动态信息分层在电网调控一体化信息整合中的应用

叶刚进，吴 靖，宋东驰

(1.华北电力大学，北京 102206;2.杭州电力局，浙江 杭州 310052;)

随着调控一体化的深入开展，监控信息对调度部门的重要性日益提升，而如何合理有效地监控实时信息，成为调度部门工作的重点和难点.本文根据某调控中心监控信息的特点，在分析信息整合必要性的基础上，介绍了静态信息分层方法，同时针对实施静态信息分层后依旧存在单个遥信频繁动作的问题，建立了动态信息分层模型，并分析了该方法的优越性.

1 监控信息的特点

1.1 信息量大

据调控中心对2010年6月至2011年5月的日平均接收信息量统计，一年内的日平均信息数达到了每天11 437条，信息量分布如表1所示.根据对2011年1月的小时平均信息量统计，在早上9点高峰时段，调控中心平均每小时接收的监控信息数为2 154条，相当于一条信息只有1.67 s的判断时间，信息量分布如表2所示.随着电网规模的不断扩大，监控信息量将持续增加，调控人员面对如此庞大的信息量，将无法做到对电网和设备的有效监视［1］.

表1 2010年6月至2011年5月平均每日信息量统计

表2 2011年1月每日24 h内平均信息量统计

1.2 描述不统一

由于变电设备的种类、型号较多，监控信息存在描述不准确、不统一的现象［2］.例如，“线路电压消失”信号，被描述为“TYD空气开关动作”、“TYD二次断线”、“线路PT二次断线”、“线路PT失压”等，这将影响调控人员对监控信息的理解.

1.3 重要性不同

监控信息的重要性不同使监控信息分层成为可能，如“某线路保护动作”、“某开关弹簧未储能告警”、“某线路开关就地控制”、“某故障录波器启动”这4个信息反映的电网实际状态是完全不同的.

2 静态信息分层

首先根据监控信息的特点，制定变电站典型信息描述和变电站信息管理规定，并对原有的监控信息进行梳理，然后按照监控信息的类型、对电网运行的影响程度和紧急程度，制定信息分层原则.该原则将监控信息分为5类，包括事故信息、异常信息、遥测越限、开关变位和告知信息.其中，告知信息是不影响系统正常运行的提示类信息，可以实行定期巡视，其他信息必须实时监控，并及时处理.

(1)事故信息 反映电网故障或设备故障等引起开关跳闸、保护装置动作出口跳合闸的信息，以及影响全站安全运行的其他信息为事故信息类.如“某线路保护动作”、“全站事故”、“变电站火灾告警”、“变电站防盗告警”等.

(2)异常信息 反映设备运行异常情况的报警信息，影响设备遥控操作的信息，以及直接威胁电网安全与设备运行的信息为异常信息类.如“某线路开关气压低分闸闭锁”、“直流电源故障”等.

(3)变位信息 特指开关类设备状态改变(合闸、分闸)的信息，该类信息直接反映电网运行方式的改变.如“某线路开关合闸”、“某主变高压侧开关分闸”等.

(4)遥测越限 反映电网重要遥测量超出报警上下限区间的信息为遥测越限类信息.重要遥测量主要包括电压、电流、断面潮流、负荷、油温等.如“某母线电压越上限”等.

(5)告知信息 反映电网设备运行情况、状态监测的一般分层为告知信息类.如“某线路刀闸状态”、“某线路测控装置就地控制”等.

3 静态信息分层效益及存在的问题

3.1 静态信息分层效益

通过监控信息静态分层，调控人员可以将监控重点主要放在事故、异常、遥测越限、开关变位4类信息上，有效地缓解了调控人员的监控压力，增强了调控人员对重要信息的理解和反应能力.本文对2011年5月调控中心收到的监控信息进行统计，共收到监控信息45.5万条，平均每天1.47万条，调控人员需实时监控的4类信息为6.9万条，占总信息量的15.16%，需要实时监控的信息量平均每天为0.22万条.

在静态信息分层前后，对2011年3月每小时需实时监控的信息量进行统计，统计结果如表3和表4所示.由表3和表4可以看出，在早上9点信息量最多的时间段内，静态信息分层后需要实时监控的信息只有267条，相当于每条信息平均有13.48 s的判断时间，与分层前的每条不到2 s的判断时间相比，监控效率大幅提高.

表3 分层前2011年3月每日24 h内信息量统计

表4 分层后2011年3月每日24 h内信息量统计

3.2 静态信息分层存在的问题

目前，对调控人员信息监控影响最大的问题有两类:一是变电站现场检修试验会产生大量非正常的调试信息，干扰调度员监控;二是单个遥信频繁变位会造成刷屏，使正常信息监控判断时间锐减［3］.针对第一类问题，调度自动化主站系统中有挂调试牌功能，挂上调试牌后可以屏蔽本间隔所有信息，告警信息只在告警窗体显示.但如果检修间隔内需要进行三遥信息核对，则必须将调试牌取下才能进行，在这一核对过程中，现场检修试验产生的大量调试信息还是会干扰调控人员的有效实时监控.针对第二类问题，以前的解决方案是由调控中心对频繁动作信息点进行遥信封锁，这个方案带来的严重问题是由于设备本身是运行设备，如果在遥信封锁过程中，设备告警真正发生，调控人员就将失去对这一信息的有效监控.

