顧 偉，鄭 瑜，鄭 琦

（國(guó)網(wǎng)寧波供電公司，寧波 315010）

0 引言

為了減少管理層級(jí)、提升管理效率、加快事故處理響應(yīng)速度，國(guó)家電網(wǎng)公司革新了原有的電網(wǎng)管理模式，將變電站監(jiān)控業(yè)務(wù)納入調(diào)度部門，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度和變電站集中監(jiān)控合二為一的“大運(yùn)行”模式。從分散到集中，不僅需要監(jiān)控系統(tǒng)的堅(jiān)強(qiáng)支撐，更依賴對(duì)監(jiān)控信息的有效管理，包括信息的展示、捕獲、分析、處置等全過程管控，才能構(gòu)筑電網(wǎng)安全運(yùn)行的底線，真正實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)集約、層級(jí)精簡(jiǎn)，管理高效的“大運(yùn)行”體系目標(biāo)［1－3］。

由于每接入一個(gè)廠站均需在集中監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建信息庫(kù)，因此隨著接入規(guī)模的不斷增大，集中監(jiān)控系統(tǒng)逐漸累積了海量信息。根據(jù)估算，一個(gè)220kV廠站遙信基數(shù)約為2 000點(diǎn)，一個(gè)110kV廠站遙信基數(shù)約為1000點(diǎn)，而一個(gè)35kV廠站遙信基數(shù)約為500點(diǎn)。這種海量信息給電網(wǎng)集中監(jiān)控帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。如果要確保對(duì)如此多的信息監(jiān)控到位，不但要求有嚴(yán)格、高效和清晰的管理流程，還要有很強(qiáng)的執(zhí)行力和監(jiān)管措施［4－5］。本文主要對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控信息密度及監(jiān)控效力的內(nèi)涵進(jìn)行描述和深入分析［6－7］，并通過建立數(shù)學(xué)模型討論了信息密度對(duì)監(jiān)控效力的影響關(guān)系，最后以寧波電網(wǎng)為例，利用該模型對(duì)電網(wǎng)監(jiān)控進(jìn)行研究分析。

1 建立數(shù)學(xué)模型

1.1 信息密度的概念及計(jì)算方法

信息密度就是表征一定信息流量下，多種重要性不同的有效信息總的量化值，由信息上傳速率、有效信息個(gè)數(shù)和不同有效信息的重要性（權(quán)重）3個(gè)要素構(gòu)成。

信息密度W的計(jì)算公式為：

式中：s表示以每分鐘10條信息為基礎(chǔ)值的信息上傳速率標(biāo)幺值；n表示告警信號(hào)的種類數(shù)；ηij表示第i類中第j個(gè)信號(hào)的權(quán)重值，采用層次分析法（AHP）確定。

1.2 監(jiān)控效力的概念及計(jì)算方法

監(jiān)控效力就是表征一定時(shí)間處理完全部或部分監(jiān)控任務(wù)能力的量化值，由處理信息完成時(shí)間、處理完成信息個(gè)數(shù)、不同有效信息的重要性（權(quán)重）3個(gè)要素構(gòu)成。

監(jiān)控效力Y的計(jì)算公式為：

式中：tij為第i類第j個(gè)信號(hào)以100s為基礎(chǔ)值的處理1條信息所需的標(biāo)么值；n表示有效信息個(gè)數(shù)；ki是第i類信息的條數(shù)。

1.3 信息密度對(duì)監(jiān)控效力的影響

1.3.1 信息密度計(jì)算

隨機(jī)給定20條的信息流量，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1min。20條信息的具體分布及各信號(hào)所占權(quán)重如表1所示，表1中權(quán)重值已根據(jù)層次分析法求得。

表1 信息權(quán)重和數(shù)量分配

顯然，這里s＝2，其信息密度為：

1.3.2 監(jiān)控效力計(jì)算

信息處理完成時(shí)間如表2所示。

表2 信息處理完成時(shí)間

其監(jiān)控效力為：

因此，第一組實(shí)驗(yàn)可得到有關(guān)監(jiān)控信息密度與監(jiān)控效力之間的一組點(diǎn)坐標(biāo)（9.4，0.614），通過多次實(shí)驗(yàn)，能得到多組數(shù)據(jù)，便可繪制曲線［8－9］。

2 寧波電網(wǎng)信息密度與監(jiān)控影響分析

本次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)人員共45人，其中女性10人，20～25歲15人，26～30歲10人，30～40歲13人，50歲以上7人，實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境是自行開發(fā)的一款模擬能量管理系統(tǒng)軟件。該實(shí)驗(yàn)可以分多個(gè)類別進(jìn)行，每次1人，輪流實(shí)驗(yàn)。

第一個(gè)類別實(shí)驗(yàn)由多名男、女監(jiān)控員分別在上午（9：00）、下午（16：00）、凌晨（2：00）3個(gè)時(shí)間段進(jìn)行監(jiān)控模擬，目的是為了比較相同屬性的監(jiān)控員在一天中的不同時(shí)間段監(jiān)控效力的變化情況（見圖1至圖3）。

