基于調(diào)控一體化的多策略智能防誤系統(tǒng)研究

楊文佳，王君安，晉飛，吳金玉

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261000）

基于調(diào)控一體化的多策略智能防誤系統(tǒng)研究

楊文佳，王君安，晉飛，吳金玉

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261000）

調(diào)控一體化下電網(wǎng)控制是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)化工作，它涉及到調(diào)度下令、監(jiān)控遠(yuǎn)方操作以及運(yùn)維人員現(xiàn)場(chǎng)操作等。調(diào)控中心防誤體系的建設(shè)在廣度上必須建立調(diào)度到監(jiān)控的全過(guò)程管控約束機(jī)制，在深度上必須研究面向電網(wǎng)的分析性防誤方法和策略。基于電網(wǎng)分析調(diào)控一體化多策略智能防誤系統(tǒng)從電網(wǎng)分析、調(diào)控約束、操作流程等方面實(shí)現(xiàn)防誤分析，通過(guò)建立防誤知識(shí)庫(kù)，采用智能推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)防誤分析，保障調(diào)控中心對(duì)電網(wǎng)控制的安全性。

調(diào)控一體化；防誤體系；多策略智能防誤系統(tǒng)

0 引言

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司（以下簡(jiǎn)稱濰坊供電公司）根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司“大運(yùn)行”體系建設(shè)要求，通過(guò)變革組織機(jī)構(gòu)、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，整合調(diào)度、監(jiān)控資源，將監(jiān)控業(yè)務(wù)納入調(diào)度中心，形成調(diào)控一體化管理模式，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行集約化管理［1］。在調(diào)控一體化的運(yùn)行實(shí)踐中，逐步建立了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的管理制度，推進(jìn)了調(diào)控一體化管理工作，但是如何建立配套的電網(wǎng)控制安全保障體系，是需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。面向調(diào)控中心的安全保障體系不僅要吸取變電站“五防”（防止帶負(fù)荷拉開(kāi)關(guān)、防止帶電合接地開(kāi)關(guān)、防止帶接地開(kāi)關(guān)或地線合閘以及誤入操作間隔、誤選操作設(shè)備）的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要立足于調(diào)控中心形成基于調(diào)控一體管理模式的新的防誤安全保障體系，提升電網(wǎng)調(diào)控生產(chǎn)工作的規(guī)范化、流程化、智能化和互動(dòng)化水平。

1 多策略防誤體系分析

調(diào)控中心電網(wǎng)控制是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)化的工作，它涉及到調(diào)度下令、監(jiān)控遠(yuǎn)方操作以及現(xiàn)場(chǎng)操作等［2］。調(diào)控中心防誤體系的建設(shè)不能只面向于某一個(gè)層面或某一個(gè)策略點(diǎn)，在廣度上，它必須形成調(diào)度到監(jiān)控的全過(guò)程流程管控約束機(jī)制；在深度上，它必須研究面向電網(wǎng)的分析性防誤方法和策略。與傳統(tǒng)的防誤手段相比，該防誤體系應(yīng)實(shí)現(xiàn)模擬預(yù)演和操作時(shí)的流程控制，從各個(gè)方面多策略的實(shí)現(xiàn)防誤分析手段，保障調(diào)控中心對(duì)電網(wǎng)控制的安全性。

鑒于調(diào)控一體化系統(tǒng)的控制對(duì)象是電網(wǎng)，不再是單一的變電站、間隔和設(shè)備，因此其防誤規(guī)則不能局限于原有的微機(jī)“五防”防誤規(guī)則，必須形成電網(wǎng)級(jí)的防誤規(guī)則，如停電、合環(huán)、解環(huán)以及對(duì)側(cè)接地本側(cè)送電等，其防誤分析算法方面也需突破原有的規(guī)則式模式。研究基于電網(wǎng)分析調(diào)控一體化多策略智能防誤系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)多種防誤策略進(jìn)行智能組合，以滿足調(diào)控一體化系統(tǒng)對(duì)防誤操作的要求。

