湖北电网状态监测系统运行效果分析

陈孝明, 胡丹晖, 黄俊杰, 方 圆, 王文烁

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077; 2.国家电网公司高压电器设备现场实验技术重点实验室，湖北 武汉 430077）

湖北电网状态监测系统运行效果分析

陈孝明1,2, 胡丹晖1,2, 黄俊杰1,2, 方 圆1,2, 王文烁1,2

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077; 2.国家电网公司高压电器设备现场实验技术重点实验室，湖北 武汉 430077）

通过对湖北电网状态监测装置及系统应用情况的全面梳理，找出了湖北电网输变电设备状态监测装置及系统运行中出现的问题。对可能产生问题的主要原因进行分析，并提出了有针对性的对策和建议，尤其是提出了关于电网监测服务外包的建议，这对状态监测装置的运行管理及维护工作具有实际指导意义。

状态监测;实用化评价;系统;运行

状态监测装置是在不停电状态下获取电网设备状态参数的重要手段，也是实现从预防性维修到状态检修的基础[1]。随着我国对在线监测装置及数据的不断重视，状态监测装置的覆盖率正逐年提升，状态监测的类型也逐渐完备[2]。通过对变压器、断路器、组合电器、容性设备和避雷器在线监测装置的成熟度和有效性进行分析[3-5]，得到了油色谱监测是一种相对成熟的监测手段的结论。输电在线监测装置通过对线路运行环境、杆塔倾斜状况、导线温度等信息开展实时监测和数据分析，对事故提出预警，为输变电设备状态检修、状态监测工作提供技术支撑[6-10]。

然而实际使用过程中却不尽如人意，装置故障频发，实用化程度和水平有待提高。本文针对湖北电网的状态监测装置及运行情况进行了全面梳理，分析了存在的问题及原因，并提出了有针对性的建议。

1 湖北电网状态监测装置及系统概况

湖北电网输变电设备在线监测系统，作为国网公司试点项目于2010年10月开始由国网湖北省电力公司运检部组织建设，南瑞集团公司负责开发，2011年12月开始接入变电监测数据。2012年9月上线运行，2012年底通过国网湖北省公司组织的内部验收。目前，由国网湖北省公司委托南瑞信通公司负责系统运行维护。

截至2016年6月，湖北电网输变电设备状态监测系统共接入输电监测物理装置（实体的装置）186套，实际逻辑装置（一套物理装置可能监测几种类型）207套，其中149套装置能够实时上传数据，实时接入率为71.98%。监测类型包括导线弧垂、导线温度、导线舞动、风偏、覆冰、杆塔倾斜、微风振动、微气象、现场污秽度、图像和视频监测共计11种。

截止2016年6月20日，湖北电网输变电设备状态监测系统共接入变电监测装置共计物理装置1 015套，逻辑装置1 183套，其中374套装置能够实时上传数据，实际实时接入率为31.61%。包括油中溶解气体、微水、铁芯接地电流、GIS局部放电、SF6气体压力、分合闸线圈电流波形、储能电机工作状态、电容型设备绝缘监测、金属氧化物避雷器绝缘监测等9种监测类型。

状态监测系统中的数据可对运行、检修起到一定的参考作用，但存在装置实时接入率较低、有效告警信息较少以及与PMS2.0不兼容等问题，实际发挥作用较少，同时告警信息处置率较低。结合上述问题，从技术和管理层面，对输变电在线监测系统的运行效果情况作专题分析，以便为生产运维起到更加有效的技术支撑作用。目前国家电网公司虽对各单位部门职责进行了规定，但实际执行情况不理想，还存在流程运转不顺畅以及各单位对各自职责不明确等问题，所以针对此问题情况还需进一步明确相关职责。

2 存在的主要问题及原因分析

2.1 监测装置本身的可靠性问题

在线监测终端自身运行不稳定。目前湖北电网输电在线监测终端制造厂家达11家，变电厂家达21家，产品质量良莠不齐，监测装置新老设备并行运行，部分监测终端还存在磁盘空间不够、安全插件与系统不兼容等问题，导致监测终端自身运行不稳定，可靠性差。

因状态监测数据的实时接入涉及部门、环节多，仅根据状态监测系统查看到的数据进行分析，很难准确定位问题原因，只能针对明显错误判断装置问题。以2016年6月1日至19日的告警数据为例，还存在覆冰报警，而环境温度已高达30℃，涉及18套在线监测装置，而输电覆冰在线监测装置总共才32套，能正常上传的共计27套，装置数据明显错误的占66.67%。

