关于变电站监控设备越限智能分析处理系统的开发研究

胡艳艳张健李珊刘宾

摘要：在国网公司大运行模式下，电网输变电设备的越限情况监控属于地区监控班所承担的关键任务之一，设备长期稳定运行也需要得到该工作支持，基于此，本文简单分析了变电站越限监控工作现状，并深入探讨了变电站监控设备越限智能分析处理系统开发、巩固措施选用，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：变电站；监控设备；越限智能分析

前言

某地调监控负责公用变电站的集中监控任务，地调监控班当班人员需负责辖区所有变电站所有监控信息的监控工作，监控工作任务量较大。由于现场越限监控工作存在一定不足，监控员在工作中往往会面临从庞大数据中迅速准确判断实际越限情况的挑战，而为了较好应对挑战，正是本文围绕变电站监控设备越限智能分析处理系统开发开展具体研究的原因所在。

1.变电站越限监控工作现状分析

1.1现场越限监控工作存在不足

现阶段现场越限监控工作存在三方面矛盾，分别为输变电设备限额制多样性与EMS系统设置设备越限值局限性存在矛盾、实际监控运行对输电线路越限定性单一性与输电线路运行限额的多样性存在矛盾、实际监控运行中对主变额定电流定性的单一性与主变运行档位限额的多样性存在矛盾。公司在工作中采用了设置夏季和秋季越限两套定值，但这种固定运行环境温度的思维显然无法满足实际运行需求，将主变高压侧额定电流认定为单一值也可能导致变电站越限监控工作出现问题，这些均需要得到重点关注[1]。

1.2监控人员设备越限处理时限长

如遇到EMS系统告警设备越限情况，公司监控人员需要快速从近千条记录中查找越限设备限额值，并进行记录。表1为结合调查取得的10条监控人员处理越限记录，结合表格不难发现，线路越限处理时限较主变处理时限长，这是由于地调监控需负责多条线路的监控，限额查找时间因此受到了直接影响。

表1监控人员处理越限记录统计表

1.3监控越限误报率高

为保证输变电设备安全可靠运行，EMS系统一般按限额值的80%进行限额值设定，这使得发出输变电越限告警时，设备往往未达到越限值且无需处理。但结合设备越限汇报调度统计不难发现，2017年6月-9月设备越限误报次数分别为6、56、62、35、159，占比分别为9.23%、24.78%、21.45%、20.00%、21.06%，较高的误报率使得调度运行工作压力大幅提升，监控越限误报问题的严重性可见一斑[2]。

2.变电站监控设备越限智能分析处理系统开发

2.1开发思路

在深入分析加强监控人员培训、借助第三方工具或软件、EMS系统内容增加功能项三方面突破口后，公司最终选择了可操作性、经济性、预计有效性均较高的“借助第三方工具或软件”作为突破口，以此提高设备越限处理效率，具体目标包括实现80%的原设备越限处理时间缩短、将误报调度率降为0、自动生成各类报表、自动分析设备越线频次。

2.2方案及可行性分析

考虑到生产班组不具备实现专业软件程序开发的能力，因此选择了利用办公软件开发实现上述功能的对策，办公软件选择EXCEL软件，这是由于该软件具备兼容性好、通用性强、可通过VBA语言扩展、已有案例可提供借鉴等优势所致。基于EXCEL软件需要实现的变电站监控设备越限智能分析处理系统功能如下：

根据环境温度自动检索输电线路越限值；

1）根据实时运行档位自动生成限额值；

2）自动根据设备实时越限值、限额值计算过载率；

3）结合需求自动生成各类报表；

4）自动统计计算设备越限频次；

结合功能设计，系统由数据录入区、设备越限录入区、报表统计区三部分组成。为满足系统开发需要，派专人收集输变电设备越限资料，变压器基础资料通过PMS系统导出，使用Excel文件格式保存所有资料。

2.3功能逐步开发

为完成变电站监控设备越限智能分析处理系统开发，将系统的Excel文件分为7个工作薄进行编辑，分别为运维站基础信息、主变基础资料、线路基础资料、主变越限、线路越限、越限报表统计、越限频次统计，具体功能设计如下：

1）主变基础资料&线路基础资料录入

“主变基础资料”录入信息包括运维站、变电站、设备、型号、额定容量、额定电压、额定电流、额定中压电流、额定低压电流、电压比，“线路基础资料”录入数据包括变电站、电压等级、线路、10℃、20℃、30℃、35℃、40℃。

2）“运维站基础信息”工作薄开发

为保证越限记录输入的规范化，考虑到相关信息需手工输入，系统设计中需保证工作薄中的线路名称与“线路基础资料”对应线路名称关联，关联通过excel的index数组公式实现，实现函数为：

IFERROR（INDEX（线路基础资料!$D：$D，SMALL（IF（线路基础资料!$B$1：$B$2000=W$1，ROW（$1：$2000）），ROW（$A41））），""）

由此“线路基础资料”中输入的资料即可自动添加至“运维站基础信息”工作薄对应线路资料中，通过自动添加线路名称，后期线路越限记录录入设备、后期统计的唯一性均可得到保障[3]。

3）“线路越限”工作薄开发

需实现工作薄数据录入规范化，输入采用下拉菜单格式进行，并需要根据所选线路实时输入的环境温度、实时电流自动生成输电线路限额值并计算过载率。数据录入规范化实现采用excel多级联动下拉菜单，限额值、过载率的自动计算采用Excel的vlookup函数，实现函数为：

VLOOKUP函数书写为：VLOOKUP（$O2，线路基础资料!$E$2：$J$2000，2，0）

4）“越限报表”工作薄开发

需自动生成各类报表，采用Excel中高级筛选及vba语言实现，通过建立一个宏、高级筛选自动记录宏，并进行相关语言编辑，即可在空白区域清空后基于筛选条件自动在新的区域复制筛选结果。

考虑到“重复越限统计”工作薄与“越限报表”工作薄采用相同方法开发，“主变越限”工作薄与“线路越限”工作薄采用相同方法开发，因此不对二者的开发进行详细论述。2.4效果检查

抽取6次越限告警统计监控人员的处理时间，可发现限额查找时长分别为4s、3s、2s、1s、2s、4s，总时长分别为18s、17s、19s、17s、20s、15s，同期设备越限误报率下降至0，系统的实用性可见一斑。

结论：

综上所述，变电站监控设备越限智能分析处理系统的开发存在较高现实意义，在此基础上，本文涉及的开发思路、方案及可行性分析、功能逐步开发等内容，提供了可行性较高的系统开发路径，而为了更好为变电站越限监控工作提供支持，可视化界面开发、固定公式禁止修订操作的实现必须得到重视。

参考文献：

[1]徐家慧，张昊，王梓.基于设备全景特征的变电站监控大数据建模方法[J].中国科技信息，2018（14）：71-72.

[2]黄雄瑞.无人值守变电站设备远动巡回检查[J].低碳世界，2017（13）：70-71.

[3]张振鹏.基于MODBUS协议设备的变电站监控系统的实现[J].自动化技术与应用，2015，34（11）：112-114.