基于生产指挥理念的新一代集控系统研究

叶定宽，张 夏，王婉璐，黄江宁，李旭东

（国网浙江省电力有限公司 杭州供电公司，浙江 杭州 310016）

0 引 言

随着电网规模的不断扩大和新型电力设备的推广应用，变电站设备的监控信号也越来越繁杂，电网设备安全运行风险和压力与日俱增。原调控部门承担的变电站监控业务人员配置不足、现场经验欠缺以及监控深度不够的问题日渐突出，难以满足现代化的设备管理要求，利用新模式、新技术、新系统提升监控业务水平显得至关重要。公司地调监控业务移交至生产指挥中心后，通过人员和业务深度融合的管理模式，实现异常信号发现和指挥处理零时差，大大缩短专业介入时间，有助于故障缺陷的快速准确研判。目前，监控班仍采用“调度终端延伸+辅控系统”模式，而调度D5000系统信号归并严重，导致监控细度不足，在一定程度上影响监控人员对设备状态信息的全面准确分析，而且在调度D5000系统设计构架上较难实现高级应用，无法支撑设备管理数字化、智能化转型发展[1,2]。因此，建设基于生产指挥理念的新一代集控系统势在必行。

已有学者对监控系统进行初步研究，针对实现监控系统的不同功能提出采用电力物联网、多维映射矩阵等技术，论证了系统需要具备安全性、规范性以及开放性，并拥有一定的智能化水平，但均未对基于生产指挥理念的新一代集控系统进行研究[3-6]。本文从监控指挥实际业务出发，对新一代集控系统的建设背景、总体构架、高级功能以及建设注意事项等内容进行研究。

1 新一代集控系统建设背景

目前，公司变电站监控业务按照电压等级、管辖区域分为生产指挥中心监控班、城北集控站以及各县调监控班3个部分，其中城北集控站已开发基于运维管理模式的新一代集控系统，生产指挥中心监控班和县调监控班仍沿用调度D5000系统。基于集控站建立的“无人值守+集中监控”和“设备主人+全科医生”变电运维新模式，能够满足“贴近设备、贴近现场、贴近基层”的管理要求。但是，按照电网设备规模，如全面实行集控站模式，需至少成立9座集控站，监控人员配置和建设时间成本存在一定困难。

根据公司实际情况，最合理的方案为生产指挥中心和监控班进行人员与业务融合，成立监控指挥班。通过固定监控人员与轮岗运维人员共同值班的模式，实现专业技能优势互补，有效缩短管理链条，无论从人员配置、建设成本以及管理成效等方面相比，监控指挥班模式都具有明显优势。然而，陈旧的D5000监控系统制约了该模式的最大功效，为了充分发挥其作用，需要建设基于生产指挥理念的新一代集控系统，从而有效提升设备管理效率。

2 新一代集控系统总体构架

如图1所示，新一代集控系统的总体构架基于统一平台，与变电站间通过实时网关机、服务网关机、智能巡视主机进行纵向数据采集和指令交互，与调度系统、数据中台、业务中台通过标准化的模型和接口进行横向信息交互。系统分别在安全Ⅰ区、安全Ⅱ区、安全Ⅳ区实现监控指挥的各项功能。其中，主设备监控信息、消安防等重要辅助设备信息、系统维护功能位于安全Ⅰ区；故障录波、在线监测、动环辅助设备监控等位于安全Ⅱ区；生产指挥管理相关功能位于安全Ⅳ区。通过防火墙、隔离装置、纵向加密装置最终在安全Ⅰ区统一处理，实现主辅设备监控、生产指挥管理一体化应用及展示的效果。

图1 基于生产指挥理念的新一代集控系统总体构架

3 新一代集控系统功能优化设计

新一代集控系统在继承现有调度系统、辅控系统、监控机器人系统、设备智慧专家系统等应用平台建设经验和成果上，主要解决设备监控强度不够、管理细度不足、信息化程度较低以及智能化支撑欠缺等问题。为满足监控指挥业务需求，新一代集控系统在实现原监控系统功能的基础上，还应具备全域全景监控、告警自主推送、智能辅助研判以及应用交互融合等高级功能。

