摘要：电网监控信息来源复杂，数据量大。因此，人工直接对监控信息进行分析工作量较大且不能及时发现设备故障。文章提出一种基于监控信号的变电站设备缺陷情况分析模型，该模型建立监控信号和设备运行特征关系模型库，对各类监控信号按一定频率进行扫描。在此基础上根据模型库的对应关系对设备进行扫描，将扫描结果和模型库中所维护的设备正常运行时的各项参数进行比对，自动生成设备情况评价结果，辅助监控人员对电网异常信息进行甄别与决策。
关键词：变电站；监控信号；信号扫描；设备运行评价
一 引言
目前，电网监控告警信号均接入调控主站系统，监控人员主要依据接收到的监控告警信号，通过结合信号来分析判断设备发生的缺陷。但是监控信息具有实时性强、来源复杂、数据量大且未经过滤等特点，监控人员依靠人工进行大量监控信号的分析工作负担较大，具体问题表现如下：
（一）监控信息数据量大，实时性强，依靠人工对其进行分析，需要耗费大量时间，且容易出现疏漏，工作效率低下；
（二）监控信号之间关联性强，部分设备缺陷无法由单个信号直接确定，需要通过多个组合信号综合分析才能确认，进一步加大监控人员工作负担；
（三）在对设备运行情况进行分析时，需要借助以往工作经验或与相关部门人员沟通，无智能化分析手段，拖延设备抢修时长，造成更大的损失。
因此，利用计算机技术从海量实时监控信息数据中提取有用的数据，加以分析后对设备的缺陷情况进行准确判断、提前发现设备隐患、及时并准确地识别设备故障显得尤为迫切，有助于提高检查检修计划制订的合理性和灵活性，及时解决系统中设备的非正常运行问题，消除隐患，避免故障的扩大和事故的发生，为电网安全生产提供保障。
1 技术现状
目前，大部分地区的电网都已经实行了“调控一体化”的监控分析模式[1]。D5000系统是新一代的调控一体化系统，它采集电网所有实时数据，通过支撑平台实现地调、县调一体化运行模式[2]，模型、数据、画面的源端维护与系统共享，具备电网运行稳态监视、网络分析与状态估计、综合智能分析与告警、二次设备在线监测等功能[3]。但是D5000调控一体化系统传送给监控人员的信息往往未加过滤，数据量巨大，不便于监控人员分析[4]。因此电力部门对如何优化变电站监控信息做了大量的工作，如对信号进行合理地分类，将信号分为三类：事故信息、告警信息和告知信息。信号的不同分类可以有效的整合信息，最大程度地缩短信息量。在信号分类的基础上，屏蔽消除非重点信息，同时对信号进行分级，明确信号“轻重缓急”，满足信号分类分级分页显示的功能，而信号分级不在界面窗口中同时显示，而是存储到相应的数据库中进行查询，设置不同等级的信号告示窗口，实现分级监控[5]。
目前大部分的监控信息优化方法相对简单，不具备自动完成设备缺陷情况分析的功能，大部分信息需要监控人员人工分析，在花费大量时间的同时容易出现疏漏，无法及时发现设备缺陷[6]。
2设计思路
针对上述情况，提出了一种基于监控信号的变电站设备缺陷情况分析模型，该模型首先设计出能够对D5000系统中数据进行精简化提取的程序，提取并分析D5000系统在Ⅲ区WEB数据库中存储的监控信息数据。其次进行数据库设计，建立监控信号和设备运行特征关系模型库。在关系模型库中不仅维护各种监控信号与设备运行特征的关系，还维护设备正常运行时监控信号的参数情况，以及设备对应的特征和特征类型。根据关系模型库建立设备的监控信号扫描策略，对设备进行全面扫描，将扫描结果与模型库中设定的参数进行比对，判断设备的运行状态，以此满足对故障信息快速甄别、设备隐患提前发现、设备缺陷情况分析的需求。
2.1设计设备和监控信号的关系模型
一个设备具有多个特征，每个特征的信息由单个或多个信号体现（组合信号）。通过建立变电站内设备与对应设备特征、特征与对应的单信号或组合信号的模型，建立设备类型信号信息和设备状态特征信息关系模型库。在该模型中一类设备类型中某一个设备对应很多信号，这样通过信号就可以分析出对应设备是否出现缺陷或异常。
2.2基于关系模型开展设备运行状态分析
依据监控信号和设备运行特征关系模型库，通过单个信号扫描与组合信号扫描对设备运行状态做出判断，再对设备运行状态进行评价分析。设备运行状态评价分析流程如图1所示。
