電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

廖 威，張雍忠，白建林，張春輝

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局，云南 玉溪 653100)

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電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

廖 威，張雍忠，白建林，張春輝

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局，云南 玉溪 653100)

〔摘 要〕提出一種基于多層次安全校核的電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)，利用完善的拓?fù)浞勒`技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度操作票的安全校核，確保調(diào)度操作票的正確性。將調(diào)度操作票與檢修計(jì)劃技術(shù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)檢修任務(wù)狀態(tài)對(duì)調(diào)度操作票的安全管控功能，有效防止誤調(diào)度事故，提升調(diào)度員工作效率，提高調(diào)度管理的安全性、規(guī)范性和可靠性。

〔關(guān)鍵詞〕電網(wǎng)調(diào)度；安全校核；拓?fù)浞勒`；智能開票

0　電網(wǎng)現(xiàn)狀及研究意義

隨著電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，設(shè)備數(shù)量越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)備周期性大、小修和老舊設(shè)備改造及新建電網(wǎng)項(xiàng)目使得設(shè)備停電檢修工作量成倍增加，需要通過頻繁倒閘操作改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式。為確保電網(wǎng)供電可靠性及安全穩(wěn)定運(yùn)行，一般由調(diào)度人員憑借豐富經(jīng)驗(yàn)和對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)度運(yùn)行規(guī)程的準(zhǔn)確把握，開出正確操作任務(wù)順序票。目前，誤調(diào)度、誤操作等電網(wǎng)操作事故時(shí)有發(fā)生，所以必須有一套行之有效的技術(shù)手段，防止此類事故的發(fā)生。

本文提出基于多層次安全校核的電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)，針對(duì)調(diào)度檢修任務(wù)多、操作票數(shù)量大的特點(diǎn)，采用基于設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的圖形開票和智能開票方式，提高了調(diào)度操作票的工作效率和操作票的規(guī)范性；利用多層次安全校核技術(shù)對(duì)操作票進(jìn)行安全校核，確保操作票的正確性；將操作票的流轉(zhuǎn)審核與調(diào)度檢修計(jì)劃和檢修申請(qǐng)單狀態(tài)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)從檢修計(jì)劃制定到調(diào)度指令編制、審核、下發(fā)、執(zhí)行的全過程防誤管理。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)要求系統(tǒng)具有智能化、自動(dòng)化、流程化和交互性。在調(diào)控一體化的工作模式下，引入具有智能防誤分析、自動(dòng)化的流程控制，采用交互性約束和提高工作效率的技術(shù)手段，形成一套具有調(diào)度下令約束、調(diào)控遙控約束的工作平臺(tái)。系統(tǒng)采用模塊化軟件層次結(jié)構(gòu)，從圖形平臺(tái)到操作應(yīng)用等功能的各個(gè)組成部分，全部按模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。模塊化的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)清晰、易于部署，豐富的編程接口以及模塊化設(shè)計(jì)，便于維護(hù)和后繼開發(fā)以及增添新功能。

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)是以電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行防誤操作為主要目的，綜合使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、圖形化擬票、指令智能解析、電網(wǎng)拓?fù)浞治?、調(diào)度規(guī)則專家?guī)斓认冗M(jìn)軟件技術(shù)，集調(diào)度操作任務(wù)、防誤校驗(yàn)與指令票管理于一體的綜合支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)包括：操作系統(tǒng)軟件、商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)通信總線平臺(tái)、遵循IEC系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、應(yīng)用系統(tǒng)支撐軟件、防誤應(yīng)用軟件以及附屬軟件。

數(shù)據(jù)通信總線平臺(tái)軟件，是電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)為上層應(yīng)用的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供的開發(fā)平臺(tái)和運(yùn)行環(huán)境，為系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行提供可靠保障。

電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，是面向電力系統(tǒng)應(yīng)用的完備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，采用國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)制定的能量管理系統(tǒng)，應(yīng)用程序接口標(biāo)準(zhǔn)(EMSAPI)和面向?qū)ο蟮碾娏υO(shè)備模型定義，可為智能操作票系統(tǒng)提供充分支持，具有應(yīng)用級(jí)的開放性，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的“即插即用”。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)示意

應(yīng)用系統(tǒng)支撐軟件，是為電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)和其他系統(tǒng)(EMS、OMS、調(diào)度指揮平臺(tái)系統(tǒng)等)互聯(lián)提供通用應(yīng)用接口和功能的總稱，包括圖形管理子系統(tǒng)、人機(jī)界面子系統(tǒng)、報(bào)表子系統(tǒng)、系統(tǒng)診斷/維護(hù)子系統(tǒng)和與其他系統(tǒng)互聯(lián)接口等。應(yīng)用支撐軟件的建立，使系統(tǒng)移植、升級(jí)和維護(hù)等方面成本減少，為電力企業(yè)應(yīng)用集成(EAI)的建立奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