1.1 電網(wǎng)分析型防誤策略

電網(wǎng)分析型防誤策略根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際接線方式和運(yùn)行方式以及二次設(shè)備的配置情況，分析操作前后的運(yùn)行狀態(tài)，提取狀態(tài)特征，驅(qū)動(dòng)電網(wǎng)分析型防誤知識(shí)庫(kù)根據(jù)運(yùn)行方式合理性給出約束條件或操作提醒。其過(guò)程如圖1所示。

圖1 防誤分析過(guò)程

電網(wǎng)分析型防誤策略的核心是電網(wǎng)分析型防誤知識(shí)庫(kù)，該知識(shí)庫(kù)中除包含最基本的五防知識(shí)外，還包括一些電網(wǎng)級(jí)的防誤分析，如誤跨電壓等級(jí)電磁環(huán)網(wǎng)、誤使母線失壓、誤使變電站失壓、誤停保電設(shè)備、誤解列、非同期合環(huán)、非同期并列、設(shè)備過(guò)載等。

電網(wǎng)分析型防誤策略的應(yīng)用對(duì)象是電網(wǎng)，該策略采用廣度搜索和深度搜索相結(jié)合的方法，完成對(duì)各種狀態(tài)下電網(wǎng)的分析，形成對(duì)各電氣島的描述。如圖2所示，形成4個(gè)電氣島，當(dāng)操作電氣島之間的開(kāi)關(guān)元件時(shí)，將對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)如下的影響：電氣島4是接地的，電氣島1是帶電的，當(dāng)閉合電氣島1和電氣島4之間的開(kāi)關(guān)元件時(shí)，將形成帶接地合閘的誤操作；閉合電氣島1和電氣島2之間的開(kāi)關(guān)元件，將形成并列操作，需檢同期；閉合電氣島1（或2）和電氣島3之間的開(kāi)關(guān)元件，將形成充電或送電操作。

由此可見(jiàn)，電網(wǎng)分析型防誤策略在防誤分析方法上突破了傳統(tǒng)的規(guī)則式防誤分析方法，引入了拓?fù)浞治龅姆椒▽?duì)操作前后電網(wǎng)狀態(tài)的變化進(jìn)行分析，并構(gòu)建了全網(wǎng)分析型知識(shí)庫(kù)，便于擴(kuò)展防誤規(guī)則，使得操作防誤分析既能適應(yīng)電網(wǎng)的變化，也能適應(yīng)防誤規(guī)則的變化；在防誤規(guī)則上突破了傳統(tǒng)的防誤規(guī)則，增加了面向全網(wǎng)的防誤規(guī)則，更能適應(yīng)調(diào)控中心操作防誤的需要。

圖2 電網(wǎng)電氣島示意

1.2 調(diào)控約束型防誤策略

原有的調(diào)度業(yè)務(wù)和監(jiān)控業(yè)務(wù)是相互獨(dú)立的兩種業(yè)務(wù)，在構(gòu)建的調(diào)控一體防誤體系中，通過(guò)技術(shù)手段加強(qiáng)了兩種業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)調(diào)度命令約束了監(jiān)控操作。若調(diào)度業(yè)務(wù)下達(dá)了對(duì)某設(shè)備的操作命令后，監(jiān)控業(yè)務(wù)在擬票或操作時(shí)，必須按照調(diào)度命令進(jìn)行工作。

1.3 操作流程型防誤策略

根據(jù)操作設(shè)備的操作順序和操作流程可構(gòu)建操作流程型防誤策略。例如，饋線開(kāi)關(guān)由熱備用轉(zhuǎn)冷備用時(shí)，先斷開(kāi)線路側(cè)開(kāi)關(guān)，后斷開(kāi)母線側(cè)開(kāi)關(guān)，反之雖不影響五防規(guī)定，但操作合理性不如前者，故對(duì)該類型操作順序進(jìn)行安全約束。此外，在操作過(guò)程中如違反操作流程導(dǎo)致某項(xiàng)操作步驟未完成，如果要進(jìn)行下一步操作，也會(huì)對(duì)該類型操作進(jìn)行安全約束，以保證遙控操作能夠逐項(xiàng)執(zhí)行。

