圖形化智能兩票應用管理系統設計與應用

/榆林電力分公司 鞏尚宏/

圖形化智能兩票應用管理系統設計與應用

/榆林電力分公司 鞏尚宏/

本系統利用先進的網絡拓撲和人工智能技術，為變電、輸電各種工作票填寫、許可、終結、評審及倒閘操作票的開寫、審核及執行提供一種圖形化智能平臺。借助變電站主接線圖、電網結構圖、五防邏輯和專家知識庫的應用，用戶可直觀、方便、高效地開寫出正確、規范的變電，輸電一種、二種等類別工作票及變電站倒閘操作票。所設計的系統已在榆林電力分公司投入使用。

網絡拓撲 人工智能 變電站 工作票 操作票

工作票、操作票制度是從事電氣工作時保障人身、電網和設備安全的重要措施。電力系統每年發生的事故當中，相當一部分是因工作票中的安全措施不全或操作票中的操作序列不正確造成的。工作票、操作票的完整性與正確性一直是人們關注的焦點，不僅與間隔、設備命名的規范相關，更涉及到變電站不同的接線方式以及設備布局等。

1 兩票開寫現狀及需求分析

當前，電網的規模越來越大，操作的內容、管理的設備越來越多，設備檢修工作任務越來越繁重，但是傳統的電氣工作票與操作票管理模式（手工填票）仍處于低水平、低效率的狀態，不僅存在著大量重復性的勞動，且存在著很多弊端和缺點：

1）手工填票，字跡不一，缺乏規范性；

2）查閱困難，不便于對歷時較長的兩票進行查找；

3）保存困難，容易造成重要數據丟失；

4）不便于考核統計工作；

5）信息的再利用程度低；

6）不能滿足電力企業管理標準化、規范化和科學化的要求；

7）工作票書寫過程中所作的安全措施可能有漏項，遺漏的安全隱患容易導致事故發生。

鑒于以上所述手工開票所存在的弊端和當今互聯網技術、人工智能技術、網絡通信技術等在人們生活中的快速發展和大規模應用，榆林電力分公司本著在開票中提高業務處理效率，避免人為因素干擾，實現無筆化處理的原則，并保證國標《電力安全工作規程》（變電站和發電廠電氣部分、電力線路部分）的認真貫徹執行，使電氣工作票、操作票（以下簡稱“兩票”）的填寫和執行標準化、規范化、程序化，利用計算機網絡和軟件進行工作票的擬寫、傳輸和審核工作，進行操作票的建立、審核、執行、統計等工作。本文在作了大量的需求調研和分析之后，設計開發了一套圖形化智能兩票應用管理系統。使用本系統可以完成變電站第一、二種工作票，電力線路第一、二種工作票，電力電纜第一、二種工作票與變電站倒閘操作票等幾種票的填寫、審核、執行及考核工作，并可按照需求查詢、統計出相應工作票與操作票的信息，方便電力系統兩票的管理與查閱。

2 系建設目標

本項目采用基于網絡拓撲的智能搜索技術和專家知識庫，構建圖形化智能兩票應用管理系統，實現圖形開票及兩票流程管理，其主要建設目標如下：

1）采用面向連接的矢量圖形系統，實現電網結構圖、變電站主接線圖的繪制，網絡拓撲可自動生成，大大簡化安措知識庫、五防閉鎖規則的維護過程；圖元基于最小圖素設計，通過操作票的執行和管理，即可實現變電站內開關、刀閘、地線、二次壓板等設備的實時狀態管理。

2）采用唯一性標識，通過專家知識庫實現一次、二次設備聯合閉鎖，有效提升工作票及操作票的整體正確性，專家知識同時滿足保證一次、二次設備操作順序及檢修工作安全措施的正確性。

3）系統采用靜態責任區和動態責任區聯合控制，有效保證安措及五防閉鎖規則等重要數據的安全，任一數據的正確性、安全性都有唯一的一個人對其負責，它直接決定著系統開票的正確性和規范性。

4）完全開放性設計，實現用戶可自行添加圖元、閉鎖規則、設備類型、間隔單元、操作術語等，充分保證系統能夠滿足變電站主接線圖變化、技術進步的需求，能夠具備長久生命力和用戶的自維護性。

5）采用并行任務規劃，實現多站、多圖、多任務并行操作，允許一機多站、一站多圖操作；在一站多圖各接線圖間可任意切換，方便顯示和操作。

3 系統方案設計

3.1 系統設計原則

1）先進性原則：系統采用了當今先進的體系架構，實現了異地、多級、分層、靈活、快速的數據管理功能，滿足了多級單位的兩票管理工作需要。同時，系統采用了當今主流的服務器操作系統、數據庫系統、信息平臺管理系統等，有效地減輕了使用人員系統維護的負擔。

