配電網設備運行監控信息管理技術應用研究

黃晨貴 呂良若 黃德忠 蘭小鮮

摘要：從配電網設備監控業務出發，研究一種基于專家系統的針對配電網設備運行監控信息的編制與管理方法，并提出一套完整的技術支撐系統的建設思路，通過將設備監控領域專家知識經驗整理轉換為規則庫，基于典型監控信息生成規范、電網調度命名規則、調度自動化專業管理要求，實現配電網一、二次設備監控信息表的智能決策生成和從編制到審核、批復的全過程管控，規范配電網設備監控信息的同時，有效減輕監控人員工作量并提高工作效率。

Abstract： Starting from the distribution network equipment monitoring business， this paper studies an expert system-based method for the compilation and management of distribution network equipment operation monitoring information， and proposes a complete set of technical support system construction ideas. By organizing and transforming the knowledge and experience of experts in the equipment monitoring field into a rule library， based on typical monitoring information generation specifications， power grid dispatch naming rules， and professional management requirements for dispatch automation， the intelligent decision-making generation of the primary and secondary equipment monitoring information tables of the distribution network and the whole process control from preparation to review and approval are realized. While standardizing the monitoring information of distribution network equipment， it can effectively reduce the workload of monitoring personnel and improve work efficiency.

關鍵詞：配電網監控;專家系統;監控信息表;全過程管理

Key words： distribution network monitoring;expert system;monitoring information table;whole process management

中圖分類號：TM732;TM76 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0192-04

0 ?引言

隨著配電網規模不斷擴大，配電設備規模大幅度增加，而相較于主網，配電網具備節點多且覆蓋面廣，線路接線復雜且變化頻繁的特性，這一特點給配電網設備監控信息表管理帶來很大的困難。但為保障調控一體高效運轉，十分有必要接入配電網調度管理系統的配電網一次設備、二次設備及輔助設備監視和控制信息，進行配電網設備監控信息的規范，滿足集中監控需要，同時亟需通過新興技術手段提供有效的自動化、智能化的系統支撐，盡可能降低重復性人工消耗，提供靈活易用的配電網設備監控信息全過程管理功能。本文通過分析現行配電網設備監控信息管理現狀，分析當前存在的業務核心痛點，從計算機技術實現角度切入，基于典型監控信息生成規范、電網調度命名規則、調度自動化專業管理要求，應用專家系統、大數據清洗技術，實現從純人工管理到半自動人工干預監督管理，有效減輕工作量的同時規范配電網設備監控信息，進一步實現配電設備監控信息全流程管理以及地縣一體化貫通和工作協同，對配電網一、二次設備監控信息表接入、編制、審核、版本校對、聯調驗收提供全過程在線流轉技術支撐，提高配電網調控數據優化的智能化、自動化、標準化、規范化程度，為后續的電網狀態智能感知、電網業務輔助處理創造條件。

1 ?配電網設備監控信息表管理現狀

調控中心是設備監控信息的歸口管理部門，負責上送調控機構監控信息的審核，負責監控信息定值單的審批和發布。監控信息定值單由廠站運行維護單位及調控中心共同編制、執行、管理。當前由于調控中心實時監視和處置配電網設備監控信息的數量劇增，一、二次配電網設備監控信號需在配電自動化系統中集中監視，其單日產生的監控信號量巨大，又因上送的監控告警信號因維護存在各類不標準不規范現象，面對海量的信號，負責監控工作的人員完全依靠人工經驗進行判別，缺乏技術手段，無法進行有效的電網運行情況監視，而嚴重的監控信號確認錯漏將可能給電網監控運行帶來隱患和風險。

另一方面，配電網設備監控信息表編制、審核、批準工作量巨大，而目前基本為純手工進行，使用的工具多為文本文檔、office表格工具，人工進行信號的編制、整改，由負責人進行監控信息表各版本的留存備檔以及版本校核，客觀上存在對配電網設備監控信息表的梳理和優化不夠徹底，管控不夠嚴謹的問題，影響監控信息的數據質量，因個人經驗的差別和地區間、不同廠家型號設備間的信號命名差異，可能帶來不同監控人員誤解與不解，以致于接受了統一標準化崗位培訓的人員也不能快速接手業務工作，仍需長時間的磨合與學習，帶來極大的人力與時間成本浪費。

由于以上兩方面原因所述，要解決配電網設備監控信息表管理遇到的問題，便需要整理規范數據源端維護的規則，能夠自動生成配電網設備監控信息表，并優化調整調控信息接入配電自動化系統流程，實現配電設備（包括開關站、環網柜、分支箱、柱上開關、配電變壓器等）監控信息全流程管理，縮短審核周期，提高工作效率，保障設備運行安全。

