電力通信網省地集約化監控系統的關鍵技術

李 毅，李 磊

（國網江蘇省電力有限公司 徐州供電分公司，江蘇 徐州 221000）

0 引 言

目前，我國的網絡操作系統分為傳輸和設備操作兩個層次。設備運行主要涉及電力傳輸和傳輸設備，網絡實行分級網絡現場監控。我國電網已建立了一個以信息化、自動化以及互操作性為特點的智能網絡。隨著智能電網建設的不斷深入，建立一套與現代電網特點相適應的運行管理系統顯得尤為重要[1]。

1 電力通信網省地集約化監控系統的重要性

根據江蘇省電力系統的運行狀況和管理情況，確定電力系統未來將納入綜合監控。電力通信網省地集約化監控系統對電力系統的持續快速發展具有重要作用，它能有效地完善電力輸電系統的電力控制系統，保證電力系統的連續、安全、穩定、可靠運行。電力通信網省地集約化監控系統能有效地改進操作方法，實現省地一體化管理和電子化控制。綜合電網監控系統出臺后，需解決的是生產管理體制適應不同范圍內不同類別變電站和運維站的需要，使之更加全面、綜合以及規范[2]。

2 電力通信網省地集約化組織管理模式

目前，國家電網公司主要有4種管制模式，分別為變電站調度運行模式、調度中央控制運行模式、調度-監控-運維模式、調控中心-站場運維模式[3]。

2.1 變電站調度運行模式

變電站調度運行模式是傳統的電力系統組織管理模式。在這種模式下，傳輸中心每小時實施一次人為監控，調度人員監控網絡頻率、輸電斷面以及潮流等，并對部分系統進行調整。系統中實現運行參數的計算機輔助控制任務是調度員通過電話或網絡發出指令，指導變電站服務人員現場操作變電站進行維護。變電站還包含一套監控機制，現場值班人員控制電網主要工作設備，并按照調度員的指令進行操作[4]。

采用這種模式的好處是一旦發生事故，變電站值班人員可以快速檢查和處理有缺陷的設備，并對事故做出快速反應。然而，這種模式也有兩個缺點，一是監控端不能直接控制電網的運行，系統的使用或維修需要現場人員的配合，變送器對電網的運行沒有控制權。二是各變電站必須保持運行人員和操作人員的服務，這消耗了一定的人力資源，影響了自動化設備和通信技術的管理效率[5]。

2.2 調度中央控制運行模式

調度中央控制運行模式如圖1所示。根據變電站的數量和地理分布，在一定范圍內建立多個中央控制中心。一個完善中央控制中心的控制范圍內，值班員對轄區內的變電所設備進行遠程監控，并定期聘請運行維護人員對變電所設備進行檢查和維護等操作。

圖1 調度中央控制運行模式示意圖

通過這種運行模式可以對現場多個變電站進行遠程監控，與傳統模式相比，節省了人力資源。然而，中央管理人員的跨度有限，控制變電站的數量也有限。同時，當變電站發生事故時，要求中央調度中心排除人員對事故現場進行檢查和排除，而無法立即對事故作出反應。

2.3 調度-監控-運維模式

與傳統模式相比，采用調度-監控-運維模式的系統具有一定的優勢。如圖2所示，地區變電站管理局建立一個負責的監控中心，遠程監控和操作所有變電站的設備。在變電所分布方面，合理的運行半徑內設置多個運行維護站，對特定管轄范圍內無法進入的變電所進行檢查、維護和運行。

圖2 調度-監控-運維模式示意圖

采用調度-監控-運維控制模式，進一步分離變電所操作員的功能。控制中心負責對變電所進行監控，并對運維站的變電所設備進行巡檢和維護，節省了大量的人力資源。但是，這種模式仍然是傳統的控制中心責任制，沒有改變前兩種運行控制模式的缺點。控制中心有多個傳輸控制命令的通信方式，雖可經由電力通信網絡直接對終端進行操作，但效率仍然較低。

2.4 調控中心-站場運維模式

調控中心-站場運維模式下，在區域調控中心設置監控中心，負責對區域內所有不可接近的變電所進行監控，變電所操作段執行現場操作，站場運行于無人值守狀態。與傳統模式相比，該模式主要將由控制中心變電所控制的變電所設備監控活動與站場運維工作相分離，變電所維護工作僅針對變電所設備進行。

