面向全流程管理的电力系统二次异常消缺辅助系统_李煜.pdf

2023.05/面向全流程管理的电力系统二次异常消缺辅助系统李煜1史媛1钱逸峰2顾劲岳1赵欢1(1.国网上海市电力公司市北供电公司2.上海久隆电力集团有限公司久隆工程分公司)摘要:继电保护专业的二次异常消缺工作频次高、耗时长、难度大，但缺少相关的技术性和管理性辅助支持。本文针对异常消缺工作的痛点问题，研究了集成特殊配置查询模块、装置手册查询模块、异常消缺指南模块和异常事件记录模块、异常原因预判模块的辅助管理系统，实现对二次异常消缺工作的事前查询、事中指引、事后记录的全流程管理功能。系统功能架构完善，应用流程清晰，实际案例的应用验证了系统功能的有效性。关键词:全流程管理;二次异常消缺;辅助系统;查询指引;交互录入;智能预判0引言随着配电侧自动化运维水平的提高，变配电站的设备监控率进一步提升，一方面加强了设备的实时监测，提高了电网运行的安全性和可靠性1，但另一方面，监控率的提升使得接入信号量激增2，增加了二次异常抢修工作量。对于继电保护专业，二次异常抢修工作不仅频次高、耗时长，同时由于停电抢修时间和供电可靠性息息相关，使得抢修工作要求高、难度大。在继电保护专业内开展的实际抢修工作中，缺少相关的台帐支持系统，导致实际工作中花费较多的时间在技术资料的获取上，完成的消缺工作也无法实时记录形成系统性台帐作为之后工作的参考。此外，仅仅依靠口口相传的经验指导开展工作，缺少专业性、标准化且便于查询的技术指导，多方面因素导致二次异常消缺工作的效率提升存在困难。因此，如何借助智能化的应用平台集成二次异常消缺工作所需的辅助功能，对于缩短二次抢修工作的时间，提升二次异常事件的处理效率有重要的意义。当前的研究中，部分文献针对大数据和物联网环境下的继电保护智能系统进行了研究，但对与实际工作管理流程相关的辅助系统缺少针对性和应用性的研究。文献 3 研究了基于大数据的继电保护专业管理模式，但着眼于模式介绍，未涉及技术性的研究。文献 4 6 研究了物联网环境下的继电保护智能化应用，但仅限于探索研究，未形成实际的应用。文献 7 13 研究了一些继电保护专业的智能系统，但都只局限于整定计算或培训等某一方面，未结合完整的工作流程展开综合性研究。针对以上问题，本文研究了一种面向全流程管理的二次异常消缺辅助系统。基于二次异常消缺工作中的痛点问题，研究了集成特殊配置查询模块、装置手册查询模块、异常消缺指南模块、异常事件记录模块和异常原因预判模块的辅助管理系统，实现对二次异常消缺工作的事前查询、事中指引、事后记录的全流程管理功能。同时异常原因预判模块基于异常事件记录模块形成数据库，针对异常现象进行分析筛选，按照历史频率对异常事件的原因作出预判，并反馈给异常消缺工作的事中指引功能，进一步提升系统对优化消缺工作流程的针对性和有效性。1二次异常消缺工作的痛点分析1.1二次异常消缺工作的技术支持问题继电保护的异常消缺工作需要参考较多技术资料，包括各类设备台帐、施工图纸、装置操作手册等，实际资料维护仍依靠传统纸质归档的方式，不仅不利于携带查阅，而且部分资料缺少标志性的查找特征，导致查阅资料时间较长，大大降低了工作效率。特别是装置操作手册资料，各个厂家编制标准不一，对于面板介绍和基础操作没有标准化的说明，缺少直观化的操作介绍。1.2二次异常消缺工作的人员能力问题继电保护专业技术性强，特别是异常抢修工作，更依赖长期的工作经验积累，导致对专业人员的技术水平521电气技术与经济/产品与解决方案/2023.05要求较高，培养周期较长。随着保护配置设计的复杂性增强以及保护微机装置的更新换代，异常消缺工作的难度进一步增大。且专业内人员流动大，新员工占比高，抢修工作仍然以老带新的方式进行，部分人员缺少独立分析问题的机会，技能水平提升存在瓶颈。