电网监控数据辅助分析系统的研发

2013-03-15叶勇，陆路，李杰

电力工程技术 2013年4期

叶勇，陆路，李杰

(泰州供电公司，江苏泰州 225300)

信息，从调度控制中心角度出发，实时信息分为：（1）遥信信息，断路器状态、隔离开关状态、变压器分接头位置、继电保护和自动装置的动作状态等；（2）遥测信息，输电网中变压器和线路的有功功率、无功功率、电流，母线电压等；（3）遥控信息，调度控制中心向所管辖的变电站发送的断路器分合闸、电容器及其他自动装置投切的遥控命令；（4）遥调信息，调度控制中心向所管辖的变电站发送的变压器分接头以及其他电力设备的远方调节命令。

OPEN-3000系统是基于CDT，IEC 60870-5-104，IEC 60870-5-101等通信协议，将上述变电站“四遥”信号采集至自动化主站系统，在后台进行数据处理，并经安全隔离装置发布到安全III区的Web服务器[1，2]。具体结构如图1所示。

电网监控是电网安全运行的重要保障，随着江苏省用电负荷大幅增加，全省监控设备规模迅速扩张，江苏省电力公司调度控制中心为了规范化管理，制定了统一格式下的月度报表（以下简称“月报”），每个月底统计监控数据。制作月报是比较耗时耗力的工作，所以需要设计新的方案来提高电力设备监控数据的分析效率。

1目前电网监控数据分析存在问题

1.1工作流程

传统监控数据分析的工作流程：技术人员从OPEN-3000系统中分类检索监控数据，将各类监控数据依照不同辖区的变电站分别统计汇总，依照数据类别将汇总的数据制作成报表。以泰州地区电网为例，一个月内OPEN-3000系统采集的所有监控数据总量达到2百多万条。

1.2问题

（1）监控数据类别较多，分析数据量大，其中包含：① “事故信息”分析；② “异常信息”分析；③ “越限信息”分析；④ 变位信息分析；⑤ “告知信息”；最后需要将这5类数据汇总，形成“监控信息总览”表，可见分析数据工作量比较大。

（2）实际工作中，上述5类报表并不能直观统计，技术人员需要经过OPEN-3000系统内置的告警查询功能，选择不同数据信息表分类查询每个变电站的数据，然后按照变电站所在辖区分类汇总。完全依靠人工进行繁杂的监控数据统计工作会影响工作效率及数据的精准性。

2监控数据辅助分析系统研发

2.1监控数据采集原理

电力系统运行时，各级调度控制中心及发电厂、变电站之间要传递反映运行状态和进行控制调节的

图1 OPEN-3000系统的硬件构架示意图

2.2辅助分析系统设计方案及软件流程

基于OPEN-3000系统，变电站内设备的监控数据均能远方采集。OPEN-3000系统通过安全区Ⅲ的网络接口连接至企业管理信息系统（MIS），对外部系统开放数据访问的功能[3]。设计“电网监控数据辅助分析系统”工作流程如图2所示。

图2电网监控数据辅助分析系统方案图

现基于OPEN-3000系统Web浏览功能，依照监控数据的分析内容划分，让计算机完成分析报表。利用计算机VC语言编程访问服务器Oracle数据库读取相应记录，对采集的数据进行计算分析[4，5]，监控数据分析结果结合工作需要，分为5大类：“事故信息”分析、“异常信息”分析、“越限信息”分析、变位信息分析、“告知信息”分析。最终形成“监控信息总览”表，工作人员可以通过设计的各类功能按键（如图3所示），直接得出需要的统计数据，完全依靠计算机来可靠完成电网监控数据分析，从根本上改变传统的人工分析数据缓慢问题。为保证监控数据辅助分析系统稳定运转，其物理结构设计如图4所示。

电网监控数据辅助分析系统在具体技术实现上采用基于多层体系结构，满足系统在健全性、高性能、可维护性、可重用性等方面的要求。该系统在总体结构上采用多层架构，分为表现层、业务逻辑层、数据访问层3个层次。

