电网集中监控信息密度对监控效力的影响

顾 伟，郑 瑜，郑 琦

（国网宁波供电公司，宁波 315010）

0 引言

为了减少管理层级、提升管理效率、加快事故处理响应速度，国家电网公司革新了原有的电网管理模式，将变电站监控业务纳入调度部门，实现了电网调度和变电站集中监控合二为一的“大运行”模式。从分散到集中，不仅需要监控系统的坚强支撑，更依赖对监控信息的有效管理，包括信息的展示、捕获、分析、处置等全过程管控，才能构筑电网安全运行的底线，真正实现业务集约、层级精简，管理高效的“大运行”体系目标［1－3］。

由于每接入一个厂站均需在集中监控系统构建信息库，因此随着接入规模的不断增大，集中监控系统逐渐累积了海量信息。根据估算，一个220kV厂站遥信基数约为2 000点，一个110kV厂站遥信基数约为1000点，而一个35kV厂站遥信基数约为500点。这种海量信息给电网集中监控带来的安全风险不容忽视。如果要确保对如此多的信息监控到位，不但要求有严格、高效和清晰的管理流程，还要有很强的执行力和监管措施［4－5］。本文主要对电网监控信息密度及监控效力的内涵进行描述和深入分析［6－7］，并通过建立数学模型讨论了信息密度对监控效力的影响关系，最后以宁波电网为例，利用该模型对电网监控进行研究分析。

1 建立数学模型

1.1 信息密度的概念及计算方法

信息密度就是表征一定信息流量下，多种重要性不同的有效信息总的量化值，由信息上传速率、有效信息个数和不同有效信息的重要性（权重）3个要素构成。

信息密度W的计算公式为：

式中：s表示以每分钟10条信息为基础值的信息上传速率标幺值；n表示告警信号的种类数；ηij表示第i类中第j个信号的权重值，采用层次分析法（AHP）确定。

1.2 监控效力的概念及计算方法

监控效力就是表征一定时间处理完全部或部分监控任务能力的量化值，由处理信息完成时间、处理完成信息个数、不同有效信息的重要性（权重）3个要素构成。

监控效力Y的计算公式为：

式中：tij为第i类第j个信号以100s为基础值的处理1条信息所需的标么值；n表示有效信息个数；ki是第i类信息的条数。

1.3 信息密度对监控效力的影响

1.3.1 信息密度计算

随机给定20条的信息流量，实验时间为1min。20条信息的具体分布及各信号所占权重如表1所示，表1中权重值已根据层次分析法求得。

表1 信息权重和数量分配

显然，这里s＝2，其信息密度为：

1.3.2 监控效力计算

信息处理完成时间如表2所示。

表2 信息处理完成时间

其监控效力为：

因此，第一组实验可得到有关监控信息密度与监控效力之间的一组点坐标（9.4，0.614），通过多次实验，能得到多组数据，便可绘制曲线［8－9］。

2 宁波电网信息密度与监控影响分析

本次实验实验人员共45人，其中女性10人，20～25岁15人，26～30岁10人，30～40岁13人，50岁以上7人，实验模拟环境是自行开发的一款模拟能量管理系统软件。该实验可以分多个类别进行，每次1人，轮流实验。

第一个类别实验由多名男、女监控员分别在上午（9：00）、下午（16：00）、凌晨（2：00）3个时间段进行监控模拟，目的是为了比较相同属性的监控员在一天中的不同时间段监控效力的变化情况（见图1至图3）。

图1 男、女监控员监控效力比较（上午）

图2 男、女监控员监控效力比较（下午）

图3 男、女监控员监控效力比较（晚上）

第二个类别实验分别选取不同年龄段的4位实验员进行实验，目的是为了比较年龄因素对监控效力的影响情况（见图4）。通过以上两组实验，求取了不同信息密度下对应的监控效力区间（见图5）。

由图5可以看出，随着监控信息密度的增大，监控员的监控效力呈下降趋势，但其总体波动范围在上下两条虚线之间，中间的实线为平均监控效力。当信息密度在I区间时，监控效力处于最佳状态，而在Ⅱ区间时，监控效力有了明显的下降，但总体还处于较好的状况。

