電網調控一體化模式下監控效率提升策略研究

張鵬，朱濤，陳偉，胡東林，阮璇，王以波

（云南電網有限責任公司昆明供電局，云南 昆明 650011）

0 前言

隨著南方電網調控一體化全面深化推進，地區電網調度監控高度集中[1-6]。然而隨著變電站數量不斷增加，電網結構日趨復雜，海量的監控信息匯入調控中心，頻發、誤發以及無效和伴生等告警信號的干擾，容易對重要告警信號產生漏監、誤判和延判；尤其在惡劣天氣下，電網多個設備同時跳閘或者短時相繼跳閘，刷屏的告警信號和主站推圖讓調控員難以迅速、準確地做出故障及異常判斷，調控員駕馭電網監控安全的難度越來越大，為保障電網的安全穩定運行，必須持續優化電網監控業務，在電網調控一體化運行下研究如何提高電網監控效率顯得十分重要，以下介紹提升方法。

1 監控業務現狀分析

西南某電網變電站數量多、分布廣泛，部分變電站地理位置偏遠，給調控中心的監控和變電站設備運維工作帶來巨大挑戰。地調主站端接入35 kV及以上變電站230座，每天上報調度主站端的監控信號數量達到30000余條，分4個監控工位開展監控工作，每個監控工位平均監控的變電站達57座，每個監控工位日監控信號數量達到7500條，監控工作壓力大、效率低、風險高，嚴重影響電網和設備的安全運行。

2 監控效率的影響因素分析

2.1 干擾信號多，漏監視風險高

1）設備操作過程中伴生信號多。如開關彈簧未儲能、控制回路斷線、裝置通信中斷等可短時復歸的信號占操作過程中信號數量的80%。

2）頻發告警信號刷屏。頻發信號較多對正常監視信號的干擾，重要信號被淹沒在頻發信號中，存在漏監的風險，在頻發告警信號中直流信號和公用信號的占比達67%。

3）設備處運行或停電狀態時的信號核對，對正常監視信號干擾嚴重。重要告警信號被淹沒在大量的刷屏信號中，部分信號不能抑制，信號驗收時一個監控區平均有2100條干擾遙信量，重要信號漏監風險高。

4）大量常亮光字牌分布在不同廠站不同間隔，導致調控員在設備巡檢時耗費大量時間，甚至影響重要異常信號處置時效，隨著監控信號大幅增加，嚴重影響工作效率，加重工作負擔。

2.2 監控系統設計不完善

1）電氣量監視報警值存在漏洞，調控員不能及時發現變化量變動情況，對于電壓越限的報警值，目前只有Uab線電壓報警規范，相電壓缺少相應規范標準。

2）監控系統不支持查詢所有未復歸信號，也無法按照時間、廠站進行監控信號的篩選，未確認、未復歸的告警信號超過一定數量后會自動清屏，嚴重影響對信號的正常監控。

3）現階段調控中心業務系統較為分散，缺乏對監控告警信息的分析處理，未形成統一的數據業務分析平臺，也沒有技術輔助系統進行高效監視，調控員在面對人均5.2條/min的信號監控量時，常受困于大量表象數據，無法及時提取重點信息有效決策。

3 監控效率優化提升策略

針對目前電網在調控一體化運行下監控員監控變電站數量多，告警信號量大，監控效率低，存在漏監視的風險等困難需要解決，經過深入的分析，提出相應的監控效率優化提升的策略并實際應用，主要包括以下幾個方面。

3.1 有效處置干擾信號

1）監控信號設置延時[7]。通過編制“告警信息優化延時設置規范”，對于設備正常工作過程中發出的信號，如彈簧未儲能、控制回路斷線、裝置通信中斷等可短時復歸的信號，在廠站或主站設置延時進行屏蔽，減少告警窗口信息量,縮短調控員信息量的判斷時間，提高監控工作效率。“告警信息優化延時設置規范”對45類信號進行延時設置規范，對實際運行中67條頻發、抖動信號進行45 s延時。監控信號的延時設置規范如表1所示。

