基于图库一体的监控信号管理方法

张家玮，续建国，侯 亮

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

基于图库一体的监控信号管理方法

张家玮，续建国，侯 亮

（国网山西省电力公司电力调度控制中心，山西 太原 030001）

从监控信号及电网图形一体化、规范化管理出发，提出了图形、信号一体化管理的新思路。通过对信号生成规则进行建模，建立了图形化信号管理平台，能够对监控信号进行直观化、规范化管理，并且生成的图形及监控信号，能够和D5000等系统对接，实现相关一、二次设备在源端的统一化管理，包括监控信号生成规则建模、监控信号图形化管理、监控信号在线审核、图形及监控数据系统间共享几个模块。解决了以往监控信号不同、间隔命名不统一、维护工作量大、系统间没有统一关键字的问题，为电网运行管理提供了一个统一、高效的管理平台。

监控；信号；图库一体；变电站

0 引言

随着国家电网调控一体化模式的广泛实行，以及变电站无人值守模式的推广，对电网的可靠性、稳定性及自动化水平提出了更高的要求。电网事故可能会影响电力供应，造成设备损坏、人身伤亡，甚至引起电网大面积停电等严重后果，给国家和社会带来严重的损失。

近年来，随着特高压交直流电网建设的全面提速，各地电网的耦合性、交互性越来越强，电网运行一体化的特征越加明显，运行部门急需提升业务协同、全局决策、精益管理的能力，其前提是相关信息的准确、完整、标准、统一。大力提升调度信息规范化管理水平已经成为运行部门当前的紧迫任务。针对以上情况，国家电网公司提出搭建“模型数据云中心”的概念，通过建立国（分）、省（地）两级模型，实现数据的统一管理、全局共享，提升电网调控一体化协调运作能力。

针对监控信息点表，国家电网公司发布《国家电网公司变电站设备监控信息管理规定》，目的是加强新建变电站一、二次设备监控信息源端管理，将监控信息标准化和规范化工作前移，做好基建设计、设备选型、工程调试、接入验收等工程前期的专业管理工作。另一方面，由于技术手段的缺乏，监控信息的采集范围、信息命名基本取决于专业人员的工作习惯，监控信息接入质量依赖于专业人员的业务能力和责任心，造成不同厂家、型号的设备甚至不同站的相同厂家、型号的设备信息命名各异，信息采集范围不一，容易出现信息采集上传量过大或者重要监控信息遗漏的现象。近年来，随着技术标准、管理制度、业务流程等一系列举措的落实，变电站调控信息接入调度自动化系统工作逐步规范；但随着工作的不断深入开展，在业务机制的磨合过程中仍然暴露出各种难于统一管理的问题。现有的工作模式下，缺乏调度主站及站端统一调控信息实时台账，在实际工作中需要自动化人员到现场配合处理，不仅工作效率低下也不便于调控信息的统计和分析。

为满足大运行及调控一体化的要求，真正做到变电站的无人值守，亟需通过技术手段，规范监控信息管理，严格监控信息表的编制、审核、执行和变更管理，夯实监控运行安全基础；并建立数据共享平台，在提高数据的通用性、规范性的前提下，降低工作人员的工作量，提高数据的实时性[1-2]。

1 监控信号管理存在的问题

随着变电站无人值守模式的广泛采用，电力运行部门意识到监控信息的完整性、规范性、正确性对诊断电网运行状态、保障电网安全稳定运行的重要性。通过发布《国家电网公司变电站设备监控信息管理规定》，意在保证各个地区、各个变电站、各个间隔设备上送信号的完整、统一。2012年，国家电网公司全面启动信息系统实用化“回头看”的工作，全面检查存量变电站中上传信号范围、信号命名等方面存在的问题。然而，监控信号分析方面存在着以下几个方面的困难，没有得到明显的改善。

