面向巡维中心的变电站驾驶舱一体化监控系统关键技术

陈浩敏，李鹏，郭晓斌，许爱东，陈波，习伟，姚浩，吴玉生（.南方电网科学研究院，广东广州50080；.北京四方继保自动化股份有限公司，北京00085）

面向巡维中心的变电站驾驶舱一体化监控系统关键技术

陈浩敏1，李鹏1，郭晓斌1，许爱东1，陈波1，习伟1，姚浩1，吴玉生2
（1.南方电网科学研究院，广东广州510080；2.北京四方继保自动化股份有限公司，北京100085）

一体化监控系统承担面向巡维中心的变电站驾驶舱主站系统核心功能，实现与变电站运维人员、管理人员等用户的人机交互。在探讨变电站驾驶舱一体化监控系统基本功能的基础上，研究了用户行为分析、智能信息推送、基于地理信息技术的三面屏集成展示、多层级的KPI评价指标等关键技术。一体化监控系统实现了对变电站、巡维中心的综合监视与管理，保证了变电运行维护管理工作的安全、可靠、高效进行。

变电站驾驶舱；一体化监控；KPI；地理信息技术

随着当前国内电力系统的迅速发展，各地变电站大量建设，且变电站自动化程度越来越高，功能日趋复杂，信息量大增。为了保证对巡维中心及下辖变电站的自动化系统实现多系统融合，智能管理，为此需建立集约化程度更强，效率更高的变电站驾驶舱系统[1]。

变电站驾驶舱系统作为巡维中心运行和维护一体化工作平台，需要对巡维中心及其所辖设备的状态进行巡视、操作和管理。驾驶舱一体化监控系统作为智能变电系统监控的载体，需要按照全站信息数字化，通信平台网络化，信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监控、操作和控制，综合信息分析与智能告警、运行管理和辅助应用等功能。当前，变电站内部部署大量的自动化系统和功能模块，巡维人员获取的数据具有多类型维度、多系统维度、多时间维度的特点，如何将这些数据有效整合，为使用者提供工作中最为有效的数据是变电站驾驶舱监控系统需要解决的问题[2-6]。

本文关注变电站驾驶舱一体化监控系统的功能设计，研究了用户行为分析、智能信息推送、三面屏集成展示、多层级的KPI评价指标和巡维中心的风险状态评估等关键技术，并总结了文中所提出的一体化监控系统设计方案的主要特征与优势。

1　一体化监控系统的基本功能

变电站驾驶舱一体化监控系统通过统一信息平台获得变电站的全景数据，一体化监控系统根据模块化要求、可靠性要求、开放性要求、可维护性要求以及安全性要求进行设计，并按照模块整合。如图1所示为一体化监控系统各模块的分类示意图[7-8]。

图1　一体化监控系统功能模块图Fig.1　Function module diagram of integrated supervision system

根据各模块的分类，变电站一体化监控系统大致具有以下几项基本功能。

1.1电网监控功能

变电站驾驶舱一体化监控系统的电网监控功能主要有电网运行监控，五防闭锁，顺序控制和电压无功调节4个方面。电网运行监控实现了一体化监控系统对电网的监视与控制，并支持对分布式电源装置的监控；五防闭锁完成了监控系统对电网运行中的防误动控制；电压无功调节则实现了变电站内电压的自动调节。

1.2设备监测功能

一体化监控系统实现对变电站内一次设备的在线监测，电量统计，电能质量监测及通信网络监测。

1.3维护监控功能

维护监控功能主要指对变电站内环境、安防、门禁等系统的视频监视，消防系统的实时告警信息，站用电源的状态评估以及变电站监测信息的远程登录查询。

1.4应用功能

变电站驾驶舱作为智能变电站的管理平台，其一体化监控系统的高级应用功能包括综合告警、操作闭锁、状态估计、辅助开票、保护管理、事故分析、设备状态评价以及巡维管理等功能。

