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电网企业输变电设备大规模集中监 控业务协同与应用优化研究和实践

编辑:国网山东省电力企业   发布时间:2016-03-22

       国网山东省电力企业(以下简称“山东企业”)是国家电网企业全资子企业,下属17家市供电企业,管理98家县供电企业,负责15.67万平方公里、3620万电力客户的供电服务工作。2014年,山东企业完成售电量3027亿千瓦时,营业收入1912亿元,资产总额1638亿元。截至2015年三季度末,山东企业管辖35千伏及以上变电站3289座,变电容量3.32亿千伏安,线路7.67万公里,监视各类信号878万余条,已建成“五横两纵” 500千伏坚强主网架,世界首条±660千伏银东直流工程建成投运,锡盟-山东1000千伏特高压交流工程开工建设,交直流混合大电网初具规模。
       山东企业秉承安全第一,深化“两个转变”,巩固提升“三集五大”体系,坚持“服务、问题、创新、效能”四个导向,优化落实“五位一体”,一方面紧扣“横向协同、纵向贯通”两条主线,创新输变电设备大规模集中监控业务模式,以四大智能电网监控平台为支撑,促进六大监控业务管理提升,开展大数据应用探索,加强监控信息与监控设备管理,不断提高专业管理水平、提高专业创新能力、提高专业人员技能水平,确保电网安全运行,监控设备台账构建完整齐备,变电站监控业务安全有序,监控信息告警正确率、监控信息规范化率、设备缺陷处理及时率等主要运行指标名列前茅;一方面深化电网设备状态管理,强化全过程技术监督,强化运检技术装备体系建设,强化各级实行力建设和末端业务协同,健全配套保障措施,全面建成组织机构精简高效、核心资源集约共享、运维业务高度融合、专业检修全面覆盖、运检管理精益规范的运检体系,实现了“大运行”与“大检修”体系的有机融合、运转高效和闭环管理。
       一、业务协同与应用优化研究和实践提出的背景 
       1.监控业务管理各环节横向协同的现实需求。山东企业全面完成输变电设备由分散监控到大规模集中监控的转变,实现减员增效,但新的挑战随之而来,在输变电工程建设、监控业务许可、监控运行管理中,基建、运检、调控等诸多专业横向协同的问题日益突出。
监控业务许可需多部门配合,若沟通不畅,发现问题时设备已然建成或投运,后期整改成本高、风险大。监控运行管理中运检和调控专业人员常识侧重点不同,造成沟通障碍和专业壁垒,导致问题处理不及时、流程反复,严重影响缺陷消除时效,造成输变电设备带病运行。
       2.输变电设备运行状态、健康状况实时管控的现实需求。随着三集五大体系不断完善,调控、设计、基建、运检单位从管理标准、运行指标、技术支撑等各方面纵向联系愈加紧密。电网建设不断加快,输变电设备数量规模快速增长,实时管控海量设备状态,是驾驭大电网的先决条件。调控、运检专业设备状态的检测方式和手段各有侧重,不同的系统、不同的专业在设备全息管控方面存在一定的盲区。
       3.输变电设备生产管理信息化管控的必然需求。山东企业输变电设备大规模集中监控后,纳入集中监控的变电站3259座,现有97类输变电设备、4130个设备型号,监控信息878万余条,信息总量急剧上升及信息标准不统一严重影响大规模集中监控的成效,因此构建适用于海量数据的监控信息智能分析和决策平台,解决不同厂家和型号的电网设备监控信息差异,规范监控信息的标准定义是一个刻不容缓、亟待解决的问题。
       4.大数据分析应用的内在需求。随着三集五大体系的深入建设,各种生产信息管理系统是生产“大数据”的积累,大数据技术的本质是从关联复杂的数据中挖掘常识,提升数据价值,深化大数据应用在电网动态感知、设备状态预警、智能监控分析、电网故障研判等很多方面有着广阔的应用前景,实现多系统数据共享与交互对优化管理流程、强化资产和状态检修管理方面有着举足轻重的作用。
