基于EMS的地区电网停电信息统计分析系统

范荣奇，王晓鹏，王进，张辉，雷鸣，廖大鹏，刘军

（山东电力调度控制中心，济南250001）

基于EMS的地区电网停电信息统计分析系统

范荣奇，王晓鹏，王进，张辉，雷鸣，廖大鹏，刘军

（山东电力调度控制中心，济南250001）

为准确、及时、完整地获取配电线路停电信息，介绍基于EMS的地区配电网停电信息统计与分析系统的架构及主要功能模块，通过实时监测配电线路出线开关运行状况，采用线路跳闸及操作停电的判据和优化方案，自动统计和分析全省各地区10～110 kV线路故障跳闸、操作停电及负荷损失情况，并经在山东电网成功应用，验证了系统的实用性和有效性。

配电线路；停电信息；自动统计

0 引言

配电网是电网的重要组成部分，是改善民生的重要基础设施［1］。加强配电网的调度技术支持系统建设是提高配电网运行管理水平的重要保障，是建设现代配电网的内在要求［2-4］。为了提高配电网供电可靠性，省电力公司有必要实时掌握全省范围内10～110 kV线路的停电信息，特别是恶劣天气情况下的线路跳闸和负荷损失情况。

当前省电力公司获取全省10～110 kV线路停电信息的手段不够丰富，主要依靠调度系统逐级人工统计上报，该方式需要省地县三级调度员逐级通知、统计、汇总，实时性较差、效率低，而且分散了调度员处理事故的精力，增加了电网运行风险。除此之外，通过95598投诉电话，也可以间接查出停电的线路［5］，但该方式获取信息不全面、不直接、不迅速，只适合作为监测停电信息的辅助手段。“三集五大”后省级运营监测（控）中心的监测系统理论上具备配电网停电信息监测功能，但该系统接入的信息和模型不全，尚不能满足实际需要。

调度EMS已投入运行数十年，数据基础及硬件支撑完备［6］，特别是随着“大运行”地县一体化建设项目的实施，全省绝大部分35～220 kV变电站的基础信息都可以实现直接采集，因此基于EMS开发的地区电网停电信息统计分析系统，具有接入信息全面、电网模型准确、实时性和准确度高的优点。

1 系统结构及主要功能模块

系统通过地调EMS采集各地区电网的运行数据并加以判断分析，将判断结果以文件形式提供给综合数据平台，综合数据平台收到文件后进行汇总和存储，并在省调系统侧对判断结果进行二次优化，省调可以通过客户端查询各地区电网停电的实时信息和历史数据，其系统结构如图1所示。

图1 系统结构示意

系统主要包括5个模块，分别是EMS信息采集模块、线路停电判断模块、数据平台文件接收及存储模块、停电信息优化模块和客户端查询模块，其中EMS信息采集模块和线路停电判断模块部署在地调侧Ⅰ区，数据平台文件接收及存储模块部署在综合数据平台Ⅱ区和Ⅲ区，停电信息优化模块和客户端查询模块部署在省调侧Ⅲ区。各模块之间的信息交互关系如图2所示。

图2 各功能模块间信息交互示意

EMS信息采集模块通过地调EMS采集各地区的实时运行信息并发送给线路停电判断模块，线路停电判断模块将初步判断结果发送给Ⅱ区的数据平台文件接收及存储模块进行汇总，然后通过综合数据平台自带的传输通道将汇总后的信息发送给Ⅲ区的数据平台文件接收及存储模块，当省调通过客户端查询模块输入查询条件时，Ⅲ区的数据平台文件接收及存储模块将符合条件的初步判断结果发送给停电信息优化模块，停电信息优化模块将优化后的停电信息推送至客户端查询模块。

1.1 EMS信息采集模块

EMS信息采集模块通过地县一体化系统直采或县调转发方式实现本地区所有35～220 kV变电站运行信息的采集，采集信息主要包括遥测、遥信、事故总（间隔总、保护动作）信号等。数据采集作为EMS的通用处理，不会对EMS系统稳定性、可靠性产生影响。

