調(diào)度操作指揮網(wǎng)絡(luò)發(fā)令“六步法”設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周永燦,邱生敏,張 坤,吳小剛,薛國權(quán)

(1.中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510700;2.泰豪軟件股份有限公司，江西 南昌 330096)

0 引言

傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度模式是通過電話進(jìn)行指令交互。由于語速和口音等存在差異性，以及漢語中同音字的普遍性，這一指令交互方式可能存在調(diào)度指令的歧義或干擾以及電網(wǎng)監(jiān)護(hù)盲點(diǎn)等多種問題，已無法適應(yīng)目前大規(guī)模智能電網(wǎng)新一代調(diào)度運(yùn)行管理模式需求。對此，傳統(tǒng)電網(wǎng)應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前發(fā)展成熟的尖端技術(shù)對現(xiàn)有調(diào)度模式進(jìn)行創(chuàng)新和適應(yīng)性改造，并在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展情況下保證電力系統(tǒng)操作的安全性[1-3]。

目前，已有大量關(guān)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在調(diào)度指令發(fā)令方面的應(yīng)用。文獻(xiàn)[4]基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，設(shè)計(jì)了能為調(diào)度員操作提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持的操作系統(tǒng)。現(xiàn)場應(yīng)用案例充分證明了該系統(tǒng)在提高調(diào)度員工作效率及操作水平方面的有效性。文獻(xiàn)[5]以實(shí)際地市為樣板，按照新一代的調(diào)度運(yùn)行指揮模式，規(guī)劃了調(diào)度網(wǎng)絡(luò)發(fā)令體系，將新的指令交互從單一電話下令模式改為網(wǎng)絡(luò)交互和電話相結(jié)合的多元模式，彌補(bǔ)了純電話調(diào)度的缺陷，提升了電網(wǎng)調(diào)度安全水平。文獻(xiàn)[6]通過現(xiàn)有成熟的網(wǎng)絡(luò)交互模式，梳理調(diào)度機(jī)構(gòu)日常調(diào)度管理流程，合理劃分調(diào)度職級和權(quán)限，融合各個(gè)調(diào)度對象信息交互需求，以快速信息傳遞為主體實(shí)現(xiàn)調(diào)度單位和受令單位的消息交互。快速信息傳輸模式優(yōu)化了信息傳遞流程，并極大地提高了調(diào)度效率。由于國網(wǎng)呼和浩特供電局供電面積大、調(diào)度和現(xiàn)場人員少，急需構(gòu)建調(diào)度操作防誤新模式替代人工防誤，文獻(xiàn)[7]利用一體化調(diào)度操作安全防誤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度指令安全防誤。以上研究文獻(xiàn)為充分應(yīng)用現(xiàn)有便捷、快速的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度指令的傳輸提供了理論指導(dǎo)。

基于以上文獻(xiàn)，本文對基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的調(diào)度操作命令發(fā)令技術(shù)進(jìn)行探究，搭建了按照“六步法”執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)令指令的系統(tǒng)，并詳細(xì)說明了構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)發(fā)令平臺(tái)的調(diào)度命令操作的執(zhí)行步驟、指令正確執(zhí)行的防誤操作流程。

1 基于網(wǎng)絡(luò)發(fā)令平臺(tái)的調(diào)度操作的建立

1.1 調(diào)度操作基本概念

調(diào)度操作指揮系統(tǒng)總體架構(gòu)需要充分考慮調(diào)度數(shù)據(jù)交互和調(diào)度安全。調(diào)度操作指揮涉及四大系統(tǒng)，分別為停電管理系統(tǒng)(outage management system,OMS)、能量管理系統(tǒng)(electric management system,EMS)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(supervisory control and data acquisition,SCADA)、運(yùn)行控制系統(tǒng)(operation control system,OCS)。橫向交互中橫跨電網(wǎng)一、二、三區(qū)?？v向交互中包含注重總-中-地縣-廠站各級之間的調(diào)度指令交互。為了實(shí)現(xiàn)新一代調(diào)度操作指揮網(wǎng)絡(luò)發(fā)令體系，將建設(shè)六大中心，分別為查詢共享中心、輔助中心、網(wǎng)絡(luò)下令中心、安全防誤中心、管理匯報(bào)中心、公示中心。調(diào)度操作指揮系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 調(diào)度操作指揮系統(tǒng)總體架構(gòu)

①查詢共享中心。查詢共享中心能夠定期將安全一區(qū)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、安全三區(qū)OMS系統(tǒng)的操作票數(shù)據(jù)同步至調(diào)度操作指揮平臺(tái)，有效查詢和共享各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

