電網(wǎng)調(diào)控一體化模式下監(jiān)控效率提升策略研究

張鵬，朱濤，陳偉，胡東林，阮璇，王以波

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局，云南 昆明 650011）

0 前言

隨著南方電網(wǎng)調(diào)控一體化全面深化推進，地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控高度集中[1-6]。然而隨著變電站數(shù)量不斷增加，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復雜，海量的監(jiān)控信息匯入調(diào)控中心，頻發(fā)、誤發(fā)以及無效和伴生等告警信號的干擾，容易對重要告警信號產(chǎn)生漏監(jiān)、誤判和延判；尤其在惡劣天氣下，電網(wǎng)多個設(shè)備同時跳閘或者短時相繼跳閘，刷屏的告警信號和主站推圖讓調(diào)控員難以迅速、準確地做出故障及異常判斷，調(diào)控員駕馭電網(wǎng)監(jiān)控安全的難度越來越大，為保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，必須持續(xù)優(yōu)化電網(wǎng)監(jiān)控業(yè)務(wù)，在電網(wǎng)調(diào)控一體化運行下研究如何提高電網(wǎng)監(jiān)控效率顯得十分重要，以下介紹提升方法。

1 監(jiān)控業(yè)務(wù)現(xiàn)狀分析

西南某電網(wǎng)變電站數(shù)量多、分布廣泛，部分變電站地理位置偏遠，給調(diào)控中心的監(jiān)控和變電站設(shè)備運維工作帶來巨大挑戰(zhàn)。地調(diào)主站端接入35 kV及以上變電站230座，每天上報調(diào)度主站端的監(jiān)控信號數(shù)量達到30000余條，分4個監(jiān)控工位開展監(jiān)控工作，每個監(jiān)控工位平均監(jiān)控的變電站達57座，每個監(jiān)控工位日監(jiān)控信號數(shù)量達到7500條，監(jiān)控工作壓力大、效率低、風險高，嚴重影響電網(wǎng)和設(shè)備的安全運行。

2 監(jiān)控效率的影響因素分析

2.1 干擾信號多，漏監(jiān)視風險高

1）設(shè)備操作過程中伴生信號多。如開關(guān)彈簧未儲能、控制回路斷線、裝置通信中斷等可短時復歸的信號占操作過程中信號數(shù)量的80%。

2）頻發(fā)告警信號刷屏。頻發(fā)信號較多對正常監(jiān)視信號的干擾，重要信號被淹沒在頻發(fā)信號中，存在漏監(jiān)的風險，在頻發(fā)告警信號中直流信號和公用信號的占比達67%。

3）設(shè)備處運行或停電狀態(tài)時的信號核對，對正常監(jiān)視信號干擾嚴重。重要告警信號被淹沒在大量的刷屏信號中，部分信號不能抑制，信號驗收時一個監(jiān)控區(qū)平均有2100條干擾遙信量，重要信號漏監(jiān)風險高。

4）大量常亮光字牌分布在不同廠站不同間隔，導致調(diào)控員在設(shè)備巡檢時耗費大量時間，甚至影響重要異常信號處置時效，隨著監(jiān)控信號大幅增加，嚴重影響工作效率，加重工作負擔。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計不完善

1）電氣量監(jiān)視報警值存在漏洞，調(diào)控員不能及時發(fā)現(xiàn)變化量變動情況，對于電壓越限的報警值，目前只有Uab線電壓報警規(guī)范，相電壓缺少相應(yīng)規(guī)范標準。

2）監(jiān)控系統(tǒng)不支持查詢所有未復歸信號，也無法按照時間、廠站進行監(jiān)控信號的篩選，未確認、未復歸的告警信號超過一定數(shù)量后會自動清屏，嚴重影響對信號的正常監(jiān)控。

3）現(xiàn)階段調(diào)控中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)較為分散，缺乏對監(jiān)控告警信息的分析處理，未形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分析平臺，也沒有技術(shù)輔助系統(tǒng)進行高效監(jiān)視，調(diào)控員在面對人均5.2條/min的信號監(jiān)控量時，常受困于大量表象數(shù)據(jù)，無法及時提取重點信息有效決策。

