变电站集中监控信息密度对监控力的影响

李丰伟，郑瑜

(国网宁波供电公司,浙江 宁波 315010)



变电站集中监控信息密度对监控力的影响

李丰伟，郑瑜

(国网宁波供电公司,浙江 宁波 315010)

提出了电网监控信息密度的概念和计算方法，并对监控效力的内涵进行了分析和探讨，深入分析了信息密度对监控效力的影响关系，并利用这种分析模型对宁波电网的信息密度及其对监控效力的影响做了研究分析。

变电站;集中监控;信息密度;监控效力

1 引言

为了减少管理层级、提升管理效率、加快事故处理响应速度，“三集五大” 革新了原有的电网管理模式，将变电站监控业务纳入调度部门，实现了电网调度和变电站集中监控二合为一的“大运行”模式。从分散到集中，不仅需要监控系统的坚强支撑，更依赖对监控信息的有效管理，包括信息的展示、捕获、分析、处置等全过程管控，才能构筑电网安全运行的底线，真正实现业务集约、层级精简，管理高效的“大运行”体系目标[1-3]。

由于每接入一个厂站均需在集中监控系统构建信息库，因此随着接入规模的不断增大，集中监控系统逐渐积蓄了海量信息。根据估算，一个220kV厂站遥信基数约2000点，一个110kV厂站遥信基数约1000点，而一个35kV厂站遥信基数约500点。这种海量信息给电网集中监控带来的安全风险不容忽视：要确保如此多的信息监控到位，不但要求有严格、高效和清晰的管理流程，还要由很强的执行力和监管措施[4-5]。

文中对电网监控信息密度及监控效力的内涵进行了描述和深入分析[6-7]，并通过数学模型探讨了信息密度对监控效力的影响关系。并利用该模型对宁波电网监控进行了研究分析。

2 数学模型分析

2.1 信息密度的概念及计算方法

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

(2)信息密度的构成要素：

(3)信息密度的计算方式

2.2 监控效力的概念及计算方法

(1)监控效力的定义：监控效力就是表征一定时间处理完全部或部分监控任务能力的量化值。

(2)监控效力的构成要素

(3)监控效力的计算方式

2.3 信息密度对监控效力的影响

(1)信息密度计算

随机给定20条/min的信息流量，实验时间为1min，20条其具体分布及各信号所占权重如表1所示(权重值已根据层次分析法求得)：

表1 信息权重和数量分配

显然，这里s=2，其信息密度为：

2×(0.25×7+0.1×4+0.45×3+0.2×6)=9.4

(2)监控效力计算

表2 处理信息完成时间

其监控效力为：

(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，第一组实验可得到有关监控信息密度与监控效力之间的一组点坐标(9.4,0.614),通过多次实验，能得到多组数据，便可绘制曲线[8-10]。

3 电网信息密度与监控影响分析

3.1 实验方法

本次实验共有实验人员50 人一起完成,其中女性10 人,20～25 岁15 人,26～30 岁9 人,30～40岁13人，50岁以上7 人，实验模拟环境是由调控中心自行开发的一款模拟能量管理系统软件，实验分多个类别进行，每次1人，轮流实验。第一个类别实验由多名男、女监控员分别在上午(9:00)、下午(16:00)、凌晨(2:00)三个时间段进行监控模拟，目的是为了比较相同属性的监控员在一天中的不同时间段监控效力的变化情况(图1、图2)；对数据整理后也可以进一步分析得出性别差异对监控效力的影响(图3、图4、图5)；第二个类别实验分别选取不同年龄段的4位实验员进行实验，目的是为了比较年龄因素对监控效力的影响情况(见图6)。

3.2 实验结果

(1)不同时间段监控效力比较

图1 不同时间段监控效力比较(男)

图2 不同时间段监控效力比较(女)

(2)不同性别间监控效力比较

图3 男、女监控员监控效力比较(上午)

图4 男、女监控员监控效力比较(下午)

图5 男、女监控员监控效力比较(晚上)

(3)不同年龄段监控效力比较

图6 不同年龄段监控员监控效力比较

3.3 结果分析

从每组实验对比，我们能得出以下结论：首先，通过分析第一组实验结果，可以发现一天中，监控员在白天的监控效力较晚上要强很多。而上午与下午的监控效力较为接近，如图1、图2所示。分析第二组实验发现，在信息密度较低的情况下，女性监控员的监控能力较之男性要略强，这与女性天生的细心不无联系。而随着信息密度的加大，男性监控员的监控能力逐渐超过了女性监控员，这与男性处理问题的冷静沉重有一定的联系，如图3～图5所示。从第三组实验结果分析可得，超过50岁的监控员监控能力最低，对于监控岗位的适应性最差，如图6所示。在信息密度较低的情况下，年龄越轻的监控员监控能力越强(尤其是20～25岁监控员，在低信息密度下的监控效力最强，跟他们的反应快速有着直接的关系)，而随着信息密度的加大，中年(30～40岁)监控员的监控效力优势体现的非常明显，这与他们的工作经验及业务技巧有很大的联系。 从实验结果可以看出，当信息密度进入100之后，监控员的监控效力将骤降到一个极小的水平，这种情况下单个监控员的监控能力是极其薄弱的，对于电网监控也存在极大的隐患，这个区间也叫做曲线的“拐点”区间。

在电网实际运行中，当遇到类似台风、冰灾等极端恶劣的情况，这种情况下会产生海量信号刷屏。据台风影响期间的数据显示，当日电网监控信息量约有10万条，刷屏高峰期间信息密度大约在30条/s，经计算期间信息密度超过300(计算方式详见本文第二章第一节)，这些极端情况下的刷屏速度一旦超过人眼的接受范围，将形成“视盲症”，使得监控效力大幅下降。在本次模拟实验中，也出现了极端的信息密度。从实验结果分析可得，在极端情况下，任何监控员的监控效力都处于极低的水平。相比较之下，男性监控员的总体平均水平高于女性，而30～40岁的中年监控员在处理极端情况下的监控业务能力又是所有年龄段中最强的。此外，一天中发生极端情况下，白天的监控效力要比晚上更强。

4 结论

文中提出了电网监控信息密度、监控效力的概念及计算方法，并深入分析了两者之间的影响，并以此数学模型对电网的监控现状进行分析。分析实验从不同时段、不同性别及不同年龄段三个维度进行展开，并对实验结果进行分析总结，对电网监控的效力测算及人员安排有显著的实用性。

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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