2 ?基于專家系統的監控信息智能決策技術

2.1 基于專家系統的配電網設備監控信息表管理

配電網設備監控信息表管理模式從人工到系統自動編制的核心點便是將業務專家掌握的人工經驗轉化為系統規則，其最優方案之一便是采用人工智能領域的專家系統技術，以配電網典型信號為基礎，對應用地區不同電壓等級、接線形式的配電網設備監控信息表進行梳理總結，整理配電網監控信號規則，歸納總結配電網實際運行需要的配電網典型信號清單，形成一套符合實際工作需要的配電網設備監控信息庫。集成調控領域監控信息表編制專家的知識與經驗，同時能夠以高于業務領域專家的記憶水平掌握眾多設備廠家不同設備型號的各類型設備差異，清楚知悉每一種設備在設定環境下所能產生的信號全集。應用推理機技術正向鏈策略，能夠按照所設置的電壓等級、接線方式、設備類型、設備型號等關鍵要素，依據眾多專家提供的知識和經驗，按照預設的規則邏輯進行推理和判斷，模擬監控表編制專家的決策過程，自動生成完整且符合規范性要求的監控信息表，解決繁重的配電網設備監控信息表編制工作負擔。

在監控信息表編制完成后，還需要進行多專業的審核、批復，此過程可通過成熟的計算機技術構建合理且成體系的在線辦公流程，經過流程權限配置，對現有的配電網設備運行監控信息流程進行優化，各專業人員合理分工，使用一體化系統完成相應的審核工作。優化現有工作模式，實現配電網設備監控信息的快速編制、智能審核、聯調驗收以及歸檔的全流程管理，實現信息流轉的痕跡保留，與電子化版本記錄的管理和智能比對。其相較于現有模式，一來避免原有純人工管理流轉模式下頻繁收發、確認導致的時效性低、信息遺漏、版本沖突等問題，二來可以實現全過程管理及系統留痕，有效避免人工管理模式下的數據遺漏，多人協同處理也可以有效提升作業效率。

2.2 配電網一、二次設備監控信息的采集與自動生成

配電網一、二次設備的監控信息采集，在典型信號的基礎上，增補電網細則規則，滿足的信息表編寫規范，做到信息規則統一，為監控信息表的編制、審核工作節省時間，縮短配電網設備監控信息接入工期。通過對配電網設備監控信息從電壓等級、接線方式、間隔類型、設備類型、廠家型號、工作原理進行逐級分類，將間隔與設備、設備與信號之間建立映射關系，實現從電壓等級到接線方式，再到間隔類型、設備類型、設備信號的建模，從而實現配電網一二次設備監控信息采集的智能決策和動態維護。

根據配網設備的不同間隔、不同設備類型、不同間隔設備、不同信號告警等級等自動生成配電網遙信、配電網遙測、配電網遙控監控信息表。配電網設備監控信息表智能生成包括間隔信號生成、設備信號生成、監控信息表生成三個部分。配電網設備監控信息表生成匯總新投配電網設備的間隔信號、設備信號，自動決策生成配電網設備監控信息表。（圖1）

3 ?配電網設備監控信息智能決策管理系統

為了實現最終減輕調控中心對配電網監控管理工作壓力，需將基于專家系統的配電網監控信息表管理研究落實為實用化系統提供技術支撐，滿足配電網基礎數據管理對配網間隔和配網設備的基礎信息進行分層維護，能夠有效實現間隔基礎數據管理、設備基礎數據管理，能夠便捷進行環網柜、分支箱、柱上開關、配電變壓器等設備及監控信息的維護管理，進一步滿足配電網設備監控定值化管理需求。

3.1 系統體系架構設計

系統整體架構圍繞配電網設備監控信息表的全過程管理進行設計，整體包括配電網設備基礎數據管理模塊、配電網監控信息定值化、配電網監控信息表校核、配電網監控信息專業管控、接口及數據交互等五個業務模塊，其中底層所使用的用戶管理、權限管理等內容為信息化系統所共有特性而非本文核心研究內容，顧在此處不做深入說明。

配電網設備監控信息智能決策系統整體功能架構設計如圖2。

3.2 功能應用實現

本文所闡述的配電網設備監控信息智能決策系統，其核心功能模塊包括專家系統規則所在的配電網基礎數據管理，配電網監控信息全過程管理的定值化管理模塊，監控信息表多版本管理及校核模塊，同時兼容同OCS系統的對接接口，支持監控信息表的同步與校核。

3.2.1 配電網設備基礎數據管理

其核心的專家系統轉化規則具體實踐為配電網設備基礎數據管理，主要指對環網柜、分支箱、柱上開關、配電變壓器等設備及監控信息的維護管理，其中包括調控領域專家知識經驗總結形成的規則庫，基于電網調控一體化設備監視信息及告警設置規范形成的監控信息標準庫，以及由大量在運站設備整理臺賬及信號關聯形成的設備庫等三個部分的管理。

