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1、设备状态检测系统的研制*供电局调度管理处自动化运检一班QC小组一、小组概况 小组名称调度管理处运检一班QC小组成立时间2001年3月课题类型创新型成员人数10人注册编号活动时数32小时/人活动次数10次出勤率100%活动时间2011.3-11姓 名性别年龄文化程度职称组内分工*男39本科工程师策划、实施*男33硕士研究生工程师策划、实施*男26硕士研究生助理工程师实施*男26硕士研究生助理工程师实施*男36本科助理工程师实施*男36本科助理工程师实施*男22本科助理工程师实施*男39大专助理工程师记录*女39本科助理工程师记录*女48本科助理工程师记录二、选题理由随着现代化进程的不断进步，政治
2、、经济、军事等对电能的需求日益增加，使得电力系统的结构和运行方式日趋复杂，为了保证电力系统运行的安全性、稳定性和经济性，电力系统调度中心的自动化水平需要不断地提高。电力系统调度中心的主要任务是迅速、准确、全面地掌握电力系统的实际运行状态并预测和分析系统未来的运行趋势，从而对运行中的各种问题能够及时准确地提出解决对策。1、课题背景目前电力系统调度中心广泛应用数据采集和监控系统(SCADA)进行数据的采集和传输，是电压幅值和功率型量测，通过远动系统采集变电站内一次设备的测量电压和电流，开关、刀闸位置等数据，这些数据信息再由远动通道接口送到调度中心的计算机。其中的数据采集、模数转换和数据传输等过程均
3、有可能产生误差，各个过程有时还可能受到干扰或出现故障，因此调度中心计算机接收到的数据与真实数据之间难免存在一定的差异，这些量测信息数据会影响调度中心对电力系统运行状态的判断结果，产生决策错误，有时会导致严重的后果。现代电网的安全经济运行主要依赖于能量管理系统(EMS)，其功能是根据电力系统的各种量测信息，为电力系统调度中心做出相应的决策方案。EMS以测量为基础，因此各种量测信息数据的准确性直接影响调度中心的决策行为，更直接关系到电网安全运行与否。2、课题现状数据采集异常实例：（1）220kV*变电站。2012年7月5日，接到*电力调度中心通知：乌阁I回253线路负荷异常，要求立即核实该线路实际
4、负荷情况。现场测控装置显示情况为：A相电压132.05，B相电压132.93，C相电压132.58，A相电流223.59，C相电流224.01，B相电流缺失，造成比实际负荷缺少三分之一的情况。同时对其他线路进行了排查，发现乌东线258线路同样是B相电流缺失问题。（2）220kV*变电站。2012年7月13日，接到*电力调度中心通知：可杜线256线路负荷异常，要求立即核实该线路实际负荷情况。现场测控装置显示情况为A相电流97.46，B相电流64.3，C相电流71.85， A相电压132.71，B相电压133.03，C相电压132.9，有功7.64，无功-25.99，功率因数0.35，造成有功、无
5、功与对端杜尔博特风电场不一致的情况。综上所述的这些问题，都发生在数据采集阶段，及时发现数据采集装置异常，快速检测设备状态是否正常成为迫切需要解决的难题。调度管理处自动化运检一班外勤人员8名，负责管理维护*市区、郊区以及周边*县、*县、*县、*县、*县等地区80余座变电站，线路共计836条，由于工作人员严重不足，对设备只能进行计划巡检，定期对设备进行巡视，巡视周期长达60天。由于目前国内没有相关的设备检测工具，所以变电站内设备状态检查只能依靠人工来完成：设备状态检查需要三个人互相配合，1人检查设备，1人操作监控机，1人在调度主站核对数据；一座变电站设备状态检查需要2小时，而且巡视间隔期间无法发现
6、设备异常情况。线路统计表电压等级220kV110kV35kV10kV线路数量6716070539统计：董伟 时间：2012.3.30随着2012年*供电局调控一体化进程的实施，对无人值班变电站的设备运行状态提出了更高的要求，如何寻求一种可以实现快速、高效的设备状态检测工具，小组就此展开了“创新型”QC 课题活动。3、确定课题2010年开始，公司对可靠性供电提出了严格的要求，因此实现计划巡检到状态检查的转变，才能达到可靠性指标要求。为了实现对设备的状态检查这一目标，我们迫切需要一种对设备进行快速检测的软件系统。根据当前需求，小组做了大量的市场调查，发现当前市场没有研制过此类软件系统。小组只能研制
7、一种可以实现对设备的状态检测的软件系统。因此，小组确定以设备状态检测系统的研制，作为本次活动的课题。三、设定目标及可行性分析（一）目标设定：1、研制一种远程监测变电站内运行设备状态的软件系统。2、对变电站内运行设备的状态检查，检查时间由2小时降低为5分钟。设备状态检测时间分钟（二）目标可行性分析：1、小组拥有2名工程师，8名助理工程师，小组成员具有丰富的工作经验。2、小组成员具有硕士研究生学历三名，对国内的相关科技前沿进行了技术追踪，并查阅了当前国内相关的技术文献80余篇，具备良好的理论基础。3、小组成员针对*地区变电站数据通信的特点进行了讨论，根据数据通信采用模拟通道的特点，数据报文采用IE