②輔助中心。輔助中心可以基于調(diào)度員的操作需求，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中查找并調(diào)用相關(guān)電網(wǎng)數(shù)據(jù)，如開關(guān)的分合閘數(shù)據(jù)、操作任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)等。

③網(wǎng)絡(luò)下令中心。網(wǎng)絡(luò)下令中心實(shí)現(xiàn)總-中-地縣-廠站縱向交互。目前，中國南方電網(wǎng)已經(jīng)全面打通縱向互聯(lián)，構(gòu)建了四級調(diào)度操作指揮體系。以南網(wǎng)總調(diào)為例，已實(shí)現(xiàn)總調(diào)向中調(diào)、總調(diào)向地調(diào)、總調(diào)向廠站三種縱向交互模式。

④安全防誤中心。安全防誤中心基于現(xiàn)場的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)狀態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行更新，并向操作監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)傳輸監(jiān)控信息，以保證調(diào)度室獲取的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)的互通性和實(shí)時(shí)性[8]。安全防誤中心包含主站對子站的權(quán)限賦予、安全防誤管理以及子站自身的操作權(quán)限等功能[9]。調(diào)度操作指揮系統(tǒng)還需要對數(shù)據(jù)作出規(guī)范化管控，對調(diào)度操作的全過程進(jìn)行自動(dòng)校核，在保證指令執(zhí)行無誤后作閉鎖處理。

⑤管理匯報(bào)中心。管理匯報(bào)中心能夠?qū)Ω骷壵{(diào)度的執(zhí)行進(jìn)行跟蹤，并允許各級調(diào)度向上匯報(bào)和向下傳遞信息，以實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通。

⑥公示中心。公示中心用于各類規(guī)范文件和重要文件的內(nèi)部公示，實(shí)現(xiàn)總調(diào)信息上情下達(dá)，使各級調(diào)度知悉詳情。

1.2 調(diào)度安全防誤

調(diào)度防誤是電網(wǎng)調(diào)度安全中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵的功能。因此，調(diào)度防誤必須重點(diǎn)關(guān)注流程上的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范的合理性[10]。當(dāng)存在遙控操作時(shí)：首先要校驗(yàn)操作內(nèi)容，根據(jù)操作信息形成臨時(shí)斷面；然后跟進(jìn)操作設(shè)備的狀態(tài)是否滿足要求；最后校驗(yàn)操作順序是否合理完成整個(gè)安全防誤流程。防誤操作系統(tǒng)的防誤判斷流程如圖2所示。

圖2 防誤操作系統(tǒng)的防誤判斷流程圖

考慮到調(diào)度指令的規(guī)范性和約束規(guī)則，為避免系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷，需建立標(biāo)準(zhǔn)化約束規(guī)則。標(biāo)準(zhǔn)化約束規(guī)則如下。

①規(guī)范化檢修計(jì)劃流程。該流程對電網(wǎng)設(shè)備的檢修以及各類步驟和方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并考慮如何制定標(biāo)準(zhǔn)框架，使操作步驟順序規(guī)范。

②規(guī)范化調(diào)度操作指令。該流程對電網(wǎng)調(diào)度的擬票情況進(jìn)行匯總，將擬票分成擬票內(nèi)容規(guī)范、審批流程規(guī)范、安全分析規(guī)范、預(yù)令規(guī)范等，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)度指令，從而確保網(wǎng)絡(luò)發(fā)令執(zhí)行操作標(biāo)準(zhǔn)且有效[10]。

③規(guī)范化調(diào)度指令交互流程。該流程收集和歸納所有網(wǎng)絡(luò)發(fā)令流程，以業(yè)務(wù)推進(jìn)的角度分析如何將所有流程進(jìn)行有效串聯(lián)；對所有可行流程進(jìn)行對比，選取和應(yīng)用最佳方案，實(shí)現(xiàn)規(guī)范指令交互最優(yōu)解[11]。

④規(guī)范化指令歸檔。為確保調(diào)度操作運(yùn)行數(shù)據(jù)和調(diào)度指令的可溯源，該流程對所有操作都留下記錄，包括對每個(gè)步驟的人員、時(shí)間、設(shè)備狀態(tài)、操作順序都進(jìn)行詳細(xì)記錄，并引入電子印章模式以確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性[12]。

1.3 數(shù)據(jù)包絡(luò)法研究調(diào)度操作模型

調(diào)度操作指揮網(wǎng)絡(luò)發(fā)令“六步法”數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(data envelopment analysis，DEA)評估模型如圖3所示。

