基于智能电网调度控制D5000系统的监控信息优化处理

张心洁， 王建

(国网天津市城西供电公司，天津 300190)

0 引 言

在“调控一体化”模式下，变电站实行集中监控，以告警直传方式能反应受控站设备实际运行状态的监控信息，实时上送至调控中心[1]。随着集中监控与调度运行业务的融合，实时告警信息激增，频发、误发的设备异常信息及电网故障时产生大量瞬时干扰信息，给正常的设备监控工作带来了极大挑战。

2014年，国网天津城西公司以调度自动化主站改造工程为契机，引入先进的智能电网调度控制系统(以下简称D5000系统)，为监控信息优化处理问题的解决提供了新的思路[2]1-44。文中提出了基于D5000系统的监控信息优化处理措施，包括告警分类管理、上窗时间延迟、单点或间隔抑制、告警窗自动折叠等，以解决上述变电站设备监控信息处理的相关问题[3-4]。

传统ON2000系统中采用监控信息状态封锁方法，通过屏蔽问题信号状态，防止信息上传至告警窗，后台显示信息封锁状态；D5000系统中采用单点或间隔告警抑制方法，在释放告警窗显示空间的同时，后台保留问题信息真实状态。同时开发了更加智能的告警信息折叠功能，通过折叠一段时间内的冗余重复信息，实现信息上窗前的筛选过滤工作，从根本上减少上传至告警窗的信息总量，可有效处理监控信息频发、误发问题，减少监控员遗漏或误判信息等失误的发生，从而提高电网调控管理水平和公司运营效率[5-6]。

1 告警服务功能综述

监控告警是调度控制系统、变电站监控系统对设备监控信息处理后，上传至告警窗显示的告警条文，是监控运行的重点关注对象，包括电力系统运行状态变化、未来系统预测、设备监视与控制、调度员操作记录等[7]。

图1显示了D5000系统中监控告警服务功能的具体流程。其中告警服务充当着中枢神经控制系统的角色，可接收应用程序(数据采集与监视控制系统SCADA、电力应用软件PAS、自动发电控制AGC等)发送的告警源信息(包括事件顺序记录SOE、保护动作和变位信号、通信链路告警等)，并根据告警定义配置，向所连接的各个告警客户端分派任务，通知其采取相应的告警行为，具体功能如下：

图1 告警服务功能和实时告警窗显示流程图

(1)分别对各应用程序发送的告警源信息进行解析，并从消息结构体中获取其告警类型和相应状态，便于统一定义和管理[8]；

(2)提供预处理的告警信息给实时告警中间层，对信息进行动作/复归，越限/正常的匹配；

(3)通过数据库提交服务进程，实现对历史库中告警信息的保存和查询应用；

(4)针对不同类型的告警信息，提供不同的告警方式(可在告警定义界面(alarm_define)定义)，如推画面、语音、上告警窗、登录告警库等；

(5)提供统一的动态库和告警格式规范供应用发送告警使用，便于综合智能告警处理。

2 告警信息分类处理

根据国家电网公司企业标准《Q/GDW 11398—2015变电站设备监控信息规范》的要求，按对电网和设备影响的轻重缓急程度分为：事故、异常、越限、变位和告知五级信息(事故及变位信息应同时上送SOE信号)[2]5-6，可分等级地反映电网设备运行情况和状态监测信息。

其中事故信息最为重要，主要对应设备动作信号；异常信息次之，主要对应设备告警信息；越限和变位信息也较为重要，可分别反映设备重要遥测信息和断路器、隔离开关分合闸位置等；告知信息则为反映电网设备运行情况、状态监测的一般信息。

实时告警窗是告警页面展现的主要形式，提供统一的告警监控平台，具有全面、灵活、实时、稳定等特性。如图2所示，在D5000系统中，实时告警窗可以接收告警中间层和告警服务的告警，并按照五类告警(事故、异常、越限、变位、告知)分颜色分类别地，在不同的窗口中显示告警信息。同时，将事故、告警、越限、变位信息整合在一起，即组成了“综合告警”窗口。

图2 监控信息实时告警窗

图3 D5000系统告警类型设置对话框

监控员的日常工作是对“综合告警”窗口中的告警信息进行实时监控，根据告警类别，采取相应处理措施，告知信息一般不在“综合告警”窗口显示，仅需定期查询即可。图3显示了D5000系统的告警类型设置对话框，通过对该对话框中“综合告警”窗口显示信息的告警类型进行勾选设置，可以有效减少监控员运行监视的工作量。

3 告警信息优化处理

告警信息通过告警服务被接收至告警中间层过程中，可通过后台程序配置文件及自定义过滤功能等，对需要推送至告警窗的信息进行处理，有效降低短时间内大量告警信息上送造成的监控风险，释放占用的系统资源，提升系统运行效率。表1中列举了D5000系统告警中间层自定义过滤信息的几种过滤条件以及相关具体含义。