3 監(jiān)控效率優(yōu)化提升策略

針對目前電網(wǎng)在調(diào)控一體化運行下監(jiān)控員監(jiān)控變電站數(shù)量多，告警信號量大，監(jiān)控效率低，存在漏監(jiān)視的風險等困難需要解決，經(jīng)過深入的分析，提出相應(yīng)的監(jiān)控效率優(yōu)化提升的策略并實際應(yīng)用，主要包括以下幾個方面。

3.1 有效處置干擾信號

1）監(jiān)控信號設(shè)置延時[7]。通過編制“告警信息優(yōu)化延時設(shè)置規(guī)范”，對于設(shè)備正常工作過程中發(fā)出的信號，如彈簧未儲能、控制回路斷線、裝置通信中斷等可短時復歸的信號，在廠站或主站設(shè)置延時進行屏蔽，減少告警窗口信息量,縮短調(diào)控員信息量的判斷時間，提高監(jiān)控工作效率。“告警信息優(yōu)化延時設(shè)置規(guī)范”對45類信號進行延時設(shè)置規(guī)范，對實際運行中67條頻發(fā)、抖動信號進行45 s延時。監(jiān)控信號的延時設(shè)置規(guī)范如表1所示。

表1 監(jiān)控信號的延時設(shè)置規(guī)范（部分信號）

2）建立異常信號分析反饋機制。將頻發(fā)、常發(fā)信號按照信號分層分級納入缺陷管理，調(diào)控專業(yè)統(tǒng)計頻發(fā)信號，由運行人員按照缺陷標準上報缺陷流程處理，納入缺陷管理。明確異常信號處置流程和管控原則。對調(diào)控一體化工作深入開展按月回顧，持續(xù)提升，并進一步完善監(jiān)控范圍管控、應(yīng)急聯(lián)動管控、監(jiān)控業(yè)務(wù)閉環(huán)管控等機制。監(jiān)控專業(yè)組織相關(guān)部門和單位，定期召開監(jiān)控運行分析會，深入分析解決監(jiān)控業(yè)務(wù)技術(shù)和管理方面存在的問題。

3）長期遺留未處理的信號處置。按“定時、定量、定責”原則進行管控，使設(shè)備的隱患在萌芽狀態(tài)時就得以根治，對缺陷流程內(nèi)不能解決的信號則由變電運行所上報技改進行處理，并定期反饋處理情況，由設(shè)備部督促運維單位制定整改措施，在整改未完成之前，由現(xiàn)場運維單位根據(jù)設(shè)備是否影響電網(wǎng)安全情況采取臨時告警抑制。

4）設(shè)備處停電狀態(tài)的信號核對，調(diào)控專業(yè)進行設(shè)備信號屏蔽，遠動自動化專業(yè)負責編制變電站設(shè)備信號抑制整改計劃，完善各變電站信號抑制功能，信號核對時的干擾信號降低到零干擾。

3.2 常亮光字牌清理

監(jiān)控專業(yè)開展監(jiān)控系統(tǒng)常亮光字牌功能拓展專項工作，通過制定“監(jiān)控系統(tǒng)常亮光字牌解決方案”，梳理出3999個常亮光子形成“監(jiān)控系統(tǒng)常亮光字牌表”，并對表中信號進行逐一核實，根據(jù)常亮原因劃分為15個類別，在解決方案中明確每種類別信號的處置方式，涉及現(xiàn)場設(shè)備的由變電管理所配合處理，主站端則根據(jù)主網(wǎng)調(diào)控組修編的《調(diào)控一體化自動化系統(tǒng)遙信取反原則》進行解決，通過優(yōu)化光字牌集中展示如圖1所示，圖中實心表示廠站有紅色光子牌告警。新接入變電站的常亮光字牌同樣遵循以上工作思路，有利于減少無關(guān)信號干擾、降低漏監(jiān)視風險，切實提高監(jiān)視效能。

圖1 220 kV某某線233斷路器油泵啟動告警信號分析

3.3 有效監(jiān)控母線電壓異常

針對電壓越限監(jiān)視模塊不夠直觀、過多依靠人為判斷的問題進行整改，對已接入監(jiān)控系統(tǒng)的變電站建立電壓越限臺賬，覆蓋10 kV、35 kV、110 kV三個電壓等級，涉及線電壓（Uab）、相電壓（Ua、Ub、Uc）、零序電壓（3U0）5個遙測參數(shù)，通過查詢歷史數(shù)據(jù)和電壓曲線，結(jié)合昆電壓無功曲線的要求，分上限值和下限值制定告警值，完成2600余條數(shù)據(jù)梳理，并同步完成監(jiān)控系統(tǒng)上的告警值設(shè)定。通過越限告警、渲染著色反映電壓異常信息，實現(xiàn)電壓集中直觀化監(jiān)控的同時有效防止電壓異常信號漏監(jiān)視。