2.2 系统装置台账数据管理混乱问题

1)装置台账信息不完整，例如系统中存在35 kV横大线003号，交流500 kV道吉Ⅱ回线097号、交流500 kV张恩Ⅰ回线205号信息，但缺少对应的装置信息，经核实，不存在以上在线监测装置。还有5套装置未录入生产厂家信息。

2)系统中输电在线监测装置未区分物理装置与逻辑装置，致使统计实时接入率时出现了超过100%的情况。

3)重复建状态监测装置设备台账问题。

4)项目组测试时建立的在线监测装置台账未及时删除。

原因分析：项目组人员更换过于频繁，工作交接未处理好，致使管理缺乏一致性。

2.3 状态监测系统与统一视频平台的接口问题

目前，湖北电网输电线路在线监测装置中的视频信号均未接入状态监测系统，系统中无法查询、浏览相关视频。

原因分析：按国网要求，所有视频信号应经过安全接入平台进入电网视频监控平台进行统一管理，再接入状态监测系统。电网统一视频监控平台是规范输电线路状态监测视频采集设备、应急指挥系统视频采集设备、远程评标视频采集设备、项目现场管理视频采集设备等接入信息内网，实现对视频采集设备统一管理和展示的智能化系统。

同时根据《国家电网公司智能电网信息安全防护总体方案（试行）》（国家电网信息[2011]1727号）和《国网运检部关于加强输电线路状态监测装置安全接入工作的通知》（运检计划[2013]531号）中通过数据集成平台进行系统间数据交换的安全防护原则，视频终端应安装加密芯片。安全接入平台与电网统一视频监控平台均是省信通公司负责管理。目前国网湖北省电力公司安全接入平台与电网统一视频监控平台数据交换通道带宽过小，无法满足视频信号实时传输要求；同时大量视频终端未安装加密芯片，不符合接入条件。

2.4 装置告警信息处置率低的问题

以2016年1月1日-2016年6月20日的输电在线监测装置告警为例，共计8 013条告警记录，其中预警2 445条，报警5 568条，告警处理条数为0，告警处理率是0。

以2016年1月1日-2016年6月20日的变电在线监测装置告警为例，共计716条告警记录，告警处理条数为2，装置告警处理率为0.28%。

原因分析：根据《国家电网公司电网设备状态监测系统管理规定》（国网（运检/3)299-2014），省调控中心负责500（330）～750（一般）kV交流输变电设备在线监测信息的告警信息的处理，各地市调度控制中心负责220 kV及以下电网设备状态在线监测告警信息的处理。调控中心未及时登录系统并处理相关信息是告警处置率低的主要原因，其次由于PMS2.0与状态监测系统的不兼容性问题，致使用户未能正常登录进状态监测系统处理装置告警信息。

2.5 其它问题

1)状态监测代理装置（CMA）不稳定

根据国网运检部关于加强输电线路状态监测装置安全接入工作的通知（运检计划〔2013〕531号），状态监测装置安全接入的总体架构如图1所示。目前湖北电网状态监测系统中通过安全加密芯片、数字证书走CMA通道进系统的共计20套，系统中时常出现通过CMA接入的装置接入率为零，后检查发现是因国网富达公司的CMA故障，2016年1月至今共发生3次故障。

原因分析：CMA服务器运行一段时间后即内存溢出，数据收发程序停止导致数据无法接收。目前已联系富达公司对CMA程序进行升级，对程序进行修改完善。

图1 安全接入总体架构图Fig.1 Overall security access architecture

2)厂家前置机收发程序故障频发

国网关于状态监测安全接入规范是2014年出台，由于历史遗留原因，现阶段湖北电网状态监测系统大部分在线监测装置是通过公网VPN通道方式（厂家外网前置机），然后再经安全接入平台直接进状态监测主站系统，这种接入方式已不符合国网最新安全接入规范，仅容许老终端使用，信息安全存在问题。

原因分析：各厂家前置机中均有厂家自建的数据收发程序，但由于硬件老旧、电源丢失、存储空间限制、软件未及时升级等诸多原因，数据收发程序常出故障，这导致在线监测装置的数据不能实时接入，影响在线监测装置的实时接入率。

3)对状态监测装置的购置、维修验收把关不严

目前关于在线监测装置的技术规范书编写、装置的选型、招标、验收、投运等过程，都是各地市公司运维单位负责。在线监测装置维修完成后，缺乏验证装置是否维修完成的技术手段。

原因分析：各地公司对在线监测装置的管理不够重视，目前省内在线监测装置的购置未统一规范管理。3措施及建议

3.1 优化运维管理工作流程和界面

状态监测主站系统涉及省信通公司、省调控中心、省电科院、PMS2.0项目组、安全接入平台项目组、统一视频平台项目组、状态监测项目组、状态监测代理装置（CMA）厂家和在线监测装置厂家以及相关运维单位等十多个部门和单位，每一个环节出问题，都可能导致状态监测装置未能实时接入系统，协调工作量巨大，所以急需对各个单位的工作界面进行清晰划分。