1.5业务协同

业务协同功能指一体化监控系统完成设备管理终端与AMS主站、CMS主站的业务协同。

2　一体化监控系统的关键技术

2.1用户行为分析

驾驶舱系统使用者包括巡维人员以及与巡维业务相关的协作人员，在面对不同人员或不同业务流程场景时，驾驶舱系统将为使用者提供个性化的界面，与固定式的界面不同，个性化界面基于对日常用户行为习惯的搜集和分析，通过对界面布局的自动调整、基于任务全流程和任务重要性排序，结合声音、视频、图片提示，为用户的全工作流程提供清晰、贴切的工作交互界面和指导信息。

用户行为偏移分析是文中设计的一体化监控系统中用户行为发掘的主要技术，其特点是通过对关键点行为特征值（时间、步骤、效果）偏移的检测，可以发现异常的用户行为模式。如图2所示为用户行为的挖掘模式图。

图2　用户行为挖掘模式图Fig.2　User behavior pattern mining diagram

2.2智能信息推送

智能信息推送技术依托于巡维知识库的基础数据架构，并增强移动设备的功能和使用场合，驾驶舱系统在知识库平台上自动化的构建巡维业务信息逻辑处理系统，并结合业务类型，人员安排等信息完成相应的业务逻辑信息搜取，而后通过平台提供的信息推送服务完成信息向特定节点的流转。智能信息推送技术聚合了变电站内各自动化系统的多样信息，以推送的方式完成同巡维人员的信息交互，具有实时性好、互动性强，而且可以完成推送信息的定制，用户体验效果优越[9]。

变电站驾驶舱一体化监控系统同时采用多入口的用户采集系统，完成对用户行为的采集和记录，并在巡维知识库中建立独立的存储空间对用户的行为记录存储，其信息推送方案如图3所示。

2.3基于地理信息的三面屏技术

2.3.1地理信息技术

巡维中心信息量极大，其中既包含了站级各类子系统的原始数据，也包含了大量的巡维评价数据，针对这些数据，不同的巡维角色关心不同的数据层面，为此采用地理信息技术在统一的界面中满足不同人员的数据察看需求。

图3　智能信息推送方案Fig.3　Scheme of intelligent information pushing

通过图层管理各类信息，分层显示所需的各类信息，满足展现的需要，包括变电站和关键设备。对于暂时不关心的图层可以动态隐藏。图层管理包括：通过瓦片技术和热点定位的方式动态对不同的分类如电压等级、状态、装置类型等数据信息进行变电站和输电线路的绘制并创建，减少交叉过多的页面信息带来的繁杂影响，用户可以通过过滤卡进行过滤实现分层展示，信息卡中包含电压等级、是否告警、是否有装置等的信息内容。

地理信息技术系统通过Flex技术构建地理信息展现框架并作为WebGIS系统的底层支撑，且具有主流WebGIS展现方面的功能，包括切片地图加载、地图导航、定级缩放、地图拖动、通用地图操作工具栏等基础功能。

2.3.2三面屏集成技术

变电站驾驶舱一体化监控系统通过统一信息平台获得变电站的全景数据，在变电站驾驶舱“系统精简，信息规范，界面统一，业务协同”的基本要求下，基于地理信息技术，实现变电运行的电网监控、设备监测和运维管理三大类业务的监测界面风格的统一。电网监控界面实现变电站监控，顺序控制，综合告警等功能；统一设备监测界面实现一个设备在线监测，一次设备评价等功能，而统一运维管理界面则实现视频及环境监控、工单管理等功能。三面屏如图4所示，此技术能够更直观、统一地完成变电站驾驶舱对变电站的监控，提高变电运行监控管理的工作效率。

图4　变电站驾驶舱三面屏Fig.4　Three-screens for dashboard of substation

2.4KPI评价体系

变电站驾驶舱系统的一项重要功能是实时地对地区、巡维中心、变电站和设备的状态进行监视和状态诊断，本文在一体化监控的设计中通过为各层提供关键状态的技术指标（KPI）来反映变电系统各部分的当前状况，一体化监控系统通过各类KPI设计和展现来完成变电运行的关键指标的展现，为巡维相关人员和管理考核人员提供直观的监视手段，关键指标信息进一步处理可反映变电站生产运行和巡维中心工作状况的综合状况。

