基于智能電網(wǎng)調(diào)度控制D5000系統(tǒng)的監(jiān)控信息優(yōu)化處理

張心潔， 王建

(國網(wǎng)天津市城西供電公司，天津 300190)

0 引 言

在“調(diào)控一體化”模式下，變電站實行集中監(jiān)控，以告警直傳方式能反應(yīng)受控站設(shè)備實際運行狀態(tài)的監(jiān)控信息，實時上送至調(diào)控中心[1]。隨著集中監(jiān)控與調(diào)度運行業(yè)務(wù)的融合，實時告警信息激增，頻發(fā)、誤發(fā)的設(shè)備異常信息及電網(wǎng)故障時產(chǎn)生大量瞬時干擾信息，給正常的設(shè)備監(jiān)控工作帶來了極大挑戰(zhàn)。

2014年，國網(wǎng)天津城西公司以調(diào)度自動化主站改造工程為契機，引入先進的智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)(以下簡稱D5000系統(tǒng))，為監(jiān)控信息優(yōu)化處理問題的解決提供了新的思路[2]1-44。文中提出了基于D5000系統(tǒng)的監(jiān)控信息優(yōu)化處理措施，包括告警分類管理、上窗時間延遲、單點或間隔抑制、告警窗自動折疊等，以解決上述變電站設(shè)備監(jiān)控信息處理的相關(guān)問題[3-4]。

傳統(tǒng)ON2000系統(tǒng)中采用監(jiān)控信息狀態(tài)封鎖方法，通過屏蔽問題信號狀態(tài)，防止信息上傳至告警窗，后臺顯示信息封鎖狀態(tài)；D5000系統(tǒng)中采用單點或間隔告警抑制方法，在釋放告警窗顯示空間的同時，后臺保留問題信息真實狀態(tài)。同時開發(fā)了更加智能的告警信息折疊功能，通過折疊一段時間內(nèi)的冗余重復(fù)信息，實現(xiàn)信息上窗前的篩選過濾工作，從根本上減少上傳至告警窗的信息總量，可有效處理監(jiān)控信息頻發(fā)、誤發(fā)問題，減少監(jiān)控員遺漏或誤判信息等失誤的發(fā)生，從而提高電網(wǎng)調(diào)控管理水平和公司運營效率[5-6]。

1 告警服務(wù)功能綜述

監(jiān)控告警是調(diào)度控制系統(tǒng)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備監(jiān)控信息處理后，上傳至告警窗顯示的告警條文，是監(jiān)控運行的重點關(guān)注對象，包括電力系統(tǒng)運行狀態(tài)變化、未來系統(tǒng)預(yù)測、設(shè)備監(jiān)視與控制、調(diào)度員操作記錄等[7]。

圖1顯示了D5000系統(tǒng)中監(jiān)控告警服務(wù)功能的具體流程。其中告警服務(wù)充當(dāng)著中樞神經(jīng)控制系統(tǒng)的角色，可接收應(yīng)用程序(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA、電力應(yīng)用軟件PAS、自動發(fā)電控制AGC等)發(fā)送的告警源信息(包括事件順序記錄SOE、保護動作和變位信號、通信鏈路告警等)，并根據(jù)告警定義配置，向所連接的各個告警客戶端分派任務(wù)，通知其采取相應(yīng)的告警行為，具體功能如下：

圖1 告警服務(wù)功能和實時告警窗顯示流程圖

(1)分別對各應(yīng)用程序發(fā)送的告警源信息進行解析，并從消息結(jié)構(gòu)體中獲取其告警類型和相應(yīng)狀態(tài)，便于統(tǒng)一定義和管理[8]；

(2)提供預(yù)處理的告警信息給實時告警中間層，對信息進行動作/復(fù)歸，越限/正常的匹配；

(3)通過數(shù)據(jù)庫提交服務(wù)進程，實現(xiàn)對歷史庫中告警信息的保存和查詢應(yīng)用；

(4)針對不同類型的告警信息，提供不同的告警方式(可在告警定義界面(alarm_define)定義)，如推畫面、語音、上告警窗、登錄告警庫等；

(5)提供統(tǒng)一的動態(tài)庫和告警格式規(guī)范供應(yīng)用發(fā)送告警使用，便于綜合智能告警處理。

2 告警信息分類處理

根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/GDW 11398—2015變電站設(shè)備監(jiān)控信息規(guī)范》的要求，按對電網(wǎng)和設(shè)備影響的輕重緩急程度分為：事故、異常、越限、變位和告知五級信息(事故及變位信息應(yīng)同時上送SOE信號)[2]5-6，可分等級地反映電網(wǎng)設(shè)備運行情況和狀態(tài)監(jiān)測信息。