       二、业务协同与应用优化研究和实践的内涵
       建立横向协同机制,创新提出以监控全寿命周期管理为主、信息技术平台支撑为辅,固化监控管理标准、固化业务职责范围、固化异常处理过程,设计关口前移、面向设备对象的协同流程。协调基建、运检、调控等诸多专业,强化监控建设、许可及运行管理,深化新信息技术应用,打破专业壁垒,实现输变电设备大规模集中监控业务横向协同。
建立四大智能电网监控管理平台,充分利用信息化、自动化和智能化等多种技术手段,提升输变电设备大规模集中监控业务管理水平。构建基于大数据技术的大规模集中监控智能化辅助平台,按照“集成信息—构建模型—提取常识”的思路,深挖监控信息价值,拓展新的应用领域,全方位掌握监控设备状态,为“大检修”提供检修策略提供电网信息支撑。预知电网动态,实现主动监控,将监控业务数据从时效性、空间性进一步丰富和拓展,实现部门和企业层次的数据共享和业务协同。
       建立变电站应急体系,提升化解风险能力。充分运用各类监测手段,加大新技术应用,以科技换效率,不断提升设备状态掌控能力;深入分析电网运行管理的薄弱环节,拓展电网异常故障处理的范畴和手段,统筹企业电网调度监控和设备运维优势资源,全面组建监控信息更完整,故障判断更直观,应急反应更快速,制度标准更完善,业务流程更优化,专业协同更高效的应急体系,通过开展状态评价、精益化治理等设备综合治理工作,规范日常巡视及缺陷管理,切实提高了电网在故障异常情况下的应急处置速度和能力,为电网安全稳定运行提供了强有力保障。
       三、输变电设备大规模集中监控业务协同与应用优化研究和实践的主要做法  
       1.创新建立集中监控体系全寿命周期管理模式,实现监控业务三个协同。
       将集中监控业务视同电网设备,以规范化的变电站监控信息为核心,建立覆盖变电站设备选型、招标采购、施工调试、验收投产、在网运行、监控异常处置、技术改造、设备退出的全寿命周期管理档案,摒弃简单的文件传输,转而以管理档案为数据载体进行协同作业,实现监控管理设备化、项目化。调控机构牵头,成立监控业务专家组,统筹监控信息标准、专家说明、运行分析、现场设备情况以及异常处理方法。以全寿命周期管理档案为主、专家经验为辅助,重新设计业务流程,做好监控业务建设管理协同、做好监控许可管理协同、监控运行管理协同(如图1)。


图1:全寿命周期管理框架

       (1)做好监控业务建设管理协同,严把基础数据质量关。
       输变电工程建设中,同步开展监控业务建设,设计超前介入的横向协同流程开展监控业务规划工作,规范图纸设计,根据变电站一、二次设备配置和选型情况,依托专家库,直接确定监控信息。开展设备监控信息入网管理工作,规范设备生产环节,将监控信息要求直接写入采购合同。开展监控信息差异化控制工作,规范施工调试,分析现场设备监控信息与规范要求的差距,明确整改要求,实现信息合格率100%,确保工程零缺陷竣工。
       (2)做好监控许可管理协同,实现监控业务移交同步闭环。
       监控许可交接工作与输变电设备验收同步启动,与设备投运同步结束,实现闭环管理:立制度,编写并下发《山东电网500千伏变电站集中监控验收及业务交接工作方案的通知》、《山东电网智能变电站监控系统现场验收细则的通知》等4项制度和23份交接验收作业引导卡;控流程,以闭环流程强化部门之间的沟通协调,一是明确各部门分工,二是强化时间节点控制和预警,三是落实责任到人,四是设置数据限制和自动校验,促进调试工作有序、高效开展。
       (3)做好监控运行管理协同,提高电网缺陷异常处理正确性和可控性。
