云五防智能調(diào)度系統(tǒng)策略

文/沈磊 趙彬 徐焰 方雨康 卞欣

1 引言

電力生產(chǎn)中，為確保人身、電網(wǎng)、設(shè)備的安全，避免各類誤操作事故的發(fā)生，必須采取防誤閉鎖措施[1]。傳統(tǒng)的防誤閉鎖系統(tǒng)按照閉鎖方式的不同，大體有三種類型：機械式防誤閉鎖系統(tǒng)、電氣式防誤閉鎖系統(tǒng)、微機式防誤閉鎖系統(tǒng)[2-3]。

近年來，隨著電力運行管理模式的改變，防誤系統(tǒng)對閉鎖方式也提出了新要求，新型防誤閉鎖技術(shù)被應(yīng)用與防誤系統(tǒng)設(shè)計中。文獻[4]提出了變電站在線式一體化防誤閉鎖系統(tǒng)技術(shù)得到應(yīng)用，其核心理念即將傳統(tǒng)防誤閉鎖功能集成在監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與防誤閉鎖系統(tǒng)圖形、數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一。文獻[5]提出了基于變電站綜合自動化系統(tǒng)的間隔層測控裝置，實現(xiàn)間隔層五防閉鎖的方案。文獻[6]針對調(diào)控遠方遙控操作，對防誤一體化建模、統(tǒng)一防誤采集規(guī)范、一體化防誤邏輯規(guī)則等關(guān)鍵技術(shù)給出了相應(yīng)的解決方案。文獻[7]針對微機型防誤裝置的缺點，提出了一種全新的基于大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)+間隔內(nèi)閉鎖設(shè)計思想的網(wǎng)絡(luò)型微機防誤閉鎖系統(tǒng)。文獻[8]提出了一個基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)化防誤系統(tǒng)的設(shè)計方案，避免了人為因素導(dǎo)致的防誤系統(tǒng)不能有效作用的情況。

但是，現(xiàn)有的防誤閉鎖系統(tǒng)仍存在以下三方面問題：

（1）未考慮線路上接地線的誤操作?！秶译娋W(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》中指出，在電力線路上工作時必須嚴格按規(guī)定裝設(shè)接地線，履行“停電、驗電、掛接地線”安全措施。然而，長期以來始終無法杜絕人為因素造成的惡性誤操作事故，在技術(shù)手段或管理措施方面也沒有提出很好的解決方案，裝設(shè)和拆除接地線往往依賴操作人員的主觀判斷。

（2）未考慮操作人員擅自解鎖造成的誤操作事故發(fā)生。文獻[9]對南方電網(wǎng)2003-2009年間發(fā)生的131起誤操作事故進行統(tǒng)計，其中，防誤裝置運行正常但工作人員擅自解鎖造成的誤操作事故有25起。

（3）現(xiàn)有的防誤閉鎖系統(tǒng)僅考慮操作人員誤操作，沒有考慮倒閘操作票的錯誤、調(diào)度員發(fā)令操作的錯誤。

針對上述問題，本文提出云五防智能調(diào)度系統(tǒng)這一解決思路，圍繞“五防”核心內(nèi)容，形成站內(nèi)外統(tǒng)一結(jié)合、涵蓋全過程倒閘操作流程的新型防誤閉鎖系統(tǒng)，另外，基于二維碼與智能鎖技術(shù)，解決傳統(tǒng)防誤閉鎖系統(tǒng)無法防止帶電掛接地線、帶接地線合開關(guān)、操作人員擅自解鎖誤操作的問題，提高倒閘操作的安全性和可靠性。

2 云五防智能調(diào)度的定義

倒閘操作是由電網(wǎng)調(diào)度員與現(xiàn)場操作人員配合完成，正確的倒閘操作流程包括倒閘操作票的擬寫、審核，在倒閘操作票審核正確的基礎(chǔ)上由電網(wǎng)調(diào)度員向現(xiàn)場操作人員發(fā)布指令，現(xiàn)場操作人員復(fù)誦無誤后開始操作，操作完畢后向電網(wǎng)調(diào)度員匯報，完成倒閘操作的一個完整流程。

