提高電網(wǎng)監(jiān)控效率方法探討

王 強(qiáng)，羅魯東，崔立勃

（青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)“集團(tuán)化運(yùn)作，集約化發(fā)展，精益化管理，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”的要求，青島供電公司實(shí)行“調(diào)度、監(jiān)控一體化”的新模式。所謂‘調(diào)控一體化’，即“電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控中心+運(yùn)維操作隊(duì)”的管理模式，將電網(wǎng)調(diào)度與變電監(jiān)控一體化設(shè)置。調(diào)度員負(fù)責(zé)電網(wǎng)調(diào)度，監(jiān)控員負(fù)責(zé)電網(wǎng)監(jiān)控，巡檢人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。這種方式保證人員職責(zé)分工明確，大大減輕當(dāng)值調(diào)度員的監(jiān)屏、操作壓力，避免不必要的干擾，能夠更好地集中精力做好調(diào)度工作，有利于電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行［1］。然而，變電站的值班人員因遙控和實(shí)行無(wú)人值班而撤離后，其調(diào)度(集控)中心的責(zé)任較傳統(tǒng)站大得多，尤其在所控變電站較多時(shí)更為突出［2］。而且隨著青島電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)監(jiān)控任務(wù)越來越繁重，電網(wǎng)巡視時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致監(jiān)控效率下降，電網(wǎng)可靠性降低。

針對(duì)青島電網(wǎng)現(xiàn)狀和監(jiān)控工作需要，提出了提高監(jiān)控效率的新方法。首先對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控效率低下進(jìn)行原因分析，然后針對(duì)原因提出改進(jìn)措施，對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行分類和分層處理，在此基礎(chǔ)上針對(duì)“四遙”中的遙信和遙測(cè)信號(hào)進(jìn)行信息整合，最后對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行總結(jié)。

1 電網(wǎng)監(jiān)控現(xiàn)狀分析

電網(wǎng)監(jiān)控的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)所轄電網(wǎng)的 “四遙”監(jiān)控、大客戶服務(wù)系統(tǒng)、地方電廠并網(wǎng)管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)線損管理系統(tǒng)、配電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)故障信息管理及通訊、信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、變電站安全防護(hù)等系統(tǒng)的集中監(jiān)控工作，在運(yùn)行操作、事故處理等方面，服從值班調(diào)度員的指揮。以1天24小時(shí)為計(jì)時(shí)周期，工作時(shí)間構(gòu)成如表1所示。

表1 電網(wǎng)監(jiān)控工作時(shí)間

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由表1可見，電網(wǎng)監(jiān)控的日常工作項(xiàng)目時(shí)間達(dá)到全部工作時(shí)間的77.43%，監(jiān)控員的工作強(qiáng)度很大，很難有空余時(shí)間進(jìn)行電網(wǎng)薄弱點(diǎn)分析和思考。其中，電網(wǎng)巡視時(shí)間在電網(wǎng)監(jiān)控日常工作項(xiàng)中時(shí)間所占百分比為58.33%，其余工作項(xiàng)目時(shí)間所占百分比已經(jīng)很小，因此，縮短電網(wǎng)巡視時(shí)間對(duì)提高整個(gè)電網(wǎng)監(jiān)控工作的效率意義重大。

青島電網(wǎng)的電網(wǎng)巡視兩小時(shí)輪巡一次，其中巡視項(xiàng)目包括當(dāng)時(shí)所有的遙測(cè)信號(hào)、此時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)發(fā)出的所有遙信信號(hào)、所有變電站的遙信表及其它異常情況。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，以兩小時(shí)為基準(zhǔn)，其中遙信表巡視占38%、遙測(cè)信號(hào)及遙信信號(hào)分別占11%和10%。因此，遙信表巡視時(shí)間過長(zhǎng)是造成電網(wǎng)監(jiān)控巡視時(shí)間長(zhǎng)的主要原因，同時(shí)遙測(cè)信號(hào)與遙信信號(hào)的巡視時(shí)間長(zhǎng)也不容忽視。

2 原因分析

就上一節(jié)所分析的現(xiàn)狀，下面分別從人員、制度、自動(dòng)化系統(tǒng)方面進(jìn)行分析。

2.1 人員方面

就監(jiān)控人員構(gòu)成而言，現(xiàn)有監(jiān)控人員均從事過變電站工作，有豐富的變電工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及其原理、易發(fā)故障均有深入了解。在擔(dān)任監(jiān)控員前，均經(jīng)上崗考試且合格。而且，監(jiān)控員定期接受以各項(xiàng)規(guī)程、電網(wǎng)運(yùn)行方式、所管轄監(jiān)控系統(tǒng)原理及使用為主題的監(jiān)控工作培訓(xùn)和考核。因此，就自身而言，現(xiàn)有監(jiān)控員完全具備從事監(jiān)控員的資質(zhì)且業(yè)務(wù)合格，滿足監(jiān)控工作的需要。

