提高電網(wǎng)監(jiān)控效率方法探討

王 強，羅魯東，崔立勃

（青島供電公司，山東 青島 266002）

0 引言

根據(jù)國家電網(wǎng)“集團化運作，集約化發(fā)展，精益化管理，標準化建設(shè)”的要求，青島供電公司實行“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+運維操作隊”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)度員負責電網(wǎng)調(diào)度，監(jiān)控員負責電網(wǎng)監(jiān)控，巡檢人員負責現(xiàn)場實施。這種方式保證人員職責分工明確，大大減輕當值調(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)濟運行［1］。然而，變電站的值班人員因遙控和實行無人值班而撤離后，其調(diào)度(集控)中心的責任較傳統(tǒng)站大得多，尤其在所控變電站較多時更為突出［2］。而且隨著青島電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，電網(wǎng)監(jiān)控任務(wù)越來越繁重，電網(wǎng)巡視時間過長，導(dǎo)致監(jiān)控效率下降，電網(wǎng)可靠性降低。

針對青島電網(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。首先對電網(wǎng)監(jiān)控效率低下進行原因分析，然后針對原因提出改進措施，對各種信號進行分類和分層處理，在此基礎(chǔ)上針對“四遙”中的遙信和遙測信號進行信息整合，最后對應(yīng)用效果進行總結(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)是負責所轄電網(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)測管理系統(tǒng)、繼電保護故障信息管理及通訊、信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、變電站安全防護等系統(tǒng)的集中監(jiān)控工作，在運行操作、事故處理等方面，服從值班調(diào)度員的指揮。以1天24小時為計時周期，工作時間構(gòu)成如表1所示。

表1 電網(wǎng)監(jiān)控工作時間

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

青島電網(wǎng)的電網(wǎng)巡視兩小時輪巡一次，其中巡視項目包括當時所有的遙測信號、此時間段內(nèi)系統(tǒng)發(fā)出的所有遙信信號、所有變電站的遙信表及其它異常情況。經(jīng)過統(tǒng)計，以兩小時為基準，其中遙信表巡視占38%、遙測信號及遙信信號分別占11%和10%。因此，遙信表巡視時間過長是造成電網(wǎng)監(jiān)控巡視時間長的主要原因，同時遙測信號與遙信信號的巡視時間長也不容忽視。

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、自動化系統(tǒng)方面進行分析。

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，對現(xiàn)場設(shè)備及其原理、易發(fā)故障均有深入了解。在擔任監(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規(guī)程、電網(wǎng)運行方式、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規(guī)章制度，包括《調(diào)度監(jiān)控工作標準》、《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)濟考核制度》、《調(diào)度監(jiān)控設(shè)備管理標準》、《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)控中心運行分析制度》、《無功電壓管理條例》，從崗位設(shè)置、工作要求、獎勵考核各方面做了細致具體的規(guī)范，制度完整且嚴謹，不存在對監(jiān)控工作的制約。

2.3 自動化系統(tǒng)

電網(wǎng)巡視所采用的自動化系統(tǒng)為南瑞公司的OPEN3000能量管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)在全國各級電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，廣受好評。該系統(tǒng)在遙測處理、遙信處理、集控功能、計算與統(tǒng)計、畫面操作、計劃值處理、極值潮流統(tǒng)計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)度運行模式不同，采用的是“調(diào)控一體化”模式，OPEN3000系統(tǒng)缺少對此種模式特殊要求的調(diào)整。

對此，需要做相應(yīng)改進和調(diào)整，以更好的適應(yīng)“調(diào)控一體化”運行模式的需要，提高監(jiān)控效率。

3 改進措施

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

3.1 設(shè)計合理實用的信息整合界面使得監(jiān)視系統(tǒng)更有針對性

3.1.1 對信號進行分類

對數(shù)據(jù)庫中的所有遙信信號進行調(diào)查，根據(jù)信號重要性進行種類定義，標注重要等級。對系統(tǒng)運行過程中，電網(wǎng)正常調(diào)整所發(fā)出的信號定義為提示性信號，將設(shè)備出現(xiàn)異常但暫時不影響電網(wǎng)整體運行所發(fā)出的信號定義為告警性信號，將直接引發(fā)或者跳閘的信號定義為事故性信號。其中，因為采用TOP3000電壓自動控制系統(tǒng)，電容器變位信號數(shù)量非常多，單獨列出，以與普通開關(guān)的變位信號有所區(qū)別，防止值班員在眾多的電容器變位信號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作且未復(fù)歸的信號劃為此類，大大方便了監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)內(nèi)異常情況。信號分類如表2所示。

