻信號均未接入狀態監測系統，系統中無法查詢、瀏覽相關視頻。

原因分析：按國網要求，所有視頻信號應經過安全接入平臺進入電網視頻監控平臺進行統一管理，再接入狀態監測系統。電網統一視頻監控平臺是規范輸電線路狀態監測視頻采集設備、應急指揮系統視頻采集設備、遠程評標視頻采集設備、項目現場管理視頻采集設備等接入信息內網，實現對視頻采集設備統一管理和展示的智能化系統。

同時根據《國家電網公司智能電網信息安全防護總體方案（試行）》（國家電網信息[2011]1727號）和《國網運檢部關于加強輸電線路狀態監測裝置安全接入工作的通知》（運檢計劃[2013]531號）中通過數據集成平臺進行系統間數據交換的安全防護原則，視頻終端應安裝加密芯片。安全接入平臺與電網統一視頻監控平臺均是省信通公司負責管理。目前國網湖北省電力公司安全接入平臺與電網統一視頻監控平臺數據交換通道帶寬過小，無法滿足視頻信號實時傳輸要求；同時大量視頻終端未安裝加密芯片，不符合接入條件。

2.4 裝置告警信息處置率低的問題

以2016年1月1日-2016年6月20日的輸電在線監測裝置告警為例，共計8 013條告警記錄，其中預警2 445條，報警5 568條，告警處理條數為0，告警處理率是0。

以2016年1月1日-2016年6月20日的變電在線監測裝置告警為例，共計716條告警記錄，告警處理條數為2，裝置告警處理率為0.28%。

原因分析：根據《國家電網公司電網設備狀態監測系統管理規定》（國網（運檢/3)299-2014），省調控中心負責500（330）～750（一般）kV交流輸變電設備在線監測信息的告警信息的處理，各地市調度控制中心負責220 kV及以下電網設備狀態在線監測告警信息的處理。調控中心未及時登錄系統并處理相關信息是告警處置率低的主要原因，其次由于PMS2.0與狀態監測系統的不兼容性問題，致使用戶未能正常登錄進狀態監測系統處理裝置告警信息。

2.5 其它問題

1)狀態監測代理裝置（CMA）不穩定

根據國網運檢部關于加強輸電線路狀態監測裝置安全接入工作的通知（運檢計劃〔2013〕531號），狀態監測裝置安全接入的總體架構如圖1所示。目前湖北電網狀態監測系統中通過安全加密芯片、數字證書走CMA通道進系統的共計20套，系統中時常出現通過CMA接入的裝置接入率為零，后檢查發現是因國網富達公司的CMA故障，2016年1月至今共發生3次故障。

原因分析：CMA服務器運行一段時間后即內存溢出，數據收發程序停止導致數據無法接收。目前已聯系富達公司對CMA程序進行升級，對程序進行修改完善。

圖1 安全接入總體架構圖Fig.1 Overall security access architecture

2)廠家前置機收發程序故障頻發

國網關于狀態監測安全接入規范是2014年出臺，由于歷史遺留原因，現階段湖北電網狀態監測系統大部分在線監測裝置是通過公網VPN通道方式（廠家外網前置機），然后再經安全接入平臺直接進狀態監測主站系統，這種接入方式已不符合國網最新安全接入規范，僅容許老終端使用，信息安全存在問題。

原因分析：各廠家前置機中均有廠家自建的數據收發程序，但由于硬件老舊、電源丟失、存儲空間限制、軟件未及時升級等諸多原因，數據收發程序常出故障，這導致在線監測裝置的數據不能實時接入，影響在線監測裝置的實時接入率。

3)對狀態監測裝置的購置、維修驗收把關不嚴

目前關于在線監測裝置的技術規范書編寫、裝置的選型、招標、驗收、投運等過程，都是各地市公司運維單位負責。在線監測裝置維修完成后，缺乏驗證裝置是否維修完成的技術手段。

