張心潔， 王建

(國(guó)網(wǎng)天津市城西供電公司，天津 300190)

0 引 言

在“調(diào)控一體化”模式下，變電站實(shí)行集中監(jiān)控，以告警直傳方式能反應(yīng)受控站設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控信息，實(shí)時(shí)上送至調(diào)控中心[1]。隨著集中監(jiān)控與調(diào)度運(yùn)行業(yè)務(wù)的融合，實(shí)時(shí)告警信息激增，頻發(fā)、誤發(fā)的設(shè)備異常信息及電網(wǎng)故障時(shí)產(chǎn)生大量瞬時(shí)干擾信息，給正常的設(shè)備監(jiān)控工作帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。

2014年，國(guó)網(wǎng)天津城西公司以調(diào)度自動(dòng)化主站改造工程為契機(jī)，引入先進(jìn)的智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)D5000系統(tǒng))，為監(jiān)控信息優(yōu)化處理問(wèn)題的解決提供了新的思路[2]1-44。文中提出了基于D5000系統(tǒng)的監(jiān)控信息優(yōu)化處理措施，包括告警分類(lèi)管理、上窗時(shí)間延遲、單點(diǎn)或間隔抑制、告警窗自動(dòng)折疊等，以解決上述變電站設(shè)備監(jiān)控信息處理的相關(guān)問(wèn)題[3-4]。

傳統(tǒng)ON2000系統(tǒng)中采用監(jiān)控信息狀態(tài)封鎖方法，通過(guò)屏蔽問(wèn)題信號(hào)狀態(tài)，防止信息上傳至告警窗，后臺(tái)顯示信息封鎖狀態(tài)；D5000系統(tǒng)中采用單點(diǎn)或間隔告警抑制方法，在釋放告警窗顯示空間的同時(shí)，后臺(tái)保留問(wèn)題信息真實(shí)狀態(tài)。同時(shí)開(kāi)發(fā)了更加智能的告警信息折疊功能，通過(guò)折疊一段時(shí)間內(nèi)的冗余重復(fù)信息，實(shí)現(xiàn)信息上窗前的篩選過(guò)濾工作，從根本上減少上傳至告警窗的信息總量，可有效處理監(jiān)控信息頻發(fā)、誤發(fā)問(wèn)題，減少監(jiān)控員遺漏或誤判信息等失誤的發(fā)生，從而提高電網(wǎng)調(diào)控管理水平和公司運(yùn)營(yíng)效率[5-6]。

1 告警服務(wù)功能綜述

監(jiān)控告警是調(diào)度控制系統(tǒng)、變電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備監(jiān)控信息處理后，上傳至告警窗顯示的告警條文，是監(jiān)控運(yùn)行的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，包括電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化、未來(lái)系統(tǒng)預(yù)測(cè)、設(shè)備監(jiān)視與控制、調(diào)度員操作記錄等[7]。

圖1顯示了D5000系統(tǒng)中監(jiān)控告警服務(wù)功能的具體流程。其中告警服務(wù)充當(dāng)著中樞神經(jīng)控制系統(tǒng)的角色，可接收應(yīng)用程序(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA、電力應(yīng)用軟件PAS、自動(dòng)發(fā)電控制AGC等)發(fā)送的告警源信息(包括事件順序記錄SOE、保護(hù)動(dòng)作和變位信號(hào)、通信鏈路告警等)，并根據(jù)告警定義配置，向所連接的各個(gè)告警客戶(hù)端分派任務(wù)，通知其采取相應(yīng)的告警行為，具體功能如下：

圖1 告警服務(wù)功能和實(shí)時(shí)告警窗顯示流程圖

(1)分別對(duì)各應(yīng)用程序發(fā)送的告警源信息進(jìn)行解析，并從消息結(jié)構(gòu)體中獲取其告警類(lèi)型和相應(yīng)狀態(tài)，便于統(tǒng)一定義和管理[8]；

(2)提供預(yù)處理的告警信息給實(shí)時(shí)告警中間層，對(duì)信息進(jìn)行動(dòng)作/復(fù)歸，越限/正常的匹配；

(3)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)提交服務(wù)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史庫(kù)中告警信息的保存和查詢(xún)應(yīng)用；