1.1 信息点表生成时间过晚

信息点表往往是在变电站基建基本完成之后，由综自厂家或者检修公司等单位生成需要上送的信息点表，提交给监控等各部门组织审核。这个阶段如果发现缺少关键的信号，无法满足信号上送的要求，往往意味着需要对接线及图纸进行设计变更，修改周期较长；而面临投产工期的压力，如果这一问题不能快速、及时地解决，设备一旦投入运行后，信号缺失将会造成调控人员无法准确判断、分析和处理电网设备异常情况。

1.2 上送信号规则不统一

由于没有技术手段规范上送信号的数量及命名规则，造成主站接受信号的制定很大程度上依赖点表编制、审核人员的工作经验及责任心，造成不同变电站、不同间隔设备的监控信号上送范围及信号命名有很大差异。如何通过技术手段，保持信息点表编制的规范、统一，成为监控信号管理平台必须解决的一个问题。

1.3 图形和信号方面存在大量重复工作

监控信号是反映一、二次设备运行状态的信号，信号和电网接线图之间有着密切的联系。在设计阶段，设计院会绘制电网的蓝图，并对信号对应的硬结点进行逐一设计；在信号传动之前，D5000平台会针对电网的接线图再次绘制，维护各个设备的光字牌等信息，并和变电站上送信息对应起来。图形、信号的重复维护、手工对位，势必增加点表编制审核的工作量，并给电网安全稳定运行带来隐患。

2 监控信号管理平台设计方案

图1为监控信号管理平台原理图。

图1 监控信号管理平台

2.1 基于设备厂家型号模型的监控信号生成机制

本平台的一个重要作用是实现不同厂家、不同型号一、二次设备的监控信息采集的智能决策和动态维护，以及监控信息表和对应表的台帐管理等。不同类型的设备，信号维护的层级关系不同，用户可以在基础数据管理下自行维护层级关系，如表1所示。当工作规范有变化时能及时作出响应，使系统的使用更具灵活性。

表1 设备信号层级关系

在不同设备下录入的设备信号可以和站端信号和主站信号建立对应关系，系统提供复制和合成两种操作，方便专业部门进行信号关系的建立以及站端和主站信号的生成。信号规则确认后在系统中进行固化，方便日后新站、新设备调控信息表的自动生成。实现一次设备、保护、自动化、通信、直流等多专业知识的融合，解决了调控信息的编制和审核者专业背景局限性及对采集规范理解偏差造成信号编写不规范的问题。实现实时调控信息表的台账管理，便于调控信息的统计、分析、变更查询及版本管理等[3-4]。

变电站‘三遥’信息表信号规则的维护，以往设计单位作为调控信息表的编制者，在面对纷繁复杂的一、二次设备时，对采集规范的理解往往较为教条。调控信息表的编制缺乏技术支持系统，基本纯手工编制，编制过程中出错概率较大。该模块主要实现了信号规则在用户维护并规范后，如有新站、新设备投入，自动生成‘三遥’信息表，既提高了监控信息接入工作的工作效率也保证了工作质量，实现了对在运站调控信息的深度治理和规范。

每种信号表包含不同的信号类型，不同的信号类型在维护信号规则时又有不同的层级关系。系统通过用户在基础数据维护中建立的关系，自动给每种信号类型生成不同层级关系，方便用户进行信号规则的录入和关系的建立。表2为间隔信号层级关系维护。

表2 间隔信号层级关系

2.2 基于一次接线图的监控信号管理办法

国家电网公司的一个根本任务是保证电网安全、稳定、经济运行，电力公司的工作也是围绕着保障设备安全、稳定来开展的。图形系统作为电力设备的直接映射，显示效果直观、方便，是各类应用的基础与载体，在电力公司中发挥着重要的作用。图形系统作为基础平台，是各项业务开展的数据基础，各项业务的相关数据也应该基于图形平台进行搭建，以保证数据的统一性，并降低维护的工作量。目前的图形系统基本都能够做到图形和拓扑的一体化——画图的同时自动生成拓扑连接关系及一次设备信息。信息点表作为一、二次设备运行状态的监视手段，是电网图中设备信息的直接反馈，非常需要和图形系统一体化建设，但是目前还没有相关系统能够把二者结合起来。

