調(diào)控一體化智能順控技術(shù)的研究

（超高壓輸電公司南寧監(jiān)控中心，廣西 南寧 530022）

0 引言

隨著調(diào)控一體化工作的深入推進(jìn)，南寧監(jiān)控中心已具備實(shí)施輸電線路程序化操作條件，相比傳統(tǒng)的操作模式，減少了變電設(shè)備操作時(shí)間。但因電網(wǎng)安全運(yùn)行的需要，在操作過程中，刀閘分合操作后，除主站遙信單一條件確認(rèn)外，仍需運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行刀閘位置確認(rèn)，較大程度影響了程序化操作效率的提升。基于監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)、主站系統(tǒng)智能操作票、綜合防誤等功能，及主站端刀閘位置“雙確認(rèn)”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站電氣設(shè)備一鍵順控功能，解決無法通過調(diào)度命令智能生成操作票需要人工手動(dòng)開票的問題、刀閘的位置“雙確認(rèn)”的判斷技術(shù)路線中第二判據(jù)的問題、順控操作設(shè)置獨(dú)立順控主機(jī)和獨(dú)立防誤主機(jī)的問題、一鍵順控技術(shù)中順控模塊布置在子站端等問題。

1 變電站調(diào)控一體化智能順控技術(shù)原理

智能順控系統(tǒng)由南寧監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)、監(jiān)控主站系統(tǒng)（智能操作票、綜合防誤功能）、刀閘位置“雙確認(rèn)”軟硬件系統(tǒng)三個(gè)系統(tǒng)組成，通過接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)三個(gè)系統(tǒng)之間的信息交互，由智能操作票模塊最終執(zhí)行變電站設(shè)備的順控操作。

1.1 網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)

1.1.1 網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)架構(gòu)

新建網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)功能不改變?cè)斜O(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)，僅將新增的服務(wù)器、工作站接入原有系統(tǒng)安全I(xiàn)I區(qū)、安全I(xiàn)II區(qū)主交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)與外界通過綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行通信。

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)拓?fù)浼败浻布渲?/p>

網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)包含硬件配置、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用功能模塊、系統(tǒng)接口及其他必要設(shè)備。在安全I(xiàn)I區(qū)新增WEB應(yīng)用服務(wù)器3臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器2臺(tái)，縱向數(shù)據(jù)交互服務(wù)器1臺(tái)，橫向數(shù)據(jù)交互服務(wù)器1臺(tái)，安全I(xiàn)II區(qū)配置數(shù)據(jù)交互服務(wù)器2臺(tái)，服務(wù)器直接接入現(xiàn)有安全I(xiàn)I區(qū)和III區(qū)主交換機(jī)。主要硬件配置包括：應(yīng)用服務(wù)器（兼作數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器）、測(cè)試服務(wù)器、工作站；系統(tǒng)軟件包括：平臺(tái)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、操作系統(tǒng)（含服務(wù)器版和工作站版）；應(yīng)用功能模塊包括：操作票擬定、檢修單管理、設(shè)備狀態(tài)管理、線路帶電作業(yè)、信息匯報(bào)、即時(shí)通信、統(tǒng)計(jì)查詢等[1]。

1.2 監(jiān)控主站智能操作票系統(tǒng)

智能操作票系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)典型票存儲(chǔ)、文本出票、圖形出票、模擬預(yù)演、操作票防誤、智能開票、程序順控等功能。模擬預(yù)演、操作票防誤、智能開票、程序順控是智能操作票功能的核心模塊。智能出票可自動(dòng)分析識(shí)別受控站接線方式與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用預(yù)先定制的操作規(guī)則庫(kù)，根據(jù)操作指令自動(dòng)分解出相應(yīng)操作步驟，出票速度和準(zhǔn)確率極高，同時(shí)智能出票過程經(jīng)拓?fù)湮宸啦轵?yàn)和模擬預(yù)演，只有五防檢驗(yàn)成功和模擬預(yù)演成功，才能生成操作票，減少了運(yùn)行人員逐個(gè)點(diǎn)擊圖標(biāo)出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。程序順控具備系統(tǒng)、完善的操作票專家規(guī)則庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)操作票“一鍵生成”以及操作流程的自動(dòng)化[2]。

1.3 刀閘位置“雙確認(rèn)”軟硬件系統(tǒng)

