一種基于決策支持系統(tǒng)的智能化電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)研究

王 冠,王勝男

(1.國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003；2.新東北電氣集團高壓開關有限公司，遼寧 沈陽 110046)

電網(wǎng)調度對于電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行起著關鍵的作用。傳統(tǒng)手工抄寫操作票由于數(shù)量繁雜及工作量巨大，不可避免地造成一定的訛誤；基于決策支持系統(tǒng)的電網(wǎng)調度通過計算機輔助[1-4]，實現(xiàn)操作票自動生成與檢驗，不但降低了大量人力、物力的成本，同時也加強了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定與安全。

1 電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)概述

1.1 歷史發(fā)展及特點

20世紀80年代中期，我國的一些研究所和高等院校先后開發(fā)了電網(wǎng)調度操作票自動生成系統(tǒng)，以解決不同變電站、電廠的調度問題。1986年東北網(wǎng)調研發(fā)出通過微機編程自動生成操作票，但因為硬性條件限制，操作票自動生成系統(tǒng)在開票時間和應用廣泛性上都存在著嚴重的不足；1995年華北網(wǎng)調開發(fā)并投入使用電網(wǎng)調度操作票專家系統(tǒng)(HB-NOSE)，開發(fā)環(huán)境為TURBOPROLOG語言，采用了“規(guī)則架+規(guī)則體”及深度優(yōu)先搜索策略，在開票時間上做出了很大的改善；1996年湖南省調率先使用擁有靜態(tài)安全分析功能的電網(wǎng)調度操作票專家系統(tǒng)；其他網(wǎng)調、省調也陸續(xù)開始使用操作票專家系統(tǒng)。目前，南京南瑞集團公司已經把操作票專家系統(tǒng)作為EMS系統(tǒng)的標準配置之一[5-7]。

我國電網(wǎng)調度操作票專家系統(tǒng)，按照開發(fā)手段分為數(shù)據(jù)庫型操作票管理系統(tǒng)、圖形化界面操作票校核系統(tǒng)、推理型操作票專家系統(tǒng)。

1.2 國內外研究現(xiàn)狀

對于決策支持系統(tǒng)的智能化電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)，我國主要進行2方面研究：一方面是從整體高度設計操作票系統(tǒng)模型，利用數(shù)學將其概念化，是一種縱向的研究手段；另一方面是通過設計一種具體的操作票系統(tǒng)模型，將當前的理論進行實際應用。

外國文獻對于決策支持系統(tǒng)有很多獨到的見解，其中較為突出的是降低成本和更好的結構流程。通過模擬和仿真，將決策支持系統(tǒng)應用于柔性制造系統(tǒng)(FMS)，使其能夠持續(xù)地受到決策支持系統(tǒng)控制，其他系統(tǒng)也可以通過決策支持系統(tǒng)進行仿真，拓寬了決策支持系統(tǒng)的適用范圍[8]。

2 智能化電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)設計

2.1 決策支持系統(tǒng)概述

決策支持系統(tǒng)DSS(Decision Support System)是以控制論、管理學、運籌學以及行為學為基礎，通過仿真技術、計算機技術及信息技術等集中解決半結構化的決策問題，支撐決策活動，擁有智能人機交互系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)可以為決策者提供需要的信息、數(shù)據(jù)和背景資料，幫助決策者識別問題和明確決策目標、建立或者修改決策模型、提供決策方案并對決策方案做出評價；通過人機交互比較、分析、判斷，為用戶做出正確的決策提供幫助；提供多種備選決策方案，檢驗決策者的構想和要求，以支持最終的決策[9-11]。

當前決策支持系統(tǒng)有群決策支持系統(tǒng)、分布式決策支持系統(tǒng)、智能決策支持系統(tǒng)IDSS、決策支持中心DSC、綜合決策支持系統(tǒng)SDSS。本次研究智能決策支持系統(tǒng)[12-13]。

2.2 基于決策支持系統(tǒng)的電網(wǎng)調度系統(tǒng)

電網(wǎng)調度是保證對外可靠供電，電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，電力生產工作有序進行而采取的一種合理的管理手段。工作具體內容是根據(jù)各種信息采集設備反饋的數(shù)據(jù)或監(jiān)控人員提供的數(shù)據(jù)信息，結合電網(wǎng)實際運行數(shù)據(jù)(電流、電壓、負荷、頻率等)，并綜合考慮各類生產、生活、工作的開展情況，對電網(wǎng)安全性、經濟性做出判斷，利用電話、自動系統(tǒng)等發(fā)布操作指令，指揮調度自動控制系統(tǒng)或現(xiàn)場操作人員進行調整，例如調整負荷分布、調整發(fā)電機出力、投切電抗器、電容器等，保證電網(wǎng)能夠持續(xù)地安全、穩(wěn)定運行。隨著科學技術不斷進步，現(xiàn)代化控制、監(jiān)測手段日趨完善，支持電網(wǎng)調度的技術也日趨強大[14-15]。

將決策支持系統(tǒng)應用于電網(wǎng)調度系統(tǒng)，自動生成智能化電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)。該系統(tǒng)為用戶提供1個模板，在新增元件、線路時可以按照模板進行自動開票映射；同時利用決策支持系統(tǒng)處理半結構化的優(yōu)勢，允許用戶自定義操作票判定規(guī)則，即用戶新增經驗也可通過決策支持系統(tǒng)模板進行自動映射。