(4)針對(duì)不同類(lèi)型的告警信息，提供不同的告警方式(可在告警定義界面(alarm_define)定義)，如推畫(huà)面、語(yǔ)音、上告警窗、登錄告警庫(kù)等；

(5)提供統(tǒng)一的動(dòng)態(tài)庫(kù)和告警格式規(guī)范供應(yīng)用發(fā)送告警使用，便于綜合智能告警處理。

2 告警信息分類(lèi)處理

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/GDW 11398—2015變電站設(shè)備監(jiān)控信息規(guī)范》的要求，按對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備影響的輕重緩急程度分為：事故、異常、越限、變位和告知五級(jí)信息(事故及變位信息應(yīng)同時(shí)上送SOE信號(hào))[2]5-6，可分等級(jí)地反映電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況和狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息。

其中事故信息最為重要，主要對(duì)應(yīng)設(shè)備動(dòng)作信號(hào)；異常信息次之，主要對(duì)應(yīng)設(shè)備告警信息；越限和變位信息也較為重要，可分別反映設(shè)備重要遙測(cè)信息和斷路器、隔離開(kāi)關(guān)分合閘位置等；告知信息則為反映電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、狀態(tài)監(jiān)測(cè)的一般信息。

實(shí)時(shí)告警窗是告警頁(yè)面展現(xiàn)的主要形式，提供統(tǒng)一的告警監(jiān)控平臺(tái)，具有全面、靈活、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定等特性。如圖2所示，在D5000系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)告警窗可以接收告警中間層和告警服務(wù)的告警，并按照五類(lèi)告警(事故、異常、越限、變位、告知)分顏色分類(lèi)別地，在不同的窗口中顯示告警信息。同時(shí)，將事故、告警、越限、變位信息整合在一起，即組成了“綜合告警”窗口。

圖2 監(jiān)控信息實(shí)時(shí)告警窗

圖3 D5000系統(tǒng)告警類(lèi)型設(shè)置對(duì)話(huà)框

監(jiān)控員的日常工作是對(duì)“綜合告警”窗口中的告警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)告警類(lèi)別，采取相應(yīng)處理措施，告知信息一般不在“綜合告警”窗口顯示，僅需定期查詢(xún)即可。圖3顯示了D5000系統(tǒng)的告警類(lèi)型設(shè)置對(duì)話(huà)框，通過(guò)對(duì)該對(duì)話(huà)框中“綜合告警”窗口顯示信息的告警類(lèi)型進(jìn)行勾選設(shè)置，可以有效減少監(jiān)控員運(yùn)行監(jiān)視的工作量。

3 告警信息優(yōu)化處理

告警信息通過(guò)告警服務(wù)被接收至告警中間層過(guò)程中，可通過(guò)后臺(tái)程序配置文件及自定義過(guò)濾功能等，對(duì)需要推送至告警窗的信息進(jìn)行處理，有效降低短時(shí)間內(nèi)大量告警信息上送造成的監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)，釋放占用的系統(tǒng)資源，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率。表1中列舉了D5000系統(tǒng)告警中間層自定義過(guò)濾信息的幾種過(guò)濾條件以及相關(guān)具體含義。

表1 告警信息自定義過(guò)濾條件及含義

D5000系統(tǒng)中常用的監(jiān)控信息優(yōu)化處理方法包括上窗時(shí)間延遲、單點(diǎn)或間隔抑制、告警窗折疊等。其中，上窗時(shí)間延遲、單點(diǎn)或間隔抑制可通過(guò)restrain_flag過(guò)濾條件設(shè)置完成；而告警窗折疊則需進(jìn)一步在配置文件中更改條件才能實(shí)現(xiàn)。