表1 監控信號的延時設置規范（部分信號）

2）建立異常信號分析反饋機制。將頻發、常發信號按照信號分層分級納入缺陷管理，調控專業統計頻發信號，由運行人員按照缺陷標準上報缺陷流程處理，納入缺陷管理。明確異常信號處置流程和管控原則。對調控一體化工作深入開展按月回顧，持續提升，并進一步完善監控范圍管控、應急聯動管控、監控業務閉環管控等機制。監控專業組織相關部門和單位，定期召開監控運行分析會，深入分析解決監控業務技術和管理方面存在的問題。

3）長期遺留未處理的信號處置。按“定時、定量、定責”原則進行管控，使設備的隱患在萌芽狀態時就得以根治，對缺陷流程內不能解決的信號則由變電運行所上報技改進行處理，并定期反饋處理情況，由設備部督促運維單位制定整改措施，在整改未完成之前，由現場運維單位根據設備是否影響電網安全情況采取臨時告警抑制。

4）設備處停電狀態的信號核對，調控專業進行設備信號屏蔽，遠動自動化專業負責編制變電站設備信號抑制整改計劃，完善各變電站信號抑制功能，信號核對時的干擾信號降低到零干擾。

3.2 常亮光字牌清理

監控專業開展監控系統常亮光字牌功能拓展專項工作，通過制定“監控系統常亮光字牌解決方案”，梳理出3999個常亮光子形成“監控系統常亮光字牌表”，并對表中信號進行逐一核實，根據常亮原因劃分為15個類別，在解決方案中明確每種類別信號的處置方式，涉及現場設備的由變電管理所配合處理，主站端則根據主網調控組修編的《調控一體化自動化系統遙信取反原則》進行解決，通過優化光字牌集中展示如圖1所示，圖中實心表示廠站有紅色光子牌告警。新接入變電站的常亮光字牌同樣遵循以上工作思路，有利于減少無關信號干擾、降低漏監視風險，切實提高監視效能。

圖1 220 kV某某線233斷路器油泵啟動告警信號分析

3.3 有效監控母線電壓異常

針對電壓越限監視模塊不夠直觀、過多依靠人為判斷的問題進行整改，對已接入監控系統的變電站建立電壓越限臺賬，覆蓋10 kV、35 kV、110 kV三個電壓等級，涉及線電壓（Uab）、相電壓（Ua、Ub、Uc）、零序電壓（3U0）5個遙測參數，通過查詢歷史數據和電壓曲線，結合昆電壓無功曲線的要求，分上限值和下限值制定告警值，完成2600余條數據梳理，并同步完成監控系統上的告警值設定。通過越限告警、渲染著色反映電壓異常信息，實現電壓集中直觀化監控的同時有效防止電壓異常信號漏監視。

3.4 研究快速信號分析輔助手段

通過探索頻發告警信號的快速統計分析手段，自主研發“監控信號統計分析引擎”，結合實際監控業務情況不斷完善，提升監控信號的統計分析效率。

1）快速統計調度自動化系統中的遙信動作、復歸總次數。通過對比每天的監控信息運行報表，提前發現電網及設備的運行隱患，下發至設備運維單位檢查處理。如在生成日監控信息運行報表時，發現“220 kV草海線233斷路器油泵啟動告警信號”頻發，當天動作復歸達312次，調控員評估現場設備存在運行隱患，及時與現場運維單位聯系，經現場檢查發現油泵漏油，經運維單位及時處理，避免了非計劃停電檢修的后果，具體統計分析結果如圖1所示，右側散點圖表示當天各個時間段內該信號的動作復歸情況。

2）輔助支撐電網監控。通過快速查詢指定信號在時間段內的動作復歸情況，支持指定工位、指定變電站、指定信號3個等級的信號查詢，便于調度監控員能快速找出特定信號或者某些類型信號的動作、復歸規律，輔助監控員及時進行相關決策。

3）防重要信號漏監視。快速搜索未復歸信號，能夠直接按照廠站歸納顯示，監視人員查看未復歸信號時更有條理、更加系統化，通過快速檢索未復歸的監控信號，能夠防止在大量頻發信號的沖擊下漏監重要信號。

4）監控報表報告數據快速提取。通過快速自動統計“調控一體化運行簡報”中的相關基礎數據，如斷路器、重合閘遙控操作情況，同時能夠快速統計分析指定時間段內所有的監控信號數據，為監控信號的快速準確分析提供便利，有效提升統計分析的效率。