其中事故信息最為重要，主要對應(yīng)設(shè)備動作信號；異常信息次之，主要對應(yīng)設(shè)備告警信息；越限和變位信息也較為重要，可分別反映設(shè)備重要遙測信息和斷路器、隔離開關(guān)分合閘位置等；告知信息則為反映電網(wǎng)設(shè)備運行情況、狀態(tài)監(jiān)測的一般信息。

實時告警窗是告警頁面展現(xiàn)的主要形式，提供統(tǒng)一的告警監(jiān)控平臺，具有全面、靈活、實時、穩(wěn)定等特性。如圖2所示，在D5000系統(tǒng)中，實時告警窗可以接收告警中間層和告警服務(wù)的告警，并按照五類告警(事故、異常、越限、變位、告知)分顏色分類別地，在不同的窗口中顯示告警信息。同時，將事故、告警、越限、變位信息整合在一起，即組成了“綜合告警”窗口。

圖2 監(jiān)控信息實時告警窗

圖3 D5000系統(tǒng)告警類型設(shè)置對話框

監(jiān)控員的日常工作是對“綜合告警”窗口中的告警信息進行實時監(jiān)控，根據(jù)告警類別，采取相應(yīng)處理措施，告知信息一般不在“綜合告警”窗口顯示，僅需定期查詢即可。圖3顯示了D5000系統(tǒng)的告警類型設(shè)置對話框，通過對該對話框中“綜合告警”窗口顯示信息的告警類型進行勾選設(shè)置，可以有效減少監(jiān)控員運行監(jiān)視的工作量。

3 告警信息優(yōu)化處理

告警信息通過告警服務(wù)被接收至告警中間層過程中，可通過后臺程序配置文件及自定義過濾功能等，對需要推送至告警窗的信息進行處理，有效降低短時間內(nèi)大量告警信息上送造成的監(jiān)控風(fēng)險，釋放占用的系統(tǒng)資源，提升系統(tǒng)運行效率。表1中列舉了D5000系統(tǒng)告警中間層自定義過濾信息的幾種過濾條件以及相關(guān)具體含義。

表1 告警信息自定義過濾條件及含義

D5000系統(tǒng)中常用的監(jiān)控信息優(yōu)化處理方法包括上窗時間延遲、單點或間隔抑制、告警窗折疊等。其中，上窗時間延遲、單點或間隔抑制可通過restrain_flag過濾條件設(shè)置完成；而告警窗折疊則需進一步在配置文件中更改條件才能實現(xiàn)。

3.1 告警信息加延時處理

圖4 告警信息上窗延時處理流程

告警信息加延時處理，主要針對頻繁動作且隨即自動復(fù)歸的信號進行處理。首先由監(jiān)控員判斷接收到的監(jiān)控信息是否需要設(shè)置告警延時；同時判斷在所設(shè)置的延時時段內(nèi)，是否收到監(jiān)控信息動作對應(yīng)的復(fù)歸信息；當(dāng)設(shè)置告警延時，且在延時內(nèi)收到復(fù)歸信息的情況下，該告警信息可被過濾，從而有效減少D5000系統(tǒng)負(fù)荷，有利于監(jiān)控人員實時監(jiān)控、及時處理有用的告警信息。具體的告警信息加延時處理流程如圖4所示。

在實際應(yīng)用中，主要存在以下幾種告警信息，可采用設(shè)置上窗延時方法進行處理：

(1)設(shè)備操作中產(chǎn)生的各種伴生信號，一般為瞬時信息(短時間內(nèi)即可完成動作復(fù)歸)，通常采用告警信息加10 s延時的處理方法。不過，若發(fā)生超過規(guī)定時間沒有復(fù)歸的情況，或者出現(xiàn)告警信息頻繁動作復(fù)歸的現(xiàn)象，設(shè)備可能存在異常問題，需要及時檢修，因此為了防止漏查信息，采用告警信息折疊的方法更加適宜；

(2)在處理電壓、電流等遙測越限數(shù)據(jù)時，也可以采用該種方法，例如當(dāng)110 kV母線線電壓由于裝置故障或數(shù)據(jù)采集等異常情況，出現(xiàn)非正常越限，且數(shù)值短時間內(nèi)可恢復(fù)正常的情況下，可以對該信息加30 s延時處理，從而直接屏蔽規(guī)定延時時段內(nèi)即能復(fù)歸的越限信息[9]；