3.1 告警信息加延時(shí)處理

圖4 告警信息上窗延時(shí)處理流程

告警信息加延時(shí)處理，主要針對(duì)頻繁動(dòng)作且隨即自動(dòng)復(fù)歸的信號(hào)進(jìn)行處理。首先由監(jiān)控員判斷接收到的監(jiān)控信息是否需要設(shè)置告警延時(shí)；同時(shí)判斷在所設(shè)置的延時(shí)時(shí)段內(nèi)，是否收到監(jiān)控信息動(dòng)作對(duì)應(yīng)的復(fù)歸信息；當(dāng)設(shè)置告警延時(shí)，且在延時(shí)內(nèi)收到復(fù)歸信息的情況下，該告警信息可被過(guò)濾，從而有效減少D5000系統(tǒng)負(fù)荷，有利于監(jiān)控人員實(shí)時(shí)監(jiān)控、及時(shí)處理有用的告警信息。具體的告警信息加延時(shí)處理流程如圖4所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，主要存在以下幾種告警信息，可采用設(shè)置上窗延時(shí)方法進(jìn)行處理：

(1)設(shè)備操作中產(chǎn)生的各種伴生信號(hào)，一般為瞬時(shí)信息(短時(shí)間內(nèi)即可完成動(dòng)作復(fù)歸)，通常采用告警信息加10 s延時(shí)的處理方法。不過(guò)，若發(fā)生超過(guò)規(guī)定時(shí)間沒(méi)有復(fù)歸的情況，或者出現(xiàn)告警信息頻繁動(dòng)作復(fù)歸的現(xiàn)象，設(shè)備可能存在異常問(wèn)題，需要及時(shí)檢修，因此為了防止漏查信息，采用告警信息折疊的方法更加適宜；

(2)在處理電壓、電流等遙測(cè)越限數(shù)據(jù)時(shí)，也可以采用該種方法，例如當(dāng)110 kV母線線電壓由于裝置故障或數(shù)據(jù)采集等異常情況，出現(xiàn)非正常越限，且數(shù)值短時(shí)間內(nèi)可恢復(fù)正常的情況下，可以對(duì)該信息加30 s延時(shí)處理，從而直接屏蔽規(guī)定延時(shí)時(shí)段內(nèi)即能復(fù)歸的越限信息[9]；

(3)D5000系統(tǒng)下，對(duì)101和104兩個(gè)通訊通道的信號(hào)較為敏感，通道瞬時(shí)異?；蛲锻艘材芊从吵鰜?lái)，該類(lèi)信號(hào)也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)復(fù)歸，可將此類(lèi)信息進(jìn)行過(guò)濾，僅當(dāng)101和104通訊通道全部斷開(kāi)時(shí)，將信息呈現(xiàn)在“綜合告警”窗口中；

(4)有些變電站進(jìn)行遙調(diào)操作時(shí)，分接開(kāi)關(guān)檔位在升降過(guò)程中，由于設(shè)備原因可能會(huì)出現(xiàn)短暫到0的情況，這種變化屬于無(wú)用信息，且一般會(huì)在幾秒內(nèi)恢復(fù)正常，該類(lèi)信息不需要上送至告警窗，可以通過(guò)加10s延時(shí)過(guò)濾該信息。

3.2 告警信息單點(diǎn)或間隔抑制

D5000系統(tǒng)中的告警信息抑制方法主要有以下2種：一種是告警信息掛牌處理，通常用于變電站內(nèi)二次設(shè)備檢修、試驗(yàn)等工作時(shí)，對(duì)短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的大量調(diào)試信號(hào)進(jìn)行屏蔽，避免影響監(jiān)控員對(duì)設(shè)備真實(shí)情況的判斷；第二種是單點(diǎn)、間隔甚至是全廠站的告警抑制，主要針對(duì)由于設(shè)備運(yùn)行異常導(dǎo)致的頻發(fā)信息，避免該設(shè)備相關(guān)信號(hào)頻繁上送至告警窗，釋放被占用的告警窗空間。

告警信息掛牌處理是指監(jiān)控員手動(dòng)地，在監(jiān)控間隔內(nèi)掛反映一次設(shè)備檢修、冷備用等實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志牌[1]。掛牌后，與此設(shè)備對(duì)應(yīng)的全部監(jiān)控信息將會(huì)被過(guò)濾，不再顯示在“綜合告警”窗口中，從而實(shí)現(xiàn)冗余重復(fù)信息的屏蔽功能，排除檢修、試驗(yàn)信息等對(duì)運(yùn)行廠站監(jiān)控的干擾。

