設(shè)備監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析研究

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國(guó)家電網(wǎng)公司“三集五大”實(shí)施后，各網(wǎng)省公司及地市公司均逐步建立并完善了“調(diào)控一體化”運(yùn)行模式，在該模式下，所有變電站均實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，并將所有變電站信息匯總到調(diào)控中心進(jìn)行統(tǒng)一集中監(jiān)控。而變電站數(shù)量大導(dǎo)致監(jiān)控信息量巨大，從而加重了調(diào)控人員的工作強(qiáng)度。該文提出了一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的電網(wǎng)智能診斷方法，并建立了設(shè)備監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析的智能化和自動(dòng)化，極大的提高了工作效率，降低了調(diào)控人員的工作量，對(duì)提高調(diào)控專(zhuān)業(yè)管理水平以及提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性也具有十分重要的意義[1]。

1故障判別算法研究

1.1相關(guān)算法簡(jiǎn)介。1.1.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種典型的分類(lèi)預(yù)測(cè)算法，它從信息處理角度對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，建立模型，按相關(guān)連接方式組成不同網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系[2]。作為運(yùn)算模型，該網(wǎng)絡(luò)由大量的節(jié)點(diǎn)互聯(lián)構(gòu)成。每一節(jié)點(diǎn)代表某一特定輸出函數(shù)。連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的是連接信號(hào)的加權(quán)值，即為權(quán)重，相當(dāng)于是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的記憶。處理單元對(duì)應(yīng)不同處理對(duì)象，例如字母、概念、等抽象模式。1.1.2粗糙集算法。粗糙集算法是一種處理不確定數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理方法。它通過(guò)數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)推理來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)集合進(jìn)行劃分。其研究對(duì)象是一個(gè)數(shù)據(jù)集合，對(duì)象、屬性和符號(hào)是3個(gè)基本要素[3]。其以決策表的形式表達(dá)：行對(duì)應(yīng)研究對(duì)象，列對(duì)應(yīng)對(duì)象屬性，根據(jù)屬性不同，將研究對(duì)象劃分到不同決策類(lèi)。1.2相關(guān)算法應(yīng)用。傳統(tǒng)模式中，監(jiān)控運(yùn)行人員通常需要根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)從大量的監(jiān)控信息中分析判斷，一旦遇到電網(wǎng)故障，監(jiān)控信息大量上傳，這種單純依靠人工的信號(hào)篩選與分析判斷方式存在著嚴(yán)重的信號(hào)遺漏及誤判風(fēng)險(xiǎn)，可能延誤故障處理的最佳時(shí)機(jī)甚至誤處理，從而威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。針對(duì)上述問(wèn)題，以open3000為平臺(tái)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合粗糙集算法，開(kāi)展設(shè)備監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析工作。輸入數(shù)據(jù)為非故障時(shí)及故障前后事故、異常、越限、變位、告知五類(lèi)信號(hào)及其數(shù)據(jù)。首先，利用粗糙集算法對(duì)與故障相關(guān)的告警信號(hào)進(jìn)行篩選；其次，計(jì)算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)，確定網(wǎng)絡(luò)模型。使用該模型進(jìn)行故障預(yù)測(cè)時(shí)，輸入數(shù)據(jù)為監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)信號(hào)，輸出結(jié)果即為模型判定結(jié)果(正常或故障)。假設(shè)某一時(shí)刻告警信號(hào)編號(hào)為a0,a1,a2,a3,…，與之相關(guān)的遙測(cè)信號(hào)編號(hào)為b0,b1,b2,b3…。(1)利用粗糙集算法對(duì)告警信號(hào)進(jìn)行篩選，得到相關(guān)信號(hào)a10,a11,a12,a13,…。(2)將故障相關(guān)向量（a10,a11,a12,a13,…,b0,b1,b2,b3…）作為輸入數(shù)據(jù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算（其中，a1i=1表示告警信號(hào)存在，a1i=0表示告警信號(hào)不存在，bj表示實(shí)際的遙測(cè)數(shù)據(jù)）。(3)輸出數(shù)據(jù)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型參數(shù)，即為各分量的權(quán)重（w0,w1,w2,w3,w4,…）。(4)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)未知故障，得出預(yù)測(cè)結(jié)論。