2）適用性原則：本系統很好地適應了各單位網絡、信息化發展工作現狀，實現了流程整合、數據整合、分類統計，數據共享以及綜合信息查詢。在業務數據齊備的基礎上，多角度、多方式地提取基礎數據，用于生成適應實際工作要求的多種方式的統計報表。

3）靈活有效的權限管理原則：系統采用了基于角色的訪問控制機制，實現了對用戶權限的全面控制，能夠分級定義操作人員的模塊使用權限以及數據使用范圍，從而保證了各地市局系統管理員可根據本單位實際情況，靈活進行角色設置和系統使用權限分配，降低了系統管理員的工作負擔，提升了系統的易用性和實用性。

4）易操作性原則：系統充分考慮了使用人員的情況，具有直觀、方便、靈活、可操作等特點。

5）系統安全性原則：系統采用了數據庫級、各應用子系統級等多級安全保護措施，并對關鍵數據進行了加密存儲，任何人無法直接讀取數據，同時具有完善的數據備份策略，有效地保障了系統及數據的安全。

3.2 系統網絡結構

系統采用C/S集中模式構建，在局總部信息中心部署數據庫服務器和應用服務器，各變電站、變電檢修單位、變電運行單位、線路運行單位以及局總部的安全、生產管理人員以客戶端方式通過網絡登錄到集中部署的服務器上完成工作票/操作票的開票、簽發、許可、終結、評估、打印、查詢、統計等有關業務操作，其系統網絡結構圖如圖1所示。

圖1 系統網絡結構圖

數據庫服務器、

應用服務器供電局

Intranet網

安全、生產管理人員工作站

變電工區

變電站

變電部門工作站

運行、檢修工作站

線路工區

線路部門工作站

3.3 兩票運行流程圖設計

本系統是按照如圖2所示的工作流程對兩票進行填寫、簽發、審核、查詢及統計等工作。

圖2 兩票運行流程圖

3.4 系統配置要求

（1）服務器操作系統

應用服務器建議使用：Windows 2003 Server及以上版本。

（2）數據庫管理系統軟件

數據庫軟件建議使用：SQLSERVER2000及以上版本。

（3）客戶端軟件

建議使用：WindowsXP或以上版本。

（4）數據庫/應用服務器硬件配置

PC服務器；CPU：2個；硬盤：500G；內存：8G；網卡：2×10/100M以太網卡。

（5）客戶端計算機硬件配置

PC工作站；內存：500MB或以上；硬盤：100G；網卡：1×10/100M以太網；顯示器分辨率：1024 × 768。

3.5 軟件模塊化結構

系統功能主要包括智能兩票開票、系統管理、綜合查詢、統計匯總、待辦任務與相關文檔等七個主要功能模塊。其模塊化結構如圖3所示。

4 系統主要功能描述

圖3 系統模塊化結構圖

圖4 繪圖主界面

系統功能主要包括兩部分：繪圖軟件、圖形化智能兩票應用管理系統。其中繪圖軟件用來繪制在管理系統中使用的一次接線圖，并配置設備的相應信息；管理系統負責智能兩票的開辦、執行、管理、查詢和統計等主要功能模塊。

4.1 繪圖軟件

通過操作專業繪圖軟件，可用于構建一次主接線圖，編輯各類設備圖元或設備屬性以及設置五防操作邏輯，包括新建、修改、刪除等基本操作，具備快速繪制圖形的功能，如相同類型間隔復制或利用模板繪制，可快速繪制圖形。系統也提供自動檢查圖形中錯誤的功能。其主界面如圖4所示。

圖4中左側的工具欄列出了可以對接線圖進行操作的功能按鈕，右側是繪制區。

4.2 圖形化智能兩票應用管理系統［1］

（1） 開具多種工作票、操作票、其他票據以及附頁

開具變電站第一種、第二種工作票，電力線路第一種、第二種工作票，電力電纜第一種、第二種工作票，變電站倒閘操作票，變電站事故應急搶修單，電力線路事故應急搶修單，線路帶電作業票分支票以及多種票據相應附頁。如圖5所示為變電站第一種工作票示例。