       构建缺陷处置经验库,充分利用以往缺陷异常处置提供的经验,明确缺陷定级、影响范围和处理预案,实现缺陷处置人、财、物和基本周期量化管控,提高了调控机构对运检单位消缺过程可控性(如图2)。


图2:监控运行管理协同流程

       根据监控、运检专业“五位一体”标准业务流程,细化监控-运维-检修作业流程和时间节点。把告警信息分事故、异常、越限、变位、告知五类信息按一至五级进行分类,用不同颜色字体进行区分,便于监控人员及时发现并进行判断。规范缺陷发现、检查、处理、验收相关流程,缺陷可控、在控。异常响应流程得以简化、缺陷处理过程可控、能控。缺陷发现与处理变被动为主动,避免了由于沟通不力、技能水平不足导致的错判、误判、发现和处置不及时的情况,异常处理按时闭环率100%、正确处置率100%,异常处理正确性和可控性大幅提升。
2.高效推进五位一体与监控、运检业务落地融合,规范提升设备管控水平。
       五位一体”是支撑“三集五大”体系高效运转、夯实企业基础管理的核心平台,山东企业认真贯彻国网企业“五位一体”深化应用的工作部署,结合企业发展实际构建以顶层建设为着手、建立全过程管控高效流程、突出问题导向,以考核提升工作质量的五位一体深化应用模式,解决了大规模集中监控、变电站无人值守模式下人员精简与业务量剧增的突出矛
       (1)强化顶层设计,提升业务规范。
       山东企业强化顶层建设,制订专业五位一体深化应用工作方案,成立领导小组和工作小组确保工作平稳推进,结合国家电网企业五位一体2015版顶层设计成果,认真梳理出集中监控业务体系的23项流程、28项制度、18项标准、21项考核指标和8项风险控制,自上而下组织宣贯、培训,明确专业工作职责范围,让工作开展“有章可循、有据可依”,设备运行状态管理水平有效提升。
       (2)固化业务流程,实现过程管控。
       山东企业组织相关专业人员研究比对集中监控“五位一体”标准业务流程和已上线运行流程在步骤、岗位权限、业务表单等方面的差别,修改、完善相关流程。积极利用一体化调度管理系统(OMS)、生产精益化管理系统(PMS),将“五位一体”管理业务流程固化其中,覆盖了全部集中监控业务,所有流程每个环节均通过电子签名保留“痕迹”,真正实现了全过程管控,工作效率得以提升。
       3.创新建立四大智能电网监控管理平台,实现监控业务信息化、自动化和智能化的高效管控。
       山东企业建立四大智能电网监控管理平台,充分利用信息化、自动化和智能化等多种技术手段,提升输变电设备大规模集中监控业务管理水平,推进监控信息深化应用,确保实现大规模集中监控业务的高效管控。
       (1)依托国内一流、技术前沿的变电站监控信息专家系统,提升输变电设备大规模集中监控信息的标准化和规范化。
       在电网设备监控信息分析中率先引入最小集合概念,将监控信息按设备和设备应用场景层层分解为模块,明确各设备在具体应用场景中的监控信息标准,为设计、施工、调试、验收、运维、监控各个环节提供明确的技术依据。统一人员理解、统一规范解读,利用变电站监控信息专家系统,为输变电设备大规模集中监控的信息规范提供引导依据,避免标准误读、实行不统一、一站一面的情况,为监控信息管理提供有力技术支撑。
       (2)依托国内先进、流程完善的生产管理系统,强化输变电设备大规模集中监控业务的流程可控和安全管控。
       山东企业依托省地县一体化OMS系统,规范各级监控运行的核心业务流程,对监控遥控操作、监控值班日志、缺陷处理等实施统一标准管理;构建省地县一体化安全监督平台,开展各项业务流程远程监督检查,包括值班日志、操作票、电话录音、缺陷管理,实现对调控中心各项生产工作的流程可控和安全管控。
