肖艷煒，趙玉成，羅列琥

(國網(wǎng)浙江省電力公司，浙江 杭州 310007)

變電站監(jiān)控信息智能管控平臺的研究與開發(fā)

肖艷煒，趙玉成，羅列琥

(國網(wǎng)浙江省電力公司，浙江 杭州 310007)

在研究變電站監(jiān)控信息現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種基于二叉樹遍歷算法的信息規(guī)范性和完整性校核方法并研究開發(fā)軟件工具，實現(xiàn)了信息表自動生成、信息規(guī)范性和完整性智能校核、信息一致性實時比對、信息表版本管理等功能，進(jìn)而實現(xiàn)對監(jiān)控信息的全過程管控。經(jīng)實踐證明，變電站監(jiān)控信息智能管控平臺的運用取得了良好的效果。

變電站；監(jiān)控信息；二叉樹遍歷技術(shù)；智能管控平臺；智能校核

0 引言

隨著國家電網(wǎng)“三集五大”體系的深入運轉(zhuǎn)，變電站集中監(jiān)控業(yè)務(wù)被納入調(diào)控機構(gòu)，變電站監(jiān)控信息成為調(diào)控一體化運行的技術(shù)基礎(chǔ)，是實施遠(yuǎn)方監(jiān)控的“千里眼”“順風(fēng)耳”，其規(guī)范水平直接決定了監(jiān)控效率和設(shè)備運行安全，進(jìn)而影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

1 監(jiān)控信息管理現(xiàn)狀

Q/GDW 11398—2015《變電站設(shè)備監(jiān)控信息規(guī)范》對智能變電站典型一二次設(shè)備及輔助設(shè)備的監(jiān)控信息分類、信息描述、告警分級、傳輸方式作出了明確的應(yīng)用要求。但監(jiān)控信息完整規(guī)范性的落地執(zhí)行存在諸多困難，監(jiān)控信息表從設(shè)計到使用，涉及設(shè)計單位、施工單位、調(diào)試單位、運維單位、檢修單位和調(diào)控機構(gòu)等諸多單位部門，流程長、經(jīng)手人多、自動化水平落后。而傳統(tǒng)的信息表管理完全依靠人工開展，工作量大、信息完整規(guī)范性低、錯誤率高，且缺乏有效的管理手段，安全風(fēng)險高，給無人值守集中監(jiān)控帶來安全隱患。

監(jiān)控信息管理具體面臨的問題如下。

1.1 信息表編制任務(wù)重

監(jiān)控信息表的編制涉及變電站新/擴(kuò)建基建、設(shè)備改造等項目，基建工程多，信息表編制工作任務(wù)重，傳統(tǒng)的手工編制做法存在較高的人為錯編、漏編風(fēng)險，管控壓力大。

1.2 信息表完整規(guī)范性低

設(shè)計單位提供的監(jiān)控信息表初稿完整規(guī)范性不足，不能滿足變電站集中監(jiān)控信息的統(tǒng)一范圍、規(guī)范命名、信息分類、科學(xué)歸并、合理延時等要求。因變電站設(shè)備配置不同、建設(shè)年代不同、技術(shù)水平不同等客觀因素造成運行變電站信息表的規(guī)范性不高、人工校核工作量大且易出錯。

1.3 信息維護(hù)人為出錯多

變電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)、調(diào)控主站監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控信息接入、數(shù)據(jù)庫制作、畫面繪制等均由人工手動完成，存在數(shù)據(jù)庫信息與監(jiān)控信息表之間差錯的可能性，且靠人為校核發(fā)現(xiàn)差錯的難度巨大，不利于監(jiān)控安全管理和運行風(fēng)險控制，甚至直接導(dǎo)致電網(wǎng)事故，影響電力設(shè)備的穩(wěn)定運行。