3.1 全域全景监控功能

生产指挥中心作为公司生产的信息中枢，承担公司管辖内所有输变电设备故障、异常实时指挥处理业务，应具备生产体系设备全域全景监控能力。目前，生产指挥中心监控班的监控职责范围虽然未覆盖公司全部变电站，但生产指挥中心在事故处理过程中全面掌握上下级变电站的相关信息对故障原因的分析十分重要。因此，新一代集控系统应接入公司管辖全部变电设备的主要事故、异常信号，并通过选择监控模式或指挥模式实现事故变电站上下级设备信号接入的一键切换。同时，新一代集控系统应满足主辅设备监控信息在同一界面上融合展示的要求，实现主设备和辅助设备监控的有机联动，全景化展现设备运行状况。

3.2 告警自主推送功能

随着调度发令系统的应用，传统电话接发令的方式已逐步淘汰，仅在事故紧急处理时采用。但对于监控信息的传递，目前仍采用监控员人工电话通知调度和运维人员的方式，效率低下，信息迟滞，在告警较多情况下甚至存在信息遗漏的隐患。新一代集控系统应具备告警自主推送功能，监控员人工确认事故异常或越限信号真实性后，系统自动电话拨号告知调度或运维人员，从而减轻监控人员的监视处置压力，有效提升监控质量与效率。对于夜间监控人员容易疲劳的情况，信号如在设定时间内未进行人工确认，系统也将自动电话拨号提醒监控员关注。此外，在新站接入及老站改扩建时，针对遥信对点业务，通过设置对现场定向推送告警信息，现场施工人员可以实现自主核对校验信号，从而提高工作效率，并降低信息遗漏、出错的风险。

3.3 智能辅助研判功能

智能辅助研判主要分为故障异常辅助研判和缺陷隐患大数据分析2个功能。在发生事故跳闸时，系统主动抓取故障录波信息，并借助系统中集成的设备智慧专家功能，迅速分析告警信号，形成故障简报和处理方案。设备出现异常信号时，自动推送该设备台账信息、检测试验数据、历史缺陷情况、同型号设备相似缺陷消缺记录等内容，形成初步检查处理建议。同时，系统定期对设备运行情况进行大数据分析，对于电容器投切、主变调档、开关打压次数过多的情况，提取设备历史数据、检修周期以及缺陷情况等信息综合研判设备运行状况。此外，在母线存在接地时，系统自动提示闭锁相关电容器自动电压控制（Automatic Voltage Control，AVC）投切功能；在出现多信号频刷影响正常监控的情况下，能够实现频发告警智能折叠，并具备一键抑制所有频刷信号的功能。

3.4 应用交互融合功能

新一代集控系统与业务中台通过模型的映射关联，应实现设备信息和生产数据的融合贯通以及与其他应用系统间的智能联动。除了上文所述与智能运检管控平台、监控机器人系统和设备智慧专家系统等应用平台实现联动外，新一代集控系统通过建立规范统一的模型，还应具备更多便捷的应用数据共享接口。例如，根据检修计划平台、数字化工作票系统以及调度发令系统数据实现检修设备告警信号抑制和解除的自动化管理。通过运维巡视应用系统，将监控职责临时移交的告警信号、大数据分析异常的设备等信息推送至变电站巡视计划中，敦促运维人员重点关注。打通变电站巡检机器人和无人机系统，在故障发生的第一时间，启动远程巡视功能，获得第一手现场视频资料，提升故障处理效率。

4 新一代集控系统建设注意事项

新一代集控系统建设主要包括集控系统主站、远程智能巡视集中监控系统、机房辅助设施、配套调度数据网设备、配套系统通信设备以及变电站接入改造等6个方面。

在进行新一代集控系统开发前，应注意同步推进网络、通信等基础设施的规划与建设，为系统及技术应用提供足够的资源和条件。系统开发时要构建统一数据模型转换和接入方式，实现数据的同源共享，规范与其他应用系统的交互流程。系统建设过程中，要重点管控“遥控、遥测、遥信”验证工作的风险。调试阶段，系统要对集成商提出网络安全加固要求，进行等保测评和上线评估后方可运行，并从管理策略和技术措施2个方面着手共同提升系统的防护水平[7]。此外，对于新一代集控系统的建设和维护，应进一步明确专业管理职责，厘清管理界面，压实主体责任，确保新一代集控系统的可靠稳定运行。

5 结 论

随着电网规模的迅速发展和新技术设备的不断涌现，现有的监控系统已经无法满足设备精益化管理要求。基于生产指挥理念的新一代集控系统应具备较高的智能化水平，满足高可靠性、集成性和开放性的要求，最终实现“黑屏监控”。该系统与监控指挥高度融合的管理模式相辅相成，达到减轻人员工作强度、缩短业务流程链条以及提高精益管理水平的目的，实现设备监控管理安全和效率的双提升。