1.4 模擬預(yù)演式防誤策略

模擬預(yù)演式防誤策略延續(xù)了傳統(tǒng)微機(jī)五防的模擬預(yù)演方式，在系統(tǒng)的模擬環(huán)境下能對(duì)操作進(jìn)行模擬預(yù)演，調(diào)控人員進(jìn)行模擬預(yù)演時(shí)，系統(tǒng)也用當(dāng)前的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行全網(wǎng)的防誤分析，如果存在誤操作，也不允許進(jìn)行模擬操作，模擬操作后形成模擬序列，調(diào)控人員必須按照模擬序列進(jìn)行操作，否則進(jìn)行閉鎖。模擬預(yù)演式防誤策略的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了調(diào)控操作的雙重把關(guān)，即人為把關(guān)和技術(shù)把關(guān)，雙重保險(xiǎn)提高了調(diào)控操作的安全性。

2 多策略防誤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 防誤知識(shí)庫(kù)的建立

防誤知識(shí)庫(kù)是調(diào)控中心防誤體系的核心，它將各種防誤規(guī)則加入知識(shí)庫(kù)中，形成了一套統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展的知識(shí)庫(kù)，保證了當(dāng)前應(yīng)用的同時(shí)也為日后系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用提供了平臺(tái)基礎(chǔ)。

防誤知識(shí)庫(kù)構(gòu)建的基礎(chǔ)是電力調(diào)控領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)，電力調(diào)控領(lǐng)域面向的對(duì)象是實(shí)時(shí)運(yùn)行的電網(wǎng)以及電網(wǎng)容納的各類實(shí)體對(duì)象，在電力系統(tǒng)的調(diào)控自動(dòng)化系統(tǒng)中，已實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)際電網(wǎng)及其實(shí)體對(duì)象的建模、實(shí)時(shí)量測(cè)采集等工作，為實(shí)現(xiàn)面向電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、分析的各類應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)條件，電力調(diào)度控制領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)復(fù)用IEC 61970中描述的CIM模型，在此基礎(chǔ)上形成基本的電力本體知識(shí)庫(kù)。

在電力調(diào)控領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)上形成防誤知識(shí)庫(kù)，包括如下內(nèi)容。

本體狀態(tài)防誤知識(shí)庫(kù)。根據(jù)設(shè)備本身的狀態(tài)特征的防誤特性形成本體狀態(tài)防誤知識(shí)單元，例如設(shè)備掛“停役”牌或設(shè)備處于不可控狀態(tài)。

關(guān)系狀態(tài)防誤知識(shí)庫(kù)。根據(jù)元件與相關(guān)元件的防誤關(guān)系構(gòu)建關(guān)系狀態(tài)防誤知識(shí)單元，例如斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，與其相連接的斷路器必須處在分位；閉合開(kāi)關(guān)或斷路器時(shí)，被隔離的設(shè)備不能處于接地狀態(tài)等。

綜合分析防誤知識(shí)庫(kù)。根據(jù)全網(wǎng)分析得出的防誤類型構(gòu)建綜合分析防誤知識(shí)單元。

操作過(guò)程防誤知識(shí)庫(kù)。根據(jù)操作設(shè)備的操作順序和操作流程構(gòu)建的操作過(guò)程防誤知識(shí)單元。

2.2 防誤推理機(jī)制

防誤知識(shí)庫(kù)只是一個(gè)靜態(tài)的知識(shí)庫(kù)，必須采用智能推理機(jī)制才能進(jìn)行防誤分析，防誤推理機(jī)制流程如圖3所示。