2設(shè)備監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)應(yīng)用介紹

設(shè)備監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)是建立在運(yùn)行管理系統(tǒng)(OperationManagementSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)OMS)上的一個(gè)應(yīng)用模塊，主要針對(duì)變電站五類(lèi)信號(hào)(包括事故、異常、越限、變位和告知)的統(tǒng)計(jì)分析。主要具有監(jiān)控信號(hào)分析和監(jiān)控信號(hào)統(tǒng)計(jì)兩大功能。2.1監(jiān)控信號(hào)分析。監(jiān)控信號(hào)分析功能主要包括信息總量分析和信息趨勢(shì)分析兩個(gè)功能。信息總量分析是對(duì)給定時(shí)間范圍內(nèi)的所有場(chǎng)站的五類(lèi)信號(hào)總數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并給出柱狀圖和餅圖，便于監(jiān)控信號(hào)分析師直觀的進(jìn)行查看(如圖1所示)。信息趨勢(shì)分析是對(duì)給定時(shí)間、給定場(chǎng)站及給定的信號(hào)類(lèi)別進(jìn)行分析，得出該信息的日趨勢(shì)或月趨勢(shì)變化曲線，以便監(jiān)控信號(hào)分析師對(duì)信息量進(jìn)行有效的把控(如圖2所示)。2.2監(jiān)控統(tǒng)計(jì)分析。監(jiān)控統(tǒng)計(jì)分析功能主要包括如下幾類(lèi)，一是對(duì)五類(lèi)信號(hào)的整體情況統(tǒng)計(jì)，即在給定時(shí)間范圍內(nèi)的信息總量及占比等，并生成圖表，主要用于周分析材料及月報(bào)材料等，同時(shí)對(duì)于一些數(shù)量異常的信號(hào)給出提示，便于監(jiān)控人員進(jìn)行原因分析，以發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題；二是對(duì)未復(fù)歸信號(hào)和頻發(fā)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)，便于監(jiān)控人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，以及時(shí)采取相應(yīng)措施，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控；三是對(duì)操作信息的統(tǒng)計(jì)，及對(duì)開(kāi)關(guān)遙控或就地分合成功或失敗的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；四是對(duì)各場(chǎng)站通道投退次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，對(duì)于一些投退次數(shù)異常的通道，要格外引起注意，以防止通道故障而無(wú)法監(jiān)控的事科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)故發(fā)生；五是附件上傳功能，即月報(bào)及周分析等材料文件的上傳存檔，便于需要時(shí)查看(如圖3所示)。

