电网调控一体化模式下监控效率提升策略研究

张鹏，朱涛，陈伟，胡东林，阮璇，王以波

（云南电网有限责任公司昆明供电局，云南 昆明 650011）

0 前言

随着南方电网调控一体化全面深化推进，地区电网调度监控高度集中[1-6]。然而随着变电站数量不断增加，电网结构日趋复杂，海量的监控信息汇入调控中心，频发、误发以及无效和伴生等告警信号的干扰，容易对重要告警信号产生漏监、误判和延判；尤其在恶劣天气下，电网多个设备同时跳闸或者短时相继跳闸，刷屏的告警信号和主站推图让调控员难以迅速、准确地做出故障及异常判断，调控员驾驭电网监控安全的难度越来越大，为保障电网的安全稳定运行，必须持续优化电网监控业务，在电网调控一体化运行下研究如何提高电网监控效率显得十分重要，以下介绍提升方法。

1 监控业务现状分析

西南某电网变电站数量多、分布广泛，部分变电站地理位置偏远，给调控中心的监控和变电站设备运维工作带来巨大挑战。地调主站端接入35 kV及以上变电站230座，每天上报调度主站端的监控信号数量达到30000余条，分4个监控工位开展监控工作，每个监控工位平均监控的变电站达57座，每个监控工位日监控信号数量达到7500条，监控工作压力大、效率低、风险高，严重影响电网和设备的安全运行。

2 监控效率的影响因素分析

2.1 干扰信号多，漏监视风险高

1）设备操作过程中伴生信号多。如开关弹簧未储能、控制回路断线、装置通信中断等可短时复归的信号占操作过程中信号数量的80%。

2）频发告警信号刷屏。频发信号较多对正常监视信号的干扰，重要信号被淹没在频发信号中，存在漏监的风险，在频发告警信号中直流信号和公用信号的占比达67%。

3）设备处运行或停电状态时的信号核对，对正常监视信号干扰严重。重要告警信号被淹没在大量的刷屏信号中，部分信号不能抑制，信号验收时一个监控区平均有2100条干扰遥信量，重要信号漏监风险高。

4）大量常亮光字牌分布在不同厂站不同间隔，导致调控员在设备巡检时耗费大量时间，甚至影响重要异常信号处置时效，随着监控信号大幅增加，严重影响工作效率，加重工作负担。

2.2 监控系统设计不完善

1）电气量监视报警值存在漏洞，调控员不能及时发现变化量变动情况，对于电压越限的报警值，目前只有Uab线电压报警规范，相电压缺少相应规范标准。

2）监控系统不支持查询所有未复归信号，也无法按照时间、厂站进行监控信号的筛选，未确认、未复归的告警信号超过一定数量后会自动清屏，严重影响对信号的正常监控。

3）现阶段调控中心业务系统较为分散，缺乏对监控告警信息的分析处理，未形成统一的数据业务分析平台，也没有技术辅助系统进行高效监视，调控员在面对人均5.2条/min的信号监控量时，常受困于大量表象数据，无法及时提取重点信息有效决策。

3 监控效率优化提升策略

针对目前电网在调控一体化运行下监控员监控变电站数量多，告警信号量大，监控效率低，存在漏监视的风险等困难需要解决，经过深入的分析，提出相应的监控效率优化提升的策略并实际应用，主要包括以下几个方面。

3.1 有效处置干扰信号

1）监控信号设置延时[7]。通过编制“告警信息优化延时设置规范”，对于设备正常工作过程中发出的信号，如弹簧未储能、控制回路断线、装置通信中断等可短时复归的信号，在厂站或主站设置延时进行屏蔽，减少告警窗口信息量,缩短调控员信息量的判断时间，提高监控工作效率。“告警信息优化延时设置规范”对45类信号进行延时设置规范，对实际运行中67条频发、抖动信号进行45 s延时。监控信号的延时设置规范如表1所示。