告警信息的掛牌屬性，用reserved_2進(jìn)行表示，數(shù)值為各種標(biāo)志牌ID號(hào)，若reserved_2≤0，表示該信息未掛牌，不過(guò)濾；否則，根據(jù)D5000系統(tǒng)中標(biāo)志牌ID號(hào)定義表查找該標(biāo)志牌是否具有告警抑制屬性，有則過(guò)濾，沒(méi)有則不過(guò)濾。

由于設(shè)備或主站異常需要使用告警間隔抑制方法處理設(shè)備監(jiān)控信息的情況主要有以下2類(lèi)：

(1)監(jiān)控主站問(wèn)題導(dǎo)致的受控站設(shè)備告警信息頻發(fā)，監(jiān)控員在對(duì)相關(guān)設(shè)備間隔進(jìn)行抑制的同時(shí)，應(yīng)將問(wèn)題計(jì)入自動(dòng)化缺陷，協(xié)助相關(guān)部門(mén)進(jìn)行處理后，及時(shí)解除對(duì)相關(guān)設(shè)備間隔的抑制；

(2)受控站設(shè)備運(yùn)行異常引起的設(shè)備告警信息頻發(fā)，監(jiān)控員應(yīng)抑制該故障設(shè)備間隔，并將監(jiān)控權(quán)暫時(shí)下放給受控站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員，確認(rèn)問(wèn)題解決后，再取消對(duì)相關(guān)設(shè)備間隔的抑制。

表2中顯示了告警窗中監(jiān)控信息所用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即實(shí)時(shí)庫(kù)

表2 告警信息動(dòng)作未復(fù)歸記錄表結(jié)構(gòu)體

動(dòng)作未復(fù)歸記錄表，通過(guò)對(duì)表中的告警抑制標(biāo)記restrain_flag參數(shù)項(xiàng)進(jìn)行配置，可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、間隔甚至全廠站的告警信息抑制和過(guò)濾，從而在告警窗中顯示用戶(hù)需要的結(jié)果。

當(dāng)restrain_flag參數(shù)賦值為1時(shí)，表示為單點(diǎn)告警抑制；參數(shù)賦值為2時(shí)，為間隔告警抑制；參數(shù)賦值為3時(shí)，為全廠站告警抑制。

被抑制或掛牌的告警信息應(yīng)在相應(yīng)的告警信息匯總表中有所體現(xiàn)，包含廠站名稱(chēng)、信息名稱(chēng)、抑制或掛牌時(shí)間等內(nèi)容，解除抑制或掛牌后信息自動(dòng)在表中消失，恢復(fù)正常狀態(tài)下的監(jiān)控，同時(shí)自動(dòng)上送至“綜合告警”窗口。

3.3 告警信息自動(dòng)折疊處理

相較于ON2000系統(tǒng)中告警信息狀態(tài)封鎖方法而言，D5000系統(tǒng)中單點(diǎn)或間隔告警抑制的使用，對(duì)于屏蔽頻發(fā)告警信息，釋放告警窗顯示空間更加行之有效，然而考慮到告警抑制方法需要由監(jiān)控員對(duì)已經(jīng)上送至告警窗的信息進(jìn)行人工判斷和抑制操作，依然會(huì)對(duì)監(jiān)控工作造成一定影響，因此提出了更加智能化、自動(dòng)化的告警信息折疊處理方法，通過(guò)折疊一段時(shí)間內(nèi)的冗余重復(fù)信息，可有效解決告警信息頻發(fā)、誤發(fā)問(wèn)題。

在D5000系統(tǒng)中，告警窗中的信息折疊主要分為兩種形式：一種是實(shí)時(shí)告警信息折疊，即在實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)下，按照一定規(guī)則將一段時(shí)間內(nèi)頻繁上送的同一告警信息折疊顯示；另一種是指定告警信息折疊，即僅對(duì)系統(tǒng)指定設(shè)備的所有告警信息進(jìn)行折疊顯示，無(wú)時(shí)間與次數(shù)限制。

告警窗中只顯示最新一條的折疊告警信息，包含折疊標(biāo)記、顯示折疊告警最新的告警時(shí)間、折疊次數(shù)等，如圖5所示。同時(shí)信息保持正常的上送順序，不影響監(jiān)控信息的時(shí)序分析。