图1设备运行状态评价分析流程图
多层扫描需要同时对多个信号进行扫描，首先选择设备类型，然后根据设备下的策略组选择不同类别的信号进行扫描。扫描到的数据可与建立的特征库进行对比，当扫描到的信号范围在该信号对应的正常设备所允许的信号范围内，则视为正常运行，否则视为非正常运行，根据实际扫描结果将非正常运行的设备划分为异常、注意、故障三类。通过对监控信号的综合分析，实现对变电站内设备运行状态的评估分析。
3 主要应用功能
3.1 监控设备缺陷的研判
提供监控设备缺陷研判。在进行监控信号及其设备运行时的电流、电压等运行参数扫描时，根据告警信号发生的异常去查询当前相关的电流、电压或油温等数据参数来计算出是否超过设定的阀值，根据信号对应的设备特征和计算出的设备参数来分析出设备缺陷，监控人员登录系统查询所有站点设备的运行情况，系统会对所选区域、站点的所有设备的所有特征进行全面的组合扫描，系统根据扫描结果将每类设备划分为正常设备、注意设备、异常设备和故障设备这四种状态的设备。监控人员可查询每类设备各种健康状态的详细信息，如设备来源厂站名称和设备存在问题，完成监控设备缺陷的研判。
3.2 监控设备缺陷预判
提供监控设备缺陷预判功能。在进行监控信号扫描分析和设备运行状态评价分析时，系统记录每次单信号扫描和组合信号扫描的结果，建立设备缺陷和相关信号序列的设备历史特征（信号）库，库中存储了设备发生缺陷前会按顺序出现的信号。根据已出现的信号序列查询设备历史特征库，对设备将发生的缺陷进行预判。
监控人员可点击了解每项预判依据，结合经验对每次预判进行综合考量，判定缺陷发生的概率。最终根据系统给出的建议采取相应措施避免缺陷的发生。
3.3 监控设备缺陷原因分析与辅助决策
提供监控设备缺陷分析与决策功能。在对设备运行状态评价分析过程中发现缺陷时，监控人员可快速完成该缺陷的诊断工作，如图2所示，缺陷发生时，系统自动检索到缺陷原因库进行原因分析，结合监控人员的专业知识，监控人员快速完成该缺陷的诊断，查询专家库中维护的处置方案，即可得出具体缺陷的处置方案，从而形成对设备的辅助决策。
图2监控缺陷诊断辅助决策流程图
4 结束语
由于监控信息数据量大，实时性强并且大多未加过滤，传统的人工分析监控信息的方式给监控人员造成较大的工作负担且工作效率低，发生误判的机率较大。文章设计一种基于监控信号的变电站设备缺陷情况分析模型，建立设备类型信号信息和设备状态特征信息关系模型库，根据模型库制定信号扫描策略，按策略提取D5000系统在Web数据库中存储的监控信息数据，最后将扫描结果与模型库中的设备参数数据进行比对，完成对设备运行状态的分析。该方案有效避免了人工分析监控信号的缺陷，具备对故障信息快速甄别、设备隐患提前发现、设备运行状态分析的功能，并发出报警信号，以便及实地排除故障，防止故障进一步扩大，这也将是今后的发展趋势[7]。
参考文献：
[1]李玉龙，解伟.智能电网调度与监控一体化运行模式新思考[J].中国电力教育.2013（27）.
[2]田霖，崔敬伟.D5000系统在电网的应用分析[J].科技与企业.2014（22）
[3]宗耀，周晶晶.基于D5000系统提高盐城电网监控效率探索和应用[J].通讯世界，2015（9）：136-137.
[4]李周茜.变电站中监控信号的设计分析[J].科技风.2012（14）.
[5]梁燕.浅谈变电站集中监控信号优化处置办法[J].广东科技，2013（16）：88-89.
[6]谢嘉，张增敏，潘自强，.基于J2EE的变电站设备缺陷数据挖掘系统的设计与实现[J].计算机与现代化，2006，（12）.
[7]张雁海，.供电系统的故障原因分析和设备缺陷管理研究[J].中国电力教育，2011，（15）.
论文作者:朱红勤1,赵扬1,郭晏1,孙佳炜1,严迪1,潘小辉
论文发表刊物:《电力设备》2016年第16期
论文发表时间:2016/11/9
标签：设备论文; 信号论文; 缺陷论文; 信息论文; 特征论文; 系统论文; 人员论文; 《电力设备》2016年第16期论文;