“云五防智能調(diào)度”是涵蓋了倒閘操作全過程的新型防誤閉鎖系統(tǒng)，現(xiàn)給出其定義如下：云五防智能調(diào)度，以“五防”為核心理念，采用二維碼與智能鎖技術(shù)，形成站內(nèi)外統(tǒng)一結(jié)合的全網(wǎng)防誤閉鎖系統(tǒng)，并基于倒閘操作流程，解決倒閘操作過程中存在的誤票、誤調(diào)度、誤操作等人為因素問題。

3 云五防智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計思路

云五防智能調(diào)度系統(tǒng)按實現(xiàn)功能可劃分為防誤票、防誤調(diào)度與防誤操作三部分，具體設(shè)計思路見圖1。

圖1：云五防智能調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計思路

其中，“防誤票”功能基于五防規(guī)則行對操作票進行審核；“防誤調(diào)度”功能在五防規(guī)則行的基礎(chǔ)上，根據(jù)操作票執(zhí)行順序與一次接線圖實時拓撲對當前擬發(fā)送操作指令進行防誤邏輯判斷；“防誤操作”功能是根據(jù)調(diào)度員發(fā)令過程中激活的一次設(shè)備二維碼，現(xiàn)場操作人員對相關(guān)設(shè)備進行掃碼確認，掃碼正確后激活智能鎖自動解鎖，授予操作人員操作權(quán)限，這是一種軟閉鎖與硬閉鎖的結(jié)合模式。

3.1 防誤票

操作票是根據(jù)操作任務(wù)和設(shè)備操作邏輯，操作設(shè)備對象從初始狀態(tài)到目標狀態(tài)的一系列操作序列。操作票的操作順序必須滿足相應(yīng)的操作規(guī)則，云五防智能調(diào)度系統(tǒng)將“五防”相關(guān)操作規(guī)程寫成“規(guī)則行”，并匯總在規(guī)則庫中?！耙?guī)則行”內(nèi)的信息包括：操作設(shè)備對象、操作設(shè)備狀態(tài)、條件設(shè)備對象、條件設(shè)備狀態(tài)、審票錯誤時報警提示等。

選擇需要審票的操作票后，云五防智能調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則行對每一步操作指令進行判斷，若符合“規(guī)則行”的邏輯，則對下一步進行判斷，直到操作票最后一步；若其中任何一步操作指令不符合“規(guī)則行”的邏輯，則系統(tǒng)發(fā)出“誤票”的報警提示，并返回人工修改。

3.2 防誤調(diào)度

“防誤調(diào)度”功能在五防規(guī)則行的基礎(chǔ)上，根據(jù)操作票執(zhí)行順序與一次接線圖實時拓撲對當前擬發(fā)送操作指令進行防誤邏輯判斷。操作票在審票通過后，進入預(yù)發(fā)令環(huán)節(jié)，云五防智能調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)操作票及操作任務(wù)，在每一步操作指令發(fā)令之前，系統(tǒng)對當前擬發(fā)送操作指令進行防誤閉鎖邏輯判斷，判斷滿足后，對調(diào)度員授予發(fā)令權(quán)限；另外，系統(tǒng)將每一步操作指令在一次接線圖上進行模擬預(yù)演，每一步操作指令對應(yīng)設(shè)備狀態(tài)變更以及可能引起的后果直觀呈現(xiàn)。

云五防智能調(diào)度系統(tǒng)首先對每一步操作指令的設(shè)備初始狀態(tài)進行判斷，當設(shè)備初始狀態(tài)與一次接線圖中設(shè)備實際狀態(tài)一致時，模擬執(zhí)行操作指令和更新設(shè)備狀態(tài)；然后根據(jù)一次接線圖判斷設(shè)備狀態(tài)變更是否符合“五防”規(guī)定，符合要求時執(zhí)行下一步，直到結(jié)束。若出現(xiàn)設(shè)備初始狀態(tài)與一次接線圖中設(shè)備實際狀態(tài)不一致以及設(shè)備狀態(tài)變更不符合“五防”規(guī)定，則系統(tǒng)通過將對應(yīng)設(shè)備變更為警戒色的方式發(fā)出“誤調(diào)度”的報警提示。