表1 监控信号的延时设置规范（部分信号）

2）建立异常信号分析反馈机制。将频发、常发信号按照信号分层分级纳入缺陷管理，调控专业统计频发信号，由运行人员按照缺陷标准上报缺陷流程处理，纳入缺陷管理。明确异常信号处置流程和管控原则。对调控一体化工作深入开展按月回顾，持续提升，并进一步完善监控范围管控、应急联动管控、监控业务闭环管控等机制。监控专业组织相关部门和单位，定期召开监控运行分析会，深入分析解决监控业务技术和管理方面存在的问题。

3）长期遗留未处理的信号处置。按“定时、定量、定责”原则进行管控，使设备的隐患在萌芽状态时就得以根治，对缺陷流程内不能解决的信号则由变电运行所上报技改进行处理，并定期反馈处理情况，由设备部督促运维单位制定整改措施，在整改未完成之前，由现场运维单位根据设备是否影响电网安全情况采取临时告警抑制。

4）设备处停电状态的信号核对，调控专业进行设备信号屏蔽，远动自动化专业负责编制变电站设备信号抑制整改计划，完善各变电站信号抑制功能，信号核对时的干扰信号降低到零干扰。

3.2 常亮光字牌清理

监控专业开展监控系统常亮光字牌功能拓展专项工作，通过制定“监控系统常亮光字牌解决方案”，梳理出3999个常亮光子形成“监控系统常亮光字牌表”，并对表中信号进行逐一核实，根据常亮原因划分为15个类别，在解决方案中明确每种类别信号的处置方式，涉及现场设备的由变电管理所配合处理，主站端则根据主网调控组修编的《调控一体化自动化系统遥信取反原则》进行解决，通过优化光字牌集中展示如图1所示，图中实心表示厂站有红色光子牌告警。新接入变电站的常亮光字牌同样遵循以上工作思路，有利于减少无关信号干扰、降低漏监视风险，切实提高监视效能。

图1 220 kV某某线233断路器油泵启动告警信号分析

3.3 有效监控母线电压异常

针对电压越限监视模块不够直观、过多依靠人为判断的问题进行整改，对已接入监控系统的变电站建立电压越限台账，覆盖10 kV、35 kV、110 kV三个电压等级，涉及线电压（Uab）、相电压（Ua、Ub、Uc）、零序电压（3U0）5个遥测参数，通过查询历史数据和电压曲线，结合昆电压无功曲线的要求，分上限值和下限值制定告警值，完成2600余条数据梳理，并同步完成监控系统上的告警值设定。通过越限告警、渲染着色反映电压异常信息，实现电压集中直观化监控的同时有效防止电压异常信号漏监视。

3.4 研究快速信号分析辅助手段

通过探索频发告警信号的快速统计分析手段，自主研发“监控信号统计分析引擎”，结合实际监控业务情况不断完善，提升监控信号的统计分析效率。

1）快速统计调度自动化系统中的遥信动作、复归总次数。通过对比每天的监控信息运行报表，提前发现电网及设备的运行隐患，下发至设备运维单位检查处理。如在生成日监控信息运行报表时，发现“220 kV草海线233断路器油泵启动告警信号”频发，当天动作复归达312次，调控员评估现场设备存在运行隐患，及时与现场运维单位联系，经现场检查发现油泵漏油，经运维单位及时处理，避免了非计划停电检修的后果，具体统计分析结果如图1所示，右侧散点图表示当天各个时间段内该信号的动作复归情况。

2）辅助支撑电网监控。通过快速查询指定信号在时间段内的动作复归情况，支持指定工位、指定变电站、指定信号3个等级的信号查询，便于调度监控员能快速找出特定信号或者某些类型信号的动作、复归规律，辅助监控员及时进行相关决策。

3）防重要信号漏监视。快速搜索未复归信号，能够直接按照厂站归纳显示，监视人员查看未复归信号时更有条理、更加系统化，通过快速检索未复归的监控信号，能够防止在大量频发信号的冲击下漏监重要信号。

4）监控报表报告数据快速提取。通过快速自动统计“调控一体化运行简报”中的相关基础数据，如断路器、重合闸遥控操作情况，同时能够快速统计分析指定时间段内所有的监控信号数据，为监控信号的快速准确分析提供便利，有效提升统计分析的效率。