1.2 线路停电判断模块

线路停电判断模块为在地调EMS基础上开发的独立判断服务，采用遥信变位、遥测突变、事故总信号相结合的判据，实现对10kV主线、35kV及110 kV线路故障跳闸和操作停电的自动判别和统计，根据开关分闸前流经开关的有功值，大致估算线路停电造成的负荷损失，暂未能考虑实施配电自动化后负荷转供的情况。线路停电判断模块每5 min将判别结果生成一个文件，该文件根据生成时刻进行命名，内容为生成时刻前5 min内该地区发生的线路故障跳闸、操作停电及负荷损失等信息。考虑到EMS的稳定性与可靠性要求，地调需增加独立的服务器对采集信息进行判断处理，并将判断结果提供给综合数据平台。

1.3 数据平台文件接收及存储模块

数据平台文件接收及存储模块接收线路停电判断模块的判断结果，并将判断结果进行汇总和存储。为了防止数据丢失，数据平台文件接收及存储模块每5 min召唤一次包含停电信息的文件，每次召唤前30 min内的6个文件，若召唤成功，则将文件入库，对于已成功入库的文件，在后面的召唤中不进行覆盖，对于未成功入库的文件，在后面的5次召唤中，仍有可能成功入库。

1.4 停电信息优化模块

停电信息优化模块是在对各种误报信息进行深入分析后，根据故障跳闸和操作停电的不同特点，通过开关变位时间的逻辑关系，结合地市公司提交检修申请票的情况，制定了一系列优化过滤规则，在省调侧对线路停电判断模块的判断结果进行优化，将大量无效信息过滤，对故障跳闸和操作停电类型进行二次甄别，有效提高了系统准确率。

1.5 客户端查询模块

客户端查询模块可以分地区、分时段查询全省各地区10 kV主线、35 kV及110 kV线路故障跳闸、操作停电及负荷损失等信息，以可视化的手段提供对地区电网停电信息的实时监控和历史查询。该模块提供了日停电信息查询、任意时间段停电信息查询和当前电网停电信息查询3种查询模式，在每种查询模式中均以柱状图和表格的形式显示各地区不同电压等级线路的停电条次和具体明细，如图3所示。

图3 客户端查询界面

2 线路停电判据

由于10 kV线路与35 kV及110 kV线路在接线方式与运行特点上有所不同，系统在进行停电信息判断时关注的侧重点不同。10 kV线路多为环网配置，开环运行（通过分段开关与其他线路联络），对于10 kV线路，系统只关注主线开关（即变电站出线开关）的相关信息，主线开关停电即认为线路停电；35 kV及110 kV线路多为直配线，一般为一主一备配置，存在大量T接的情况，对于35 kV及110 kV线路，系统只关注电源侧开关的相关信息，电源测开关停电即认为线路停电。

根据故障跳闸与操作停电的区别，提出两种线路停电判据，其中判据2为在判据1基础上进行的实用化改进。

1）判据1：当有开关变位（由合到分）信号，同时有对应开关的事故总信号时，判为一次故障跳闸；仅有开关变位（由合到分）信号时，判为一次操作停电。对于故障跳闸，若开关动作序列为“分—合”，且时间间隔小于10 s，则判为重合成功，若开关动作序列为“分—合—分”，且时间间隔均小于10 s，则判为重合不成，若开关分闸后10 s内无合闸信号，则判为重合闸未动作。判据1的流程图如图4所示。

2）判据2：当有开关变位（由合到分）信号，同时有对应开关的事故总信号，并且开关变位前的电流大于5 A时，判为一次故障跳闸；仅有开关变位（由合到分）信号时，判为一次操作停电。对于跳闸线路是否重合成功的判断方法与判据1相同。判据2的流程图如图5所示。

图4 判据1流程

图5 判据2流程

实际上在操作停电过程中有时会误发事故总信号，一些已停电线路在进行信号调试时也可能同时发开关变位信号和事故总信号，此时若采用判据1则会使系统误判为故障跳闸。考虑到线路在操作停电前，线路所带负荷往往已经调出，流经开关的电流一般不超过5 A，因此判据2在判据1的基础上引入遥测量作为跳闸判据。引入遥测量作为跳闸判据的优点是可以将一部分实际为操作停电或已停电在进行信号调试的线路从跳闸信息中剔除，缺点是无法识别充电备用线路的跳闸。