圖3 防誤推理機(jī)制流程

在推理過(guò)程中，首先通過(guò)用戶操作進(jìn)行人機(jī)交互，系統(tǒng)自動(dòng)判別應(yīng)用環(huán)境，判斷是否需要進(jìn)行相關(guān)的防誤分析，由識(shí)別出的操作類型和防誤知識(shí)庫(kù)共同進(jìn)行推理，最終得到推理結(jié)果。

以母線不能失去PT運(yùn)行為例來(lái)介紹防誤知識(shí)庫(kù)的應(yīng)用。首先該防誤的拓?fù)溥^(guò)程只是在母線的連通區(qū)域內(nèi)進(jìn)行搜索判斷，這種類型的防誤判斷還有很多，所以在系統(tǒng)中專門設(shè)置了一類特征邊界區(qū)域子知識(shí)庫(kù)，它根據(jù)自定義的邊界特征進(jìn)行知識(shí)的編輯和積累，它是多種基礎(chǔ)特征的復(fù)雜邏輯的組合，其中基礎(chǔ)特征包括設(shè)備類型、設(shè)備狀態(tài)等。它首先發(fā)散式地得到其相關(guān)區(qū)域設(shè)備集合：

形成設(shè)備庫(kù)集合后，將設(shè)備功能類型作為特征進(jìn)行判斷是否繼續(xù)發(fā)散，如果需要發(fā)散則繼續(xù)進(jìn)行發(fā)散，將發(fā)散的結(jié)果形成區(qū)域，特征邊界區(qū)域求解模型如圖4所示。

圖4 特征邊界區(qū)域求解模型

在進(jìn)行防誤判斷時(shí)可通過(guò)母線的連通區(qū)域知識(shí)單元進(jìn)行區(qū)域搜索，最后通過(guò)指定的特征類型PT進(jìn)行區(qū)域設(shè)備篩選，得出判斷結(jié)果。

2.3 數(shù)據(jù)接口

本系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于EMS系統(tǒng)，因此需要與EMS進(jìn)行接口，包括遙控操作和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口。

遙控操作利用網(wǎng)絡(luò)通信方式，用EMS系統(tǒng)在遙控操作時(shí)先發(fā)送遙控命令給本系統(tǒng)的防誤分析服務(wù)，防誤分析服務(wù)將校驗(yàn)結(jié)果返回給EMS系統(tǒng)，作為遙控的約束條件；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口利用網(wǎng)絡(luò)通信在EMS系統(tǒng)和該系統(tǒng)之間建立變化的遙信遙測(cè)數(shù)據(jù)和信號(hào)發(fā)送和接收機(jī)制，并1min進(jìn)行一次全數(shù)據(jù)同步。利用EMS系統(tǒng)提供XML文件的電網(wǎng)模型和SVG圖形進(jìn)行模型和圖形的同步和轉(zhuǎn)換，并且由EMS系統(tǒng)每天凌晨主動(dòng)發(fā)送全部電網(wǎng)模型和SVG圖形。

本系統(tǒng)通過(guò)接口的方式最大化地利用了EMS資源，減少了重復(fù)投資，更以此為基礎(chǔ)形成了免維護(hù)的防誤體系，降低了日后的維護(hù)成本。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