4 动态信息分层

4.1 单个遥信频繁变位分析

产生单个遥信频繁变位的原因有很多，主要包括以下几种情况:

(1)遥信输入回路的元器件性能下降导致遥信输入电平降至门槛值附近，稍有波动即表现为遥信变位;

(2)测控装置电源模块故障;

(3)数据库对某信息对象重复映射定义，造成不同状态对同一个遥信对象连续刷新;

(4)雨水注入等原因降低了二次回路的绝缘水平.

由于产生遥信频繁动作的原因很复杂，使得检修部门处理困难，并且经常会出现检修人员到现场处理时遥信频繁动作现象消失、几天后又出现该现象的状况，造成原因分析困难.另外，由于单个遥信频繁动作缺陷定级较低，往往会拉长缺陷处理时间，而该动作本身就预示着该点遥信存在问题.如果沿用传统的遥信封锁办法，在一段较长的缺陷处理期内，该频繁动作遥信点实际动作的概率将会增加.

4.2 单个遥信频繁动作信息特点

频繁动作遥信有两个主要特点:一是该信息点动作/复归信号出现间隔很短;二是该信息点频繁发送，严重情况下能达到每小时几千对动作/复归信号［4］.变电站内本身也存在短时内出现动作/复归信号的情况，如“某开关弹簧未储能告警”、“某开关控制回路断线”.在对开关机构操作过程中，也会出现动作/复归信号的情况，但此类信号只会在操作过程中出现一次，不会频繁动作，所以能与单个遥信频繁动作信息区分开来.

4.3 动态信息分层理念

动态信息分层理念是在静态信息分层的基础上，针对调控人员信息监控产生影响的异常干扰信息的特点，通过在调控中心主站系统中的设定，将静态信息分层中前3类信息分层等级(事故信息、异常信息、变位信息)动态地调整为第5类分层信息等级(告知信息)，并且在满足预先设定的条件下，自动将告警等级调整为原有状态［5］.

本文以单个遥信频繁变位干扰信息为例，建立的动态信息分层数学模型为:

式中:M——信号出现的速率;

x——t时间内I信号出现的个数;

t——时间，从出现信号I开始计时;

T——单位时间，由人工确定;

信号分类为:

式中:m——信号I出现的自定义频率，由人工确定;

x1——信号I从计时开始出现的个数，由人工确定.

如果在单位时间T内，出现x对单个遥信动作/复归信息，并且此信息属于静态信息分层中的前3类信息，则在前3类告警窗体显示完前x对信息后，自动将此信息告警等级降为告知，后续动作/复归告警信息将在告知窗体中显示.当只有动作信号时，认定其为该点实际动作，系统能够自动还原至信号原告警等级，并在前3类告警窗体正常显示该告警信息.

例如，在10 min内某变电站出现20对“某线路开关气压低分闸闭锁”信息，这在正常情况下是不可能出现的，因此在前4类告警窗体显示完20对信息后，将该信息点告警等级降为告知，后续告警信息在告知窗体显示.

4.4 动态信息分层的优点

动态信息分层有如下优点:

(1)前x对信息在原有告警窗体显示时，能提示调控人员注意该信息点存在单个遥信频繁变位现象;

(2)变更频繁变位点信息告警等级后，在告知窗体显示该告警信息，避免了由于该信息点频繁动作，造成调控人员无法对前4类告警信息进行实时监控，并且由于对调控人员的影响较静态信息分层要小很多，这给检修人员提供了更为充足的缺陷处理时间;

(3)在该信息点实际动作后，能够自动恢复到该信息点的原有告警等级，实现了对频繁动作信息点的有效实时监控;

(4)上述转换均由后台程序实现，不会加重调控人员的工作负担.

以2011年8月为例，某变电站监控中心共收到7 157对前3类信息，采用动态信息分层后，按10 min出现20对动作/复归信号进行屏蔽，则有975对信息可以被优化.

5 结语

单个遥信频繁动作的告警等级转换只是动态信息分层的一部分，如变电站现场检修试验产生大量非正常调试信息的干扰也可以通过挂检修牌的方法，将本间隔的所有信息告警等级均降为告知等级，并在告知窗体显示，这样既不会影响调控人员对监控信息的有效实时监控，同时调度自动化主站人员又可以对检修间隔进行三遥信息核对.本文通过对单个遥信频繁动作及变电站现场检修调试干扰信息的分析，阐述了动态信息分层的理念，提供了一种解决各类干扰信息影响实时监控问题的方法.

［1］李海燕，程刚，王建峰.“调控一体化”监控信息的分层和分类［J］.科学之友，2010(24):31-35.

［2］唐陇军，程浩忠，孙勇，等.电网调度日志信息模型的对象化改造［J］.电力系统自动化，2010，17(2):81-92.

［3］林峰，胡牧，蒋元晨，等.电力调度综合数据平台体系结构及相关技术［J］.电力系统自动化，2007，31(1):61-64.

［4］王毅，唐陇军.调度操作技术支持系统体系结构的分析［J］.华东电力，2008，36(1):85-87.

［5］刘娆，朱全胜，李卫东.新一代电力系统运行状态显示平台构想［J］.电力系统自动化，2008，32(5):68-71.