3 停电信息优化方案

由于遥信信号、事故总信号自身存在一定程度的误发和漏发，仅依靠停电信息判据所得的结果往往无法满足实际需要，因此有必要在省调侧采取一些措施对停电信息进行优化。所提停电信息优化方案主要包括遥信抖动过滤和检修票匹配2个方面。

3.1 遥信抖动过滤

遥信信号本身的不准确会产生一定数量的虚假停电信息，如有些变电站的RTU运行不稳定，会出现遥信频繁抖动的问题［7］；RTU重启会造成同一变电站遥信同时变位；线路在停电期间进行信号调试会上传大量信号。在对各种虚假停电信息进行深入分析后，根据故障跳闸和操作停电的特点，通过开关变位时间的逻辑关系，制定了一系列遥信抖动过滤规则，将大量无效信息过滤，有效提高了系统准确率。具体的过滤规则如下。

1）若同一线路一天内跳闸信息大于等于3条，则判定为误发信号，过滤此线路的跳闸信息。

2）若同一变电站同一时刻出现多条（大于等于3条）线路开关分、合闸信号，判定为RTU重启造成信号复位导致的误报，过滤所有此类线路的停电信息。

3）若同一线路一天内出现多条（大于等于2条）操作停电记录，则将其合并为一条记录，合并后的分闸时间使用第一条记录的分闸时间，合并后的合闸时间使用最后一条记录的合闸时间。

4）若一条操作停电记录，其开关分闸与合闸时间间隔小于等于30 min，则判定为无效操作停电记录，将其过滤。

3.2 检修票匹配

为了进一步提高系统判断准确率，识别因误发或漏发事故总信号而误判停电类型的信息，剔除已停电检修线路进行信号调试生成的虚假停电信息，提出将停电信息与各单位提交的检修申请票进行匹配的措施。山东电网调度管理应用（OMS）系统汇总各单位提交的线路检修申请，形成当日的检修申请信息表，每一张检修票对应检修申请信息表中的一条事项，每条事项包括申请单位、设备名称、电压等级、事项类型、申请时间、工作批准时间、开工时间、竣工时间等字段。OMS系统每隔8 h发一次检修申请信息表给本系统，本系统根据停电信息的设备名称在最近一次收到的检修申请信息表中进行检索，根据开关分闸时间与检修申请票中各时间节点的逻辑关系决定匹配是否成功。具体的匹配流程如图6所示。

图6 检修票匹配流程

1）根据停电线路的名称在相关单位提交的检修申请票中进行匹配，若发现该线路的检修申请，并且线路开关分闸时间晚于检修申请票提交时间，早于申请开工时间不超过1 h，则判定该停电信息与检修申请匹配成功，根据检修申请的类型为停电信息打上“计停”或“非计停”标签。

2）将带有“计停”或“非计停”标签的故障跳闸信息移至操作停电信息中。

3）将不带“计停”或“非计停”标签的操作停电信息移至故障跳闸信息中。

4）若停电线路检测到对应的检修申请票，并且开关分闸时间晚于检修申请票开工时间，早于检修申请票竣工时间，则判定该条停电信息为线路检修期间进行信号调试所致，将其过滤。

4 系统应用

地区电网停电信息统计分析系统已经应用于山东各级调控中心并取得良好效果，经过一段时间的积累和完善，系统提取的停电信息虽然仍存在一定的误报和漏报现象，但已经基本上能满足实际需要。

为了验证所提的改进判据和信息优化方案的有效性，制定了3种对比方案，分析比较了一段时间内淄博、潍坊、聊城地区直供区线路跳闸和操作停电信息的误报率和漏报率，结果如表1、表2所示。