1.4 信息表版本管理亂

監(jiān)控信息表須根據(jù)變電站設(shè)備的變更情況實時更新，監(jiān)控信息擴(kuò)建、更新、信息消缺等頻繁的修改，帶來信息表版本繁多，缺乏有效的版本管理手段，造成數(shù)據(jù)備份的信息表和現(xiàn)場實際運行的數(shù)據(jù)庫不一致，給系統(tǒng)的維護(hù)、改造和擴(kuò)建帶來很大的不便，也帶來了設(shè)備監(jiān)視誤監(jiān)、漏監(jiān)的風(fēng)險。

面對存在的問題，陳天恒等人指出，需要加強對監(jiān)控信息的全過程管理，主要是從管理角度，通過優(yōu)化體制機制和管理模式提高監(jiān)控信息的管理效率(見參考文獻(xiàn)2)。胡麗清等人則研究了變電站集中監(jiān)控信息采集方式，提出了監(jiān)控信息告警直傳技術(shù)并應(yīng)用，保障了監(jiān)控信息的及時正確傳輸(見參考文獻(xiàn)3)。高劍提出了優(yōu)化變電站監(jiān)控信息管理工作流程的思路，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計并實現(xiàn)實用化的變電站監(jiān)控信息智能決策專家系統(tǒng)應(yīng)用(見參考文獻(xiàn)4)。

2 管控平臺的開發(fā)

2.1 軟件架構(gòu)

以技術(shù)輔助管理方法為基礎(chǔ)，研究了一套變電站監(jiān)控信息規(guī)范校核算法，并以此為依據(jù)開發(fā)技術(shù)工具。變電站監(jiān)控信息智能管控平臺(簡稱“管控平臺”)以Winform界面與用戶交互，主要實現(xiàn)信息表自動生成、信息規(guī)范性智能校核、信息完整性自動核查、信息正確性實時比對、信息表版本管理等功能，進(jìn)而完成對變電站監(jiān)控信息的規(guī)劃設(shè)計、設(shè)備選型、安裝調(diào)試、接入驗收、監(jiān)控運行、檢修維護(hù)等全過程的有效管控。變電站監(jiān)控信息智能管控平臺應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

2.2 軟件功能及應(yīng)用

變電站監(jiān)控信息智能管控平臺具有信息表自動生成、信息規(guī)范性智能校核、信息完整性自動核查、信息準(zhǔn)確性實時比對、信息表版本管理等功能，并實現(xiàn)對已有信息表的管理，全面實時記錄操作日志，以備查閱，其平臺界面如圖2所示。

圖1 變電站監(jiān)控信息智能管控平臺應(yīng)用架構(gòu)

圖2 變電站監(jiān)控信息智能管控平臺界面

2.2.1 信息規(guī)則專家?guī)旖?/p>

以國網(wǎng)公司變電站典型信息表、監(jiān)控信息技術(shù)規(guī)范等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，建成包含國內(nèi)外主流電網(wǎng)一次設(shè)備的變電站遙測、遙信、遙控信息的模型，形成省/地/縣統(tǒng)一的各電壓等級變電站的信息規(guī)則專家?guī)?，達(dá)到了完整規(guī)范描述一、二次設(shè)備監(jiān)控信息，并統(tǒng)一信息范圍、規(guī)范信息命名、明確信息分類，科學(xué)地進(jìn)行信息優(yōu)化。以220 kV線路保護(hù)裝置為例，共建立監(jiān)控信息模型專家?guī)?6條次，涵蓋了主要保護(hù)廠家設(shè)備的輸出信息。