“雙確認(rèn)”是指確認(rèn)電氣設(shè)備已操作到位應(yīng)至少有2個(gè)非同樣原理或非同源的指示同時(shí)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，對(duì)于刀閘，一般采用位置遙信作為主判據(jù)，非同源信號(hào)點(diǎn)（如視頻分析結(jié)果點(diǎn)、姿態(tài)傳感器采集校驗(yàn)點(diǎn)等）作為第二判據(jù)[3]。監(jiān)控中心刀閘位置“雙確認(rèn)”軟硬件系統(tǒng)包含程序化操作及設(shè)備位置雙確認(rèn)系統(tǒng)，采用主站端視頻圖像智能計(jì)算服務(wù)單元加站端攝像單元的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行部署。視頻圖像智能計(jì)算服務(wù)部署在調(diào)控中心主站側(cè)，主要負(fù)責(zé)運(yùn)檢圖像識(shí)別算法運(yùn)算、運(yùn)檢圖像樣本庫(kù)存儲(chǔ)管理、算法發(fā)布與下載管理等。站端主要負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)采集分析、刀閘位置傳感器等，配合實(shí)現(xiàn)對(duì)受控站一鍵程序化操作中設(shè)備位置雙確認(rèn)功能。

1.3.1 配合圖像識(shí)別的刀閘姿態(tài)傳感“雙確認(rèn)”主站順控程序

視頻圖像智能計(jì)算服務(wù)單元對(duì)所有待操作設(shè)備進(jìn)行操作前的狀態(tài)確認(rèn)。順控操作開始后，每一步操作結(jié)果由主站監(jiān)控系統(tǒng)將變位信號(hào)通知到視頻圖像智能計(jì)算服務(wù)單元，視頻圖像智能計(jì)算服務(wù)單元根據(jù)站端視頻圖像分析結(jié)果作為輔助判據(jù)，再回傳至主站監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合站端原有位置接點(diǎn)或傳感器遙信形成開關(guān)、刀閘位置雙確認(rèn)，以便自動(dòng)執(zhí)行下一步操作[4]。

1.3.2 刀閘姿態(tài)檢測(cè)算法

預(yù)先離線訓(xùn)練基礎(chǔ)模型，部署算法訓(xùn)練服務(wù)后可在線對(duì)算法進(jìn)行訓(xùn)練。主要將商用的算法在目標(biāo)檢測(cè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步做目標(biāo)分隔，將刀閘各個(gè)部件分隔出來，描繪刀閘大致輪廓，增強(qiáng)準(zhǔn)確率。系統(tǒng)應(yīng)用后，將在應(yīng)用場(chǎng)景中產(chǎn)生大量的視頻、圖像數(shù)據(jù)。也會(huì)有多樣化視頻分析算法投入應(yīng)用，在算法準(zhǔn)確率提升中，應(yīng)用類似“小樣本學(xué)習(xí)”“機(jī)器深度學(xué)習(xí)”等人工智能技術(shù)手段，讓系統(tǒng)具備“人工智能”，準(zhǔn)確、及時(shí)，最終達(dá)到系統(tǒng)實(shí)用化的目標(biāo)。主站系統(tǒng)需要兼容不同雙確認(rèn)方式，實(shí)現(xiàn)兩站間線路的順序操作、開關(guān)刀閘位置雙確認(rèn)、站間拓?fù)湮宸?、輔助判據(jù)五防等功能[5]。

1.4 實(shí)現(xiàn)各功能模塊的通訊接口

1.4.1 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)與監(jiān)控主站系統(tǒng)接口

網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)是南方電網(wǎng)總調(diào)與各中調(diào)對(duì)變電站實(shí)施控制的主要手段之一。該系統(tǒng)覆蓋并貫通總調(diào)、中調(diào)、地調(diào)及縣調(diào)，南寧監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)建立與總調(diào)、中調(diào)網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)對(duì)接（OCS系統(tǒng)接口改造后可實(shí)現(xiàn)），安全I(xiàn)區(qū)/II區(qū)接口從OCS/EMS系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)及數(shù)據(jù)，通過安全I(xiàn)I區(qū)/III區(qū)的同步服務(wù)器與OMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及功能集成共享。OCS在安全I(xiàn)I區(qū)提供圖模輸出服務(wù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出服務(wù)，在II區(qū)提供安全校核功能，在I區(qū)提供遠(yuǎn)方控制功能和綜合防誤功能[6]。OMS/DICP提供的調(diào)度操作人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)智能出票、操作票管理、模擬預(yù)演、防誤校核、流程控制、網(wǎng)絡(luò)發(fā)令。網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)的功能將與現(xiàn)有PCS-9000監(jiān)控主站系統(tǒng)接口，這樣便可以實(shí)現(xiàn)使用PCS-9000系統(tǒng)中的智能操作票的順控功能。