(3)D5000系統(tǒng)下，對101和104兩個通訊通道的信號較為敏感，通道瞬時異?；蛲锻艘材芊从吵鰜恚擃愋盘栆矔诙虝r間內(nèi)復(fù)歸，可將此類信息進行過濾，僅當(dāng)101和104通訊通道全部斷開時，將信息呈現(xiàn)在“綜合告警”窗口中；

(4)有些變電站進行遙調(diào)操作時，分接開關(guān)檔位在升降過程中，由于設(shè)備原因可能會出現(xiàn)短暫到0的情況，這種變化屬于無用信息，且一般會在幾秒內(nèi)恢復(fù)正常，該類信息不需要上送至告警窗，可以通過加10s延時過濾該信息。

3.2 告警信息單點或間隔抑制

D5000系統(tǒng)中的告警信息抑制方法主要有以下2種：一種是告警信息掛牌處理，通常用于變電站內(nèi)二次設(shè)備檢修、試驗等工作時，對短時間內(nèi)產(chǎn)生的大量調(diào)試信號進行屏蔽，避免影響監(jiān)控員對設(shè)備真實情況的判斷；第二種是單點、間隔甚至是全廠站的告警抑制，主要針對由于設(shè)備運行異常導(dǎo)致的頻發(fā)信息，避免該設(shè)備相關(guān)信號頻繁上送至告警窗，釋放被占用的告警窗空間。

告警信息掛牌處理是指監(jiān)控員手動地，在監(jiān)控間隔內(nèi)掛反映一次設(shè)備檢修、冷備用等實際運行狀態(tài)的標(biāo)志牌[1]。掛牌后，與此設(shè)備對應(yīng)的全部監(jiān)控信息將會被過濾，不再顯示在“綜合告警”窗口中，從而實現(xiàn)冗余重復(fù)信息的屏蔽功能，排除檢修、試驗信息等對運行廠站監(jiān)控的干擾。

告警信息的掛牌屬性，用reserved_2進行表示，數(shù)值為各種標(biāo)志牌ID號，若reserved_2≤0，表示該信息未掛牌，不過濾；否則，根據(jù)D5000系統(tǒng)中標(biāo)志牌ID號定義表查找該標(biāo)志牌是否具有告警抑制屬性，有則過濾，沒有則不過濾。

由于設(shè)備或主站異常需要使用告警間隔抑制方法處理設(shè)備監(jiān)控信息的情況主要有以下2類：

(1)監(jiān)控主站問題導(dǎo)致的受控站設(shè)備告警信息頻發(fā)，監(jiān)控員在對相關(guān)設(shè)備間隔進行抑制的同時，應(yīng)將問題計入自動化缺陷，協(xié)助相關(guān)部門進行處理后，及時解除對相關(guān)設(shè)備間隔的抑制；

(2)受控站設(shè)備運行異常引起的設(shè)備告警信息頻發(fā)，監(jiān)控員應(yīng)抑制該故障設(shè)備間隔，并將監(jiān)控權(quán)暫時下放給受控站現(xiàn)場運維人員，確認(rèn)問題解決后，再取消對相關(guān)設(shè)備間隔的抑制。

表2中顯示了告警窗中監(jiān)控信息所用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即實時庫

表2 告警信息動作未復(fù)歸記錄表結(jié)構(gòu)體

動作未復(fù)歸記錄表，通過對表中的告警抑制標(biāo)記restrain_flag參數(shù)項進行配置，可以實現(xiàn)單點、間隔甚至全廠站的告警信息抑制和過濾，從而在告警窗中顯示用戶需要的結(jié)果。

當(dāng)restrain_flag參數(shù)賦值為1時，表示為單點告警抑制；參數(shù)賦值為2時，為間隔告警抑制；參數(shù)賦值為3時，為全廠站告警抑制。

被抑制或掛牌的告警信息應(yīng)在相應(yīng)的告警信息匯總表中有所體現(xiàn)，包含廠站名稱、信息名稱、抑制或掛牌時間等內(nèi)容，解除抑制或掛牌后信息自動在表中消失，恢復(fù)正常狀態(tài)下的監(jiān)控，同時自動上送至“綜合告警”窗口。