原因分析：各地公司對在線監測裝置的管理不夠重視，目前省內在線監測裝置的購置未統一規范管理。3措施及建議

3.1 優化運維管理工作流程和界面

狀態監測主站系統涉及省信通公司、省調控中心、省電科院、PMS2.0項目組、安全接入平臺項目組、統一視頻平臺項目組、狀態監測項目組、狀態監測代理裝置（CMA）廠家和在線監測裝置廠家以及相關運維單位等十多個部門和單位，每一個環節出問題，都可能導致狀態監測裝置未能實時接入系統，協調工作量巨大，所以急需對各個單位的工作界面進行清晰劃分。

3.2 提升在線監測裝置入網檢測能力

目前湖北電網開展了部分在線監測裝置的入網檢測工作，并出具了相關報告。但由于試驗場地、設備及人員等原因，大多數輸變電監測裝置未能開展有效的入網檢測，裝置入網檢測有待進一步完善。目前正在加緊狀態監測裝置檢測平臺的構建，應加大相關平臺構建的投入，提速實驗室建設以滿足日益增加的入網檢測需求。

3.3 加強對運維單位在線監測裝置管理的考核

建議加大對各地市公司在線監測裝置接入率的考核。新增在線監測裝置嚴格執行國網安全接入規范，按國網運檢計劃[2013]531號文要求，通過安全芯片接入系統，且應通過省電科院的入網檢測。對于新建在線監測裝置，在接入主站系統時，應按照《國家電網公司電網設備狀態監測系統管理規定》中的要求，應遞交接入申請材料。同時應加強月度數據分析和應用評價等工作，做好月度通報考核等工作。建議規范各運維單位對在線監測裝置的選型、技術規范書、招標等過程管理。

3.4 開發輸變電在線監測數據核查小工具

目前輸變電狀態監測裝置可用率普遍較低，存在大量無效數據的情況，在主站中對數據有效性不能進行判斷，對各廠家的監測裝置并無自動的監控，在線監測裝置以及監測信息在線路運維中的應用造成困擾，在一定程度上制約了狀態監測系統的應用效果。

為輸變電監測裝置招標提供數據支持和選擇依據，提高監測裝置運行的可靠性核對監測數據的分析利用水平，對各廠家線路監測裝置的可靠性指標進行自動評價，作為對各監測裝置廠家的裝置質量考核依據，延長監測裝置的生命周期，最大限度的發揮輸變電監測設備的功效。

利用輸變電設備狀態監測系統主站，提供對各廠家線路監測裝置的可靠性指標進行自動或半自動監控統計的初步方法，為系統主站可靠性功能開發提供參考依據。通過輸變電監測裝置可用性判斷系統的有效實施，對各監測裝置廠家的裝置質量考核提供依據，為輸變電監測裝置招標提供數據支持和選擇依據，提高監測裝置運行的可靠性和對監測數據的分析利用水平。

3.5 開展狀態監測服務外包試點

電網公司主要是需要狀態監測裝置及系統的有效數據，可以探索通過購買數據服務而非硬件裝置的形式，完成有效數據的獲取，電網公司只需要抓兩頭，即數據的分析利用以及對服務提供商的考核與評價，這樣電網公司的運維單位也可將更多精力投入主業中去。同時也減省了各運維單位關于在線監測裝置的運維管理工作壓力負荷，也理清了整個工作脈絡，權責十分清晰。

電網公司主要對數據的質量和可靠性進行考核和評價信息服務的質量，而裝置的運維均有廠家負責解決，免去了運維單位為狀態監測裝置運維通信費的煩惱，服務供應商為了能夠及時收到用戶支付的費用，也會認真履行合同，確保數據采集與處理工作，以便通過用戶的考核與評價，這種方式將大大提升在線監測裝置的管理效率。

在合同約定的期限內，數據的實際使用單位對在線監測設備就有了持續的評價與考核的權限。這樣就確保了用戶單位的實際使用情況反饋能及時得到響應，而生產商也會兢兢業業，主動、積極地不斷提高技術水平，確保自己所提供的服務得到用戶的滿意評價，這也從根本上促進了相關的技術進步，這種狀態監測服務外包的模式也必將是未來的發展趨勢。

（References）

[1]孫才新.輸變電設備狀態在線監測與診斷技術現狀和前景[J].中國電力，2005,38（2）：1-7.