圖5 實(shí)時(shí)告警窗告警信息折疊顯示

實(shí)時(shí)告警信息折疊按照配置文件中設(shè)定的告警折疊規(guī)則，進(jìn)行信息折疊計(jì)算，判斷是否需要折疊信息。若5分鐘內(nèi)，告警信息僅動(dòng)作、復(fù)歸一至兩次，則正常顯示；若其動(dòng)作、復(fù)歸次數(shù)達(dá)到三次及以上，則認(rèn)為該信息頻繁變位，打上標(biāo)記并在告警窗中折疊顯示。

表3中顯示了D5000系統(tǒng)中告警折疊規(guī)則的基本配置信息，通過(guò)獲取折疊告警最低間隔時(shí)間和折疊告警最低折疊次數(shù)作為折疊計(jì)算的對(duì)比條件，進(jìn)行告警信息折疊分析。

表3 告警折疊規(guī)則基本配置文件和信息

對(duì)上送的數(shù)據(jù)可提供告警沒(méi)有達(dá)到折疊要求和折疊告警信息兩種顯示方式，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)已折疊告警信息的展開(kāi)顯示，右鍵點(diǎn)擊“查詢(xún)折疊告警詳細(xì)信息”選項(xiàng)，即可通過(guò)搜索信號(hào)id、折疊次數(shù)、開(kāi)始時(shí)間等信息，從后臺(tái)的共享內(nèi)存中查詢(xún)相應(yīng)的告警信息，告警窗中結(jié)果顯示如圖6所示。

圖6 實(shí)時(shí)告警窗告警信息折疊展開(kāi)顯示

指定告警折疊的基本原理和折疊規(guī)則與實(shí)時(shí)告警折疊基本相同，區(qū)別在于指定折疊需要用戶(hù)在告警窗上手動(dòng)指定某個(gè)設(shè)備進(jìn)行告警信息折疊。

在告警窗中，右鍵點(diǎn)擊“指定折疊告警”選項(xiàng)，可實(shí)現(xiàn)“申請(qǐng)指定折疊”和“取消指定折疊”等功能，同時(shí)在“指定折疊一覽”頁(yè)面點(diǎn)擊“刪除”按鈕，也可取消折疊操作，如圖7所示。

圖7 實(shí)時(shí)告警窗告警信息折疊顯示

“指定折疊一覽”頁(yè)面中，可以清楚查看哪些告警信息被指定折疊。指定折疊還可與實(shí)時(shí)告警折疊混合使用，若出現(xiàn)設(shè)備或者主站等異常情況時(shí)，可由監(jiān)控員對(duì)可能出現(xiàn)信息頻發(fā)、誤發(fā)的設(shè)備進(jìn)行指定折疊，在故障解除后取消對(duì)告警信息的指定折疊，恢復(fù)對(duì)告警信息的實(shí)時(shí)折疊。

4 結(jié)束語(yǔ)

為更好地解決變電站集中監(jiān)控模式下，告警信息量巨大，冗余干擾信息多，信息頻發(fā)、誤發(fā)等問(wèn)題，本文提出了基于D5000系統(tǒng)的監(jiān)控信息優(yōu)化處理新思路，包括告警分類(lèi)管理、上窗時(shí)間延遲、單點(diǎn)或間隔抑制、告警窗自動(dòng)折疊等。

應(yīng)用于城西公司所轄變電站的集中監(jiān)控工作，使監(jiān)控月信息量由8 603條減少至4 039條，減少53.05%，周信息量由2 155條減少至684條，減少68.25%，監(jiān)控員日均監(jiān)控信息量由102.6條減少至53.8條，減少47.56%。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明該措施可有效消除、折疊冗余信息，釋放告警窗顯示空間，防止干擾監(jiān)控員正常監(jiān)視工作，減少信息遺漏、誤判等失誤發(fā)生，顯著提升監(jiān)控信息管理水平和公司運(yùn)營(yíng)效率，為D5000系統(tǒng)在線應(yīng)用工作提供借鑒參考作用，具有良好應(yīng)用推廣價(jià)值。

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