       (3)依托国内首创、世界一流的电网信息智能分析系统,推进输变电设备大规模集中监控业务智能化水平和信息深化应用。
         山东企业利用信息通信技术,构建适用于海量数据的监控信息智能分析和决策平台,为电网监控人员提供智能化的电网信息分析、判断和决策建议,全面提升省地县输变电设备大规模集中监控信息处理和智能决策能力。依托电网信息智能分析系统,挖掘大规模集中监控信息的数据资源价值,为输变电技术监督和状态评价提供关键技术数据支撑,为各类能源接入、电网运行方式调整和经营管理提供技术数据支撑。
       (4)依托行业领先、真实展现的监控培训仿真系统,加强监控及运维人员实训,提高输变电设备大规模集中监控业务水平。
        监控培训仿真系统以真实的电网运行环境为模型,开展监控运维人员实训,不断提高技能水平和协同响应速度,切实掌握电力网络、电力设备在各种运行状况下的监控要点,以及电网事故情况下系统的潮流分布和变化过程,准确理解电力设备异常或故障时各种监控信息的含义,快速判断异常或故障对电网运行的影响,及时正确的给出处理意见。
       4.深化挖掘“大数据”在“设备监控”中的潜力,开拓新的应用领域。
       随着集中式数据中心的陆续投运,一级部署业务应用范围的拓展,结构化和非结构化数据中心的上线运行,电网监控业务数据从总量和种类上都已初具规模。大数据的“量类时”特性,已在海量、实时的电网业务数据中进一步凸显,电力监控大数据应用迫在眉睫。
       (1)建立基于大数据应用的综合数据平台,实现数据共享。
       山东企业组织建设了基于大数据应用的综合数据平台,以生产“大数据”挖掘分析为手段,组织开发部门将OMS、PMS等管理系统有效需求转化为系统功能,一方面整合各级调度数据,为企业各类应用系统提供全景电网模型、运行数据和数据交换通道,形成分散式、松耦合的省域电网调度信息中心。另一方面,PMS作为管理全企业生产设备台帐和运行信息的重要数据来源系统,为国网ERP系统、ERP应用监控平台、国网GIS平台、电能质量系统等多个系统的应用提供数据共享和交互,为企业生产精益化管理提供坚强支撑,为大规模集中监控智能化分析提供了可靠的数据保障。
       (2)全方位掌握设备状态,提供检修策略。
       山东企业积极探索变电站巡检机器人实用化应用,打造机器人集中监控统一应用平台,通过中心服务器及安全隔离装置接入办公内网,实现机器人远程操控,变电站现场环境信息、机器人巡检数据、异常报警信号实时远传。充分发挥机器人定时、定点数据检测的技术优势,数据实时性、准确定大为提高。完善集控后台用户权限管理功能,实现一级部署、多级应用,提高相关应急单位统一联动能力。建立直升机、无人机、人工三种巡检方式相互协同新型输电运检模式,以强化实践应用为手段,提高输电线路无人机航巡作业水平,增强设备状态掌控能力。
       四、输变电设备大规模集中监控业务协同与应用优化研究和实践的实施效果
       山东企业有效推进“三集五大”体系建设,创新发展电网设备专业管理,依托PMS、OMS等生产管理系统,实践职责、制度、流程、标准、考核“五位一体”专业管理,在全省建立了横向协同,纵向贯通,涵盖监控、运检各相关部门一体化的业务协同管理机制,实现专业管理和专业技术的实质性提升,确保电网安全稳定运行,提升优质服务能力,经济和社会效益巨大。
       1.五位一体有效落地,管理水平全面提升。