表1 告警信息自定义过滤条件及含义

D5000系统中常用的监控信息优化处理方法包括上窗时间延迟、单点或间隔抑制、告警窗折叠等。其中，上窗时间延迟、单点或间隔抑制可通过restrain_flag过滤条件设置完成；而告警窗折叠则需进一步在配置文件中更改条件才能实现。

3.1 告警信息加延时处理

图4 告警信息上窗延时处理流程

告警信息加延时处理，主要针对频繁动作且随即自动复归的信号进行处理。首先由监控员判断接收到的监控信息是否需要设置告警延时；同时判断在所设置的延时时段内，是否收到监控信息动作对应的复归信息；当设置告警延时，且在延时内收到复归信息的情况下，该告警信息可被过滤，从而有效减少D5000系统负荷，有利于监控人员实时监控、及时处理有用的告警信息。具体的告警信息加延时处理流程如图4所示。

在实际应用中，主要存在以下几种告警信息，可采用设置上窗延时方法进行处理：

(1)设备操作中产生的各种伴生信号，一般为瞬时信息(短时间内即可完成动作复归)，通常采用告警信息加10 s延时的处理方法。不过，若发生超过规定时间没有复归的情况，或者出现告警信息频繁动作复归的现象，设备可能存在异常问题，需要及时检修，因此为了防止漏查信息，采用告警信息折叠的方法更加适宜；

(2)在处理电压、电流等遥测越限数据时，也可以采用该种方法，例如当110 kV母线线电压由于装置故障或数据采集等异常情况，出现非正常越限，且数值短时间内可恢复正常的情况下，可以对该信息加30 s延时处理，从而直接屏蔽规定延时时段内即能复归的越限信息[9]；

(3)D5000系统下，对101和104两个通讯通道的信号较为敏感，通道瞬时异常或投退也能反映出来，该类信号也会在短时间内复归，可将此类信息进行过滤，仅当101和104通讯通道全部断开时，将信息呈现在“综合告警”窗口中；

(4)有些变电站进行遥调操作时，分接开关档位在升降过程中，由于设备原因可能会出现短暂到0的情况，这种变化属于无用信息，且一般会在几秒内恢复正常，该类信息不需要上送至告警窗，可以通过加10s延时过滤该信息。

3.2 告警信息单点或间隔抑制

D5000系统中的告警信息抑制方法主要有以下2种：一种是告警信息挂牌处理，通常用于变电站内二次设备检修、试验等工作时，对短时间内产生的大量调试信号进行屏蔽，避免影响监控员对设备真实情况的判断；第二种是单点、间隔甚至是全厂站的告警抑制，主要针对由于设备运行异常导致的频发信息，避免该设备相关信号频繁上送至告警窗，释放被占用的告警窗空间。

告警信息挂牌处理是指监控员手动地，在监控间隔内挂反映一次设备检修、冷备用等实际运行状态的标志牌[1]。挂牌后，与此设备对应的全部监控信息将会被过滤，不再显示在“综合告警”窗口中，从而实现冗余重复信息的屏蔽功能，排除检修、试验信息等对运行厂站监控的干扰。

告警信息的挂牌属性，用reserved_2进行表示，数值为各种标志牌ID号，若reserved_2≤0，表示该信息未挂牌，不过滤；否则，根据D5000系统中标志牌ID号定义表查找该标志牌是否具有告警抑制属性，有则过滤，没有则不过滤。

由于设备或主站异常需要使用告警间隔抑制方法处理设备监控信息的情况主要有以下2类：

(1)监控主站问题导致的受控站设备告警信息频发，监控员在对相关设备间隔进行抑制的同时，应将问题计入自动化缺陷，协助相关部门进行处理后，及时解除对相关设备间隔的抑制；

(2)受控站设备运行异常引起的设备告警信息频发，监控员应抑制该故障设备间隔，并将监控权暂时下放给受控站现场运维人员，确认问题解决后，再取消对相关设备间隔的抑制。

表2中显示了告警窗中监控信息所用的数据结构，即实时库

表2 告警信息动作未复归记录表结构体

动作未复归记录表，通过对表中的告警抑制标记restrain_flag参数项进行配置，可以实现单点、间隔甚至全厂站的告警信息抑制和过滤，从而在告警窗中显示用户需要的结果。

当restrain_flag参数赋值为1时，表示为单点告警抑制；参数赋值为2时，为间隔告警抑制；参数赋值为3时，为全厂站告警抑制。

被抑制或挂牌的告警信息应在相应的告警信息汇总表中有所体现，包含厂站名称、信息名称、抑制或挂牌时间等内容，解除抑制或挂牌后信息自动在表中消失，恢复正常状态下的监控，同时自动上送至“综合告警”窗口。