圖1 男、女監(jiān)控員監(jiān)控效力比較（上午）

圖2 男、女監(jiān)控員監(jiān)控效力比較（下午）

圖3 男、女監(jiān)控員監(jiān)控效力比較（晚上）

第二個(gè)類別實(shí)驗(yàn)分別選取不同年齡段的4位實(shí)驗(yàn)員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，目的是為了比較年齡因素對(duì)監(jiān)控效力的影響情況（見圖4）。通過以上兩組實(shí)驗(yàn)，求取了不同信息密度下對(duì)應(yīng)的監(jiān)控效力區(qū)間（見圖5）。

由圖5可以看出，隨著監(jiān)控信息密度的增大，監(jiān)控員的監(jiān)控效力呈下降趨勢(shì)，但其總體波動(dòng)范圍在上下兩條虛線之間，中間的實(shí)線為平均監(jiān)控效力。當(dāng)信息密度在I區(qū)間時(shí)，監(jiān)控效力處于最佳狀態(tài)，而在Ⅱ區(qū)間時(shí)，監(jiān)控效力有了明顯的下降，但總體還處于較好的狀況。

圖4 不同年齡段監(jiān)控員監(jiān)控效力比較

圖5 信息密度與監(jiān)控力的關(guān)系圖

在III區(qū)間時(shí)，監(jiān)控效力已將下降到開始階段的一半，這樣的監(jiān)控效力對(duì)于電網(wǎng)的保障是有一定潛在隱患的。而當(dāng)信息密度進(jìn)入Ⅳ、Ⅴ區(qū)間時(shí)，監(jiān)控員的監(jiān)控效力驟減到近乎于0的狀態(tài)，這是一種極端的情況，在這種情況下，個(gè)人幾乎喪失了監(jiān)控效力。

通過對(duì)比每組實(shí)驗(yàn)，還能得出以下結(jié)論：分析第一組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在信息密度較低的情況下，女性監(jiān)控員的監(jiān)控能力與男性相比要略強(qiáng)，這與女性天生細(xì)心有聯(lián)系。而隨著信息密度的加大，男性監(jiān)控員的監(jiān)控能力逐漸超過了女性監(jiān)控員，這與男性處理問題的冷靜穩(wěn)重有一定的聯(lián)系。從第二組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可得，超過50歲的監(jiān)控員監(jiān)控能力最低，對(duì)于監(jiān)控崗位的適應(yīng)性最差，如圖4所示。在信息密度較低的情況下，年齡越輕的監(jiān)控員監(jiān)控能力越強(qiáng)（尤其是20～25歲監(jiān)控員，在低信息密度下的監(jiān)控效力最強(qiáng)，跟他們的反應(yīng)快速有著直接的關(guān)系），而隨著信息密度的加大，中年（30～40歲）監(jiān)控員的監(jiān)控效力優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的非常明顯，這與他們的工作經(jīng)驗(yàn)及業(yè)務(wù)技巧有很大的聯(lián)系。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)信息密度進(jìn)入IV區(qū)間之后，監(jiān)控員的監(jiān)控效力將驟降到一個(gè)極小的水平。這種情況下單個(gè)監(jiān)控員的監(jiān)控能力是極其薄弱的，對(duì)于電網(wǎng)監(jiān)控也存在極大的隱患，這個(gè)IV區(qū)間也叫做曲線的“拐點(diǎn)”區(qū)間。

在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)遇到類似臺(tái)風(fēng)、冰災(zāi)等極端惡劣的情況，這種情況下會(huì)產(chǎn)生海量信號(hào)刷屏。根據(jù)臺(tái)風(fēng)影響期間的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)日電網(wǎng)監(jiān)控信息量約有10萬條，刷屏高峰期間信息速度大約在30條／s。經(jīng)計(jì)算可得臺(tái)風(fēng)期間信息密度超過300，這些極端情況下的刷屏速度一旦超過人眼的接受范圍，將形成“視盲癥”，使得監(jiān)控效力大幅下降。在模擬實(shí)驗(yàn)中，也出現(xiàn)了極端的信息密度。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，在極端情況下，任何監(jiān)控員的監(jiān)控效力都處于極低的水平。通過比較發(fā)現(xiàn)，男性監(jiān)控員的總體平均水平高于女性，而30～40歲的中年監(jiān)控員在處理極端情況下的監(jiān)控業(yè)務(wù)能力又是所有年齡段中最強(qiáng)的。此外，一天中發(fā)生極端情況下，白天的監(jiān)控效力要比晚上更強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

1）本文闡述了“大運(yùn)行”體系下電網(wǎng)集中監(jiān)控信息密度、監(jiān)控效力的概念及計(jì)算方法，并深入分析了信息密度對(duì)監(jiān)控效力的影響，并用該模型對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

2）以寧波電網(wǎng)為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從不同性別在不同時(shí)段、不同年齡段兩個(gè)維度進(jìn)行展開，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)現(xiàn)代地區(qū)電網(wǎng)監(jiān)控的效力測(cè)算及人員安排有顯著的借鑒價(jià)值。

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