       实施了监控信息“一条主线”,充分落实基础管理“四个统一”,全面实现“五个提高”。即以监控信息为主线,全面构建“基础管理、信息优化、统计分析、缺陷处理、绩效考核”全过程管理体系。提高了变电站集中监控覆盖率,提高了集中监控效率,提高了监控信息接入质量,提高了监控告警信息质量,提高了监控缺陷处理效率。集中监控覆盖率100%,监控缺陷处理及时率100%,出线开关遥控使用率100%,日平均每站信息量20条以下,信息合格率99.92%,全省监控信息无漏监现象。
       2.智能平台创新应用,技术水平极大提高。
       依托四大平台,实现了设备监控技术水平“四个提升、四个实现”:提升了变电站监控专业技术管理信息化和规范化水平,实现了变电站监控信息全寿命周期管理;提升了监控核心业务流程标准化水平,实现了集中监控业务的流程可控和安全管控;提升了监控业务智能化和信息化水平,实现了监控员辅助决策和技术监督、状态评价工作推进;提升了监控运行人员技能水平,实现了监控运行管控和风险防控能力提升。
       3.设备状态管控质量大幅提升,保证了电网安全稳定运行。
       监控信息优化和信息规范保证了监控人员对所监控信号的正确识别,杜绝了信号漏监、误判情况的发生;监控信息全寿命周期管理提高了监控人员对设备的状态分析和故障预判能力;缺陷管理规范性使得电网设备缺陷可以得到及时处理,保证了电网设备安全可靠;同时监控和运维人员培训效果明显,全省范围内监控人员整体业务技能水平得到了大幅提升,能够迅速准确的找到各类事故、异常信号,并准确判断电网、设备故障情况,极大的提高了信息处理速度,提高了设备集中监控质量,提升了调控人员合力快速处理各类异常、缺陷和事故的水平,事故、异常处理正确率保持100%,监控缺陷处理及时率100%,确保了电网安全稳定运行。
       通过实施在线监测、带电检测和巡检机器人应用,实现了对设备运行状态和健康水平的实时监控,从而能够及时发现问题,极大程度上避免了隐患向异常、甚至重大事故的发展,从根本上保证了设备管理的不断加强,保证了设备安全稳定运行。
       4.真正实现减员增效,经济效益巨大。
       通过实现监控设备“人为监控”向“智能监控”的转变,提高了变电站设备健康运行水平,降低了设备隐患缺陷,减少了设备停电检修次数,延长设备检修周期,减少巡检成本400万元/年,减少维修成本850万元/年,减少设备投资成本4600万元/年。监控告警信息规范分类,告警信息大幅减少,监控工作效率显著提高,监控人员进一步减员,用工效率平均提高38.92%。通过应用巡检机器人和可视化辅控平台,减少了运维人员巡视次数和工作量,提高了数据的可用水平,综合人均运检工作量减少了30%以上,通过调度OMS系统统计计算,2015年平均异常到站处置响应时间提高35%。
       5.有效提高供电质量,社会效益显著。
       监控业务的提升,缩短了发现电网异常、故障的时间,有效缩短事故处理时间,显著提升了供电可靠性。主网开关遥控操作成功率达100%,110千伏及以上设备事故处理时间由18分钟减少为10分钟,减少44%, 10千伏、35千伏接地故障查找定位时间由21分钟减少为15分钟,较之前减少28%,220千伏及以上线路跳闸后开关强送时间平均减少23分钟,日常电压波动率同比降低0.33个百分点,日均降损电量约6万千瓦时,网损率降低约0.006个百分点。电压监视和控制的合理性,确保了城市供电电压合格率达到99.99%以上,有效保障了客户供电电能质量,提高了优质服务水平。同时提高了新能源大规模并网后电网在不同方式和状态下的安全性和可靠性,有利于清洁能源电力全额消纳,履行了社会责任,为企业赢得了良好的社会声誉。(主创人员:任志刚、王兴照、周大洲、吕俊涛、潘向华、韩少晓、黄  锐 邢海文、韩克存、毛  琨、于晓斌、王安山、黄振华、田  鹏、时  勇)

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