3.4 研究快速信號分析輔助手段

通過探索頻發(fā)告警信號的快速統(tǒng)計分析手段，自主研發(fā)“監(jiān)控信號統(tǒng)計分析引擎”，結(jié)合實際監(jiān)控業(yè)務(wù)情況不斷完善，提升監(jiān)控信號的統(tǒng)計分析效率。

1）快速統(tǒng)計調(diào)度自動化系統(tǒng)中的遙信動作、復歸總次數(shù)。通過對比每天的監(jiān)控信息運行報表，提前發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)及設(shè)備的運行隱患，下發(fā)至設(shè)備運維單位檢查處理。如在生成日監(jiān)控信息運行報表時，發(fā)現(xiàn)“220 kV草海線233斷路器油泵啟動告警信號”頻發(fā)，當天動作復歸達312次，調(diào)控員評估現(xiàn)場設(shè)備存在運行隱患，及時與現(xiàn)場運維單位聯(lián)系，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)油泵漏油，經(jīng)運維單位及時處理，避免了非計劃停電檢修的后果，具體統(tǒng)計分析結(jié)果如圖1所示，右側(cè)散點圖表示當天各個時間段內(nèi)該信號的動作復歸情況。

2）輔助支撐電網(wǎng)監(jiān)控。通過快速查詢指定信號在時間段內(nèi)的動作復歸情況，支持指定工位、指定變電站、指定信號3個等級的信號查詢，便于調(diào)度監(jiān)控員能快速找出特定信號或者某些類型信號的動作、復歸規(guī)律，輔助監(jiān)控員及時進行相關(guān)決策。

3）防重要信號漏監(jiān)視。快速搜索未復歸信號，能夠直接按照廠站歸納顯示，監(jiān)視人員查看未復歸信號時更有條理、更加系統(tǒng)化，通過快速檢索未復歸的監(jiān)控信號，能夠防止在大量頻發(fā)信號的沖擊下漏監(jiān)重要信號。

4）監(jiān)控報表報告數(shù)據(jù)快速提取。通過快速自動統(tǒng)計“調(diào)控一體化運行簡報”中的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如斷路器、重合閘遙控操作情況，同時能夠快速統(tǒng)計分析指定時間段內(nèi)所有的監(jiān)控信號數(shù)據(jù)，為監(jiān)控信號的快速準確分析提供便利，有效提升統(tǒng)計分析的效率。

3.5 研究監(jiān)控“事件化”技術(shù)

監(jiān)控“事件化”技術(shù)主要通過以設(shè)備為中心的電網(wǎng)運行監(jiān)控數(shù)據(jù)建模，實現(xiàn)基于調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)備的檢修、故障異常、缺陷、操作等信息的運行管理數(shù)據(jù)聚類，通過基于設(shè)備的多維數(shù)據(jù)聚類，構(gòu)建監(jiān)控告警信號因果關(guān)系模型，對電網(wǎng)運行的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行事件化分析，挖掘真正反饋設(shè)備、電網(wǎng)健康狀態(tài)的監(jiān)控事件[8-11]。監(jiān)控事件化技術(shù)框架如圖2所示。

圖2 監(jiān)控事件化技術(shù)框架

主要基于電網(wǎng)靜態(tài)模型、設(shè)備屬性基礎(chǔ)模型、接線方式分析模型，對電網(wǎng)進行拓撲分析，分析電網(wǎng)的接線方式；進一步結(jié)合電網(wǎng)的運行方式分析模型，以及當前電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)信息，對電網(wǎng)的當前運行方式分析，對電網(wǎng)設(shè)備的檢修窗口期進行判定；針對遙信、遙測、遙控等實時運行數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)備檢修窗口期，對檢修事件進行分析，并過濾相關(guān)信號；結(jié)合線路、主變及母線跳閘模型、備自投動作模型等，對跳閘事件進行分析，根據(jù)設(shè)備操作的伴生模型及信號合發(fā)關(guān)系，對監(jiān)控告警信號中操作伴生信號進行分析與過濾；針對剩余的有效告警，根據(jù)接地因果關(guān)系、過載因果關(guān)系、通信異常關(guān)系、設(shè)備缺陷關(guān)聯(lián)關(guān)系等關(guān)系模型進行分析。最終將離散的監(jiān)控告警信號轉(zhuǎn)化為反應(yīng)電網(wǎng)設(shè)備問題本質(zhì)的異常事件，實現(xiàn)告警信號“事件化”監(jiān)控，2021年某季度的事件化監(jiān)視前信號量和事件化監(jiān)視的對比如圖3和圖4所示，通過“事件化”技術(shù)，將每天上送至告警窗的9536個信號聚類成5446個事件。