2.2 制度方面

監(jiān)控中心自成立以來，逐步建立并完善了各項(xiàng)規(guī)章制度，包括《調(diào)度監(jiān)控工作標(biāo)準(zhǔn)》、《調(diào)度監(jiān)控工作分工》、《調(diào)度監(jiān)控值班制度》、《調(diào)度監(jiān)控經(jīng)濟(jì)考核制度》、《調(diào)度監(jiān)控設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)》、《監(jiān)控中心衛(wèi)生管理規(guī)定》、《監(jiān)控中心巡視檢查制度》、《監(jiān)控中心運(yùn)行分析制度》、《無(wú)功電壓管理?xiàng)l例》，從崗位設(shè)置、工作要求、獎(jiǎng)勵(lì)考核各方面做了細(xì)致具體的規(guī)范，制度完整且嚴(yán)謹(jǐn)，不存在對(duì)監(jiān)控工作的制約。

2.3 自動(dòng)化系統(tǒng)

電網(wǎng)巡視所采用的自動(dòng)化系統(tǒng)為南瑞公司的OPEN3000能量管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)在全國(guó)各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，廣受好評(píng)。該系統(tǒng)在遙測(cè)處理、遙信處理、集控功能、計(jì)算與統(tǒng)計(jì)、畫面操作、計(jì)劃值處理、極值潮流統(tǒng)計(jì)與回顧及事故追憶與反演各方面均能滿足電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的需要。然而，青島供電公司與大部分應(yīng)用此系統(tǒng)的地市供電公司采取的調(diào)度運(yùn)行模式不同，采用的是“調(diào)控一體化”模式，OPEN3000系統(tǒng)缺少對(duì)此種模式特殊要求的調(diào)整。

對(duì)此，需要做相應(yīng)改進(jìn)和調(diào)整，以更好的適應(yīng)“調(diào)控一體化”運(yùn)行模式的需要，提高監(jiān)控效率。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)前面所述之原因，對(duì)信號(hào)做出以下處理，以方便電網(wǎng)巡視和監(jiān)控。

3.1 設(shè)計(jì)合理實(shí)用的信息整合界面使得監(jiān)視系統(tǒng)更有針對(duì)性

3.1.1 對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有遙信信號(hào)進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)信號(hào)重要性進(jìn)行種類定義，標(biāo)注重要等級(jí)。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，電網(wǎng)正常調(diào)整所發(fā)出的信號(hào)定義為提示性信號(hào)，將設(shè)備出現(xiàn)異常但暫時(shí)不影響電網(wǎng)整體運(yùn)行所發(fā)出的信號(hào)定義為告警性信號(hào)，將直接引發(fā)或者跳閘的信號(hào)定義為事故性信號(hào)。其中，因?yàn)椴捎肨OP3000電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)，電容器變位信號(hào)數(shù)量非常多，單獨(dú)列出，以與普通開關(guān)的變位信號(hào)有所區(qū)別，防止值班員在眾多的電容器變位信號(hào)中忽視真正的線路開關(guān)變位。其中“告警未復(fù)歸”類為創(chuàng)新分類，將告警信息和事故信息動(dòng)作且未復(fù)歸的信號(hào)劃為此類，大大方便了監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)內(nèi)異常情況。信號(hào)分類如表2所示。

表2 信號(hào)分類

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經(jīng)過以上分類，使得值班員在查看告警信息時(shí)，可依據(jù)信號(hào)種類分主次辨輕重的查看所需信息，避免淹沒在數(shù)量巨大的正常信息流中。

3.1.2 對(duì)信號(hào)進(jìn)行排序

在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行過程中，信號(hào)中經(jīng)常伴隨因某些設(shè)備保護(hù)裝置或遠(yuǎn)動(dòng)模塊發(fā)生異常，不定時(shí)的發(fā)出大量虛假信號(hào)。另外在某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，通常伴隨著發(fā)出若干相關(guān)信號(hào)，這些信號(hào)都是同一廠站的。因此，在信號(hào)歷史查詢中增加按廠站排序，方便信號(hào)的查詢和故障判斷分析。

3.2 對(duì)遙信信號(hào)進(jìn)行信息整合

過去的設(shè)備信號(hào)是按照設(shè)備投產(chǎn)順序，簡(jiǎn)單的將大量遙信信號(hào)按其所屬設(shè)備的順序堆疊在一起，只能逐頁(yè)翻查，完全無(wú)法快速定位。針對(duì)現(xiàn)狀，統(tǒng)計(jì)信號(hào)所屬設(shè)備的種類，將設(shè)備依其性質(zhì)分為以下單元：主變、220 kV 進(jìn)線、110 kV 進(jìn)線/出線、35 kV 進(jìn)線/出線、10 kV出線、母聯(lián)、電容器、其它（直流系統(tǒng)及站用電、綜合信號(hào)、其它信號(hào)、PT）。

