與調(diào)控一體化相適應(yīng)的智能防誤操作系統(tǒng)研究

于 杰

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司臺(tái)州供電公司，浙江 臺(tái)州318000）

0 引言

隨著調(diào)控一體化模式的逐步推廣和深入，通過(guò)調(diào)控中心進(jìn)行的遠(yuǎn)方遙控操作已成為事故處理、倒閘操作中的常見(jiàn)操作方式。遠(yuǎn)方遙控操作極大地提升了調(diào)控機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)電網(wǎng)事故的能力，使電網(wǎng)的管理更加扁平化，大大縮短了事故處理的時(shí)間，拓寬了操作人員的視野。

電網(wǎng)控制是一個(gè)涉及多崗位、多專(zhuān)業(yè)的系統(tǒng)化工作，若在操作中發(fā)生錯(cuò)誤，將導(dǎo)致設(shè)備損壞及人員傷亡的嚴(yán)重事故。為減少工作中誤調(diào)度、誤操作的發(fā)生，調(diào)度機(jī)構(gòu)通常采用管理制度、操作規(guī)程等手段來(lái)約束調(diào)度過(guò)程中的各種行為。但在實(shí)際工作中，由于調(diào)度員面對(duì)復(fù)雜且多變的電網(wǎng)運(yùn)行方式，如果僅依賴組織手段難以杜絕調(diào)度工作中各種錯(cuò)誤行為的發(fā)生，為此，在國(guó)家電力公司《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中明確指出：采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，遠(yuǎn)方、就地操作，均應(yīng)具備防誤閉鎖功能。因此，建立調(diào)控一體化智能防誤約束體系，通過(guò)科學(xué)的手段，減少調(diào)度工作中的各種差錯(cuò)，避免各類(lèi)誤調(diào)度和誤操作事件的發(fā)生，是推進(jìn)電網(wǎng)智能化，實(shí)現(xiàn)調(diào)控一化的重要手段。

1 變電站防誤系統(tǒng)的研究

我國(guó)電力系統(tǒng)從1990年開(kāi)始就提出了電氣設(shè)備五防的要求，并以法規(guī)形式行文規(guī)范了電氣防誤的管理、運(yùn)行、設(shè)計(jì)和使用原則［1］。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，變電站防誤裝置已由最初的機(jī)械閉鎖發(fā)展到現(xiàn)在的電氣回路閉鎖、微機(jī)防誤閉鎖、監(jiān)控五防一體化閉鎖等多種五防類(lèi)型［2］。

防誤裝置的機(jī)械閉鎖是利用閘刀、開(kāi)關(guān)等電網(wǎng)設(shè)備間機(jī)械機(jī)構(gòu)制約實(shí)現(xiàn)的一種防誤閉鎖方式。由于機(jī)械閉鎖依靠電網(wǎng)設(shè)備的機(jī)械互鎖實(shí)現(xiàn)，因此，它必須在成套開(kāi)關(guān)柜中實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，由于其受設(shè)備工藝性質(zhì)、設(shè)備所處外部環(huán)境影響較大，可能會(huì)造成設(shè)備鎖死或防誤裝置失效。

防誤裝置的電氣回路閉鎖是利用電氣設(shè)備的二次回路進(jìn)行與或門(mén)的邏輯判斷實(shí)現(xiàn)的閉鎖裝置。在防誤裝置中，將設(shè)備的輔助接點(diǎn)與操作回路串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的互鎖的判定。采用這種方法閉鎖可靠，但難以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的防誤閉鎖邏輯。

防誤裝置的微機(jī)防誤閉鎖是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種防誤閉鎖方式，它將閉鎖邏輯用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行描述，利用計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的防止電氣誤操作。微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)包含防誤閉鎖主機(jī)、模擬屏、電腦鑰匙、機(jī)械編碼鎖和電氣編碼鎖等元件，這些元件通過(guò)事先設(shè)定的防誤閉鎖邏輯實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備的五防閉鎖。微機(jī)防誤閉鎖可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況編寫(xiě)相應(yīng)的五防程序，實(shí)現(xiàn)較為完整的五防功能，但需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝電腦鑰匙、專(zhuān)用編碼鎖具、五防機(jī)等設(shè)備，配套投入成本、占用的空間都較大。