圖3 調(diào)度操作指揮網(wǎng)絡(luò)發(fā)令“六步法”DEA評估模型

本文采用DEA對調(diào)度操作命令進(jìn)行綜合評估。在指標(biāo)設(shè)計(jì)階段，調(diào)度操作指揮的“六步法”需要結(jié)合調(diào)度操作目標(biāo)和南網(wǎng)調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)，并按照基本屬性的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、安全性三類調(diào)度操作指標(biāo)進(jìn)行梳理、篩選和分析，再設(shè)定相關(guān)指標(biāo)權(quán)重。

而在效率評估階段，利用指標(biāo)評分體系，根據(jù)調(diào)度操作防誤和“六步法”的綜合得分，對調(diào)度操作指揮網(wǎng)絡(luò)發(fā)令實(shí)施“六步法”操作的前后作對比分析，以評估指標(biāo)綜合得分并對實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用成果進(jìn)行論證。

準(zhǔn)確性主要考慮當(dāng)前調(diào)度指令下達(dá)是否準(zhǔn)確。原有交流體系均為電話溝通，準(zhǔn)確率無法保證。因此，新調(diào)度指揮必須考慮指令的準(zhǔn)確。

實(shí)時(shí)性主要考慮調(diào)度下令與現(xiàn)場接收的延時(shí)，若無法保證實(shí)時(shí)或現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，則容易出現(xiàn)誤操作。

安全性是確保調(diào)度安全防誤，能夠讓調(diào)度操作在規(guī)范的前提下保證電網(wǎng)安全。

通過對電網(wǎng)調(diào)度操作指揮的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和安全性進(jìn)行評估，所得結(jié)果能夠體現(xiàn)調(diào)度操作命令“六步法”滿足并提升了調(diào)度操作效率。

2 調(diào)度操作命令“六步法”的實(shí)現(xiàn)

2.1 調(diào)度操作“六步法”設(shè)計(jì)與執(zhí)行

基于網(wǎng)絡(luò)發(fā)令平臺(tái)并結(jié)合調(diào)度業(yè)務(wù)，調(diào)度操作形成了規(guī)范的“六步法”。六個(gè)步驟分別為地調(diào)方發(fā)令、廠站方復(fù)述、地調(diào)方及廠站方核實(shí)、廠站方報(bào)告操作結(jié)果、地調(diào)方復(fù)述及廠站方核實(shí)、地調(diào)方收令。

①地調(diào)方發(fā)令。由地調(diào)調(diào)度向廠站端發(fā)送調(diào)度指令。在指令下發(fā)時(shí)，系統(tǒng)能夠校驗(yàn)票面指令是否符合安全防誤要求。若符合，則傳送指令；若不符合，則提醒調(diào)度員重走流程。地調(diào)發(fā)令全程均利用系統(tǒng)進(jìn)行記錄，方便調(diào)度各環(huán)節(jié)的追溯。

②廠站方復(fù)述。為保證廠站接收并傳輸指令準(zhǔn)確無誤，需要廠站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行回復(fù)。回復(fù)內(nèi)容需要廠站將接收的指令傳輸給地調(diào)方，并設(shè)定二次提醒。若規(guī)定時(shí)間內(nèi)無回復(fù)，將向廠站方發(fā)出提醒。廠站復(fù)誦全程均利用系統(tǒng)進(jìn)行記錄，方便調(diào)度各環(huán)節(jié)的追溯。

③地調(diào)方及廠站方核實(shí)。地調(diào)收到廠站回復(fù)后，若確認(rèn)廠站回復(fù)內(nèi)容和地調(diào)下發(fā)內(nèi)容一致，則確認(rèn)下令無誤，允許廠站進(jìn)行調(diào)度指令執(zhí)行；若內(nèi)容不一致，地調(diào)需要重新下達(dá)指令與廠站溝通，直至發(fā)送方和接收方指令一致才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。內(nèi)容的對比和確認(rèn)可由系統(tǒng)和人工兩種方式進(jìn)行校驗(yàn)。

④廠站方報(bào)告操作結(jié)果。廠站將調(diào)度指令中所有內(nèi)容按照順序操作完成后，需記錄操作結(jié)果，并匯集完整情況上報(bào)給地調(diào)。所有操作順序與操作結(jié)果均存儲(chǔ)記錄，方便環(huán)節(jié)追溯。