8、C 60870-5-101通讯协议。4、小组成员根据*地区变电站使用大规模分层分布式变电站构架模型设计的特点，同时考虑到将来所使用的数据通信IEC 60870-5-104通讯协议，所以按照IEC61850标准进行标准化建模，在数据模型上采用服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据的分层结构。5、在本课题进行初期，组织小组成员进行了预研，对相关技术进行了建模，并对核心技术进行了技术论证。6、随着当代计算机系统飞速发展、计算频率越来越快，引入先进的算法理念，我们相信完全可以达到预期目标，变电站内设备状态检查时间缩小为5分钟。四、拟定方案并选择最佳方案1、提出方案QC小组研制的思路和预期效果本着结合现场实际
9、情况，以及*地区变电站内数据通信采用模拟通道的特点，小组成员查询了相关的技术资料，并根据实际调查以及大家提出的建议，运用“头脑风暴法”集思广益，并用亲和图归纳整理：设备状态监测方法变电站内设备状态监测法调度主站设备状态监测法人工检查设备工况速度慢、效率低，精准度低，检查周期2个月需要至少2人互相配合人工检查设备工况速度慢、效率低，检查周期2天要求通道、RTU设备工作正常需要其他班组配合工作软件检测法软件自动检测设备工况检测速度快，精准度高遥信、遥测逻辑关联状态电流、电压、有功、无功、功率因数逻辑状态状态根据以上亲和图，QC小组决定从以下方案进行分析和评估：设备状态监测方案变电站内设备状态监测法
10、调度主站设备状态监测法软件检测法2、方案分析：小组成员对这三种方案进行了模拟测试、评估。方案一：变电站内设备状态监测法测试地点*变测试时间2012.5.16测试人模拟测试1、设备状态检查需要三个人互相配合，1人检查设备，1人操作监控机，1人在调度主站核对数据；2、检测逻辑节点遥信、遥测逻辑关系状态是否正确；3、检测逻辑节点电流、电压、有功、无功、功率因数等量测数据逻辑状态是否正确；4、检测电源侧、负荷侧数据是否正确。分析结果缺点：1、检测速度慢，工作效率低，全站设备检查需要2小时，不包括路程消耗的时间；2、设备巡检周期长达2个月3、人工检测，完全依赖工作经验，精确度无法保证。优点：检测全面，发
11、现设备故障，可以直接处理。结论不采用方案二：调度主站设备状态监测法测试地点调度机房测试时间2012.5.16测试人模拟测试1、设备状态检查需要1人工作 ；2、检测逻辑节点遥信、遥测逻辑关系状态是否正确；3、检测逻辑节点电流、电压、有功、无功、功率因数等量测数据逻辑状态是否正确；4、检测电源侧、负荷侧数据是否正确。分析结果缺点：1、检测速度慢，工作效率低，全站设备检查需要0.5小时；2、设备巡检周期需要5天；3、人工检测，完全依赖工作经验，精确度无法保证。优点：1、节省路程消耗的时间。2、结论不采用方案三：软件检测法测试地点调度机房测试时间2012.5.16测试人模拟测试1、设备状态检查需要1人
12、工作 ；2、程序自动解析通信数据报文，根据变电站内传送的数据报文，自动检测逻辑节点遥信、遥测逻辑关系状态是否正确，辑节点电流、电压、有功、无功、功率因数等量测数据逻辑状态是否正确，电源侧、负荷侧数据是否正确。分析结果缺点：1、要求通信通道畅通；2、要求变电站内RTU工作正常优点：1、全站检测5分钟即可检测完毕，检测速度快，工作效率高； 2、计算速度快，根据当前的数据就可以检测变电站内设备运行状态； 3、智能化检测，精确度高，不依赖工作人员经验； 4、节省路程消耗时间；结论采用3、确定最佳方案至此，设备状态检测方法选择完毕，通过一系列的选择，我们确定了最优方案。以往的人工检查设备状态，在技术层面
13、上提高设备检查效率不可能有实质上的提高，归根结底是因为人工检查的方法不能自动识别数据、自动检查设备状态。要想从根本上提高设备检查效率，彻底解决人工检查效率低下的问题，必须提出新技术，采用新方法，因此以我们大胆提出了软件改造方案，解决方案定为从软件技术开展，决定使用“软件检测法”方案。五、制定对策根据最佳方案，我们不再沿用多年的人工检测方法，QC小组提出了一个创新的方法，设备状态检测方法创新，引入计算机软件系统，通过计算机高速的计算功能，快速检测变电站内运行设备的工作状态，根据确定的最新方案，制定如下对策表。序号对策目标措施地点时间负责人1建立遥信、遥测数据库为变电站内运行设备建立一个遥信、遥测
14、数据库1、统计变电站内运行设备，记录各设备的测点信息调度机房2012.4.15至2012.4.272通信数据报文解析程序自动读取数据报文，解析报文中的数据信息1、查阅IEC60870-5-101通讯协议，确认数据报文格式；2、解析数据，获取源码值；3、数据转换，将源码值转换为实际测量值；4、确认与之对应的数据结构、算法。办公室2012.5.5至2012.5.303软件系统建模通过建立数学模型，确认相关的算法、数据结构1、按照IEC61850标准建模；2、坏数据检测3、不平衡度检测； 4、建立辑节点U、I、P、Q、等量测数据，以及电源侧、负荷侧数据，进行全站非一致性状态检测；调度机房2012.6.4至2012.9.284系统测试经过测试验证，确认软件运算结果正确软件完成之后，必须进行系统测试，确保计算过程稳定，计算结