3.3 告警信息自動折疊處理

相較于ON2000系統(tǒng)中告警信息狀態(tài)封鎖方法而言，D5000系統(tǒng)中單點或間隔告警抑制的使用，對于屏蔽頻發(fā)告警信息，釋放告警窗顯示空間更加行之有效，然而考慮到告警抑制方法需要由監(jiān)控員對已經(jīng)上送至告警窗的信息進行人工判斷和抑制操作，依然會對監(jiān)控工作造成一定影響，因此提出了更加智能化、自動化的告警信息折疊處理方法，通過折疊一段時間內(nèi)的冗余重復(fù)信息，可有效解決告警信息頻發(fā)、誤發(fā)問題。

在D5000系統(tǒng)中，告警窗中的信息折疊主要分為兩種形式：一種是實時告警信息折疊，即在實時監(jiān)控狀態(tài)下，按照一定規(guī)則將一段時間內(nèi)頻繁上送的同一告警信息折疊顯示；另一種是指定告警信息折疊，即僅對系統(tǒng)指定設(shè)備的所有告警信息進行折疊顯示，無時間與次數(shù)限制。

告警窗中只顯示最新一條的折疊告警信息，包含折疊標(biāo)記、顯示折疊告警最新的告警時間、折疊次數(shù)等，如圖5所示。同時信息保持正常的上送順序，不影響監(jiān)控信息的時序分析。

圖5 實時告警窗告警信息折疊顯示

實時告警信息折疊按照配置文件中設(shè)定的告警折疊規(guī)則，進行信息折疊計算，判斷是否需要折疊信息。若5分鐘內(nèi)，告警信息僅動作、復(fù)歸一至兩次，則正常顯示；若其動作、復(fù)歸次數(shù)達到三次及以上，則認(rèn)為該信息頻繁變位，打上標(biāo)記并在告警窗中折疊顯示。

表3中顯示了D5000系統(tǒng)中告警折疊規(guī)則的基本配置信息，通過獲取折疊告警最低間隔時間和折疊告警最低折疊次數(shù)作為折疊計算的對比條件，進行告警信息折疊分析。

表3 告警折疊規(guī)則基本配置文件和信息

對上送的數(shù)據(jù)可提供告警沒有達到折疊要求和折疊告警信息兩種顯示方式，同時可實現(xiàn)對已折疊告警信息的展開顯示，右鍵點擊“查詢折疊告警詳細(xì)信息”選項，即可通過搜索信號id、折疊次數(shù)、開始時間等信息，從后臺的共享內(nèi)存中查詢相應(yīng)的告警信息，告警窗中結(jié)果顯示如圖6所示。

圖6 實時告警窗告警信息折疊展開顯示

指定告警折疊的基本原理和折疊規(guī)則與實時告警折疊基本相同，區(qū)別在于指定折疊需要用戶在告警窗上手動指定某個設(shè)備進行告警信息折疊。

在告警窗中，右鍵點擊“指定折疊告警”選項，可實現(xiàn)“申請指定折疊”和“取消指定折疊”等功能，同時在“指定折疊一覽”頁面點擊“刪除”按鈕，也可取消折疊操作，如圖7所示。

圖7 實時告警窗告警信息折疊顯示

“指定折疊一覽”頁面中，可以清楚查看哪些告警信息被指定折疊。指定折疊還可與實時告警折疊混合使用，若出現(xiàn)設(shè)備或者主站等異常情況時，可由監(jiān)控員對可能出現(xiàn)信息頻發(fā)、誤發(fā)的設(shè)備進行指定折疊，在故障解除后取消對告警信息的指定折疊，恢復(fù)對告警信息的實時折疊。

4 結(jié)束語

為更好地解決變電站集中監(jiān)控模式下，告警信息量巨大，冗余干擾信息多，信息頻發(fā)、誤發(fā)等問題，本文提出了基于D5000系統(tǒng)的監(jiān)控信息優(yōu)化處理新思路，包括告警分類管理、上窗時間延遲、單點或間隔抑制、告警窗自動折疊等。

應(yīng)用于城西公司所轄變電站的集中監(jiān)控工作，使監(jiān)控月信息量由8 603條減少至4 039條，減少53.05%，周信息量由2 155條減少至684條，減少68.25%，監(jiān)控員日均監(jiān)控信息量由102.6條減少至53.8條，減少47.56%。實際運行結(jié)果表明該措施可有效消除、折疊冗余信息，釋放告警窗顯示空間，防止干擾監(jiān)控員正常監(jiān)視工作，減少信息遺漏、誤判等失誤發(fā)生，顯著提升監(jiān)控信息管理水平和公司運營效率，為D5000系統(tǒng)在線應(yīng)用工作提供借鑒參考作用，具有良好應(yīng)用推廣價值。

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