防誤應(yīng)用軟件包括拓?fù)浞勒`、防誤規(guī)則專家?guī)?、語(yǔ)句生成和分析、操作解析、智能擬票、流程控制、人機(jī)界面、操作票管理等，處于此層次的軟件完成了電網(wǎng)調(diào)度防誤功能。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生變化時(shí)，能方便地增加或減少?gòu)S站數(shù)量以及修改廠站數(shù)據(jù)定義。當(dāng)增加系統(tǒng)的主存、輔存和外部設(shè)備時(shí)，不需修改程序或應(yīng)用軟件，系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定性和靈活性。

3　 系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口

電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)作為面向調(diào)控中心電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理人員的防誤操作輔助支持系統(tǒng)，具備同調(diào)控中心其他系統(tǒng)的通用接口功能，最大化地實(shí)現(xiàn)信息共享和功能關(guān)聯(lián)。本系統(tǒng)同其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)交互示意

該系統(tǒng)從EMS系統(tǒng)獲取設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)同步更新；同時(shí)，還支持對(duì)EMS系統(tǒng)的遙控操作進(jìn)行防誤安全校核。

該系統(tǒng)從OMS系統(tǒng)獲取設(shè)備檢修計(jì)劃及檢修申請(qǐng)單狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢修開工、完工情況的安全管控；同時(shí)，還支持將已通過防誤安全校核的操作發(fā)送到OMS系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的歸檔管理。

該系統(tǒng)支持將已通過防誤安全校核的調(diào)度指令發(fā)送調(diào)度指揮平臺(tái)進(jìn)行下令流轉(zhuǎn)。

4　 系統(tǒng)主要功能

4.1多平面、多層次的矢量圖形平臺(tái)

模塊化的軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)圖形平臺(tái)支持各種基礎(chǔ)應(yīng)用功能，能夠完成拓?fù)渖珊托ｒ?yàn)、無(wú)級(jí)放大、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示、帶電狀態(tài)著色、圖間跳轉(zhuǎn)、圖元自定義、設(shè)備組合等實(shí)用功能。另外，一體化設(shè)計(jì)使得操作人員可在一個(gè)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)所有應(yīng)用功能，減輕維護(hù)人員的工作壓力。

4.2智能推理出票

該系統(tǒng)通過對(duì)各種操作進(jìn)行建模，結(jié)合電網(wǎng)的接線方式、運(yùn)行方式，推理各種操作命令在具體情況下的操作序列，做到智能推理出票。在操作過程中，模擬操作對(duì)設(shè)備狀態(tài)的改變，進(jìn)而分析操作對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)的影響，結(jié)合操作設(shè)備的物理屬性，對(duì)一、二次設(shè)備的操作進(jìn)行安全把關(guān)，對(duì)各種危險(xiǎn)操作進(jìn)行報(bào)警，增強(qiáng)電網(wǎng)的安全性。

4.3多層次安全校核

該系統(tǒng)支持多層次安全核校，包括智能拓?fù)浞勒`校驗(yàn)、掛牌校驗(yàn)、二次信息校驗(yàn)及電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)校驗(yàn)，可根據(jù)調(diào)度指令編制、流轉(zhuǎn)審核過程中的不同角色，對(duì)不同層次校核結(jié)果的需要配置關(guān)聯(lián)信息顯示，方便工作人員進(jìn)行指令審核。

在調(diào)度下令和執(zhí)行操作前，強(qiáng)制進(jìn)行全面安全核校，且必須在安全核校通過后才允許執(zhí)行操作。

(1)智能拓?fù)浞勒`：基于IEC61970標(biāo)準(zhǔn)SVG圖形和CIM模型的智能拓?fù)浞勒`校驗(yàn)，利用抽象接線模型庫(kù)、拓?fù)浞勒`規(guī)則庫(kù)，對(duì)區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行局部和全局拓?fù)渌阉髋袛啵粌H可實(shí)現(xiàn)開關(guān)、刀閘和接地刀閘操作的基本防誤操作，還可支持特殊防誤邏輯，如甩負(fù)荷、合環(huán)/解環(huán)、倒母等操作判斷。

(2)掛牌校驗(yàn)：該系統(tǒng)支持掛牌防誤校驗(yàn)，除具備檢修工作牌、保電牌、隔離牌等掛牌類型防誤校驗(yàn)外，還支持接地牌的動(dòng)態(tài)防誤校驗(yàn)，利用智能拓?fù)渌阉髋袛嘟拥赜行^(qū)域及接地規(guī)則校驗(yàn)。