濰坊電網(wǎng)是山東電網(wǎng)的主要負(fù)荷區(qū)之一，也是山東電網(wǎng)東、西部聯(lián)合的樞紐，500 kV系統(tǒng)與220 kV系統(tǒng)構(gòu)成濰坊電網(wǎng)主網(wǎng)架，網(wǎng)內(nèi)擁有主力發(fā)電廠1座，500 kV變電站4座及220 kV變電站28座。濰坊電網(wǎng)直屬變電站全部實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班，通過(guò)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行“遙控、遙調(diào)、遙測(cè)、遙信”，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)方操作，自動(dòng)化程度的提高不僅節(jié)省了人力、物力，也提高了對(duì)用戶供電的可靠性。同時(shí)，濰坊供電公司目前的EMS系統(tǒng)采用南瑞OPEN3000，除了具備基本的EMS系統(tǒng)功能外，還能對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)的IEC 61970模型和SVG圖形，為其他應(yīng)用的擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)。在管理方面，濰坊供電公司完成了調(diào)控一體化的建設(shè)，調(diào)度和監(jiān)控共享了EMS平臺(tái)，從基本技術(shù)平臺(tái)和管理上都實(shí)現(xiàn)了調(diào)控一體化。電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和新的管理模式的推行，使得遙控操作越來(lái)越多，也產(chǎn)生了很大的安全隱患，因此引入了多策略的防誤系統(tǒng)，從而有效地保證遙控操作的安全性。下面以一個(gè)典型的操作實(shí)例，說(shuō)明本系統(tǒng)是如何進(jìn)行遙控操作的安全分析的。

在一次倒電源操作過(guò)程中，電網(wǎng)的初始的運(yùn)行方式為通過(guò)112開(kāi)關(guān)為杏朱線供電，王朱線111開(kāi)關(guān)連接備用電源，其操作順序是先閉合王朱線111開(kāi)關(guān)，再斷開(kāi)杏朱線112開(kāi)關(guān)，當(dāng)斷開(kāi)杏朱線112開(kāi)關(guān)時(shí)，造成全站失壓，原因是王朱線111開(kāi)關(guān)對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)為熱備狀態(tài)，而線路處在非充電備用狀態(tài)，操作前的防誤校核分析將出現(xiàn)變電站的停電提示，如圖5所示。

當(dāng)遙控操作人員在操作前，看到此警告提示時(shí)，可通過(guò)檢查電網(wǎng)的運(yùn)行方式排查安全隱患，進(jìn)行正確的操作，從而避免誤停電的操作事故的發(fā)生。

圖5 操作造成停電示意

4 結(jié)語(yǔ)

調(diào)控一體化作為新的管理模式，是大運(yùn)行體系建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。濰坊供電公司全面推行調(diào)控一體化的建設(shè)已經(jīng)有數(shù)年的管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，介紹一種新的技術(shù)手段，利用該技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)多個(gè)防誤策略，并通過(guò)實(shí)際案例，表明采用多策略的智能防誤機(jī)制將能全方位的提高調(diào)控生產(chǎn)的安全性，為充分發(fā)揮“大運(yùn)行”體系的優(yōu)越性，提供了一個(gè)良好的思路和解決辦法。

［1］趙亮，錢玉春.適應(yīng)集約化管理的地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度集控一體化建設(shè)思路［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34（14）：96-100.

［2］鄭旺華.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)實(shí)用化探討［J］.江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，24（1）：50-52.

Anti-misoperation Locking System Based on Grid Scheduling and Control Integration

YANG Wenjia，WANG Junan，JIN Fei，WU Jinyu
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261000，China）

Power grid control regulation integration is a rigorous systematic work，which involves dispatch ordered，remote control and site operation etc.Dispatch control center anti-misoperation system must be established in breadth to form the constraint mechanism of whole process from the dispatch process to monitoring and control.Methods and strategies of the antimisoperation are analyzed in depth.Multi-strategy anti-misoperation system based on grid scheduling and control integration achieves the error prevention in the process from power grid analysis，regulatory constraints，operation process and other aspects.The establishment of knowledge base and intelligent reasoning mechanism helps to ensure the safety of power grid.

control integration；anti-misoperation system；multi-strategy of intelligent anti-misoperation system

TM76

B

1007－9904（2015）04－0022－04

2014-11-12

楊文佳（1983），男，工程師，從事調(diào)度運(yùn)行工作；

王君安（1960），男，高級(jí)工程師，從事調(diào)度運(yùn)行工作；

晉飛（1980），男，工程師，從事調(diào)度運(yùn)行工作；

吳金玉（1976），女，高級(jí)工程師，從事繼電保護(hù)工作。