图4 不同年龄段监控员监控效力比较

图5 信息密度与监控力的关系图

在III区间时，监控效力已将下降到开始阶段的一半，这样的监控效力对于电网的保障是有一定潜在隐患的。而当信息密度进入Ⅳ、Ⅴ区间时，监控员的监控效力骤减到近乎于0的状态，这是一种极端的情况，在这种情况下，个人几乎丧失了监控效力。

通过对比每组实验，还能得出以下结论：分析第一组实验发现，在信息密度较低的情况下，女性监控员的监控能力与男性相比要略强，这与女性天生细心有联系。而随着信息密度的加大，男性监控员的监控能力逐渐超过了女性监控员，这与男性处理问题的冷静稳重有一定的联系。从第二组实验结果分析可得，超过50岁的监控员监控能力最低，对于监控岗位的适应性最差，如图4所示。在信息密度较低的情况下，年龄越轻的监控员监控能力越强（尤其是20～25岁监控员，在低信息密度下的监控效力最强，跟他们的反应快速有着直接的关系），而随着信息密度的加大，中年（30～40岁）监控员的监控效力优势体现的非常明显，这与他们的工作经验及业务技巧有很大的联系。

从实验结果可以看出，当信息密度进入IV区间之后，监控员的监控效力将骤降到一个极小的水平。这种情况下单个监控员的监控能力是极其薄弱的，对于电网监控也存在极大的隐患，这个IV区间也叫做曲线的“拐点”区间。

在电网实际运行中，当遇到类似台风、冰灾等极端恶劣的情况，这种情况下会产生海量信号刷屏。根据台风影响期间的数据显示，当日电网监控信息量约有10万条，刷屏高峰期间信息速度大约在30条／s。经计算可得台风期间信息密度超过300，这些极端情况下的刷屏速度一旦超过人眼的接受范围，将形成“视盲症”，使得监控效力大幅下降。在模拟实验中，也出现了极端的信息密度。从实验结果可得，在极端情况下，任何监控员的监控效力都处于极低的水平。通过比较发现，男性监控员的总体平均水平高于女性，而30～40岁的中年监控员在处理极端情况下的监控业务能力又是所有年龄段中最强的。此外，一天中发生极端情况下，白天的监控效力要比晚上更强。

3 结语

1）本文阐述了“大运行”体系下电网集中监控信息密度、监控效力的概念及计算方法，并深入分析了信息密度对监控效力的影响，并用该模型对电网的监控现状进行分析。

2）以宁波电网为例进行实验，从不同性别在不同时段、不同年龄段两个维度进行展开，并对实验结果进行分析总结，对现代地区电网监控的效力测算及人员安排有显著的借鉴价值。

［1］刘鑫.电力企业生产事故人因差错及其心理因素研究［D］.北京：北京交通大学，2006.

［2］刘俊勇，魏震波.基于可视化技术的电网智能调度系统设计应用［J］.供用电，2010（4）：1－4.

［3］宋守信.电力企业电气运行人员综合疲劳因素的研究［C］／／中国职业安全健康协会2005年论文集，2005.

［4］王雷.告警直传与远程浏览在浙江省调度中的应用［J］.供用电，2012，29（5）：52－55.

［5］顾力刚，韩福荣.VDT作业者视觉疲劳的管理对策［J］.工业工程与管理，1997（5）：35－39.

［6］Grandjean E.Ergonomics in Computerized Offices［J］.Taylor and Francis，1987（3）：21－25.

［7］奚珣.电网安全关键职种心理胜任素质模型研究［D］.上海：华东师范大学，2009.

［8］顾力刚，韩福荣.不同类型显示器及其表示方式对视觉疲劳的影响［J］.北京工业大学学报，2000（6）：64－67.

［9］欧书成，叶龙，沈梅，等.电力企业运行人员职业适应性研究［J］.北方经济，2003（6）：35－39.