云五防智能調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用研究

沈磊，劉嘉寶，丁一，方雨康，卞欣

（國(guó)網(wǎng)上海電力公司市北供電公司，上海 200072）

為了防止電力生產(chǎn)中由于誤操作引起的安全事故，我國(guó)早在20 世紀(jì)90 年代就提出了“五防”要求。傳統(tǒng)的防誤閉鎖方式主要有機(jī)械程序鎖、電氣回路聯(lián)鎖和微機(jī)五防系統(tǒng)。隨著智能變電站的發(fā)展，與變電站監(jiān)控系統(tǒng)集成一體的在線式防誤系統(tǒng)逐漸被采用，該方案發(fā)揮了監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)了可靠性和可擴(kuò)展性。文獻(xiàn)則考慮了調(diào)度遠(yuǎn)方操作的安全防誤，開發(fā)了智能防誤操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了操作票的全過程規(guī)范化管理。

但是現(xiàn)有的五防系統(tǒng)的約束只針對(duì)單個(gè)變電站或單個(gè)設(shè)備，而電力生產(chǎn)中日常工作通常包括變電站、配電站、箱式變電站、線路設(shè)備等一系列操作。調(diào)度人員或操作人員對(duì)電網(wǎng)全局實(shí)時(shí)信息的不了解，可能造成事故，威脅人身、電網(wǎng)安全。

因此，本文提出了一種“全網(wǎng)五防”的管理要求，相比之前的五防系統(tǒng)有2 個(gè)方面的提升：

（1）從變電站內(nèi)的五防提升到全網(wǎng)性質(zhì)的五防；

（2）從操作人員層面的防誤提升到“擬票—審核—發(fā)令—操作”的全過程防誤。

本文開發(fā)的云五防智能調(diào)度系統(tǒng)建立了一套全網(wǎng)五防規(guī)則庫(kù)作為“擬票—審核—發(fā)令—操作”全過程管理中的安全防誤依據(jù)，并融合云計(jì)算技術(shù)和二維碼驗(yàn)證技術(shù)，將防誤系統(tǒng)布置在云端，調(diào)度員和操作人員均可以通過客戶端掌握全網(wǎng)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和操作票的實(shí)時(shí)進(jìn)程，提升了倒閘操作全過程的安全性和可靠性，對(duì)電網(wǎng)信息化建設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 平臺(tái)總體架構(gòu)

傳統(tǒng)的電網(wǎng)工作，需要由調(diào)度員發(fā)令通知現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行設(shè)備操作，調(diào)度員和操作人員根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備好的正確操作票進(jìn)行操作。在發(fā)令和操作的過程中，調(diào)度員要實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)記錄操作過程。

云五防智能調(diào)度系統(tǒng)在不改變調(diào)度管理模式和站內(nèi)五防基礎(chǔ)上，通過云計(jì)算實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)“五防”，并根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合不同形式的軟硬閉鎖方式，構(gòu)成統(tǒng)一的云五防系統(tǒng)，提高電網(wǎng)整體調(diào)度工作效率。

云五防智能調(diào)度系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 軟件整體架構(gòu)

基于meteor 框架云平臺(tái)的移動(dòng)端和調(diào)度端通過JavaScript 語(yǔ)言編寫，數(shù)據(jù)庫(kù)通過mongodb 實(shí)現(xiàn)，后臺(tái)和服務(wù)器端（云平臺(tái)服務(wù)器）使用node.js 進(jìn)行編寫；云平臺(tái)服務(wù)器包含發(fā)令匯報(bào)模塊、圖形拓?fù)?、邏輯模塊、操作票審核模塊、智能鎖硬閉鎖模塊和二維碼軟閉鎖模塊。

2 云平臺(tái)主要功能

2.1 云平臺(tái)移動(dòng)端

現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用云平臺(tái)移動(dòng)端，操作過程中用云平臺(tái)輔助工作。軟件有如下功能：

（1）軟件自動(dòng)接收由調(diào)度員發(fā)送的電子操作票，軟件自動(dòng)識(shí)別操作任務(wù)。調(diào)度員完成發(fā)令后，操作工作詳情將通過云平臺(tái)服務(wù)記錄并上傳至調(diào)度員的云平臺(tái)調(diào)度端軟件。

