變電站集中監控信息密度對監控力的影響

李豐偉，鄭瑜

(國網寧波供電公司,浙江 寧波 315010)

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變電站集中監控信息密度對監控力的影響

李豐偉，鄭瑜

(國網寧波供電公司,浙江 寧波 315010)

提出了電網監控信息密度的概念和計算方法，并對監控效力的內涵進行了分析和探討，深入分析了信息密度對監控效力的影響關系，并利用這種分析模型對寧波電網的信息密度及其對監控效力的影響做了研究分析。

變電站;集中監控;信息密度;監控效力

1 引言

為了減少管理層級、提升管理效率、加快事故處理響應速度，“三集五大” 革新了原有的電網管理模式，將變電站監控業務納入調度部門，實現了電網調度和變電站集中監控二合為一的“大運行”模式。從分散到集中，不僅需要監控系統的堅強支撐，更依賴對監控信息的有效管理，包括信息的展示、捕獲、分析、處置等全過程管控，才能構筑電網安全運行的底線，真正實現業務集約、層級精簡，管理高效的“大運行”體系目標[1-3]。

由于每接入一個廠站均需在集中監控系統構建信息庫，因此隨著接入規模的不斷增大，集中監控系統逐漸積蓄了海量信息。根據估算，一個220kV廠站遙信基數約2000點，一個110kV廠站遙信基數約1000點，而一個35kV廠站遙信基數約500點。這種海量信息給電網集中監控帶來的安全風險不容忽視：要確保如此多的信息監控到位，不但要求有嚴格、高效和清晰的管理流程，還要由很強的執行力和監管措施[4-5]。

文中對電網監控信息密度及監控效力的內涵進行了描述和深入分析[6-7]，并通過數學模型探討了信息密度對監控效力的影響關系。并利用該模型對寧波電網監控進行了研究分析。

2 數學模型分析

2.1 信息密度的概念及計算方法

(1)信息密度的概念：信息密度就是表征一定信息流量下，多種重要性不同的有效信息總的量化值。

(2)信息密度的構成要素：

(3)信息密度的計算方式

2.2 監控效力的概念及計算方法

(1)監控效力的定義：監控效力就是表征一定時間處理完全部或部分監控任務能力的量化值。

(2)監控效力的構成要素

(3)監控效力的計算方式

2.3 信息密度對監控效力的影響

(1)信息密度計算

隨機給定20條/min的信息流量，實驗時間為1min，20條其具體分布及各信號所占權重如表1所示(權重值已根據層次分析法求得)：

表1 信息權重和數量分配

顯然，這里s=2，其信息密度為：

2×(0.25×7+0.1×4+0.45×3+0.2×6)=9.4

(2)監控效力計算

表2 處理信息完成時間

其監控效力為：

(0.25/2+0.25/3+0.25/1.5+0.25/2.1+0.25/2.5+0.25/3.2+0.25/1.5)/7+(0.1/2+0.1+0.1/2+0.1)/4+(0.45/1+0.45/2.4+0.45/1.5)/3+(0.2/2.8+0.2/1.6+0.2/2+0.2/3+0.2/1+0.2/2.5)/6=0.614

因此，第一組實驗可得到有關監控信息密度與監控效力之間的一組點坐標(9.4,0.614),通過多次實驗，能得到多組數據，便可繪制曲線[8-10]。

3 電網信息密度與監控影響分析

3.1 實驗方法

本次實驗共有實驗人員50 人一起完成,其中女性10 人,20～25 歲15 人,26～30 歲9 人,30～40歲13人，50歲以上7 人，實驗模擬環境是由調控中心自行開發的一款模擬能量管理系統軟件，實驗分多個類別進行，每次1人，輪流實驗。第一個類別實驗由多名男、女監控員分別在上午(9:00)、下午(16:00)、凌晨(2:00)三個時間段進行監控模擬，目的是為了比較相同屬性的監控員在一天中的不同時間段監控效力的變化情況(圖1、圖2)；對數據整理后也可以進一步分析得出性別差異對監控效力的影響(圖3、圖4、圖5)；第二個類別實驗分別選取不同年齡段的4位實驗員進行實驗，目的是為了比較年齡因素對監控效力的影響情況(見圖6)。

3.2 實驗結果

(1)不同時間段監控效力比較

圖1 不同時間段監控效力比較(男)

圖2 不同時間段監控效力比較(女)

(2)不同性別間監控效力比較

圖3 男、女監控員監控效力比較(上午)

圖4 男、女監控員監控效力比較(下午)

圖5 男、女監控員監控效力比較(晚上)

(3)不同年齡段監控效力比較

圖6 不同年齡段監控員監控效力比較

3.3 結果分析

從每組實驗對比，我們能得出以下結論：首先，通過分析第一組實驗結果，可以發現一天中，監控員在白天的監控效力較晚上要強很多。而上午與下午的監控效力較為接近，如圖1、圖2所示。分析第二組實驗發現，在信息密度較低的情況下，女性監控員的監控能力較之男性要略強，這與女性天生的細心不無聯系。而隨著信息密度的加大，男性監控員的監控能力逐漸超過了女性監控員，這與男性處理問題的冷靜沉重有一定的聯系，如圖3～圖5所示。從第三組實驗結果分析可得，超過50歲的監控員監控能力最低，對于監控崗位的適應性最差，如圖6所示。在信息密度較低的情況下，年齡越輕的監控員監控能力越強(尤其是20～25歲監控員，在低信息密度下的監控效力最強，跟他們的反應快速有著直接的關系)，而隨著信息密度的加大，中年(30～40歲)監控員的監控效力優勢體現的非常明顯，這與他們的工作經驗及業務技巧有很大的聯系。 從實驗結果可以看出，當信息密度進入100之后，監控員的監控效力將驟降到一個極小的水平，這種情況下單個監控員的監控能力是極其薄弱的，對于電網監控也存在極大的隱患，這個區間也叫做曲線的“拐點”區間。

在電網實際運行中，當遇到類似臺風、冰災等極端惡劣的情況，這種情況下會產生海量信號刷屏。據臺風影響期間的數據顯示，當日電網監控信息量約有10萬條，刷屏高峰期間信息密度大約在30條/s，經計算期間信息密度超過300(計算方式詳見本文第二章第一節)，這些極端情況下的刷屏速度一旦超過人眼的接受范圍，將形成“視盲癥”，使得監控效力大幅下降。在本次模擬實驗中，也出現了極端的信息密度。從實驗結果分析可得，在極端情況下，任何監控員的監控效力都處于極低的水平。相比較之下，男性監控員的總體平均水平高于女性，而30～40歲的中年監控員在處理極端情況下的監控業務能力又是所有年齡段中最強的。此外，一天中發生極端情況下，白天的監控效力要比晚上更強。

4 結論

文中提出了電網監控信息密度、監控效力的概念及計算方法，并深入分析了兩者之間的影響，并以此數學模型對電網的監控現狀進行分析。分析實驗從不同時段、不同性別及不同年齡段三個維度進行展開，并對實驗結果進行分析總結，對電網監控的效力測算及人員安排有顯著的實用性。

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The Effect of the Centralized Monitoring Information Density of a Substation to Monitoring Ability

LIFeng-wei，ZHENGYu

(Ningbo Power Supply Bureau of State Grid，Ningbo 315010,China)

The paper presents the concept and calculation method of information density 、monitoring effectiveness,and in-depth analyses the relationship between them.Besides,it use the model to analyze the impact in Ningbo grid.

transformer substation;centralized monitoring;information density;monitoring effectiveness

1004-289X(2015)04-0106-03

TM63

B

2014-06-02