這種運行管理組織方式實現了對控制中心設備運行狀態的控制，人為提高了電網的運行管理效率。為此，調度員必須精通操作現場設備。此外該模式下設備監測負荷大，對電網運行監測有一定影響。變電站設備的監測、運行以及維護由輸電服務部門和變電站子部門進行，在運行和維護期間調控中心無法了解設備的運行狀況。

3 電力通信網省地集約化的現狀

3.1 區域電網發展不平衡，監管模式復雜

目前，我國國家電網公司有4種經營管理方式，每種經營管理方式所需的組織結構、管理體制、業務運營流程以及技術支持等各不相同。因此，很難建立一體化的監控調度體系，這給電網的省地集約化帶來了一些困難，也使得電網難以實現有效的管理、經濟效益以及人力資源的優化配置[6]。

3.2 無人值守條件下人員管理混亂

與傳統變電站的固定成本相比，目前的控制模式可以實現無人值班變電站的價值，提高了人力資源的利用效率，但也突出了人員管理混亂的弊端。對于僅限于操作員范圍的中央控制模型，必須在同一區域建立多個中央控制中心。因此，每個中控中心都必須配備一定數量的值班人員，人力資源的使用效果并不明確。中央控制中心和運維站的運行存在風險，控制中心增加了新的設備控制職責，對監控設備提出了更高的要求，同時設備的獨立操作和維護使得個人難以監控設備的正確運行[7]。

3.3 需要增強控制中心的監控功能

網絡控制中心是電網中的主要環節，負責電網的安全、高質量、可靠、經濟運行。傳統的現場控制中心發出的指令必須由變電所維護人員遵循，控制指令必須多次傳遞，信息通信可能出現偏差，導致運行維護人員無法正常工作。由于設備效率低，一旦發生事故將很難迅速及時調整系統的運行方式，影響電網的可靠性，因此未來的控制中心不僅需要提高自身的決策能力，而且需要提高電力系統的管理能力，這也是當前大電網建設的客觀要求[8]。

4 電力通信網省地集約化監控系統的關鍵技術

在電力通信網省地集約化監控系統的應用過程中，電力通信技術人員通常面臨設備告警處理和故障應急通信兩個重要問題。為此，本文討論了告警綜合監控技術與深度網管技術兩項關鍵技術。

4.1 告警綜合監控技術

由于電力通信網絡中設備和系統數量眾多，制造商也各不相同，與電力通信故障相關的告警信息數量非常大。因此對于同一原因的告警，不同廠商的設備產生的告警文本差異很大，告警級別的定義也不統一。上述情況對加強電力通信網絡監控工作提出了嚴峻挑戰，為了保證區域通信網集中監控的安全有效發展，開發了一種關鍵的綜合監控技術，能夠可靠地采集運行信息，壓縮告警數目，實現異構監控[9]。

4.1.1 實時可靠地收集運行信息

實時收集作戰信息的可靠技術的主要優點有以下兩點。一是直接訪問雙數據源和轉發模式。為確保可靠地實時收集區域電信網告警信息，中央監控單元采用地面網絡監控單元和中央監控單元兩種獨立的方式收集區域網絡運行信息，實現區域網絡管理，避免一點中斷。二是雙數據源合并后，推送告警，防止漏報。集中式媒體傳輸監控單元和本地傳輸網絡監控單元通過CORBA協議從區域主網采集實時網絡信息，管理冗余網絡，獨立處理告警數據。本地控制室監控單元完成告警數據處理后，將處理后的告警信息一路發送到中央監控單元進行介質傳輸。中央監控單元對采集到的數據進行處理后，立即接收到告警，并與本地監控單元發送的告警進行比較合并，共享路徑告警被發送到中間傳輸連接進行處理。

4.1.2 技術對比告警規范化

不同廠商在網絡管理中的告警強度標準不一致，缺少統一的告警銜接規則，也缺乏統一的告警編碼規則，同一類型的告警輸出是通過控制不同廠商的網絡來處理的，此外來自不同供應商的網絡控制信號的多樣性也會導致調度通信和網絡監控出現問題。