3.2 提升在线监测装置入网检测能力

目前湖北电网开展了部分在线监测装置的入网检测工作，并出具了相关报告。但由于试验场地、设备及人员等原因，大多数输变电监测装置未能开展有效的入网检测，装置入网检测有待进一步完善。目前正在加紧状态监测装置检测平台的构建，应加大相关平台构建的投入，提速实验室建设以满足日益增加的入网检测需求。

3.3 加强对运维单位在线监测装置管理的考核

建议加大对各地市公司在线监测装置接入率的考核。新增在线监测装置严格执行国网安全接入规范，按国网运检计划[2013]531号文要求，通过安全芯片接入系统，且应通过省电科院的入网检测。对于新建在线监测装置，在接入主站系统时，应按照《国家电网公司电网设备状态监测系统管理规定》中的要求，应递交接入申请材料。同时应加强月度数据分析和应用评价等工作，做好月度通报考核等工作。建议规范各运维单位对在线监测装置的选型、技术规范书、招标等过程管理。

3.4 开发输变电在线监测数据核查小工具

目前输变电状态监测装置可用率普遍较低，存在大量无效数据的情况，在主站中对数据有效性不能进行判断，对各厂家的监测装置并无自动的监控，在线监测装置以及监测信息在线路运维中的应用造成困扰，在一定程度上制约了状态监测系统的应用效果。

为输变电监测装置招标提供数据支持和选择依据，提高监测装置运行的可靠性核对监测数据的分析利用水平，对各厂家线路监测装置的可靠性指标进行自动评价，作为对各监测装置厂家的装置质量考核依据，延长监测装置的生命周期，最大限度的发挥输变电监测设备的功效。

利用输变电设备状态监测系统主站，提供对各厂家线路监测装置的可靠性指标进行自动或半自动监控统计的初步方法，为系统主站可靠性功能开发提供参考依据。通过输变电监测装置可用性判断系统的有效实施，对各监测装置厂家的装置质量考核提供依据，为输变电监测装置招标提供数据支持和选择依据，提高监测装置运行的可靠性和对监测数据的分析利用水平。

3.5 开展状态监测服务外包试点

电网公司主要是需要状态监测装置及系统的有效数据，可以探索通过购买数据服务而非硬件装置的形式，完成有效数据的获取，电网公司只需要抓两头，即数据的分析利用以及对服务提供商的考核与评价，这样电网公司的运维单位也可将更多精力投入主业中去。同时也减省了各运维单位关于在线监测装置的运维管理工作压力负荷，也理清了整个工作脉络，权责十分清晰。

电网公司主要对数据的质量和可靠性进行考核和评价信息服务的质量，而装置的运维均有厂家负责解决，免去了运维单位为状态监测装置运维通信费的烦恼，服务供应商为了能够及时收到用户支付的费用，也会认真履行合同，确保数据采集与处理工作，以便通过用户的考核与评价，这种方式将大大提升在线监测装置的管理效率。

在合同约定的期限内，数据的实际使用单位对在线监测设备就有了持续的评价与考核的权限。这样就确保了用户单位的实际使用情况反馈能及时得到响应，而生产商也会兢兢业业，主动、积极地不断提高技术水平，确保自己所提供的服务得到用户的满意评价，这也从根本上促进了相关的技术进步，这种状态监测服务外包的模式也必将是未来的发展趋势。

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Analysis on Operation Effect of State Monitoring System of Hubei Power Grid

CHEN Xiaoming1,2,HU Danhui1,2,HUANG Junjie1,2,FANG Yuan1,2, WANG Wenshuo1,2
(1.State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China; 2.Key Laboratory of High-Voltage Field-Test Technique of State Grid,Wuhan Hubei 430077,China)

In this paper,based on the comprehensive analysis of the status monitoring devices and system application in Hubei power grid,the hubei power grid power transmission and transfor⁃mation equipment condition monitoring devices and the problems in the operation of the system are found out.The main reasons for the problems are analyzed,and targeted countermeasures and suggestions are put forward.In particular,suggestions on the service outsourcing of power network monitoring are put forward,which has practical guiding significance for the operation management and maintenance of the state monitoring devices.

condition monitoring;practical evaluation;system;operation

TM75

B

1006-3986(2016)04-0021-04

10.19308/j.hep.2016.04.005

2016-03-13

陈孝明（1984），男，湖北荆州人，工程师，博士。