本系统把图形系统作为数据基础与操作载体，基于图形系统直观维护监控信息点表。基本维护流程如图2所示。

图2 图形和信号一体化维护

首先维护一次系统图，并基于一次接线图维护相关一、二次设备的台账信息；使用相同厂家、型号的间隔可以在图形复制的同时自动复制台账信息；根据台账信息、接线方式、监控信号规则库，自动生成监控信息点表；光字牌等信息也在绘制图形的同时，根据规则配置（配置显示光字牌的信号，以及信号顺序、摆放位置）自动生成、显示。信息点表编辑、审核过程中，如果发生间隔名称等信息变化，可以简单地在图形上对设备信息进行一次改动，图形、拓扑设备信息、监控点表信息自动完成刷新，极大地减少了信息维护的工作量。

2.3 监控信号系统间横向共享

监控信号是调控人员掌握电网运行方式、分析设备状态、处理电网事故的基础，随着变电站无人值守模式的推广，监控信号的重要性得到充分体现。目前阶段，变电站综自后台会维护一份完整的设备信号，在调试前会整理一份需要上送的主站信号交由监控、自动化、保护等专业进行审核，并由人工在D5000（或者EMS）系统中进行维护（告警信息及光字牌等）。同样的内容，经过多个系统的转发、翻译、对位，增加了工作量，并加大了出错的可能性。

在设计阶段通过图形系统一体化完成接线图绘制、监控信息点表生成，并通过E文本、G文件的方式，和D5000平台进行对接，能够完成数据的自动对接，保证数据的规范性、统一性的同时，降低工作人员的工作强度。

3 图形和信号一体化管理系统功能实现

系统由监控信号生成规则建模、监控信号图形化管理、监控信号在线审核、图形及监控数据系统间共享4大模块组成，如图3所示。

图3 图库一体化监控信息管理架构图

3.1 监控信号生成规则建模

系统主要实现不同厂家、不同型号一、二次设备的监控信息采集的智能决策和动态维护，以及调控信息表和对应表的台帐管理等。收集所有在运的变电站一、二次设备基本信息及该设备对应的监控信号，并补充主要设备厂家在生成中的各个型号的信息，经专业部门协调确认后在系统中进行固化，实现新站、新设备调控信息表的自动生成。

信号生成规则模型包括：电网接线方式建模；各种接线方式下包含的间隔类型建模；各个接线方式、间隔类型下包含的设备列表建模；各类不同厂家、型号设备包含的信号建模等。在使用模型的时候，要考虑是否智能站、设备的电压等级等因素[5-7]。

3.2 监控信号图形化管理

基于图形平台对监控信号进行生成、修改、审核、展示，提高信号编审过程中的效率，并增加直观性，保障信息点表的规范性、统一性。本部分功能包括：设备台账（一次、二次）图形化维护、展示；图形信息、台账信息变电站、间隔间复制；光字牌等信息自动生成、图形化维护；图形、台账、信号等信息联动修改；监控信号编辑、审核状态图形化展示。

3.3 监控信号在线审核

优化调整监控信息接入调度自动化系统流程，充分发挥调控中心的主导作用、电科院的技术支撑作用、基建部、运检部等部门的协同作用以及生产一线运行专家的监督把关作用。实现从设计、施工、调试、验收、传动、投入到归档等专业环节的全贯通。

优化监控信息接入流程，实现这一专业工作中“大建设”、“大检修”、“大运行”体系的贯通和工作协同，使工作流程在线化。要满足可能发生的流程调整的需要，最大程度上实现系统的灵活性，系统用参数设置来动态改变事务的处理流程，可以用图形化的工具连线调整流程的变更，为电力公司进行组织优化、业务优化、流程重组提供强有力的工具。

引入内控机制建设理念：强化数据节点中对除了调控中心以外的其他单位（如设计和基建、运维等）的管理，利用核心业务流程的考核机制对各个节点监督考核。

3.4 图形及监控数据系统间共享

发挥图形基础平台的作用，将图形及监控信号相关数据搭建在以图形平台为中心的模型数据中心中，在设计阶段就搭建统一的数据平台，并随着信息的完备（比如确定调度命名）不断完善图形信息。监控信息基于图形进行基础信息维护，并自动生成信息点表[8-10]。