1.3二次异常消缺工作的台账流程问题继电保护专业工作尚未对异常消缺工作形成系统性记录台帐，常规试验报告仅记录继电器整定动作情况，无法还原异常事件的重要处理细节。案例报告仅针对典型异常事件进行记录，无法实现全覆盖，缺少全面性处理记录数据，不利于对站内设备的整体运行状况进行追溯，使得后续发生的异常事件缺少历史性溯源数据。1.4二次异常消缺工作的经验固化问题依靠事故分析会和事故分析报告等传统方式对典型的异常事件进行分析记录，耗时长且覆盖面小，导致大量异常事件的处理经验流失;同时传统方式依赖于工作排班时间和人员到场情况，不便于后续进行灵活的学习安排和实时的经验应用，是人员培养和技能提升方面的技术性损失。2二次异常消缺辅助系统的全流程架构针对继电保护专业二次异常消缺工作中技术支持获取低效、人员能力提升困难、系统台账缺失和处理经验流失等痛点问题，基于异常消缺工作的流程管理体系构建各个功能模块，逐个解决痛点问题。2.1二次异常消缺工作的全流程管理二次异常消缺辅助系统围绕事前、事中、事后的流程进行全过程管理，管理模式如图 1 所示。图 1异常消缺工作的全流程管理模式以单次二次异常消缺工作为事件，辅助系统通过构建前期查询体系、中期指引体系以及后期记录体系进行全流程管理，同时记录体系将运行性台账反馈给事前体系，将经验性台账反馈给事中体系，实现闭环管理。2.2二次异常消缺辅助系统的全流程架构基于事前查询、事中指引、事后记录的全流程闭环管理模式，搭建各个环节中的功能模块，主要包括特殊配置查询模块、装置手册查询模块和异常消缺指南模块、异常事件记录模块、异常原因预判模块。事前查询体系包括特殊配置查询模块、装置手册查询模块，同时事后记录体系中的异常事件记录模块形成的运行性数据库，也可提供异常事件查询功能补充事前查询体系的查询功能。事中指引体系包括异常消缺指南模块，与事后记录体系中的异常事件记录模块形成经验性数据库，可进一步开发构成独立的异常原因预判模块，补充事中指引体系的指导功能。事后记录体系中的异常事件记录模块不仅是流程管理的末端环节，同时将运行性数据库反馈给事前查询体系，将经验性数据库形成的异常原因预判模块反馈给事中指引体系。各个功能模块兼顾独立功能的实现和联动数据库的联系，共同构成基于全流程管理的辅助系统，如图 2 所示。图 2辅助系统的全流程架构图3二次异常消缺辅助系统的功能模块3.1特殊配置查询模块特殊配置查询模块展示特殊保护装置、特殊接线和特殊保护逻辑，当相关装置发生异常情况时，通过该模块搜索功能可及时了解现场的特殊情况，模块功能如图 3 所示。621电气技术与经济/产品与解决方案2023.05/图 3特殊配置查询模块功能图该模块包括后台和前端两个部分，后台具备“电压等级”和“站名”的配置功能，同时可以对特殊配置信息进行新增、编辑和删除。前端以列表形式展示辖区内变配电站的特殊保护装置、特殊接线、特殊保护逻辑等信息，并可通过“站名”及“仓位”索引实现“特殊配置”定位查询功能。3.2装置手册查询模块装置手册查询模块展示不同厂家不同型号的装置面板操作说明及技术支持联系方式，当某一型号装置发生异常情况时，通过该模块功能及时了解装置的面板操作说明、具体操作方法和技术联系电话，模块功能如图 4 所示。图 4装置手册查询模块功能图该模块包括后台和前端两个部分，后台具备“厂家”和“型号”的配置功能，同时可以对装置手册信息进行新增、编辑和删除。前端以分层列表形式展示不同型号装置的面板操作方法、操作手册附件和技术支持电话等信息，并可通过“厂家”及“型号”索引实现“装置手册”定位查询功能。3.3异常消缺指南模块异常消缺指南模块展示继电保护专业常见的典型异常故障和典型异常信号的处理流程、排查原理和排查方法，当发生某类型异常情况时，通过该模块搜索功能可及时了解该类异常情况的处理办法和排查原理，模块功能如图 5 所示。