3平臺(tái)應(yīng)用中的問(wèn)題及改進(jìn)建議

目前該平臺(tái)已完全實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控信息的收集、分類(lèi)統(tǒng)計(jì)的基本功能，但這些功能的實(shí)現(xiàn)僅僅是基礎(chǔ)工作，若要使其更好的服務(wù)于電網(wǎng)調(diào)控管理業(yè)務(wù)，需對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)和完善，對(duì)此，該文提出了如下幾個(gè)方面。3.1缺陷流程自動(dòng)關(guān)聯(lián)。電氣設(shè)備缺陷嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，加強(qiáng)電氣設(shè)備缺陷管理可極大的消除電網(wǎng)運(yùn)行中的潛在隱患，防患于未然，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性均具有十分重要的意義[2]。張家口地調(diào)基于OMS系統(tǒng)建立了完善的缺陷閉環(huán)管理模塊，覆蓋了缺陷發(fā)生、匯報(bào)、聯(lián)系處理消缺、歸檔等環(huán)節(jié)，極大的提升了電氣設(shè)備缺陷管理工作的效率。但是在傳統(tǒng)管理模式下，調(diào)控人員需將監(jiān)控系統(tǒng)中缺陷發(fā)生時(shí)的監(jiān)控信息的內(nèi)容、發(fā)生時(shí)間、變電站名稱(chēng)、設(shè)備名稱(chēng)及其電壓等級(jí)等信息逐條記錄在缺陷管理模塊中，耗時(shí)長(zhǎng)、工作量大，且一般缺陷處理周期通常會(huì)超過(guò)一日，極易造成調(diào)控人員遺忘而導(dǎo)致未將缺陷處理的全過(guò)程記錄完整。設(shè)備監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)的建立將監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控信息幾乎完整的“復(fù)制”到了OMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)后臺(tái)，該平臺(tái)與缺陷管理模塊處于統(tǒng)一系統(tǒng)中，所以極易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，所以在未來(lái)的平臺(tái)中，應(yīng)加入缺陷流程自動(dòng)關(guān)聯(lián)功能，自動(dòng)將缺陷發(fā)生、處理的全過(guò)程信息自動(dòng)導(dǎo)入缺陷管理流程模塊，并加入人工干預(yù)功能，以確保信息的正確性和完整性，從而極大的提高缺陷管理的質(zhì)量，降低調(diào)控人員的工作量。3.2信息自動(dòng)過(guò)濾功能。在實(shí)際工作中，監(jiān)控信息量巨大，但其中有相當(dāng)一部分信息量是由于設(shè)備檢修等原因引起，這部分信息對(duì)于監(jiān)控信息的分析統(tǒng)計(jì)在大部分情況下是沒(méi)有意義的，但當(dāng)前的平臺(tái)僅僅是將監(jiān)控系統(tǒng)中的所有信息全部導(dǎo)入到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，如果某段時(shí)間內(nèi)檢修工作繁多或有其他原因，均會(huì)導(dǎo)致信息量異常，不利于監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析工作的開(kāi)展。因此，該文建議在該平臺(tái)中加入信息自動(dòng)過(guò)濾功能，例如在某間隔已經(jīng)被置檢修牌的情況下，則將該間隔的信息進(jìn)行單獨(dú)統(tǒng)計(jì)；此外，對(duì)于接地刀閘、刀閘位置為實(shí)采的設(shè)備間隔，當(dāng)其接地刀閘合入、刀閘斷開(kāi)時(shí)，自動(dòng)判定該間隔處于檢修狀態(tài)，在該狀態(tài)保持期間所有的監(jiān)控信息單獨(dú)統(tǒng)計(jì)。另外，還應(yīng)加入人工修改功能，對(duì)于一些系統(tǒng)無(wú)法自行過(guò)濾的信息，進(jìn)行人工過(guò)濾篩選，將其屏蔽。對(duì)于自動(dòng)過(guò)濾的信息應(yīng)自動(dòng)加入備注，說(shuō)明信息被過(guò)濾的原因，例如設(shè)備檢修等。對(duì)于人工過(guò)濾的信息同樣也可以加入人工批注。此外，信息過(guò)濾后的圖表都可以重新自動(dòng)生成，以便查看。3.3越限信息分析統(tǒng)計(jì)。越限信息是五大類(lèi)監(jiān)控信息之一，主要是電壓、電流、潮流等遙測(cè)量越過(guò)上下限的信息，是需要實(shí)施監(jiān)控并及時(shí)處理的重要信息，所以對(duì)越限信息的分析統(tǒng)計(jì)同樣十分重要。目前該平臺(tái)僅僅可以將越限的信息量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，無(wú)法對(duì)越限的電壓或電流實(shí)際曲線進(jìn)行查看，同樣無(wú)法靈活設(shè)置曲線越限閥值，而僅僅以監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定好的上、下限值作為參考，這樣不利于更好的評(píng)估越限程度，也不利于發(fā)掘越限的深層次原因等。該文建議在平臺(tái)中加入上述功能，可以隨意查看在給定時(shí)間范圍內(nèi)、給定場(chǎng)站、給定設(shè)備的遙測(cè)值曲線，同時(shí)可以在曲線上任意設(shè)定越限閥值，并給出越限的數(shù)據(jù)點(diǎn)比例、越限曲線與閥值線之間的面積統(tǒng)計(jì)(用以評(píng)估越限程度)、越限持續(xù)時(shí)間的最大值、最小值和平均值等，以便于全方位的評(píng)估越限情況。

4結(jié)語(yǔ)

電網(wǎng)集中監(jiān)控極大的實(shí)現(xiàn)了國(guó)網(wǎng)公司人、財(cái)、物的集約化管理理念，但同時(shí)也加大了調(diào)控人員的工作量和工作復(fù)雜程度。設(shè)備監(jiān)控信息統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)的建立一定程度上降低了調(diào)控人員的工作量，但該平臺(tái)仍存在極大的發(fā)掘潛力和改進(jìn)空間，該文結(jié)合工作實(shí)際對(duì)此進(jìn)行了初步的研究和分析，對(duì)該平臺(tái)改進(jìn)的方法提出了一些十分有意義的建議，對(duì)于該平臺(tái)的完善具有重要的價(jià)值。而如何實(shí)現(xiàn)上述建議則是該文下一步的工作重點(diǎn)。

作者:高雅潔 李振生 孟玲梅 張京偉 單位:國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司

參考文獻(xiàn)

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