⑤地調(diào)方復(fù)述及廠站方核實(shí)。地調(diào)接收到廠站的操作結(jié)果后，如確認(rèn)操作內(nèi)容與指令無誤，則與廠站進(jìn)行核實(shí)。廠站確認(rèn)操作結(jié)果無誤后，告知地調(diào)方結(jié)果準(zhǔn)確，完成此項(xiàng)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)詳細(xì)記錄地調(diào)與廠站的溝通內(nèi)容，方便調(diào)度各環(huán)節(jié)追溯。

⑥地調(diào)方收令。地調(diào)方最終接收并確認(rèn)廠站操作結(jié)果，對調(diào)度指令進(jìn)行收令，并將調(diào)度指令執(zhí)行后的設(shè)備狀態(tài)等推送給相應(yīng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的及時(shí)更新。所有操作均需進(jìn)行歷史記錄，方便調(diào)度各環(huán)節(jié)追溯。

為確保調(diào)度安全，允許對指令進(jìn)行人工干預(yù)，并在協(xié)商確認(rèn)后結(jié)束相關(guān)指令。

2.2 調(diào)度操作“六步法”評估與模型搭建

2.2.1 調(diào)度操作指標(biāo)設(shè)計(jì)

在實(shí)施調(diào)度指令“六步法”之后，需要通過指標(biāo)體系的建設(shè)，更科學(xué)地評價(jià)調(diào)度操作的改進(jìn)成果。對此，主要考慮以下指標(biāo)。

(1)

式中：Sa為調(diào)度指令接收準(zhǔn)確性;a為調(diào)度指令下達(dá)準(zhǔn)確數(shù)量;Asum為調(diào)度指令下達(dá)總量。

(2)

式中：Sb為現(xiàn)場操作指令準(zhǔn)確性;b為現(xiàn)場操作指令準(zhǔn)確數(shù)量;Bsum為現(xiàn)場操作指令總量。

(3)

式中:Sc為調(diào)度指令接收準(zhǔn)確性;c為調(diào)度指令接收準(zhǔn)確數(shù)量。

(4)

式中：Sd為廠站、地調(diào)復(fù)誦準(zhǔn)確性;d為廠站、地調(diào)復(fù)誦準(zhǔn)確數(shù)量;Csum為廠站、地調(diào)復(fù)誦總量。

(5)

式中：Se為調(diào)度指令下達(dá)實(shí)時(shí)性;e為調(diào)度指令準(zhǔn)時(shí)下達(dá)數(shù)量。

(6)

式中：Sf為調(diào)度指令接收實(shí)時(shí)性;f為調(diào)度指令接收準(zhǔn)時(shí)數(shù)量;Dsum為調(diào)度指令接收總量。

(7)

式中：Sg為調(diào)度指令操作實(shí)時(shí)性;g為調(diào)度指令操作準(zhǔn)時(shí)數(shù)量。

(8)

式中：Sh為地調(diào)、廠站復(fù)誦防誤安全性;h為地調(diào)、廠站復(fù)誦無誤數(shù)量。

(9)

式中：Si為調(diào)度下令防誤安全性;i為調(diào)度下令無誤數(shù)量。

通過結(jié)合上述計(jì)算規(guī)則，為后期二級指標(biāo)數(shù)值計(jì)算提供了計(jì)算依據(jù)。九項(xiàng)指標(biāo)能夠從準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和安全性三方面證明調(diào)度操作質(zhì)量的提升。

2.2.2 采用組合加權(quán)評估法的電網(wǎng)調(diào)度操作

由于電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)較為復(fù)雜，單一采用線性加權(quán)或者非線性加權(quán)都會(huì)因?yàn)槟骋恢笜?biāo)計(jì)算結(jié)果偏差較大而無法真實(shí)評估調(diào)度操作情況。因此，本文采用組合加權(quán)評價(jià)法進(jìn)行調(diào)度操作評價(jià)，即在評價(jià)指標(biāo)的匯總綜合計(jì)算中，能夠融合線性加權(quán)評價(jià)法和非線性加權(quán)評價(jià)法，得出的計(jì)算結(jié)果真實(shí)有效偏差小。組合加權(quán)評估如式(10)所示。

y=λ1y1+λ2y2

(10)

式中：y為評價(jià)值；y1為轉(zhuǎn)換處理后的適用線性加權(quán)法的指標(biāo)值；y2為轉(zhuǎn)換處理后的適用非線性加權(quán)法的指標(biāo)值；λ1為線性加權(quán)評價(jià)系數(shù)；λ2為非線性加權(quán)評價(jià)系數(shù)。

(11)

式中：δ1為線性加權(quán)評價(jià)值的修正系數(shù)；δ2為非線性加權(quán)評價(jià)值的修正系數(shù)。

(12)

