杨鲁军 侯振凯 王志强 宿圣男 田忠禹
国网山东省电力公司平原县供电公司 山东省德州市 253000
摘要：随着电力系统中变电站电力监控安全防护设备的增多，设备故障排查定位存在效率低、发现不及时等情况。文章阐述了一套电力监控系统设备故障定位软件的设计和实现原理。软件通过预存的各个变电站设备信息初始化通信设备，并基于Q丁图形库实现各地域以及对应变电站的可视化管理，可以随时对各个变电站进行查看和操作内部拓扑网络关系图。除此之外，还通过自动化的网络故障排查与定位方法，极大的提高了检修效率，减少故障带来得损失。最后，通过记录分析设备故障情况，进一步达到事故的预防。
关键词：电力监控网络；故障；定位系统；事故预防
1.引言
随着工业信息化的发展，自动化电力监测逐渐替代传统人工操作的电力监控。电力监控系统及调度数据网是电力系统的重要基础设施，在电力系统中起着非常重要的作用。电网的发展影响着国家经济的发展，为满足日益增长的电力需求，加强电力监控系统的安全监测与故障排查尤为重要(李卫，配电网故障自动定位系统研究及应用:中国电力出版社，2011)。然而现阶段，在传统的电力系统中对于各变电站电力监控安全防护设备在出现故障
时仍采用原始的人工手动排查定位方法，缺少高效的管理手段，主要存在着许多突出的问题。各变电站电力监控系统安全防护设备众多，在出现问题时采用人工对这些设备进行逐一排查以找到故障点，其工作量大且效率低，不能及时发现问题加以解决，情沉严重的还会直接影响整个电力监控系统的正常运行。电力监控系统安全防护系统缺少智能监测和管理手段，缺少故障统计和预测分析功能(罗丽娟，电力设备的远程监控与故障诊断系统探析:动力与电气工程，2017)。
基于以上事实，我们自主研发厂一套电力监控系统设备故障定位软件，旨在解决和排查电力监控系统安全防护系统监测和故障定位的难题。软件通过智能导入各个变电站设备数据，实现实时监测，可视化的实现了设备间的网络拓扑结构，动态监测设备故障并加以警示，为设备故障定位分析提供了快速和准确的方法。最后通过故障数据的统计与分析给出修改故障隐患的建议，实现事故的预防，完善应急机制。
2.软件总体设计
电力监控系统设备故障定位软件主要需要以下三大功能:
(1)数据处理和分析
设计一套专用的变电站电力监控系统安全防护系统拓扑关系存储机制，能将各变电站电力监控系统安全防护系统关系图及其相应连接关系数字化，并以常用的XML或者JSON数据格式对相关数据进行存储管理，可以很方便进行扩展，支持数据导入导出。同时记录每次故障数据信息，并给出相应的分析统计数据，预防故障再次发生。
(2)自动监测
软件需要实现一种监测各变电站电力监控系统安全防护设备现状的功能，采用而向无连接的ICMP协议，能够快速的对各变电站电力监控系统安全防护设备自动检测，并能得到相应的传输出差报告。软件还提供即时查询特定变电站功能，可以针对特殊情沉进行处理。在自动监测过程中遇到故障需要即时告警，以告知用户。
(3)可视化交互模块。
充分利用Qt编程技术实现界而友好、可交互性强系统。采用MVC系统架构，数据与视图分离，实现相应设计模型，提供系统可扩展性。用户可以选择查询各个变电站电力监控系统安全防护网络，系统采用计算机拓扑学图形算法，实现高效的路径智能检索和定位，给出相应的网络拓扑结构图，并对故障进行高亮显示。用户也可以通过交互模块进行变电站和相应数据的添加，后台有一整套数据处理模块。
3、电力监控网络通道故障类及其影响情况分析
现阶段，电力监控依托于南瑞智能电网调度控制系统（简称D5000系统），该系统于2016年集成上线运行，通过网络通道实现对变电站现场遥测、遥信以及遥调等数据的实时获取和处理展示，是电力调控值班员监控电网状态和处理供电异常的核心工具，也是生产专业各项数据指标的提取源头。
网络通道的稳定是保障D5000系统正常运行的关键因素。一旦网络通道出现故障，将直接对电力监控造成影响，轻则变电站短时间失去有效监视，重则供电可靠性丧失，下表1为电力监控网络通道故障主要类型及对电力电力监控系统的影响情况表。
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当前网络通道故障的定位以人工为主，基本流程为：调控值班人员发现→自动化运维班手动测试→信通人员排查→变电检修专业现场检查→现场消缺。虽能实现故障的消除及恢复，但专业间协调过程耗费时间，层层检测造成消缺时间拉长，期间电网运行风险明显增加。
4、新功能设计及实现
电力监控网络通道故障定位系统主要实现故障排查的智能化、自动化、精准化以及人机互动优质化。
（一）变电站网络通道配置智能获取
在网络通道故障时，能够智能调取相应变电站通道前置参数、通信网关、网络地址以及远动机端口等信息，无需手动查询及校验。
（二）调度主站网络通道故障排查自动启动
基于完备的基础信息自动化触发主站排查机制，在不影响正常通道运行和电力监控的前提下，启动网络通道故障的自动化排查，响应时间有效缩短。
（三）调度数据网网络通道位置精准定位
按照前置机、通信网络、站端路由器、厂站远动机本体及其业务端口等纵向多级层次，精准化定位出网络通道故障位置，繁琐的各部门筛查极大简化。
（四）处理过程及定位细节直观展示
对网络通道故障的定位过程进行友好的人机互动展示，能够在最短时间内为调度值班人员提供直观的故障位置提示，并对应故障位置关联责任部门、应通知人员，实现一步消缺到位。
5、新技术应用效益分析
5.1生产运行角度
在电网实时数据上传出现网络通道异常时，缺陷定位精准度高于人工，且故障排查恢复时间缩短50%左右，变电站尤其是110kV变电站失去监视的运行风险大幅降低，电网基础数据质量有效提升。
5.2管理协调角度
新技术应用后，故障定位及处置的全流程统计记录，并依据故障原因划分相对应的责任部门，实现网络通道异常问题的协调管理网格化。（后期，可在此基础上可规划开展基于大数据分析的变电站网络通道运行分析，并通过深度学习技术实现网络通道异常的超前预测、提前干预，降低故障次数，推动调控、运检、信通和运维等专业的联动从人工单一协调向智能多维统筹转变。）
6.总结
木文以电力监控系统设备网络管理存在的问题作为切入点，深入分析厂电力监控系统设备故障定位软件的设计与实现。软件采用Excel数据表进行数据的预处理与导入，使用QT相关图形库对各个变电站设备进行展示，极大的提高厂变电站设备的管理水平。可以对设备进行实时监控，并按要求进行相应的故障检测和定位，提高厂电力系统中日常维护和故障检修的效率。文章最后展示厂软件的实验成果，证明对电力系统通信网络设备是可以有效查看网络拓扑关系图和及时对故障网络进行定位，保证电力监控系统设备的正常运行。最后，通过故障数据的统计与分析，给出故障预防的建议，提升了电力系统通信网络设备的安全管理。
作者简介：杨鲁军，男，本科，山东平原人，高级工程师。