3.5 研究监控“事件化”技术

监控“事件化”技术主要通过以设备为中心的电网运行监控数据建模，实现基于调度自动化系统设备的检修、故障异常、缺陷、操作等信息的运行管理数据聚类，通过基于设备的多维数据聚类，构建监控告警信号因果关系模型，对电网运行的监控数据进行事件化分析，挖掘真正反馈设备、电网健康状态的监控事件[8-11]。监控事件化技术框架如图2所示。

图2 监控事件化技术框架

主要基于电网静态模型、设备属性基础模型、接线方式分析模型，对电网进行拓扑分析，分析电网的接线方式；进一步结合电网的运行方式分析模型，以及当前电网设备状态信息，对电网的当前运行方式分析，对电网设备的检修窗口期进行判定；针对遥信、遥测、遥控等实时运行数据，根据设备检修窗口期，对检修事件进行分析，并过滤相关信号；结合线路、主变及母线跳闸模型、备自投动作模型等，对跳闸事件进行分析，根据设备操作的伴生模型及信号合发关系，对监控告警信号中操作伴生信号进行分析与过滤；针对剩余的有效告警，根据接地因果关系、过载因果关系、通信异常关系、设备缺陷关联关系等关系模型进行分析。最终将离散的监控告警信号转化为反应电网设备问题本质的异常事件，实现告警信号“事件化”监控，2021年某季度的事件化监视前信号量和事件化监视的对比如图3和图4所示，通过“事件化”技术，将每天上送至告警窗的9536个信号聚类成5446个事件。

图3 事件化监视前信号量

图4 事件化监视的事件数量

4 效果分析

1）干扰的监控信号数量显著减少。2020年调控中心主站端收到设备监控信号3415106条，每天平均9356条，监控告警信号量从2020年前的每天3万多条减少至9千多条，监控信号数量减少约70%，事件化监视技术应用，调控员只需监视5446个事件，监控效率再提升约42%。

2）巡检时间效率大幅提升。通过开展监控系统常亮光字牌功能拓展专项工作，清理常亮光字2407个，优化光字牌集中展示，监控员巡检时间从整改前的3小时缩短至整改后的1 h，效率提升约67%。

3）通过电压越限台账的建立和告警值设定，电压监视界面更加直观，电压越限后系统以越限报文和数据变色两种形式同时发信，不再依赖人为判断，尤其是零序电压的告警值设定，对于某些发生接地无法发信的变电站而言意义重大，可以通过零序电压越限告警进而发现接地现象，有效防止了电压异常信号的漏监视。

4）调控一体化信号分析引擎提升监控效率的成效。为及时发现设备异常提供依据，有效支撑运维单位消除设备隐患；通过快速查找未复归信号情况，有效降低漏监视的风险，自该分析引擎应用以来，调控中心未发生漏监视的情况，保证了监控安全。

5）人力资源有效集约。通过频发抖动信号延时过滤、调试信号封锁、清理常亮光字牌、开发辅助监控引擎、监控“事件化”技术等手段，监控工位从4个减少至3个，人均监视厂站由57座增加至77座，人力资源集约效果明显。

5 结束语

随着电网规模快速扩大，电网结构不断发生变化，电网的运行管理模式也随着不断改进，为满足电网监控现状，需要高效的电网设备监控方法。通过频发、误发和伴生等干扰信号的治理，常亮光字牌的整改，减少了信号的干扰和巡视设备的时间，通过电压遥测数据直观化，有效防止了电压异常信号的漏监视，为快速发现母线接地故障提供支持，“监控信号统计分析引擎”的开发应用，辅助电网安全高效监控“事件化”技术的创新研究和应用，让电网设备监控技术向智能化发展，成为电网调控智能化技术创新的良好范例，高效支撑电网设备监控。

监控效率提升策略和创新技术研究和应用，电网的监控人力资源有效集约，监控效率明显提升，漏监视风险大大降低，有效保障了电网设备安全运行。但随着电网的快速智能化发展，只有寻求更多更高的创新突破，才能不断满足电网监控工作的需要，更好地保证电网设备的健康运行。