（1）表现层，负责应用程序的用户界面表示，主要包括用户界面的生成和用户操作的控制功能。

（2）业务逻辑层，负责应用程序所有业务数据的逻辑处理，对数据访问层和服务提供层提供的数据进行逻辑处理，并提供给表现层或其他服务使用。

（3）数据访问层，负责与后端数据库交互，为业务逻辑层或服务提供层提供读取和保存数据的中介服务，通过该层隐藏数据的存储方式。

系统各功能模块关系图如图5所示。

2.3系统功能设计

为方便工作人员统计监控数据，针对不同监控数据特性，分别设计了各类查询功能。

（1）“操作统计”功能设计。首先从OPEN-3000系统“操作信息表”中将操作类型数据采集，再依照“电压等级”（10 kV，20 kV，35 kV，110 kV，220 kV，500 kV）分类；同时结合“操作类型”分类，其中“操作类型”具体设计为控制合闸成功、控制分闸成功、遥控执行合闸、遥控执行分闸、遥控预置合闸、遥控预置分闸等。

（2）“信号动作次数统计”功能设计。从OPEN-3000系统中筛选出同一条信号的动作次数，设定“起止时间段”后进行统计，结合工作需求，统计出某一个时间段的信号动作次数。同时增加动作次数排名的功能模块，可以排列出各变电站信号动作次数顺序。

（3）“信号频繁变位统计”功能设计。从OPEN-3000系统的各类数据表中采集遥信变位数据，预先设定“信号变位次数”（例如设定为“10次”，表示频繁变位次数达10次及以上），结合“起止时间段”，“信号类别”等条件，计算出满足要求的频繁变位信号。其中“信号类别”的设计依照“事故信号、异常信号、越限信号、开关变位信号、其他变位信号、告知信号”分类。

（4） “未复归信号及开关统计”功能设计。从OPEN-3000系统的各类数据表中采集未复归的遥信变位数据，依照“电压等级、信号类别、开关类别”分类统计。其中“信号类别”设计为“事故、异常、越限、告知、其他变位”；“开关类别”设计为“电容器开关、其他类型开关”。“未复归的开关”定义为某一时间段内分闸，但未重合或者重合闸不成功的开关，其统计信息包括开关名称、所属变电站、分闸时间。

（5）“越限统计”功能设计。从OPEN-3000系统的“越限信息”数据表中采集遥测量越限的数据，依照“电压等级”、“越限类别”、“上下限值”分类。其中“越限类别”依照“电压、电流、温度、功率”来分类。遥测量越限的计算方法主要是设备遥测值与额定值的比例超出规定比值。

（6）“死数据统计”功能设计。设计数据不变化的时间限值，将OPEN-3000系统不变化的数据筛选出来，依照“电压等级”、“数据类别”分类。其中“数据类别”依照“电压、电流、主变压器温度”来分类。

图5软件构架示意图

（7）主程序界面的设计，将功能按键依照“操作统计、信号动作次数统计、信号频繁变位统计、未复归信号及开关统计、越限统计、死数据统计”分类，点击相应功能按键后，会显示具体的数据，并且设计相应的数据表导出功能，可形成各类图表便于直观分析设备状态。

电网监控数据辅助分析系统主界面如图6所示。

2.4数据分析具体流程

（1）工作人员选择自己用户名及密码实名登录。

（2）工作人员选择主界面中设定的各类统计功能按键，针对不同数据的属性，设定分析条件，最后点击查询按键，程序会自动显示出满足条件的所有统计结果（所有数据均来自OPEN-3000系统数据库）。最后通过综合统计功能按键将所有类别的数据汇总。

（3）工作人员将所有分类功能统计结果及综合统计结果以Excel表格形式导出程序，可以结合各类图表功能（柱状图、饼状图等）直观展示数据。

3月度报表制作工作

2012年10月至12月，江苏省电力公司泰州供电公司监控工作人员结合电网监控数据辅助分析系统，完成了每个月的数据报表。应用“电网监控数据辅助分析系统”之前分析电网数据使用时间如表1所示。2012年第四季度，使用“电网监控数据辅助分析系统”之后分析电网数据使用时间如表2所示。

表1传统验收时间统计（2012年第三季度）

表2使用自动校验系统之后验收时间统计

根据表1、表2数据得到重复校验时间T1比例由59.8%下降到47.4%，有效提高了人员工作效率。以某段时间泰兴地区内变电站的“未复归信号”统计为例，将统计结果导出系统，如表3所示。

综上所述，调度控制中心监控技术人员使用“电网监控数据辅助分析系统”后，能够直观快捷地得到需要分析数据的结果；工作人员能够通过该系统同步掌握主站端OPEN-3000数据库中的数据信息，这为数据分析的可靠性提供了强大的理论依据；主站端所有与MIS网络相连接的计算机均可通过网页形式，实名登陆进入“电网监控数据辅助分析系统”主界面,便于管理人员及时掌握电网设备的数据。