2.2.2 信息表自動化生成

通過友好的人機界面，輸入電網(wǎng)一次接線調(diào)度命名，并選擇設(shè)備組成情況，自動生成符合要求且包含信息點號、信息描述、信息表述對象、信息所屬設(shè)備間隔、告警分類、告警延時等內(nèi)容的規(guī)范監(jiān)控信息表，并自動編號、自動啟動審批流程、自動歸檔，實現(xiàn)了信息表的自動化編制和流程化管控。軟件自適應(yīng)3/2接線、雙母（雙分段）接線、單母接線、線變組接線、橋接線等多種接線方式，適應(yīng)主變、母線、線路、開關(guān)等多種間隔類型，適應(yīng)一次設(shè)備本體、保護(hù)裝置、測控裝置、合并單元、智能終端等多種設(shè)備類型，適應(yīng)完整間隔、不完整間隔、待用間隔等多種間隔屬性，適應(yīng)全新基建、運行站間隔擴(kuò)建、運行站整站改造等多種工程屬性，實現(xiàn)了一鍵式自助服務(wù)。

2.2.3 信息規(guī)范完整性智能校核

采用二叉樹遍歷技術(shù)，前序遍歷與層序遍歷相結(jié)合，提高遍歷效率。根據(jù)自主設(shè)定的規(guī)則專家?guī)欤瑢訉颖闅v，對已有監(jiān)控信息表的規(guī)范性、完整性進(jìn)行全面智能校核，給出校核百分比，并對校核結(jié)果進(jìn)行分類統(tǒng)計，生成包含信息不規(guī)范、信息不完整、人為錯誤等數(shù)據(jù)的校核報告并支持導(dǎo)出功能，確保信息不規(guī)范、不完整的情況及其修改建議一目了然，大大節(jié)省了人工核查成本，保障監(jiān)控運行安全。

2.2.4 信息一致性自動比對

按傳統(tǒng)的做法，變電站信息從信息表到主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表、變電站遠(yuǎn)動轉(zhuǎn)發(fā)表的過程完全依賴人工維護(hù)，出錯概率大且不易被發(fā)現(xiàn)。通過對“調(diào)度端主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表與信息表一致性、變電站端遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)庫表與信息表一致性、調(diào)度端使用的信息表與變電站端使用的信息表一致性”的智能自動比對，給出比對百分比，并對比對結(jié)果進(jìn)行分類統(tǒng)計后生成報告，減少了維護(hù)錯誤情況的發(fā)生，杜絕了誤控情況的發(fā)生，有效保障監(jiān)控運行安全。

2.2.5 信息表自主管理

主要實現(xiàn)信息表自動編號、自動審批流轉(zhuǎn)、自動歸檔、靈活查閱等功能。采用版本增量比較技術(shù)，通過查詢數(shù)據(jù)庫及相關(guān)日志，可遍歷同一變電站的多個信息表版本，實現(xiàn)信息表版本管理和版本差異性比較，確保在用信息表的唯一性。

2.3 數(shù)據(jù)接口與交互

本軟件工具可基于調(diào)度管理類應(yīng)用系統(tǒng)(OMS)開發(fā)，通過數(shù)據(jù)庫直連的方式從OMS基礎(chǔ)設(shè)備庫讀取變電站一二次設(shè)備的臺賬參數(shù)、運行參數(shù)、檢修日志、缺陷記錄等信息。與OMS的業(yè)務(wù)管理流程對接，采用“消息郵件+WF文件”方式，完成數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，將數(shù)據(jù)封裝成符合工作流描述規(guī)范的WF文件，發(fā)送到消息郵件目錄。OMS中的相關(guān)業(yè)務(wù)流程掃描消息郵件目錄，解析WF文件，啟動或激活本系統(tǒng)工作流程。與EMS的交互因跨安全Ⅰ區(qū)和安全Ⅲ區(qū)，故采用文件方式通過橫向隔離裝置傳輸，實現(xiàn)信息表、主站數(shù)據(jù)庫表及告警信息的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)銜接。數(shù)據(jù)接口及業(yè)務(wù)流程如圖3所示。

