支持程序化操作的智能操作票生成和管理系統

宋 健，滕井玉

(1.沈陽工程學院,遼寧沈陽110136；2.南京南瑞繼保電氣有限公司,江蘇南京211102)

隨著電網建設速度加快，運行人員相對減少，分攤到每個運行人員的工作隨之增加。如何解決由于運行人員減少與運行壓力增大之間的矛盾，是變電運行亟需解決的一大課題。文獻[1-4]對操作票生成系統進行了研究，從不同的方面為操作票生成提出了方法，但是沒有考慮程序化操作，對倒母操作、二次設備的程序化操作也沒有提出很好的解決方案。程序化操作的應用，可以減少大量的中間環節，提高倒閘操作效率，同時在很大程度上避免了人為因素的誤操作，為變電站安全運行提供可靠保障。在工程實施過程中，程序化操作步驟的定義是個繁瑣易出錯的過程，為減少開票環節的錯誤、提高開票效率，開發了智能操作票生成和管理系統。智能操作票生成和管理系統充分利用高性能計算機強大的圖形化界面功能和資深運行人員豐富的運行經驗，根據運行方式安排和電網實際運行情況正確編寫各種類型的操作票，運行人員只需進行簡單的鼠標操作就可開出操作票。

1 系統特點

該系統是1套包括操作票生成和管理的綜合應用系統，具有智能開票、防誤校驗、操作票管理、統計分析等功能，主要特點如下所示。

（1）智能性。系統通過規則推理能自動開出絕大部分日常運行所需要的操作票，隨著規則庫的不斷積累，出票正確率將會越來越高，從而可以減輕運行人員出票的壓力，幫助運行人員提高出票的正確性，更好地做好防誤判斷，提高運行人員的操作水平。

（2）自我學習。智能操作票生成和管理系統具有自我學習能力。對于相似的間隔進行相同操作時，不需要對每個間隔都一步步地擬寫操作票，可選擇一個典型的間隔進行開票，然后通過自我學習，可以得到和這一間隔具有相同功能的其他間隔的操作票，避免了重復勞動，極大地減少了工作量。

（3）多種操作步驟類型。智能操作票生成和管理系統在開票時除了可以生成遙控操作步驟、置數操作步驟、電腦鑰匙操作步驟、提示操作步驟外，還可生成順控操作步驟。執行順控步驟時不需到運行界面上執行，可在操作票系統的執行窗口直接執行。

（4）多種開票方式。具備多種開票方式，如圖形開票、手工開票、典型票開票、智能開票等。多種開票方式互為補充，運行人員可針對具體任務具體分析，選擇最快捷的方式進行開票。

2 系統結構

該系統由3層體系組成，分別為表示層、邏輯層、數據層。

2.1 表示層

表示層面向用戶，由操作票系統主界面、維護定制界面、圖形系統構成。運行人員在操作票系統主界面上進行開票、執行、管理等日常操作，是最常用的人機界面。運行人員在維護定制界面上進行個性化的定制工作，例如，編輯打印模板，錄入專家知識庫，配置不同角色的權限等。圖形系統反應當前SCADA系統的實時狀態。通過在接線圖上對設備的鼠標操作，選取合適的操作任務形成操作票。圖形開票是開票的最常用方式，具有方便、快捷、直觀的特點。

2.2 邏輯層

邏輯層是應用功能的實現層，由操作票生成、高級應用分析、圖形交互接口、實時系統接口等模塊構成。

（1）操作票生成。由推理機模塊、防誤校驗、多任務沖突校驗、模擬預演等功能模塊構成，是智能操作票生成和管理系統的核心模塊。

（2）高級應用分析。對當前SCADA系統實時數據進行拓撲分析，獲取當前操作對象的拓撲信息。

（3）圖形交互接口。通過圖形交互接口和圖形系統進行交互，得到操作對象、操作任務等信息。

（4）實時系統接口。在操作時，通過實時系統接口獲取當前SCADA系統的實時數據。操作票系統將從SCADA系統獲取的遙測、遙信等實時數據作為開票和執行的基礎。

2.3 數據層

數據層由專家知識庫、管理數據庫、實時數據庫構成。專家知識庫包括操作規則庫、操作術語庫、防誤規則庫等信息。管理數據庫包括操作票記錄、權限數據等管理信息。實時數據庫包括SCADA實時數據庫和拓撲庫。