(3)二次信息校驗(yàn)：該系統(tǒng)除了在開票、流轉(zhuǎn)、審核、執(zhí)行全過程中對(duì)二次壓板狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)校驗(yàn)外，還支持二次告警信息的安全校核，如控制回路斷線、SF6氣壓低、彈簧未儲(chǔ)能等告警信息，可根據(jù)實(shí)際需求配置。該校核結(jié)果信息在開票校驗(yàn)時(shí)僅進(jìn)行提示，且必須強(qiáng)制校核通過后才允許下令。

(4)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)校驗(yàn)：該系統(tǒng)能對(duì)形成校核斷面潮流進(jìn)行分析計(jì)算，判斷基態(tài)潮流下的電網(wǎng)越限情況等；可在拓?fù)浞勒`校核的基礎(chǔ)上，通過潮流分析進(jìn)行母線失壓、母線過壓等防誤校核。

4.4電網(wǎng)操作分析

該系統(tǒng)支持在電網(wǎng)拓?fù)浞治龌A(chǔ)上自動(dòng)生成一次設(shè)備的安全校驗(yàn)規(guī)則。在校驗(yàn)規(guī)則中，大到電網(wǎng)運(yùn)行方式的穩(wěn)定性分析，小到單個(gè)設(shè)備操作的安全性校核，都可進(jìn)行。比如簡(jiǎn)單的合刀閘操作，對(duì)其安全性進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，需對(duì)電網(wǎng)拓?fù)溥M(jìn)行全面分析，并識(shí)別刀閘等電位操作、刀閘對(duì)地線的明顯斷開點(diǎn)規(guī)則要求等。

4.5操作票與檢修申請(qǐng)單閉環(huán)管理安全防誤機(jī)制

該系統(tǒng)與檢修申請(qǐng)單對(duì)接，形成閉環(huán)管理安全防誤機(jī)制。通過關(guān)聯(lián)檢修申請(qǐng)單及其狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備檢修的開工和完工安全管控。操作票、檢修申請(qǐng)單形成一個(gè)操作閉環(huán)，進(jìn)一步加強(qiáng)安全防誤機(jī)制。

4.6基于安全認(rèn)證的全過程無(wú)紙化操作票管理

該項(xiàng)目研究完善的操作流程控制、管理功能，保證調(diào)度操作票從擬票、審核、發(fā)布、下令、監(jiān)護(hù)、歸檔、評(píng)價(jià)形成完整有效的流程閉環(huán)管理，做到操作票管理全過程無(wú)紙化；同時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)操作票的執(zhí)行情況具有強(qiáng)大的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析能力，有助于對(duì)操作票執(zhí)行情況進(jìn)行跟蹤、分析和考核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整改安全隱患，進(jìn)而真正提高調(diào)度操作全過程管理水平。

4.7完善的接口對(duì)接

該系統(tǒng)和EMS系統(tǒng)、OMS系統(tǒng)、調(diào)度指揮平臺(tái)實(shí)現(xiàn)接口對(duì)接。與EMS系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲取圖形、拓?fù)潢P(guān)系、設(shè)備信息、狀態(tài)信息等各種數(shù)據(jù)，做到電網(wǎng)平臺(tái)數(shù)據(jù)免維護(hù)；與OMS系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)操作票與檢修申請(qǐng)單編號(hào)關(guān)聯(lián)；與調(diào)度指揮平臺(tái)中現(xiàn)有調(diào)度操作指令票模塊對(duì)接，實(shí)現(xiàn)從擬票、審核、發(fā)布、下令、監(jiān)護(hù)和歸檔雙向互聯(lián)。

5　 結(jié)束語(yǔ)

電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)通過開放的矢量圖形平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的圖形編制操作票，在擬票過程中提供全面的安全校核方式，保證操作票編制的安全準(zhǔn)確。通過工作流平臺(tái)，規(guī)范業(yè)務(wù)流程，形成數(shù)字化檔案；通過各種形式的統(tǒng)計(jì)，為專業(yè)管理提供科學(xué)決策的依據(jù)，提升調(diào)控中心工作效率，為電網(wǎng)安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)調(diào)度提供有效技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

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廖 威(1983-)，男，高級(jí)工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行專業(yè)管理工作，email：lwynpg_csg@yahoo.cn。

張雍忠(1975-)，男，工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行專業(yè)管理工作。

白建林(1974-)，男，工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行專業(yè)管理工作。

張春輝(1983-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化專業(yè)工作。

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-11-20。