SUN Cai-xin.Present situation and development of condition on-lin monitoring and diagnosis technolo?gy for power transmission and transformation equip?ment[J].Electric Power,2005,38（2）：1-7.

[2]黃新波，蔣興良.智能電網輸電線路在線監測技術進展[J].廣東電力，2014,27（6）：72-76.

HUANG Xinbo,JIANG Xingliang.Progress of Smart Grid Power Transmission Line Online Monitoring[J]. Guangdong Electric Power,2014,27（6）：72-76.

[3]胡錫幸，馬濤，王文浩.浙江電網變電設備在線監測裝置應用分析[J].浙江電力，2013,12（11）：1-4.

HU Xixing,MA Tao,WANG Wenhao.Application Anal?ysis on Online Monitoring Device of Transformer Equipment in Zhejiang Power Grid[J].Zhejiang Electric Power，2013,12（11）：1-4.

[4]謝齊家，阮羚，盧軍.變電設備在線監測裝置應用情況綜述及配置建議[J].湖北電力，2011,35(12):121-123.

XIE Qijia,RUAN Ling,LU Jun.The application situ?ation and suggestions on the on-line monitoring de?vice of the substation equipment[J].Hubei Electric Power，2011,35(12):121-123.

[5]王鵬，連建華，曹靜.山西電網變電設備在線監測裝置規范化應用探討[J].山西電力，2012,175（5）:8-10.

WANG Peng，LIAN Jian-hua，CAO Jing.Standardized Application of Transformation Equipment On-line Monitoring Device in Shanxi Grid[J].Shanxi Electric Power,2012,175（5）:8-10.

[6]黃新波，張國威.輸電線路在線監測技術現狀分析[J].廣東電力，2009,22(1):13-21.

HUANG Xin-bo,ZHANG Guo-wei.Statusquo Analysis of Online Monitoring Techniques of Trans?mission Lines[J].Guangdong Electric Power,2009,22 (1):13-21.

[7]姜清華.輸電線路在線監測系統及應用分析[J].湖北電力，2010,34（12）：84-85.

JIANG Qinghua.On line monitoring system of transmission line and its application analysis[J]. Hubei Electric Power,2010,34（12）：84-85.

[8]張偉，閆軍，劉志林，等.輸電線路在線監測系統的建設與應用分析[J].內蒙古電力技術，2014,34（4）：64-69.

Zhang Wei,Yan Jun,Liu Zhilin,et al.Construction and Application of On-line Monitoring System of Transmission Line[J].Inner Mongolia Electric Power, 2014,34（4）：64-69.

[9]陳德權.輸電線路在線監測系統應用與管理研究[J].科技與企業，2013,12（1）：121-122.

CHEN Dequan.Research on the application and management of transmission line on line monitoring system[J].Technology and Enterprise，2013,12（1）：121-122.

[10]馮馳.輸電線路在線監測系統深化應用實踐[J].電力信息化，2013,12（3）：77-80.

FENG Chi.Deepening Application Practice of Transmission Line On-line Monitoring System[J]. Electric Power Information，2013,12（3）：77-80.

Analysis on Operation Effect of State Monitoring System of Hubei Power Grid

CHEN Xiaoming1,2,HU Danhui1,2,HUANG Junjie1,2,FANG Yuan1,2, WANG Wenshuo1,2
(1.State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China; 2.Key Laboratory of High-Voltage Field-Test Technique of State Grid,Wuhan Hubei 430077,China)

In this paper,based on the comprehensive analysis of the status monitoring devices and system application in Hubei power grid,the hubei power grid power transmission and transfor?mation equipment condition monitoring devices and the problems in the operation of the system are found out.The main reasons for the problems are analyzed,and targeted countermeasures and suggestions are put forward.In particular,suggestions on the service outsourcing of power network monitoring are put forward,which has practical guiding significance for the operation management and maintenance of the state monitoring devices.

condition monitoring;practical evaluation;system;operation

TM75

B

1006-3986(2016)04-0021-04

10.19308/j.hep.2016.04.005

2016-03-13

陳孝明（1984），男，湖北荊州人，工程師，博士。