圖3 事件化監(jiān)視前信號量

圖4 事件化監(jiān)視的事件數(shù)量

4 效果分析

1）干擾的監(jiān)控信號數(shù)量顯著減少。2020年調(diào)控中心主站端收到設(shè)備監(jiān)控信號3415106條，每天平均9356條，監(jiān)控告警信號量從2020年前的每天3萬多條減少至9千多條，監(jiān)控信號數(shù)量減少約70%，事件化監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用，調(diào)控員只需監(jiān)視5446個事件，監(jiān)控效率再提升約42%。

2）巡檢時間效率大幅提升。通過開展監(jiān)控系統(tǒng)常亮光字牌功能拓展專項工作，清理常亮光字2407個，優(yōu)化光字牌集中展示，監(jiān)控員巡檢時間從整改前的3小時縮短至整改后的1 h，效率提升約67%。

3）通過電壓越限臺賬的建立和告警值設(shè)定，電壓監(jiān)視界面更加直觀，電壓越限后系統(tǒng)以越限報文和數(shù)據(jù)變色兩種形式同時發(fā)信，不再依賴人為判斷，尤其是零序電壓的告警值設(shè)定，對于某些發(fā)生接地無法發(fā)信的變電站而言意義重大，可以通過零序電壓越限告警進而發(fā)現(xiàn)接地現(xiàn)象，有效防止了電壓異常信號的漏監(jiān)視。

4）調(diào)控一體化信號分析引擎提升監(jiān)控效率的成效。為及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常提供依據(jù)，有效支撐運維單位消除設(shè)備隱患；通過快速查找未復歸信號情況，有效降低漏監(jiān)視的風險，自該分析引擎應(yīng)用以來，調(diào)控中心未發(fā)生漏監(jiān)視的情況，保證了監(jiān)控安全。

5）人力資源有效集約。通過頻發(fā)抖動信號延時過濾、調(diào)試信號封鎖、清理常亮光字牌、開發(fā)輔助監(jiān)控引擎、監(jiān)控“事件化”技術(shù)等手段，監(jiān)控工位從4個減少至3個，人均監(jiān)視廠站由57座增加至77座，人力資源集約效果明顯。

5 結(jié)束語

隨著電網(wǎng)規(guī)?？焖贁U大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，電網(wǎng)的運行管理模式也隨著不斷改進，為滿足電網(wǎng)監(jiān)控現(xiàn)狀，需要高效的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控方法。通過頻發(fā)、誤發(fā)和伴生等干擾信號的治理，常亮光字牌的整改，減少了信號的干擾和巡視設(shè)備的時間，通過電壓遙測數(shù)據(jù)直觀化，有效防止了電壓異常信號的漏監(jiān)視，為快速發(fā)現(xiàn)母線接地故障提供支持，“監(jiān)控信號統(tǒng)計分析引擎”的開發(fā)應(yīng)用，輔助電網(wǎng)安全高效監(jiān)控“事件化”技術(shù)的創(chuàng)新研究和應(yīng)用，讓電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控技術(shù)向智能化發(fā)展，成為電網(wǎng)調(diào)控智能化技術(shù)創(chuàng)新的良好范例，高效支撐電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控。

監(jiān)控效率提升策略和創(chuàng)新技術(shù)研究和應(yīng)用，電網(wǎng)的監(jiān)控人力資源有效集約，監(jiān)控效率明顯提升，漏監(jiān)視風險大大降低，有效保障了電網(wǎng)設(shè)備安全運行。但隨著電網(wǎng)的快速智能化發(fā)展，只有尋求更多更高的創(chuàng)新突破，才能不斷滿足電網(wǎng)監(jiān)控工作的需要，更好地保證電網(wǎng)設(shè)備的健康運行。