3.3 防誤操作

3.3.1 二維碼與智能鎖技術(shù)特征

二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字數(shù)值信息，通過圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理[10]。相較于其它編碼方式，二維碼具有編碼密度高，信息容量大，譯碼可靠性高，成本低，易制作，持久耐用等優(yōu)點，另外，基于二維碼技術(shù)的智能鎖已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)及各種生活場景。

3.3.2 防誤操作策略分析

典型的誤操作包括站內(nèi)誤拉、誤合斷路器，誤入帶電間隔。站外線路設(shè)備的誤操作以接地線操作為主，包括誤掛、漏掛、誤拆、漏拆，種種人為因素導(dǎo)致帶電掛接電線及帶接地線合開關(guān)等惡性事故發(fā)生。

基于二維碼與智能鎖技術(shù)，針對操作人員人為因素導(dǎo)致的誤操作，云五防智能調(diào)度系統(tǒng)提出如下策略，如圖2所示。

其中，調(diào)度員激活操作票上擬操作設(shè)備二維碼，現(xiàn)場操作人員掃描一次設(shè)備二維碼，若兩者一致，則認為操作人員擬操作設(shè)備對象正確，智能鎖自動解鎖，操作人員獲取操作權(quán)限，若兩者不一致，則認為操作人員擬操作設(shè)備對象錯誤，云五防智能調(diào)度系統(tǒng)報警提示。下文將對帶電掛接地線、帶接地線合開關(guān)兩類典型人為因素導(dǎo)致的誤操作事故展開分析：

（1）防止帶電掛接地線。帶電掛接地線誤操作事故往往是由于操作人員人為疏忽、誤登桿引起，因此，將電線桿以二維碼形式作為唯一標識，云五防智能調(diào)度系統(tǒng)提出了防帶電掛接地線防誤策略。

（2）防止帶接地線合開關(guān)。除了上文提及的由于誤登桿導(dǎo)致的帶電掛接地線，拆除接地線時也往往發(fā)生誤拆、漏拆等誤操作，導(dǎo)致帶接地線合開關(guān)惡性事故發(fā)生。云五防智能調(diào)度系統(tǒng)提出了防帶接地線合開關(guān)防誤策略。

4 接地線管理系統(tǒng)

傳統(tǒng)接地線管理主要從制度層面出發(fā)，難以對接地線狀態(tài)進行實時監(jiān)控，若電網(wǎng)運行人員不能實時了解接地線狀態(tài)，將為電力系統(tǒng)埋下嚴重事故隱患；此外，傳統(tǒng)接地線管理難以發(fā)現(xiàn)接地線的遺漏，特別是經(jīng)過一段時間后，存在接地線當前位置無法確定等問題；最后，傳統(tǒng)接地線管理沒有考慮人為因素導(dǎo)致的惡性事故，存在明顯漏洞。

針對上述問題，結(jié)合二維碼與智能鎖技術(shù)，云五防智能調(diào)度系統(tǒng)提出新型接地線管理系統(tǒng)，具體設(shè)計思路見圖3。

當操作設(shè)備對象確認與操作票一致時，接地線管理系統(tǒng)遠程解除智能鎖，操作人員獲取接地線后現(xiàn)場操作，結(jié)束后通過云五防智能調(diào)度系統(tǒng)匯報調(diào)度員，系統(tǒng)平臺圖形拓撲實時對位更新。其中，一副接地線對應(yīng)一把智能鎖，通過智能鎖獲取接地線號。新型接地線管理系統(tǒng)可以有效避免接地線管理不規(guī)范、接地線狀態(tài)不明確、接地線位置不清楚等傳統(tǒng)管理問題，防止帶電掛接地線、帶接地線合開關(guān)等惡性事故發(fā)生。

圖3：接地線管理系統(tǒng)設(shè)計思路

5 結(jié)語

本文從線路設(shè)備誤操作的問題出發(fā)，提出了云五防智能調(diào)度的概念，基于二維碼與智能鎖技術(shù)，通過防誤票、防誤調(diào)度和防誤操作三道防線，構(gòu)成了站內(nèi)外統(tǒng)一結(jié)合、倒閘操作全過程的新型防誤閉鎖系統(tǒng)，為長期以來站外線路操作中存在的帶電掛接地線、帶接地線合開關(guān)，以及操作人員擅自解鎖等人為因素導(dǎo)致的誤操作提供了良好的解決方案。