監(jiān)控五防一體化系統(tǒng)是通過(guò)變電站的位于站控層的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防誤閉鎖功能的。它將變電站的一二次系統(tǒng)統(tǒng)一納入監(jiān)控五防機(jī)的管理之中。其優(yōu)點(diǎn)在于在新設(shè)備投入時(shí)，不需要再增加配套的五防設(shè)備，節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地與安裝調(diào)試時(shí)間，極大地提高了電網(wǎng)的智能水平。但是監(jiān)控五防一體化系統(tǒng)的防誤規(guī)則是通過(guò)人工進(jìn)行定義的，隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)不斷增加，這種完全依賴人工定義的五防系統(tǒng)難以確保在閉鎖規(guī)則時(shí)的正確和完備。同時(shí)隨著電網(wǎng)接線的不斷變化，對(duì)五防規(guī)則維護(hù)的工作量也成倍增加。

綜上所述，通過(guò)五防系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)單一間隔實(shí)現(xiàn)電氣閉鎖、間隔與間隔之間的防誤閉鎖等多種方式。但調(diào)控中心SCADA中的設(shè)備數(shù)量龐大，且運(yùn)行方式變動(dòng)頻繁，如果仍采用人工定義閉鎖邏輯的防誤方式，防誤操作系統(tǒng)的維護(hù)工作量將以平方的級(jí)數(shù)增加，同時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)控層的防誤閉鎖。因此，采用與調(diào)控一體化相適應(yīng)的智能防誤操作系統(tǒng)成為調(diào)控一體化模式下迫在眉睫的任務(wù)。

2 智能防誤操作系統(tǒng)的特征

在調(diào)控一體的工作模式下，智能防誤操作系統(tǒng)通過(guò)智能防誤分析、自動(dòng)化流程控制、交互性約束等技術(shù)手段，形成一套具有下令約束、遙控防誤和交互控制的工作平臺(tái)［3］，杜絕各類(lèi)誤調(diào)度和誤操作的發(fā)生是智能防誤操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)，歸納起來(lái)應(yīng)有以下特征：

2.1 通用型一體化智能防誤分析算法

首先作為一種通用型的算法，智能防誤操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)基于IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)模型之上；作為一種智能系統(tǒng)，它應(yīng)當(dāng)是基于人工智能的方法，通過(guò)模擬人腦的思維和分析方法，在感知電網(wǎng)運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行、自主分析和自主決策。因此，與常規(guī)的邏輯規(guī)則式型防誤的區(qū)別在于，智能防誤操作系統(tǒng)不是通過(guò)人工定義的規(guī)則實(shí)現(xiàn)其防誤功能，而是基于對(duì)設(shè)備遙測(cè)、遙信量的智能辨識(shí)，通過(guò)專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊集理論等智能算法實(shí)現(xiàn)防誤判斷的。

其次，與傳統(tǒng)的五防裝置所面對(duì)的工況不同，調(diào)控一體化智能防誤操作系統(tǒng)面對(duì)的工況更為復(fù)雜，電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量更為龐大，各種電網(wǎng)運(yùn)行方式變化頻繁，若采用人工維護(hù)，系統(tǒng)將陷入難以維護(hù)的境地。在調(diào)控一體化環(huán)境下，防誤系統(tǒng)不僅要面對(duì)海量的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)還要處理大量的離線信息，這些數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)人工定義的防誤規(guī)則進(jìn)行窮舉和表達(dá)。因此，智能防誤操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)擺脫電網(wǎng)接線方式和設(shè)備運(yùn)行方式的限制，盡量減少人工的維護(hù)。