3.5 研究監控“事件化”技術

監控“事件化”技術主要通過以設備為中心的電網運行監控數據建模，實現基于調度自動化系統設備的檢修、故障異常、缺陷、操作等信息的運行管理數據聚類，通過基于設備的多維數據聚類，構建監控告警信號因果關系模型，對電網運行的監控數據進行事件化分析，挖掘真正反饋設備、電網健康狀態的監控事件[8-11]。監控事件化技術框架如圖2所示。

圖2 監控事件化技術框架

主要基于電網靜態模型、設備屬性基礎模型、接線方式分析模型，對電網進行拓撲分析，分析電網的接線方式；進一步結合電網的運行方式分析模型，以及當前電網設備狀態信息，對電網的當前運行方式分析，對電網設備的檢修窗口期進行判定；針對遙信、遙測、遙控等實時運行數據，根據設備檢修窗口期，對檢修事件進行分析，并過濾相關信號；結合線路、主變及母線跳閘模型、備自投動作模型等，對跳閘事件進行分析，根據設備操作的伴生模型及信號合發關系，對監控告警信號中操作伴生信號進行分析與過濾；針對剩余的有效告警，根據接地因果關系、過載因果關系、通信異常關系、設備缺陷關聯關系等關系模型進行分析。最終將離散的監控告警信號轉化為反應電網設備問題本質的異常事件，實現告警信號“事件化”監控，2021年某季度的事件化監視前信號量和事件化監視的對比如圖3和圖4所示，通過“事件化”技術，將每天上送至告警窗的9536個信號聚類成5446個事件。

圖3 事件化監視前信號量

圖4 事件化監視的事件數量

4 效果分析

1）干擾的監控信號數量顯著減少。2020年調控中心主站端收到設備監控信號3415106條，每天平均9356條，監控告警信號量從2020年前的每天3萬多條減少至9千多條，監控信號數量減少約70%，事件化監視技術應用，調控員只需監視5446個事件，監控效率再提升約42%。

2）巡檢時間效率大幅提升。通過開展監控系統常亮光字牌功能拓展專項工作，清理常亮光字2407個，優化光字牌集中展示，監控員巡檢時間從整改前的3小時縮短至整改后的1 h，效率提升約67%。

3）通過電壓越限臺賬的建立和告警值設定，電壓監視界面更加直觀，電壓越限后系統以越限報文和數據變色兩種形式同時發信，不再依賴人為判斷，尤其是零序電壓的告警值設定，對于某些發生接地無法發信的變電站而言意義重大，可以通過零序電壓越限告警進而發現接地現象，有效防止了電壓異常信號的漏監視。

4）調控一體化信號分析引擎提升監控效率的成效。為及時發現設備異常提供依據，有效支撐運維單位消除設備隱患；通過快速查找未復歸信號情況，有效降低漏監視的風險，自該分析引擎應用以來，調控中心未發生漏監視的情況，保證了監控安全。

5）人力資源有效集約。通過頻發抖動信號延時過濾、調試信號封鎖、清理常亮光字牌、開發輔助監控引擎、監控“事件化”技術等手段，監控工位從4個減少至3個，人均監視廠站由57座增加至77座，人力資源集約效果明顯。

5 結束語

隨著電網規模快速擴大，電網結構不斷發生變化，電網的運行管理模式也隨著不斷改進，為滿足電網監控現狀，需要高效的電網設備監控方法。通過頻發、誤發和伴生等干擾信號的治理，常亮光字牌的整改，減少了信號的干擾和巡視設備的時間，通過電壓遙測數據直觀化，有效防止了電壓異常信號的漏監視，為快速發現母線接地故障提供支持，“監控信號統計分析引擎”的開發應用，輔助電網安全高效監控“事件化”技術的創新研究和應用，讓電網設備監控技術向智能化發展，成為電網調控智能化技術創新的良好范例，高效支撐電網設備監控。

監控效率提升策略和創新技術研究和應用，電網的監控人力資源有效集約，監控效率明顯提升，漏監視風險大大降低，有效保障了電網設備安全運行。但隨著電網的快速智能化發展，只有尋求更多更高的創新突破，才能不斷滿足電網監控工作的需要，更好地保證電網設備的健康運行。