3 系統功能

3.1 智能開票

在畫面上選擇需操作的設備和操作任務，根據設備本身及相關設備的狀態，通過匹配操作規則庫，系統自動得出一系列的操作序列，智能地生成1張完整的操作票。智能開票可以描述為以下3個步驟：

(1)根據畫面上選擇的設備和操作任務到典型票庫中查找，如果匹配到典型票，則裝載典型票，保存為未審票；如果沒有匹配到典型票，執行第2步。

(2)根據在畫面上選擇的設備和操作任務到已校驗的順控流程定義庫中查找，如果匹配到順控流程定義，則裝載順控流程定義，擬票人根據具體任務進行編輯，如添加提示步驟，然后保存為未審票；如果沒有匹配到順控流程定義，執行第3步。

(3)根據在畫面上選擇的設備和操作任務到操作規則庫中查找操作規則、操作術語，得到這個特定任務的操作規則列表，然后用實際設備替換操作規則列表中的模板設備，得到一系列的實際操作列表。

該系統具有連續開票的功能。可以記憶擬寫的第1張操作票執行后的斷面，在此基礎上繼續擬寫第2張操作票。例如第1張票為“芝云4Q03開關由運行改為冷備用”，這張操作票擬寫完畢后，可在此基礎上繼續擬寫第2張票 “芝云4Q03開關由冷備用改為運行”。開票時如果某個設備的狀態不滿足，可以通過人工置位使其狀態滿足，如果設備組合態不滿足，可以置設備組合態。例如需要擬寫1張“芝云4Q03開關由運行改為冷備用”的操作票，但當前4Q03開關不在運行態，而是熱備用態，此時可以將4Q03開關置為運行態，然后再擬寫“芝云4Q03開關由運行改為冷備用”的操作票。

典票庫中的順控流程有時不能適應各種非典型方式，開票系統能夠根據現場運行方式自動適應需要進行的操作。自適應的方式有2種：

(1)開票時根據現場運行方式自動選擇需要操作的步驟，能自動判斷不符合項，對已滿足目標態的順控步驟，一次設備操作自動跳過，二次設備操作（如壓板之類的操作）自動改成檢查項。

(2)開倒母操作票時，先判斷每個順控步驟的源設備狀態是否滿足，若不滿足，提示用戶是否忽略該步操作；再判斷每個順控步驟的目標設備態是否滿足，若已滿足，提示用戶是否忽略該步操作。

3.2 操作票執行

操作票中的步驟可以包含多種類型，如順控、遙控、就地、置數、提示等。執行順控步驟時，操作票系統和順控服務器交互，順控服務器是順控任務的執行機構。操作票系統執行順控步驟時通知順控服務器需要執行的順控流程，順控服務器查找并解析指定的順控流程，自動生成操作任務列表，順控服務器使用SCADA系統、前置系統與裝置進行交互，根據每一步操作任務對裝置下發相應的操作命令。在執行每一步操作任務時，順控服務器對執行前的狀態和執行后的狀態進行校驗，并進行出錯、超時等處理。運行人員可在操作票系統主界面上全程控制順控任務的執行。例如，可以暫停順控過程或繼續順控過程；當順控操作因條件不滿足或其他原因中斷時，可以將操作票打印成紙質操作票，作為改常規操作用的操作票，用人工操作的方式繼續執行中斷步驟以后的操作；程序化操作具備容錯功能，出錯后不立即中止當前票的執行，提示用戶是否重試，可以將此步驟重復執行幾次。