表2 信號分類

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經(jīng)過以上分類，使得值班員在查看告警信息時，可依據(jù)信號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 對信號進行排序

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

3.2 對遙信信號進行信息整合

過去的設(shè)備信號是按照設(shè)備投產(chǎn)順序，簡單的將大量遙信信號按其所屬設(shè)備的順序堆疊在一起，只能逐頁翻查，完全無法快速定位。針對現(xiàn)狀，統(tǒng)計信號所屬設(shè)備的種類，將設(shè)備依其性質(zhì)分為以下單元：主變、220 kV 進線、110 kV 進線/出線、35 kV 進線/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、其它信號、PT）。

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

3.3 對遙測信號進行信息整合

日常電網(wǎng)巡視設(shè)計遙測信號的巡視項目有：主變220 kV側(cè)功率因數(shù)、主變負荷、10 kV母線電壓、站用電電壓、直流母線電壓、線路電流。針對以上巡視項目，制作整合的棒圖畫面，并在棒圖上標注各類信號的上下限值，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)遙測信號的重要性，進一步整合巡視信息，制作變電站進線電流越限表、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)估計監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)異常信號

狀態(tài)估計是當代電力系統(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)的各種量測信息，估計出電力系統(tǒng)當前的運行狀態(tài)。它是電力系統(tǒng)運行、控制和安全評估等方面的基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計問題經(jīng)過長期研究，取得了豐碩的成果。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的完整流程是：傳入遙測、遙信數(shù)據(jù)→遙測、遙信驗錯→網(wǎng)絡(luò)拓撲分析→最小二乘狀態(tài)估計圮不良數(shù)據(jù)辨識→估計出系統(tǒng)狀態(tài)［4，5］。

圖1 變電站10 kV母線電壓棒圖

狀態(tài)估計可以對SCADA遙信遙測進行校驗，辨識出不正常的遙測信號，快速準確的判斷系統(tǒng)內(nèi)的異常遙測信息及開關(guān)刀閘的異常狀態(tài)，現(xiàn)階段可用來輔助電網(wǎng)巡視的異常遙測可分為以下幾種：遙測越限、PQI不匹配、遙測不平衡、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、母線分裂運行。

由此，可迅速發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)異常，避免因信號不準確造成誤判斷，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)運行的數(shù)據(jù)，包括線路負荷、發(fā)電機組出力、變壓器負載、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)運行數(shù)據(jù)，而不必記住各種設(shè)備的運行額定值，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

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

表3 系統(tǒng)應(yīng)用前后遙信信號巡視時間表

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

5 結(jié)論

針對青島電網(wǎng)特殊的“調(diào)控一體化”運行模式，根據(jù)電網(wǎng)監(jiān)控工作的需要，對能量管理系統(tǒng)進行改進，對信號進行分類分層處理，并將各類信息進行整合，制作各類信息整合頁面，滿足了電網(wǎng)監(jiān)控工作的需要，提高了監(jiān)控效率，保障了國慶六十周年、全運會、冬季高峰電網(wǎng)正常可靠供電，實踐中取得很好成效。

［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.

［2］ 黃煒,張杰明,綦孝文,李存義.調(diào)度集控一體化系統(tǒng)責任區(qū)管理和告警解決方案［J］.電網(wǎng)技術(shù),2007(12):264-267.

［3］ Takehiko Takahashi,Taro Kawase.Calculation of earth resistance for a deep-driven rod in a multi-layer earth structure［J］.IEEE Transactions on Power Delivery,1991,6(2):608-614.

［4］ 李碧君,薛禹勝,顧錦汶,韓禎祥.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計問題的研究現(xiàn)狀和展望［J］.電力系統(tǒng)自動化,1998,(11).

［5］ 黃彥全.電力系統(tǒng)狀態(tài)估計若干問題的研究［D］.西南交通大學(xué),2005.