2.3 智能化電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)設計

a.數(shù)據(jù)庫模塊

數(shù)據(jù)庫模塊分為元件庫和決策流程控制庫。元件庫用于操作票生成系統(tǒng)中儲存電路元件；決策流程控制庫在檢驗操作票是否訛誤時確立規(guī)則，同時臨時儲存檢驗操作票規(guī)則，以防信息中斷、丟失信息。

b.邏輯推理模塊

邏輯推理模塊是操作票智能管理系統(tǒng)的核心模塊，通過IF-THEN邏輯對操作票生成及校正進行判定，從而生成操作票元件，按照集合的觀念從數(shù)據(jù)庫中提取或者錄入，再通過操作術語翻譯模塊形成操作票語句，最后輸出提供給工作人員。

c.操作術語翻譯模塊

操作術語翻譯模塊是邏輯推理模塊的輔助模塊，將邏輯推理模塊產生的集合通過翻譯模塊，形成正規(guī)的操作票語句，使非專業(yè)人員也能輕易看懂。操作術語翻譯模塊將電網(wǎng)元件從計算機語言轉化通用語言，是本系統(tǒng)最終對外界面模塊。

d.規(guī)則制定模塊

電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)由于時代發(fā)展，傳統(tǒng)的判定規(guī)則在一定程度上需要改進和更新，由此產生規(guī)則制定模塊。規(guī)則制定模塊為用戶提供選擇自定義規(guī)則或內置規(guī)則，從而在增加新經驗或者更改規(guī)則時，不需要專業(yè)的程序人員進行更新，非專業(yè)人員也可以通過用戶界面輕松進行操作，使操作票系統(tǒng)擁有更加廣泛的應用，大大節(jié)省了人力、物力資源。

e.實時數(shù)據(jù)傳輸模塊

智能化操作票系統(tǒng)經常需要數(shù)據(jù)更新，而實時數(shù)據(jù)傳輸模塊就是在操作票生成與檢驗過程中，提供實時更新的接口。實時數(shù)據(jù)傳輸模塊連接數(shù)據(jù)庫模塊與智能化操作票系統(tǒng)，通過微軟Active-X組件總的ADO手段連接，成為數(shù)據(jù)實時更新的橋梁。

3 案例分析

3.1 操作任務和要求

某電網(wǎng)調度系統(tǒng)對某條線路進行某項操作，通過智能化操作票系統(tǒng)自動生成操作票。首先明確操作任務，依照標準電網(wǎng)操作規(guī)則對01線路進行停役操作，將此項操作的操作票清單提供給操作人員。從本次操作任務中提取各類關鍵詞，操作規(guī)則使用標準電網(wǎng)操作規(guī)則，即系統(tǒng)內置規(guī)則；操作任務為線路停役；操作線路為01線。如表1所示。

表1 某電網(wǎng)操作命令

根據(jù)以上操作任務和要求，操作員打開用戶界面，在“操作線路”下拉菜單中選中“01線路”及“停役”任務，對甲、乙兩地斷路器、隔離開關同時操作。從數(shù)據(jù)庫調用的數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)庫調用的數(shù)據(jù)

進入操作票生成邏輯模塊，根據(jù)操作規(guī)則進行判別，調用系統(tǒng)內置規(guī)則，直接跳過規(guī)則生成模塊，調用系統(tǒng)內置的判定算法。

3.2 邏輯推斷與術語翻譯

操作票系統(tǒng)自動調用操作票生成邏輯算法，對各類元件和數(shù)據(jù)進行分類處理，首先將甲地斷路器改為熱備用狀態(tài)。生成的操作語句如表3所示。

表3 甲地斷路器操作語句

接下來系統(tǒng)按照規(guī)則把乙地斷路器改為熱備用狀態(tài)，按照甲地的處理辦法，可以獲得乙地斷路器5012和5013的集合M3和M4，M3={“乙”、“01線路”、“5012”、“斷路器”、“運行”、“熱備用”}；M4={“乙”、“01線路”、“5013”、“斷路器”、“運行”、“熱備用”}。生成的操作語句如表4所示。

表4 乙地斷路器操作語句

系統(tǒng)對所有斷路器由“運行”改為“熱備用”之后，根據(jù)就近原則，繼續(xù)對乙地隔離開關作進一步處理。同時對線路第1套分相電流、第2套分相電流、遠方跳閘進行處理(系統(tǒng)默認對隔離開關操作之后進行),生成操作語句如表5所示。

表5 乙地其他設備操作語句

再對甲地其他設備進行同樣的操作,生成操作語句如表6所示。

表6 甲地其他設備操作語句

甲地先對停役線路和斷路器做出檢修處理，按照相同方法對乙地線路和斷路器進行處理，再將斷路器5012和5013恢復運行，即可得到檢修線路5XXX的檢修操作集合N10={“乙”、“01線路”、“冷備用”、“檢修”}，同時獲得乙地斷路器5012和5013恢復運行的操作集合：N11={“乙”、“01線路”、“5012”、“斷路器”、“熱備用”、“運行”}；N12={“乙”、“01線路”、“5013”、“斷路器”、“熱備用”、“運行”}，生成操作語句如表7所示。

表7 甲、乙地操作語句

4 結論

本文設計了一種基于決策支持系統(tǒng)的智能化電網(wǎng)調度操作票系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行了深入研究，得出主要結論如下。

a.設計了系統(tǒng)邏輯推理模塊的算法，以規(guī)則判定法為核心，在操作票防誤邏輯設置禁止規(guī)則，調用數(shù)據(jù)庫時檢查是否含有禁止規(guī)則，從而返回結果，得出是否安全的信息。

b.設計了規(guī)則制定算法，通過用戶查詢的線路等信息，設置1個有限的查找區(qū)間。通過判別結果是否存在于查找區(qū)間，來決斷縮小查找區(qū)間或是更改查找區(qū)間，逐層逼近，最后得到1個準確的期望值。

c.設計了術語翻譯算法，將每條操作票語句組成1個集合，翻譯成1句的操作語句，進而將信息傳輸?shù)接脩艚缑?，使得用戶界面獲得詳細的操作任務。