(13)

式中：T為組合加權(quán)評價(jià)得分；n為線性加權(quán)指標(biāo)數(shù)量。

(14)

式中：m為線性加權(quán)指標(biāo)數(shù)量。

(15)

式中：x為轉(zhuǎn)化處理后的指標(biāo)值;w為指標(biāo)x的權(quán)重。

(16)

通過上述計(jì)算式可得，通過組合加權(quán)進(jìn)行分析能夠吸收兩種評價(jià)的優(yōu)勢并避免了單一模式的劣勢，最終的指令有效性評價(jià)可得出較為精準(zhǔn)的評估結(jié)果。

2.2.3 基于DEA模型的指標(biāo)權(quán)重賦予

根據(jù)DEA模型，將賦予一級指標(biāo)和二級指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重，并基于操作的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。由于篇幅受限，以下僅列舉南網(wǎng)總調(diào)結(jié)合南網(wǎng)近幾年在調(diào)度指揮中根據(jù)指標(biāo)在現(xiàn)實(shí)中的重要程度進(jìn)行的權(quán)重分配。

根據(jù)調(diào)度操作命令的內(nèi)容，將以準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和安全性作為一類主要指標(biāo)。二類指標(biāo)作為一類指標(biāo)細(xì)化評價(jià)。因此，本文基于調(diào)度業(yè)務(wù)情況并結(jié)合廠站和地調(diào)單位進(jìn)行相關(guān)的二類指標(biāo)設(shè)計(jì)?；贒EA指標(biāo)權(quán)重如表1所示。

表1 基于DEA指標(biāo)權(quán)重表

3 調(diào)度操作“六步法”實(shí)際應(yīng)用成果

3.1 調(diào)度操作命令評價(jià)展示

通過對調(diào)度操作的二級指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合DEA的權(quán)重賦值，采用式(10)計(jì)算調(diào)度操作評估結(jié)果。同時(shí)，對評價(jià)值進(jìn)行分級處理，按照不同的分值體現(xiàn)基于“六步法”的調(diào)度操作系統(tǒng)所屬檔次。

按照調(diào)度操作指揮評價(jià)結(jié)果值，共劃分差(0,40]、較差(40,50]、適中(50,70]、良好(70,85]、優(yōu)(85,100]五個(gè)等級。

3.2 調(diào)度操作命令成果展示

在已有建設(shè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)令之后，將進(jìn)行實(shí)際成果應(yīng)用對比，將抽取系統(tǒng)使用前一年數(shù)據(jù)與系統(tǒng)使用之后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比對。由于系統(tǒng)使用前地調(diào)均使用電話下令，步驟上存在一定的不同，因此將使用系統(tǒng)前的多個(gè)步驟濃縮成六步，將相關(guān)運(yùn)行次數(shù)和平均時(shí)間進(jìn)行累加。系統(tǒng)使用前后業(yè)務(wù)運(yùn)行情況對比如表2所示。

表2 系統(tǒng)使用前后業(yè)務(wù)運(yùn)行情況對比

由表2可知，在系統(tǒng)使用后地調(diào)調(diào)度下令均準(zhǔn)確無誤，并且在工作量提升了20%的情況下，依然提升了運(yùn)行效率和準(zhǔn)確率。

4 結(jié)論

本文通過對調(diào)度操作指揮的業(yè)務(wù)理解和分析，設(shè)計(jì)了符合網(wǎng)絡(luò)發(fā)令的“六步法”。該方法在準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和安全性上有著極大的提升。在準(zhǔn)確性方面，該方法針對南網(wǎng)區(qū)域普通話水平普遍低而調(diào)度操作指令對普通話要求較高的問題，通過信息化指令交互的模式快速準(zhǔn)確傳輸調(diào)度指令，避免電話發(fā)令造成的歧義。在實(shí)時(shí)性方面，該方法針對調(diào)度操作內(nèi)容進(jìn)行比對，確保調(diào)度指令下達(dá)、現(xiàn)場操作指令、廠站和地調(diào)復(fù)誦三者內(nèi)容相同，并跟蹤實(shí)際操作情況，實(shí)現(xiàn)了從調(diào)度指令下發(fā)到現(xiàn)場工作執(zhí)行一致的效果。在安全性方面，該方法通過標(biāo)準(zhǔn)流程化調(diào)度指令，確保調(diào)度下令和現(xiàn)場操作形成完整的閉環(huán)邏輯，使所有調(diào)度操作均安全可控，極大地提升了安全防誤水平。