在順控操作過程中，執行到某步順控任務時會切換到指定的畫面，不需用戶手動切換，方便查看。并對每一步操作任務進行防誤校驗，增強系統的防誤措施。順控任務執行時也具有自適應功能，執行某步順控任務時，先判斷其執行條件，若滿足，則繼續執行下一步或提示用戶。程序化操作出現異常中斷時，系統會自動保存斷面，待中斷原因查明并解決后，或者人工將該步操作完成后，可以再重新調用該操作票，繼續執行未操作的程序化步驟，并且在執行前，先進行安全校核，校核成功才能繼續執行未操作的步驟，若校核失敗，再次彈出中斷操作界面，供運行人員選擇如何處理。

現場操作時，將操作票下傳電腦鑰匙。在是否該上機操作或現場操作完畢時，電腦鑰匙將向操作票系統匯報操作情況。根據電腦鑰匙上送的操作報文，結合正執行的操作票，操作票系統判斷是否需上機遙控操作。若是，則操作票系統通知SCADA系統執行對當前操作步驟對應設備的遙控操作 （選錯操作元件將被禁止遙控，同時要求遙控輸入的操作人和監護人名稱密碼與操作票生成時一致，防止誤分合斷路器的事件發生）。遙控操作完畢且實時遙信狀態返回正確后，才可進行下一步操作。在遙控之后還需電腦鑰匙進行現場開鎖時，操作票系統將當前操作步驟傳給電腦鑰匙，再進行電腦鑰匙的操作。如此反復，直到整個操作結束。對于空開等操作對象可以執行置數操作，直接改變其狀態然后執行下一步操作。允許同一變電站內多組操作人員打開多張操作票同時執行，多個任務同時執行時系統會進行沖突校驗，不允許對同一設備和有邏輯關聯的設備在多個任務里同時操作。

3.3 維護定制工具

該系統提供可視化工具給用戶進行維護定制。

（1）操作規則。為智能開票提供了規則匹配的依據。由一系列的規則和規則集構成智能開票的推理基礎，具體操作票生成時，由推理機模塊調用實時系統接口讀取實時庫中的設備屬性和設備狀態，調用高級應用分析模塊進行接線形式、運行方式等的判斷，將所有得到的信息加上選擇的操作任務按操作規則進行匹配，匹配出惟一的規則，進行操作票的生成。

（2）操作票文本關鍵字。一張操作票由若干關鍵字組成，通過操作票關鍵字定義來描述操作票文本中可能用到的所有關鍵字。操作規則需通過關鍵字定義將實時庫中設備的相關位置描述出來。

（3）操作術語。各地供電企業有自己的術語規范，為了將操作票描述得準確與規范，需要對操作術語進行定制。

（4）防誤規則。通過對防誤規則的定制來滿足倒閘操作的“五防”要求。

（5）管理權限。系統不同的角色有不同的權限，提供定制工具對權限進行管理。

（6）操作票打印模板。各地供電企業可根據當地的管理規范定制打印模板。

該系統還具有傳統的操作票管理、地線庫管理、操作票打印等功能。

4 結束語

該系統基于一次接線圖拓撲搜索和典型票自我學習技術，提供多種開票方式，可以開多種類型的操作步驟的操作票，具有操作票管理、統計分析、仿真培訓等一整套完整功能，是智能操作票生成和管理的綜合應用系統。該系統適用于各種電壓等級的變電站，能夠適應各種復雜的現場情況，從實際應用看，對電網安全穩定運行水平和運行人員的工作效率都有一定的提高。

[1]徐俊杰，許先鋒，杜紅衛，等.電網智能操作票管理系統[J].電力自動化設備，2009，29(11)：98-101.

[2]郭創新，朱傳柏，曹一家，等.基于多智能體的全面防誤策略及智能操作票生成系統[J].電網技術，2006，30(4)：50-54.

[3]陸瑞華，孫 勇，王 毅.華東電網智能操作票系統設計[J].華東電力，2009，37(6)：948-951.

[4]楊澤明，陳飛凌，左干清，等.智能操作票系統在天廣直流輸電換流站中的設計及應用[J].電力系統自動化，2005，29(9)：97-99.