图 5异常消缺指南模块功能图该模块包括后台和前端两个部分，后台具备“异常类型”和“异常现象”的配置功能，同时可以对异常消缺指南信息进行新增、编辑和删除。前端以分层列表形式展示常见故障、异常信号的处理办法和排查流程等信息，并可通过“异常现象”索引实现“异常消缺指南”定位查询功能。3.4异常事件记录模块异常事件记录模块实现交互式的异常事件记录功能，实时记录当前已处理的异常事件，形成系统性的异常事件记录台帐。已录入的信息一方面作为运行性721电气技术与经济/产品与解决方案/2023.05数据，利用异常事件查询功能补充事前查询体系的功能内容，另一方面，可作为经验性数据，开发异常原因预判模块，补充事中指引体系的功能内容，模块功能如图 6 所示。图 6异常事件记录模块功能图该模块包括后台和前端两个部分，后台具备“异常现象”的配置功能，同时可以对实时处理的异常事件信息进行新增、编辑和删除。前端以关键词缩略信息展示异常事件的异常现象、异常原因和处理措施等关键信息，并可通过“站名”、“仓位”、“装置”、“事件名称”任意关键词索引实现“异常事件记录”的定位查询功能。此外，前端开放交互录入接口，实现对异常事件信息进行新增、编辑和删除。3.5异常原因预判模块异常原因预判断模块实现一对多的异常事件原因预判功能，当发生某个异常情况时，通过该模块基于历史数据的强化训练算法，分析该异常情况可能的原因，模块功能如图 7 所示。图 7异常原因预判模块功能图该模块包括后台和前端两个部分，后台开放算法交互接口，对预判算法进行修改和更新;前端开放分析接口，输入“事件描述”，可根据概率分析展示该事件的历史故障原因，作为此次异常事件的原因预判。4系统应用4.1应用流程结合辅助管理系统，二次异常消缺的工作模式流程图如图 8 所示。图 8辅助系统应用流程图821电气技术与经济/产品与解决方案2023.05/4.2应用效益调查研究数据表明，事前查询体系可将消缺工作中的前期技术资料查询时间从 20 30min 缩短至 5min;事中指引体系预估可节约 15%20%的故障排查时间;事后记录体系，单个事件记录用时约 1min，可将异常事件记录量从15%的覆盖率提升至100%，从前中后的整个流程提高二次异常消缺工作的工作效率。此外，模块中的技术信息可作为继电保护专业人员的培训资料，开展数字化、碎片化的实时培训，加快传统班组的数字化转型，实现技术人员专业水平的快速提升。5结束语本文针对继电保护专业的二次异常消缺工作技术支持获取低效、人员能力提升困难、系统台账缺失和处理经验流失等痛点问题，研究了一个面向事先查询、事中指引、事后记录的全业务流程辅助管理系统。该系统具备以下功能:(1)通过构建包括特殊配置查询模块、装置手册查询模块、异常事件查询模块的事先查询体系，实现在抢修工作正式开始前的现场配置查询、装置操作方法查询和历史异常情况查询;(2)通过构建包括异常消缺指南模块、异常原因预判模块的事中指引体系，实现在抢修工作正式开始时的原理方法查阅和原因预判分析;(3)通过构建异常记录模块的事后记录体系，实现对现场处理细节的交互式实时记录，一方面作为运行性资料完善了事前查询功能的基础台账，另一方面也可作为经验性资料补充异常原因预判的基础数据库，提高事中指引功能的针对性。实施案例表明，该系统模块功能完善，应用流程清晰，对提升二次异常消缺工作效率、进而提升配电网供电可靠性具有重要意义。参考文献 1吴路明，薛明军，陈琦，等 多源信息融合技术在继电保护中的应用 J 供用电，2019，36(2):29-34，66 2张琳波，李本瑜，石恒初，等 基于信息融合的继电保护智能管控系统研究 J 供用电，2020，37(3):52-57 3戎瑜，任丹丹，陈世雯，等 基于电力大数据的继电保护全维度管理模式探索与实践 J 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