如此分類后，巡視時(shí)可快速發(fā)現(xiàn)異常設(shè)備及其異常情況，提高了巡視速度。

3.3 對(duì)遙測(cè)信號(hào)進(jìn)行信息整合

日常電網(wǎng)巡視設(shè)計(jì)遙測(cè)信號(hào)的巡視項(xiàng)目有：主變220 kV側(cè)功率因數(shù)、主變負(fù)荷、10 kV母線電壓、站用電電壓、直流母線電壓、線路電流。針對(duì)以上巡視項(xiàng)目，制作整合的棒圖畫面，并在棒圖上標(biāo)注各類信號(hào)的上下限值，使巡視一目了然。變電站10 kV母線電壓棒圖如圖1所示，其他棒圖類似。

根據(jù)遙測(cè)信號(hào)的重要性，進(jìn)一步整合巡視信息，制作變電站進(jìn)線電流越限表、變電站出線電流越限表、母線電壓越限表，加快發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常的速度。

3.4 利用狀態(tài)估計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)異常信號(hào)

狀態(tài)估計(jì)是當(dāng)代電力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)的重要組成部分，其功能是根據(jù)電力系統(tǒng)的各種量測(cè)信息，估計(jì)出電力系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。它是電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制和安全評(píng)估等方面的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)問題經(jīng)過長(zhǎng)期研究，取得了豐碩的成果。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的完整流程是：傳入遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)→遙測(cè)、遙信驗(yàn)錯(cuò)→網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥钚《藸顟B(tài)估計(jì)圮不良數(shù)據(jù)辨識(shí)→估計(jì)出系統(tǒng)狀態(tài)［4，5］。

圖1 變電站10 kV母線電壓棒圖

狀態(tài)估計(jì)可以對(duì)SCADA遙信遙測(cè)進(jìn)行校驗(yàn)，辨識(shí)出不正常的遙測(cè)信號(hào)，快速準(zhǔn)確的判斷系統(tǒng)內(nèi)的異常遙測(cè)信息及開關(guān)刀閘的異常狀態(tài)，現(xiàn)階段可用來輔助電網(wǎng)巡視的異常遙測(cè)可分為以下幾種：遙測(cè)越限、PQI不匹配、遙測(cè)不平衡、變壓器分接頭；異常遙信可分為以下幾種：開關(guān)刀閘狀態(tài)、刀閘并母線、母線分裂運(yùn)行。

由此，可迅速發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常，避免因信號(hào)不準(zhǔn)確造成誤判斷，導(dǎo)致設(shè)備過載、電網(wǎng)失去穩(wěn)定。

3.5 引入可視化模塊監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)

引入省內(nèi)首次應(yīng)用的可視化模塊，該模塊利用二維的餅圖、箭頭、等高線和三維的柱狀圖等可以直觀的顯示電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，包括線路負(fù)荷、發(fā)電機(jī)組出力、變壓器負(fù)載、電壓分布及電網(wǎng)斷面潮流等情況，通過設(shè)定有效的閥值和限值，監(jiān)控人員可直觀的查看電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，而不必記住各種設(shè)備的運(yùn)行額定值，可將全部精力投入到巡視中，大大提高了巡視效率。

4 應(yīng)用效果

對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控的遙信信號(hào)巡視時(shí)間做了記錄，如表3所示，相同信號(hào)量的巡視時(shí)間縮短70%，效率大為提高。

表3 系統(tǒng)應(yīng)用前后遙信信號(hào)巡視時(shí)間表

在系統(tǒng)試運(yùn)行期間，借助告警系統(tǒng)的提示，監(jiān)控值班員及時(shí)發(fā)現(xiàn)2起110kV變壓器有載調(diào)壓分接頭故障，3起直流充電機(jī)故障，2起GIS設(shè)備漏氣故障，并在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)問題設(shè)備進(jìn)行處理，避免了故障的升級(jí)，保證了人身、設(shè)備以及電網(wǎng)的安全。

5 結(jié)論

針對(duì)青島電網(wǎng)特殊的“調(diào)控一體化”運(yùn)行模式，根據(jù)電網(wǎng)監(jiān)控工作的需要，對(duì)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類分層處理，并將各類信息進(jìn)行整合，制作各類信息整合頁(yè)面，滿足了電網(wǎng)監(jiān)控工作的需要，提高了監(jiān)控效率，保障了國(guó)慶六十周年、全運(yùn)會(huì)、冬季高峰電網(wǎng)正常可靠供電，實(shí)踐中取得很好成效。

［1］ 王晶晶,劉巍,張勇平,李群炬,劉平,李平,王豐,劉鴻斌.華北電網(wǎng)無(wú)人值班站和集控中心管理模式的探討［J］.華東電力,2009(10):24-27.

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