（2）云平臺(tái)移動(dòng)端上可以查看相關(guān)拓?fù)鋱D，實(shí)時(shí)查看其他相關(guān)設(shè)備狀態(tài)。

（3）云平臺(tái)移動(dòng)端進(jìn)行操作前要先通過閉鎖模塊驗(yàn)證，掃描對(duì)應(yīng)操作步驟二維碼，解鎖相應(yīng)的云五防閉鎖。若掃描錯(cuò)誤，則解鎖失敗或者報(bào)警提醒，并通知調(diào)度員。

（4）云平臺(tái)移動(dòng)端在進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)，軟件將根據(jù)圖形拓?fù)浜瓦壿嬇袛嗄K，自動(dòng)判斷操作是否符合五防標(biāo)準(zhǔn)，若不符合條件則解鎖失敗或者報(bào)警提醒，并通知調(diào)度員，防止出現(xiàn)操作人員誤操作。

軟件端基本操作功能如圖2 所示。

圖2 軟件端基本操作功能

2.2 云平臺(tái)調(diào)度端

調(diào)度員使用云平臺(tái)調(diào)度端輔助調(diào)度工作，通過連接云平臺(tái)的電腦進(jìn)行調(diào)度。云平臺(tái)調(diào)度端有如下功能：

（1）調(diào)度員導(dǎo)入操作票，調(diào)度端將操作票發(fā)送到服務(wù)器，通過詞條檢索和拓?fù)鋱D關(guān)聯(lián)，審核操作票正誤。

（2）調(diào)度員根據(jù)操作任務(wù)，將對(duì)應(yīng)相關(guān)任務(wù)發(fā)送給指定操作人員。操作人員移動(dòng)端收到相應(yīng)任務(wù)。

（3）調(diào)度員在發(fā)令操作時(shí)，云平臺(tái)服務(wù)器根據(jù)圖形拓?fù)浜瓦壿嬇袛嗄K自動(dòng)判斷操作是否符合五防標(biāo)準(zhǔn)，若不符合五防規(guī)則并報(bào)警提醒，并通知調(diào)度員。

（4）調(diào)度員在調(diào)度端對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行維護(hù)工作，對(duì)圖形拓?fù)?、邏輯判斷等關(guān)鍵模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單維護(hù)。

調(diào)度端基本操作功能如圖3 所示。

圖3 調(diào)度端基本操作功能

3 云平臺(tái)模塊設(shè)計(jì)思路

3.1 圖形拓?fù)淠K

圖形拓?fù)淠K主要分為元器件管理和圖形拓?fù)浣缑?。通過元器件類型庫(kù)將文字字段和圖形相關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行每個(gè)邏輯判斷前，元器件將根據(jù)元器件類型選擇五防判斷依據(jù)，生成規(guī)則行。元器件列表包含所有拓?fù)涞拿Q、圖示、類型，可更改元器件狀態(tài)及位置或編輯對(duì)應(yīng)元器件狀態(tài)。

圖形拓?fù)浣缑骘@示與操作任務(wù)對(duì)應(yīng)的電系圖。若執(zhí)行操作任務(wù)，圖形拓?fù)浣缑鎴?zhí)行情況進(jìn)行自動(dòng)更改。為了達(dá)到防止誤調(diào)度和防誤操作的目的。圖形拓?fù)浣缑嫱ㄟ^操作員或調(diào)度員執(zhí)行每步操作任務(wù)前，邏輯判斷模塊先進(jìn)行五防邏輯判斷，判斷通過后，相應(yīng)操作人員將收到或執(zhí)行操作指令。

3.2 邏輯判斷模塊

“云五防智能調(diào)度系統(tǒng)”將站內(nèi)外設(shè)備放在同一個(gè)五防系統(tǒng)中。操作票的操作順序必須按照相應(yīng)的規(guī)則。邏輯判斷模塊根據(jù)圖形拓?fù)浣缑婧汀拔宸馈辈僮饕?guī)程寫成規(guī)則行。并將規(guī)則行儲(chǔ)存在規(guī)則管理庫(kù)中。規(guī)則行內(nèi)的信息包括：操作設(shè)備對(duì)象、操作設(shè)備狀態(tài)、條件設(shè)備對(duì)象、條件設(shè)備狀態(tài)、錯(cuò)誤提示字段等。