支持配電網監控標準信號庫涵蓋不同廠家、不同原理、不同型號的一、二次設備監控信息;配電網監控標準信號庫包括配電網遙信標準信號庫、配電網遙測標準信號庫、配電網遙控標準信號庫。

配電網設備監控信息表規則庫在配電網監控標準信號庫的基礎上實現遙信信號、遙測信號、遙控信號生成規則的建立和更新維護，與配電網監控標準信號庫互補，是監控信息表智能生成的依據。配電網設備監控信息表規則庫包括配電網遙信規則、配電網遙測規則、配電網遙控規則三個部分。

3.2.2 配電網監控信息定值化管理

配電網設備監控信息表定值化管理實現包括配電網設備監控信息表編制、配電網設備監控信息表智能審核、配電網設備監控信息表多專業會簽、配電網設備監控信息表調試驗收、配電網設備監控信息表歸檔等應用功能。

配電網設備監控信息表生成，主要依賴配電網一、二次設備監控信息的采集與自動生成技術實現自動生成配電網間隔列表、自動生成配電網設備列表和間隔的相關信號、自動生成配電網設備信號、自動生成配電網設備監控信息表，具備配電網設備監控信息表的打印和導出功能。

配電網設備監控信息表智能審核，主要完成將原有的人工管理流轉改為線上審核流轉，實現結構化審核過程，按照不同的專業、職責對監控信息表進行審核批復，經由系統的及時提醒、批量審核、自動審核等功能將大幅縮短審核批復時間，同時也能借由系統提供按單個間隔、單個設備劃分配電網設備監控信息表信息的功能，專項專題審核批復。通過狀態位進行待審核、已審核、未通過等審核狀態的區分，實現快速搜索定位待審核的數據，在審核界面也滿足直觀審視審核進展情況，審核完成后由系統自動統計形成差異報告，而所有修改痕跡也能籍此留痕，支持后期可能存在的溯源工作。

配電網設備監控信息表多專業會簽，可以藉由信息系統完成配電網設備監控信息表流轉過程中的線上多專業會簽，進行并行的流程提交、打回等操作、意見回復，相較于傳統線性簽轉批復形式，減少全流程各個環節的等待時間，同時對監控信息聯調驗收時發現的信號錯漏整改流程起到產生效果。（圖3）

3.2.3 配電網監控信息表校核

配電網監控信息表校核包括配電網監控信息版本管理和監控信息校核兩部分功能。配電網監控信息版本管理實現在運站和配電網設備的監控信息表的臺賬管理，可以進行變更查詢、版本管理和統計分析，具備配電網設備監控信息表的查詢、導出功能等功能，滿足支持流程所有節點配電網設備監控信息表版本保留，便于變更查詢、版本管理和統計分析，完成報審稿、調試初稿、調試稿、正式稿等配電網設備監控信息表版本之間的校核比對和歷史修改記錄查看。

4 ?成果與效益

通過對配電網設備監控信息表編制及審核耗時情況進行實際實驗并統計，結果顯示，采用傳統人工編制方法，單條規范監控信息編制時間約在129s，約2min，考慮到設備類型、工作原理、廠家型號確認，確認設備發出信號同典型監控信息規范描述差異，查詢標準信號釋義，以及不同人員自身的工作經驗與專業知識水平不一的情況，該時間較為準確可信。而與此相比，采用基于專家系統的配電網設備運行監控信息表管理系統，錄入基礎信息后可自動關聯設備廠家型號、動作原理，關聯電壓等級及接線方式自動采用規范監控信息生成規則自動生成監控信息表，平均每條監控信息生成時間約為2s，極大減少配電網設備監控信息編制耗時。同時轉為在線進行多方協同會簽，有效提升審核與批復時間，大幅提升管理效率。

5 ?總結

本文為減輕電網監控人員的工作壓力，提高配電網設備運行監控信息管理水平，介紹了一種基于專家系統的監控信息智能決策技術，該技術的應用，有助于充分利用現有調控領域專家經驗，基于典型設備監控信息及告警設置規范要求，借助模型化和結構化分析方法，為配電網設備監控信息的自動編制、多專業會簽審核批復提供有效的技術支撐。基于此技術的配電網設備監控信息智能決策管理系統建設，能夠有效減輕自動化人員的工作壓力，提高監控信息的接入質量，有效規范海量配電網設備監控信息的命名規范性，進一步提高電網的安全、穩定、經濟運行水平。

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作者簡介：黃晨貴（1982-），男，壯族，廣西河池人，工程師，本科，研究方向為調度自動化運行管理;呂良若（1976-），男，壯族，廣西河池人，工程師，大專，研究方向為調度自動化運行管理;黃德忠（1979-），男，壯族，廣西巴馬人，工程師，本科，研究方向為調度自動化運行管理;蘭小鮮（1995-），女，壯族，廣西河池人，助理工程師，本科，研究方向為調度自動化運行管理。