表1 故障跳闸信息准确率

1）方案1：停电判据采用判据1，不进行信息优化。

2）方案2：停电判据采用判据2，不进行信息优化。

3）方案3：停电判据采用判据3，同时进行信息优化。

通过方案1和方案2的对比可以看出，采用引入遥测量的改进判据，使上述3个地区的跳闸信息误报率从61.36%降至51.49%，效果较明显，但同时使跳闸信息漏报率略有增加，原因是有两条充电备用线路的跳闸无法被判据2捕获。通常情况下，充电备用线路跳闸所占比例较少，并且其后果相对不严重，因此对于提高跳闸信息准确率而言判据2利大于弊。由于判据1和判据2在判断操作停电方面是相同的，因此方案1和方案2中操作停电信息的误报率和漏报率一致。

通过方案2和方案3的对比可以看出，在省调侧对停电信息进行二次优化可以大幅降低系统的误报率和漏报率。停电信息优化方案降低误报率主要是通过遥信抖动过滤将大量无效信息剔除，降低漏报率主要是通过检修票匹配对停电信息进行重新归类，将一部分因判错停电类型导致漏报的信息重新找回。

表2 操作停电信息准确率

但目前系统仍存在一定程度的误报和漏报，在下一步的工作中，将主要从以下几个方面入手，力争进一步提高系统的准确率。首先，督促各单位加强遥信、遥测、事故总信号的治理，提高RTU运行的稳定性。其次，进一步完善系统判据和信息优化机制。最后，开发考虑配电自动化影响的负荷损失统计功能，提高统计准确性；完善系统各模块之间的通信机制，提高通信可靠性。

5 结语

地区电网停电信息统计分析系统的开发与应用，使省电力公司能够实时掌握全省各地区10 kV主线、35 kV及110 kV线路的停电信息，特别是恶劣天气情况下的线路跳闸及负荷损失情况，对于提高地区电网供电可靠性，监督执行有序用电措施，及时启动应急响应具有重要意义，同时对提高地县调EMS数据、模型的规范化水平起到促进作用。

［1］范明天，张祖平．中国配电网发展战略相关问题研究［M］.北京：中国电力出版社，2008．

［2］陈星莺，陈楷，刘健，等.配电网智能调度模式及关键技术［J］.电力系统自动化，2012，36（18）：22-26．

［3］吴国沛，刘育权．智能配电网技术支持系统的研究与应用［J］．电力系统保护与控制，2010，38（21）：162-166.

［4］陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述［J］．电网技术，2009，33（8）：1-7.

［5］刘运龙，刘继东，殷树刚．山东电力集团公司集约化、实时化的营销技术支持系统［J］．电网技术，2007，31（2）：200-206.

［6］于尔铿，刘广一，周京阳.能量管理系统（EMS）［M］．北京：科学出版社，1998．

［7］郭建，鲁国刚，王显芹.变电站自动化系统遥信去抖方法分析［J］.继电器，2007，35（1）：47-50.

Statistical and Analytical System for Outage Information of Regional Power Grid Based on EMS

FAN Rongqi，WANG Xiaopeng，WANG Jin，ZHANG Hui，LEI Ming，LIAO Dapeng，LIU Jun
（Shandong Electric Power Dispatching and Control Center，Jinan 250001，China）

Introduced are the structure and main function module of the statistical and analytical system for outage information of regional power grid based on EMS in order to obtain outage information of distribution lines accurately，timely and completely.The outage information and load loss in the range of 10 kV to 110 kV voltage grade are collected automatically by monitoring distribution lines operation in real time.A criterion and optimization scheme are adopted which are used to distinguish fault tripping from normal switching operation and optimize the outage information.Successful application in Shandong power grid demonstrates the practicability and validity of the system.

distribution lines；outage information；automatic statistics

TM732；TM727

A

1007-9904（2015）08-0027-05

2015-04-13

范荣奇（1985），男，工程师，从事电网调度运行与分析工作；

王晓鹏（1987），男，工程师，从事电网监控运行工作；

王进（1988），男，工程师，从事电网监控运行工作；

张辉（1984），男，工程师，从事电网调度运行与分析工作;

雷鸣（1974），男，工程师，从事电网调度运行、分析与管理工作；

廖大鹏（1974），男，工程师，从事电网调度运行、分析与管理工作；

刘军（1969），男，工程师，从事电网调度运行、分析与管理工作。