2.2 工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化

電網(wǎng)調(diào)度是一項(xiàng)復(fù)雜而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，將工作流程?biāo)準(zhǔn)化是減少工作中的出錯(cuò)率的有效措施之一。在調(diào)控一體化模式下，調(diào)控中心各專(zhuān)業(yè)之間、調(diào)控中心與外部的聯(lián)系更為復(fù)雜，僅僅依靠傳統(tǒng)的管理手段諸如作業(yè)流程指導(dǎo)書(shū)、作業(yè)卡等措施難以確保實(shí)現(xiàn)工作按標(biāo)準(zhǔn)化流程運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)控一體化智能防誤操作系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)流程的建模，對(duì)各項(xiàng)工作的交接界面進(jìn)行約束，驅(qū)動(dòng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)自動(dòng)流轉(zhuǎn)。

2.3 人員角色和權(quán)限的定義

隨著調(diào)度、監(jiān)控業(yè)務(wù)的融合，防誤操作系統(tǒng)面對(duì)的人員角色也變得更為復(fù)雜。不僅不同人員在工作過(guò)程中對(duì)應(yīng)的角色不同，擁有的權(quán)限也不同。同一名人員在不同的時(shí)間里也發(fā)生角色和權(quán)限的轉(zhuǎn)換。調(diào)控一體化智能防誤操作系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)角色和權(quán)限的定義模型，根據(jù)人員角色的不同，賦予其不同的權(quán)限，有效避免人為誤操作的發(fā)生。

2.4 流程的控制

在防誤操作系統(tǒng)中，電網(wǎng)的智能分析校驗(yàn)始終貫穿于流程管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而保證各環(huán)節(jié)的正確性，例如：在調(diào)度計(jì)劃操作可分為擬票、審票、預(yù)令、正令幾個(gè)環(huán)節(jié)。操作票在擬票后，必須經(jīng)過(guò)多值審核才能進(jìn)入預(yù)令、正令環(huán)節(jié)。通過(guò)防誤操作系統(tǒng)的流程自主驅(qū)動(dòng)，能有效地避免工作失誤造成的隱患。

再如審核階段，對(duì)應(yīng)于調(diào)度員、監(jiān)控員等不同角色，審核人必須有審核權(quán)限，且審核人、擬票人不能重復(fù)，否則將無(wú)法進(jìn)行審核。在審核階段，防誤系統(tǒng)的審核不僅是文字的審核，同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)分析，有效避免人員疏忽帶來(lái)的隱患。

在下令環(huán)節(jié)，防誤操作系統(tǒng)的防誤功能主要基于下令、受令、匯報(bào)等交互過(guò)程進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和約束。

（1）在下令前，系統(tǒng)利用SCADA系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行拓?fù)浞治觯苊怆娋W(wǎng)變化或人員疏漏造成的不安全因素。

（2）在下令后，系統(tǒng)通過(guò)遙測(cè)、遙信信息對(duì)已完成的操作進(jìn)行檢查，判斷操作是否已確實(shí)完成。

（3）系統(tǒng)對(duì)指令中包含的離線信息的一些指令進(jìn)行記錄，對(duì)防誤系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行更新，為電網(wǎng)防誤分析提供更全面的電網(wǎng)狀態(tài)。

3 總結(jié)與展望

在調(diào)控一體化環(huán)境下，智能防誤操作系統(tǒng)能適應(yīng)各種電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，并極大減輕自動(dòng)化維護(hù)人員的工作量，有效減少各專(zhuān)業(yè)之間由于業(yè)務(wù)銜接上的失誤造成電網(wǎng)的不安全因素，極大地提高電網(wǎng)的安全水平。隨著調(diào)控一體化模式的不斷開(kāi)展，智能防誤操作系統(tǒng)必將向著更加智能、更加高效的方向發(fā)展。

［1］周斌.全站防誤閉鎖功能在變電站測(cè)控裝置中的實(shí)現(xiàn)［J］.江蘇電機(jī)工程，2009（6）：17～19

［2］王鳴，顧天雄.電氣設(shè)備操作拓?fù)洹拔宸馈钡膶?shí)現(xiàn)［J］.浙江電力，2010（11）：10～12

［3］李柏芝，李杰，劉洋.“大運(yùn)行”體系下調(diào)控一體化智能防誤體系的建設(shè)與實(shí)踐［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（5）：223～224