设计阶段使用标准的图形平台（使用统一的模板及绘图标准）搭建系统图，随着信息的丰富不断完善，并最终通过G格式及E文本将信息导入D5000；设备台账信息随着图形平台信息一体化维护，并自动生成监控信息，监控信息在变电站、主站上统一使用。

4 成果与效益

因为监控信息的重要性，国内外已经对信息点表相关系统进行过大量的研究。然而，由于不同厂家、不同型号的设备纷繁复杂，而且还不断进行更新换代，信息点表方面普遍存在以下问题：信息点表生成时间过晚、上送信号规则不统一、图形及信号方面存在大量重复工作。

本系统从这些现实情况出发，对这些问题进行深入研究，并给出了很好的解决方案。

4.1 图形及信息点表生成节点前移

在变电站的设计阶段，由规范的图形平台，统一维护图形平台及设备一、二次台账信息，根据点表规则库，自动生成监控信息点表。根据设计阶段生成的信息点表，规范变电站设计，对设备能够发出的信息及命名规则进行规范。

4.2 利用图形平台及点表规范自动生成信息点表

实现调度主站以及变电站监控后台统一的监控信息点表及对应表的台帐管理，实现不同厂家、不同型号一、二次设备的监控信息采集的智能决策和动态维护，以及监控信息点表和对应表的台帐管理等。

实现主站调控信息、变电站后台调控信息、装置发出的监控信号之间对应关系的映射和维护，有利于在设备监控运行中监控员与现场运维人员的沟通和理解一致。

4.3 图形及信号信息共享

实现主站与站端统一的、实时的图形平台监控信息点表的台账管理，便于调控信息的统计、分析、变更查询及版本管理等。信息表规范化管理为用户整合信息提供了实时、准确的依据，既能提供工作的效率又能很好地保证工作的质量，并提升了电网的安全运行水平。

5 结论

图形、信号一体化管理系统为变电站一、二次设备基础信息的整合管理、调控信息表的生成的规范管理以及各责任部门之间的工作流程化管理提供了一个良好的图形化管理信息平台。工作实施过程中充分发挥了调控中心的主导作用，设计院的技术支撑作用，基建部、运检部等部门的协同作用以及生产一线运行专家的监督把关作用，实现在“大建设”、“大检修”、“大运行”体系的贯通和工作协同，缩短审核周期，提高工作效率，保障设备安全运行，提高电网的安全运行水平。

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[5]金双喜，裘峰源，宣跃．地区电网调控一体化系统建设的研究与分析 [J]．陕西电力，2011，39(1)：49-52.

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Graph-datatbase Integration Based M onitoring Signal M anagement

ZHANG Jiawei,XU Jianguo,HOU Liang

（State Grid Shanxi Electric Power Corporation Dispatching&Control Center, Taiyuan,Shanxi 030001,China）

A new thought for integration management of graph and signal is put forward considering integrated and standardized managementonmonitoring signalsand power grid graphs.Through themodeling ofsignalgeneration rules,agraphicalsignalmanagement platform is established.Themonitoring signals can bemanaged directly and normally,and the generated signals can be connected to D5000 system.Unifiedmanagementofprimary and secondary equipmentatsourceend is thus realized,including generation rulemodeling ofmonitoring signals,graphicalmanagementof the signals,monitoring signalonlineaudit,and data sharing between graphsandmonitoring data.Many problemsare thus resolved so as to provideaunified and efficientmanagementplatform for powergrid operation.

monitoring;signal;graph-database integration;transformer substation

TM76

A

1671-0320（2016）06-0031-05

2016-08-02，

2016-10-12

张家玮（1982），男，山西忻州人，2009年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事电力系统调度设备监控和继电保护管理工作；

续建国（1963），男，山西原平人，1984年毕业于东北电力大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事电力系统调度管理工作；

侯 亮（1974），男，山东单县人，1997年毕业于武汉水利电力大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事电力系统调度设备监控管理工作。