2.4.1KPI评价指标

KPI评价指标在层次上可以分为设备级、场站级、中心级和地区级设备级4层，KPI面向不同层次具有不同的评价指标，表1给出了各层变电站对应的KPI评价指标。

表1　KPI评价指标Fig.1　KPI evaluation index

2.4.2KPI功能模块实现

变电站驾驶舱一体化监控系统通过KPI展示功能模块开发巡维中心KPI页面、变电站KPI页面和设备KPI页面3种类型的功能图，其中巡维中心和变电站页面独立显示，设备页面则通过系统接线图展示或调阅。驾驶舱KPI界面采用模拟量数值、地理信息图磁贴、表盘、饼状图、柱状图等方式展示，且点击图元可以调阅关联图形。

图5为KPI模块实现的具体方案，该系统主要包含数据接入模块，KPI设计器，KPI计算引擎，KPI信息展示模块（巡维中心级和变电站级）几部分。其中数据接入模块完成同安全生产管理系统、SCADA系统、电能质量系统等相关系统的接口，获取KPI计算所需的主要信息；KPI用于完成不同KPI的逻辑设计、KPI逻辑保存等功能，系统提供了可视化的工具和完整的数学运算库，可以满足用户对各类计算功能的支撑；KPI计算引擎运行于系统应用服务器上的独立应用，主要完成KPI的计算和结果记录；KPI信息展示模块通过图形展示技术完成信息的呈现。

图5　KPI实现方案图Fig.5　KPI realization scheme

2.4.3KPI效能

通过驾驶舱提供巡维中心、变电站、设备三级梯度的KPI设计，运维人员能够全面地掌握和控制变电站设备的运维情况，确保设备的可靠运行，降低巡维工作强度，提高巡维中心安全生产水平，同时驾驶舱集中展示巡维相关的关键数据指标，协助运维人员根据变电站维护情况和设备运行检修状态及时合理安排巡维工作，为决策者提供巡维工作评价参考依据，对巡维中心高效率运转起到积极推动作用。

3　结语

智能变电站一体化监控已成为智能变电系统的重要组成部分。本文依托于变电站驾驶舱系统，分析研究了一体化监控系统的主要功能和平台设计的关键技术。文中采用用户行为分析技术和智能信息推送技术，改变传统的巡维人员的工作方式，保证巡维工作的科学性和高效性；通过“三面屏”统一了电网监控、设备监测、运维管理三大类业务的展示；建立了设备级、变电站级、中心级和地区级分层变电运维KPI评价指标体系，实现基于地理信息的全景展示，全面、客观反映变电群的运行状况、设备健康状况和运维管理水平，完成巡维中心的综合信息监视与管理，实现一体化监控。本文所设计提出的一体化监控系统成功地应用于广州110 kV尖峰变电站驾驶舱系统中，为智能变电监控系统提供了实际参考。

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（编辑徐花荣）

Key Technology Research on the Integrated Supervision System of DOS（Dashboard of Substation）

CHEN Haomin1，LI Peng1，GUO Xiaobin1，XU Aidong1，CHEN Bo1，XI Wei1，YAO Hao1，WU Yusheng2
（1.Electric Power Research Institute，CSG，Guangzhou 510080，Guangdong，China；2.Beijing Sifang Automation Co.，Ltd.，Beijing 100085，China）

As the core of DOS（dashboard of substation），the integrated supervision system directly faces the substation operation and maintaining personal，and efficiently indicates the state of substation，and scientifically distributes the task，and realizes the high degree of function integration of the substation system.On the basis of a summery of the main functions of the integrated supervision system of DOS，this paper studies the key technologies such as user behavior analysis technology，intelligent information push technology，three-panel unified display interface based on geographical information technology（GIS）and multi-layer KPI index.The integrated supervision system realizes the comprehensive monitoring and management of the substation and patrol and maintenance center and ensures the safe，reliable and efficient station operation and maintenance.

substation dashboard；integrated supervision；KPI；geographical information technology（GIS）

1674-3814（2015）07-0060-04中图分类号：TM63

A

2015-03-17。

陈浩敏（1977—），男，工学硕士，高级工程师，从事电网自动化技术方面研究。