1.4.2 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主站系統(tǒng)與視頻主站系統(tǒng)的通訊接口

在I區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻圖像智能計(jì)算服務(wù)單元通訊的方式和防護(hù)措施，保證系統(tǒng)安全。實(shí)現(xiàn)圖像智能計(jì)算服務(wù)單元通過正反向隔離裝置和監(jiān)控主站系統(tǒng)通訊進(jìn)行雙確認(rèn)。研究實(shí)現(xiàn)視頻智能計(jì)算服務(wù)單元通過網(wǎng)絡(luò)和RS-485或串口等接口，接入南寧監(jiān)控中心現(xiàn)有遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)控裝置，主站通過遠(yuǎn)動(dòng)通道交互進(jìn)行雙確認(rèn)。

2 變電站調(diào)控一體化智能順控技術(shù)特點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)與監(jiān)控主站系統(tǒng)智能操作票模塊接口互聯(lián)。實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度令的語句抓取識(shí)別，根據(jù)操作票庫(kù)和規(guī)則庫(kù)自動(dòng)生成電力設(shè)備操作票[7]。

（2）通過基于視頻智能分析、姿態(tài)傳感器信號(hào)判斷刀閘位置，滿足“雙確認(rèn)”第二判據(jù)。

（3）刀閘“雙確認(rèn)”采用的視頻學(xué)習(xí)方法是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法將視頻監(jiān)控技術(shù)與智能圖像分析技術(shù)相結(jié)合，自動(dòng)識(shí)別刀閘位置。

（4）基于現(xiàn)南寧監(jiān)控中心所使用的主站系統(tǒng)的智能操作票功能，只需要主站做好配套的雙確認(rèn)邏輯，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備順序操作。

3 變電站調(diào)控一體化智能順控技術(shù)解決的問題

（1）解決無法通過調(diào)度命令智能生成操作票，需要人工手動(dòng)開票的問題。技術(shù)方案采用OMS或DICP實(shí)現(xiàn)智能出票、操作票管理、模擬預(yù)演、網(wǎng)絡(luò)發(fā)令，結(jié)合OCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合防誤、遙控下發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)度操作全過程的自動(dòng)執(zhí)行。

（2）解決刀閘的位置“雙確認(rèn)”的判斷技術(shù)路線中第二判據(jù)的問題。采用主站端視頻圖像智能計(jì)算服務(wù)單元加站端攝像單元的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行部署，配合刀閘本體傳感器，實(shí)現(xiàn)開關(guān)刀閘設(shè)備的位置雙確認(rèn)及順序控制功能。

（3）解決順控操作設(shè)置獨(dú)立順控主機(jī)和獨(dú)立防誤主機(jī)的問題。程序操作基于現(xiàn)南寧監(jiān)控中心所使用的主站系統(tǒng)PCS-9000主站系統(tǒng)的智能操作票功能，只需要主站做好配套的雙確認(rèn)邏輯，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的順序操作、開關(guān)刀閘位置雙確認(rèn)、站間拓?fù)湮宸?、輔助判據(jù)五防等功能。

（4）解決以往一鍵順控技術(shù)中順控模塊布置在站端的問題。技術(shù)路線順控模塊布置在調(diào)控中心端，體投資規(guī)模較小，信息交互的次數(shù)、信息量、涉及控制的指令較多，可以執(zhí)行的順控操作類型多，極大提高的工作效率。

4 結(jié)語

變電站調(diào)控一體化智能順控技術(shù)能實(shí)現(xiàn)分解執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)調(diào)度指令生成智能操作票，在程序化操作下智能判別斷路器、刀閘狀態(tài)位置的變電設(shè)備順控功能，減少操作時(shí)間，提高程序化操作水平和智能控制水平。