在操作員或調(diào)度員執(zhí)行每步操作任務(wù)前，邏輯判斷模塊先從圖形拓?fù)浣缑娌樵兿嚓P(guān)元器件狀態(tài)，再進(jìn)行五防邏輯判斷，生成對(duì)應(yīng)規(guī)則行，當(dāng)判斷通過后，相應(yīng)操作人員將收到或執(zhí)行操作指令，邏輯判斷模塊流程如圖4 所示。

圖4 邏輯判斷模塊

3.3 操作票審核模塊

操作票在電網(wǎng)工作中起著至關(guān)重要的作用，決定了電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，所以操作票的正確性關(guān)系著操作人員和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安危。云五防智能調(diào)度系統(tǒng)具有操作票自動(dòng)檢查功能。在模擬狀態(tài)下，根據(jù)導(dǎo)入操作票，對(duì)每條操作任務(wù)依次根據(jù)圖形拓?fù)淠K和邏輯判斷模塊進(jìn)行判斷，若出現(xiàn)了不符合“五防”規(guī)定的操作，直接向調(diào)度員反饋錯(cuò)誤信息并標(biāo)注。若全部審核通過，則成功上傳操作票。

4 云五防閉鎖方案

變電站中傳統(tǒng)的五防裝置主要有機(jī)械五防和微機(jī)五防。而街坊站或線路上缺少五防裝置，更需加裝云五防閉鎖裝置。

云五防閉鎖主要通過二維碼和智能鎖具實(shí)現(xiàn)。若現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不具備安裝智能鎖具條件，則通過軟件進(jìn)行二維碼軟閉鎖，實(shí)現(xiàn)提醒和警示功能。操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)通過掃描相對(duì)應(yīng)已許可的電氣設(shè)備獲得操作權(quán)限。若掃描錯(cuò)誤二維碼則不可以操作且發(fā)出告警提醒。

智能鎖具可靠性較高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于自提柜、共享單車等產(chǎn)業(yè)。云五防硬閉鎖通過智能鎖具實(shí)現(xiàn)，云平臺(tái)通過對(duì)智能鎖具進(jìn)行管理，保證操作人員只能在正確的電氣設(shè)備進(jìn)行操作。

4.1 智能鎖硬閉鎖模塊

在變電站中在原有開關(guān)柜基礎(chǔ)上加裝智能鎖具，并將智能鎖具管控并入到變電站一體化系統(tǒng)中。對(duì)于自動(dòng)化程度相對(duì)較低的配電站或街坊站，可在開關(guān)柜上直接加裝電子智能鎖，由云平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

智能鎖硬閉鎖模塊分為搶修授權(quán)和正常操作授權(quán)兩種模式。搶修授權(quán)僅當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備遇到故障時(shí)，需要緊急對(duì)故障設(shè)備間進(jìn)行短暫處理，由調(diào)度員臨時(shí)解開智能鎖硬閉鎖模塊。正常操作授權(quán)即調(diào)度員根據(jù)操作票發(fā)令操作后，云平臺(tái)對(duì)操作進(jìn)行邏輯判斷。智能鎖硬閉鎖流程圖如圖5 所示。

圖5 智能鎖硬閉鎖流程圖

4.2 二維碼軟閉鎖模塊

線路上的桿上閘刀或柱上變壓器，數(shù)量繁多，操作條件復(fù)雜，安全距離有些不能滿足要求，不具備安裝智能鎖的條件，故采用軟閉鎖模塊實(shí)現(xiàn)二維碼校驗(yàn)。平臺(tái)將核對(duì)二維碼信息，提示調(diào)度員和操作人員是否可以進(jìn)行操作。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了全網(wǎng)云五防的概念，基于云計(jì)算部分，結(jié)合二維碼和智能鎖技術(shù)，開發(fā)了云五防智能調(diào)度系統(tǒng)。將傳統(tǒng)的“五防”規(guī)則拓展到全網(wǎng)，并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的軟硬閉鎖功能，有效地防止了調(diào)度人員誤調(diào)度和操作人員誤操作。同時(shí)應(yīng)用云服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了操作票電子化，實(shí)現(xiàn)了云五防計(jì)算，將電網(wǎng)調(diào)度工作云端化和電子化，為未來(lái)大數(shù)據(jù)提供了數(shù)據(jù)支撐。優(yōu)化了調(diào)度工作，提高了工作效率，增加了電網(wǎng)安全，提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一種建設(shè)思路。