3.3 告警信息自动折叠处理

相较于ON2000系统中告警信息状态封锁方法而言，D5000系统中单点或间隔告警抑制的使用，对于屏蔽频发告警信息，释放告警窗显示空间更加行之有效，然而考虑到告警抑制方法需要由监控员对已经上送至告警窗的信息进行人工判断和抑制操作，依然会对监控工作造成一定影响，因此提出了更加智能化、自动化的告警信息折叠处理方法，通过折叠一段时间内的冗余重复信息，可有效解决告警信息频发、误发问题。

在D5000系统中，告警窗中的信息折叠主要分为两种形式：一种是实时告警信息折叠，即在实时监控状态下，按照一定规则将一段时间内频繁上送的同一告警信息折叠显示；另一种是指定告警信息折叠，即仅对系统指定设备的所有告警信息进行折叠显示，无时间与次数限制。

告警窗中只显示最新一条的折叠告警信息，包含折叠标记、显示折叠告警最新的告警时间、折叠次数等，如图5所示。同时信息保持正常的上送顺序，不影响监控信息的时序分析。

图5 实时告警窗告警信息折叠显示

实时告警信息折叠按照配置文件中设定的告警折叠规则，进行信息折叠计算，判断是否需要折叠信息。若5分钟内，告警信息仅动作、复归一至两次，则正常显示；若其动作、复归次数达到三次及以上，则认为该信息频繁变位，打上标记并在告警窗中折叠显示。

表3中显示了D5000系统中告警折叠规则的基本配置信息，通过获取折叠告警最低间隔时间和折叠告警最低折叠次数作为折叠计算的对比条件，进行告警信息折叠分析。

表3 告警折叠规则基本配置文件和信息

对上送的数据可提供告警没有达到折叠要求和折叠告警信息两种显示方式，同时可实现对已折叠告警信息的展开显示，右键点击“查询折叠告警详细信息”选项，即可通过搜索信号id、折叠次数、开始时间等信息，从后台的共享内存中查询相应的告警信息，告警窗中结果显示如图6所示。

图6 实时告警窗告警信息折叠展开显示

指定告警折叠的基本原理和折叠规则与实时告警折叠基本相同，区别在于指定折叠需要用户在告警窗上手动指定某个设备进行告警信息折叠。

在告警窗中，右键点击“指定折叠告警”选项，可实现“申请指定折叠”和“取消指定折叠”等功能，同时在“指定折叠一览”页面点击“删除”按钮，也可取消折叠操作，如图7所示。

图7 实时告警窗告警信息折叠显示

“指定折叠一览”页面中，可以清楚查看哪些告警信息被指定折叠。指定折叠还可与实时告警折叠混合使用，若出现设备或者主站等异常情况时，可由监控员对可能出现信息频发、误发的设备进行指定折叠，在故障解除后取消对告警信息的指定折叠，恢复对告警信息的实时折叠。

4 结束语

为更好地解决变电站集中监控模式下，告警信息量巨大，冗余干扰信息多，信息频发、误发等问题，本文提出了基于D5000系统的监控信息优化处理新思路，包括告警分类管理、上窗时间延迟、单点或间隔抑制、告警窗自动折叠等。

应用于城西公司所辖变电站的集中监控工作，使监控月信息量由8 603条减少至4 039条，减少53.05%，周信息量由2 155条减少至684条，减少68.25%，监控员日均监控信息量由102.6条减少至53.8条，减少47.56%。实际运行结果表明该措施可有效消除、折叠冗余信息，释放告警窗显示空间，防止干扰监控员正常监视工作，减少信息遗漏、误判等失误发生，显著提升监控信息管理水平和公司运营效率，为D5000系统在线应用工作提供借鉴参考作用，具有良好应用推广价值。

[1] 王文学,时珉,宋健,等.变电站集中监控模式下告警信息的优化处理[J].河北电力技术,2015,34 (1):23-24,27.

[2] Q/GDW11398—2015变电站设备监控信息规范[Z],2015-10-30.

[3] 李玉龙,宋祥春,潘鸿飞.电网调度技术支持变电站监控信息的优化整合[J].安徽电力,2014,31(4):33-35.

[4] 杨力强,王函韵,沈晓东,等.电网技术支持系统的信息分类与优化管理[J].浙江电力,2014,36(8):50-52.

[5] 陈雯.电信综合告警采集系统的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2015.

[6] 杨帆.韶关电网调度自动化系统的设计与建设[D].广州:华南理工大学,2006.

[7] 孙世明,江伟,彭晖,等.地区电网智能报警系统的构建[J].南方电网技术,2011,5(6):73-76.

[8] 刘莹,刘俊勇,张建明,等.电网调度中的智能告警分类[J].电力自动化设备,2009,37(12):48-54.

[9] 王江涛,雷鸣,游大宁,等.调度主站侧频发信号治理和监控功能完善[J].山东电力技术,2014,41(1):45-48.