異構告警規范化技術解決了上述問題，結合通信網絡的特點，分析并最小化每次告警中反映的技術問題對通信網絡和通信信道可靠性的影響，進而從中指定告警級別。警告已被標準化并重新定義，以形成警告處理的通用規則。通信網絡監控單元利用一個規則庫，逐一設置網絡控制報告的原始單個告警，輸出為標準和告警標準[10]。

4.1.3 根原因告警壓縮方法

區域通信網絡平均每天產生（1～2）×105個根告警，告警與時間、原因以及元素等參數有關。在故障診斷過程中，調度只需要處理根本原因觸發的告警，因為大多數其他告警是由根本原因觸發的告警（根原因告警）誘發產生，對于故障的診斷沒有幫助，因此不需要操作員確認。

如果告警沒有壓縮，那么大量的相關告警必然導致根告警的流動，從而可能導致監控功能的失效。告警壓縮技術能夠實時壓縮告警信息，自動過濾路由消息，并將其傳遞給中間件進行處理。根原因告警壓縮的步驟主要包括告警壓縮和主告警分析。主要算法的描述如下。

（1）告警壓縮。告警被壓縮到有親子關系和重復關系的程度，消除告警之間的虛假關聯。

（2）根本原因分析。對告警時間、告警目標和受影響的業務指標進行關聯和因果分析，從告警時間路徑中篩選告警源。

該算法從分析規則庫中提取預測和根本原因分析規則，可根據管理要求對規則進行持續地維護和改進。

4.2 支持集中管理的深度網管技術

現有區域通信網的控制系統按服務器位置部署，網管服務器一般部署在本地電信機房，使用C/S連接到服務器，按需部署客戶端。該方法的特點是網絡管理服務器在本地部署，網絡管理客戶端可以按需部署。出于技術原因，來自不同制造商的設備通常使用OEM網絡管理系統進行配置，來自同一制造商的網絡也使用本地定制的網絡管理系統在不同地區進行配置。

為了支持區域電力通信網總控制區的集中應急管理和運行，需要在傳輸中間站部署區域通信網管理客戶端。考慮到網絡安全的需要，每個網絡管理客戶機應該分配一個單獨的設備，不能混用。在機房安裝網管客戶端，操作KVM交換機，向通信控制單元發送信號，是一種可行的解決方案。然而，頻繁的KVM切換會影響控制效率，導致延時等問題。廣泛的網絡管理技術依賴于省地集約化網絡的設備制造商與設備網絡管理集成。

網管服務器部署在全省范圍內，實時進行主動備份和輔助備份，管理全區所有通信網絡設備。根據南方電網二次系統設備技術指導，區域通信網通過多個點進行有效連接，區域和本地連接點的網元構成網關。基本和備份NMC部署在主部署與備份部署中，以管理單個供應商的網絡設備，而活動和備份服務器以即時備用模式運行。集中式網絡管理服務器配置權限帳戶和分散域，以管理不同的操作。

按需在本地部署具有分散和域管理權限的網絡管理客戶端，以實現區域內的電力通信網絡設備管理過程。每個本地部署都至少安裝了一個NMC。正常情況下，操作者可以使用該設備獨立連接到主網管服務器或區域中心備機，后者使用專用的本地賬號來實現管理過程。

在必要時，操作者可以手動使用集中式網絡管理模式創建緊急備份。當區域中心網管服務器無法控制本市通信網絡設備時，因任何特殊方式（如超級臺風等大規模自然災害）造成區域和地方通信網絡通信和邊線中斷時，本地部署可以調用本地模式開始執行緊急處理。此外中間數據傳輸分別連接到主網絡管理服務器和備用網絡管理服務器。

根據上述對省內電力通信網絡管理進行了廣泛部署后，可以有效減少通信傳輸站中控制站的設置數量，同時還避免了從同一資源重建網管系統，節省了投資，減少了運維負擔。

5 結 論

本文探討了傳統的網絡調度和變電站組織模式。深入考察現行4種組織管理模式，確認每種組織管理模式的優勢，突出現行經營管理模式的弱點和不足，研究了電力通信網省地集約化監控系統的關鍵技術發展。