3 應(yīng)用成效

變電站監(jiān)控信息管控平臺在浙江電網(wǎng)省/地/縣3級的調(diào)控機構(gòu)、運檢單位、設(shè)計單位、調(diào)試單位均得到全面推廣應(yīng)用，提高了管理水平，為全省實現(xiàn)變電站監(jiān)控信息完整性、規(guī)范性、準(zhǔn)確性“三個百分百”提供了可靠的技術(shù)保障。

3.1 降低工作強度，提高工作效率

以某220 kV智能變電站為例，監(jiān)控信息點數(shù)量多達(dá)5 000多點，信息表的編制時間從人工編制的3.5天降低至平臺自動編制的1.5 h，信息規(guī)范完整性的校核時間從人工校核的8 h降至智能校核的0.5 h，信息表的審批時間從5天降至流程化審批的2天，極大地提高了工作效率。

3.2 減少人為錯誤，保障運行安全

圖3 數(shù)據(jù)交互與業(yè)務(wù)流程

借助工具軟件生成的信息表，從源頭上杜絕了人為錯誤，使用其對運行變電站開展信息智能校核，校核結(jié)果一目了然并有助于信息補強。據(jù)統(tǒng)計，截至2015年年中，浙江電網(wǎng)35 kV及以上變電站監(jiān)控信息規(guī)范率達(dá)98.92 %，變電站監(jiān)控信息一致性達(dá)100 %，全省各變電站監(jiān)控信息表均依托該工具統(tǒng)一歸檔管理。這不僅提高了調(diào)控一體化安全運行水平，而且完整規(guī)范的監(jiān)控信息，也為下階段開展變電站遠(yuǎn)方智能監(jiān)控奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

以上提出的一種變電站監(jiān)控信息規(guī)范性、完整性校核方法和研究開發(fā)的管控平臺，是開展監(jiān)控信息管理的一種新思路，在變電站一二次設(shè)備監(jiān)控信息建模、智能校核監(jiān)控信息規(guī)范完整性和一致性等方面具有一定的先進(jìn)性。浙江電網(wǎng)省/地/縣3級調(diào)控機構(gòu)的應(yīng)用表明，該方法對提高變電站監(jiān)控信息的規(guī)范化管理，具有很好的效果。

1 國家電網(wǎng)公司．Q/GDW 11398—2015 變電站設(shè)備監(jiān)控信息規(guī)范[S]．北京：中國電力出版社，2015.

2 陳天恒，楊曉靜，王 媛，等．基于“三集五大”體系的變電站監(jiān)控信息全過程管理[C]．戰(zhàn)略風(fēng)險管控與安全生產(chǎn)運行管理——2015全國電力行業(yè)企業(yè)管理創(chuàng)新論文大賽獲獎?wù)撐?，北京?015.

3 吳麗清，肖艷煒，李 英．變電站監(jiān)控信息告警直傳技術(shù)及其在浙江電網(wǎng)的應(yīng)用[J]．浙江電力，2011，31(12)：87-90.

4 高 劍．四川省調(diào)監(jiān)控信息智能決策專家系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[R]．成都：電子科技大學(xué)，2015.

5 張逸婕，祈 明，施偉成，等．新建變電站監(jiān)控信息驗收方式的創(chuàng)新探討[J]．電力安全技術(shù)，2014，16(2)：62-64.

6 劉 浩，袁偉民．小區(qū)變電站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及通信規(guī)約的研究[J]．電力安全技術(shù)，2013，15(12)：42-44.

2017-02-08；

2017-05-06。

肖艷煒(1982—)，男，高級工程師，主要從事變電站無人值守集中監(jiān)控管理、變電站自動化技術(shù)的研究工作，email：xiaoyw@zju.edu.cn。

趙玉成(1983—)，男，工程師，主要從事調(diào)度監(jiān)控運行的研究工作。

羅列琥(1962—)，男，本科，主要從事調(diào)度自動化運維技術(shù)的研究工作。

國網(wǎng)浙江省電力公司2013年群眾性科技創(chuàng)新資助項目（浙電科信〔2013〕661號第67項）