圖5 變電站第一種工作票

（2） 網上審批功能

用戶可以通過網絡發送和接收各種票據，并進行填寫、審核、簽發等工作。

圖6 開票流程圖（變電一種、線路一種、電纜一種）

（3）密碼簽名

所有票據簽名均采用密碼簽名，保證系統的安全性。

（4） 待辦任務提示功能

在接收到新的處理任務時有提示功能，直到進行處理為止。

（5） 提供圖形智能開票等多種開票方式

系統可提供“圖形開票”、“手工開票”、“歷史開票”等多種開票方式。

（6） 多種圖形支持

包括“接線圖”圖形開票，附頁“停電圍欄圖”繪制，電網地理接線圖概況的多種圖形方式支持。

（7）智能五防安全邏輯控制

能開出并打印完整的工作票與操作票，所有開出的工作票與操作票都經過系統“五防”閉鎖邏輯條件和設備狀態信息自動判斷所開操作票的正確性。所開操作票整潔、規范、格式化。

（8）票據編號管理

根據規程規定及榆林供電分公司實際情況設定票號格式，自動生成票號，并按照要求自動生成票據。票號以公司為單位進行統一編號排序。

（9） 綜合統計查詢功能

系統能按多種條件對票據進行統計、匯總、查詢、檢索和打印。

（10）操作權限管理功能

操作權限實行分級管理制度，可根據需要決定是否將某種操作的操作權限開放給某一操作人員，由指定人員根據設備的變化自行修改。

（11）開票流程嚴格符合榆林供電分公司《兩票管理細則》的要求

所有票據的開據均嚴格按照榆林供電分公司的要求來設計、實施。圖6為變電一種、線路一種、電纜一種工作票的開票流程圖。

5 技術創新點分析

5.1 實現“網絡化”智能開票

系統采用C/S模式構建，用戶以客戶端方式通過網絡登錄到服務器上完成所有票據開票、簽發、許可、終結、評估、打印、查詢、統計等有關業務操作，大大降低了系統部署、升級和維護的成本，顯著提升了電氣工作票、操作票的填寫和執行標準化、規范化、程序化。

5.2 “圖形化”智能辦票

借助變電站主接線圖、電網結構圖和專家知識庫的應用，用戶可直觀、方便、高效地開寫出正確、規范的變電、輸電一種、二種等類別工作票及變電站倒閘操作票。工作票開寫時，用戶只需在圖形上選中工作設備和工作任務（檢修或試驗），其各種安全措施項即可由專家知識庫中調閱而自動生成，并可在圖形上直觀顯示；操作票的開寫過程，由用戶在圖形上點擊操作，系統基于網絡拓撲技術，可自動進行五防邏輯判斷，保證操作順序的正確。

5.3 智能判別工作任務，防止誤走間隔

目前，國內同類產品大都實現電氣五防中的“三防”，而對于其中的防止誤入間隔功能一直未能很好地體現。本系統依據用戶輸入的工作任務，智能識別、判斷正確工作間隔，開立票據時，點擊非工作間隔，系統自動提示錯誤，智能據入。此項功能的實現，開國內同類產品的先河，有力地保證了兩票開立的正確性，對于保障電力安全生產具有重要意義。

6 應用推廣情況

榆林供電分公司“圖形化智能兩票應用管理系統”項目范圍涵蓋硬件安裝和系統軟件開發調試兩部分。為使該系統切實貼近實際需求，達到真實的立項效果，我局多次邀請有關領導，變電處、送電處和檢修公司的專家以及很多一線工作技術人員一起開會研討，依托過程化管理思路，細化流程，落實要點，在此基礎上成功開發了“圖形化智能兩票應用管理系統”。自2015年1月中旬開始，技術開發人員在榆林供電分公司機房進行服務器等硬件設備的安裝、架設和調試，以及系統軟件部分的自檢試運行。2015年4月起，系統開始在內網上發布運行。經過各方努力，系統應用主要涉及的7個單位、19所變電站所、18種常用票據陸續全部實現上網應用。截止到2015年4月底，在市局安監部的組織下，對公司本部、送電處、變電處、檢修公司、榆陽操作隊及各變電站所相關人員進行了多方式、多批次的操作培訓和在線考核，獲得一致好評，系統應用獲得成功。系統登錄界面如圖7所示。

圖7 系統登錄界面

7 存在的問題及改進方向

“圖形化智能兩票應用管理系統”自投運以來，榆林供電分公司相關職能部門和變電站所成功組織多批次、大范圍的兩票實際應用，大幅提升了兩票開寫效率與質量。但由于現有技術的原因，此系統還存在一些不足，主要體現在：

1）變電站一次設備主接線圖，沒有應用三維技術，進行虛擬仿真搭建，故變電站主接線圖是由傳統的電氣符號建構而成，離真實變電站實景尚有一定距離，所以目前的圖形化智能開票只能是在抽象的電氣符號上點擊創建，而未能在虛擬仿真的電氣設備實物上開據［2］；

2）由于系統應用中存在大量電網結構圖、電氣主接線圖，為減輕網絡傳輸壓力，系統整體架構采用了C/S模式，該模式下需要到各應用單位、變電站所分別創建客戶端，從而給系統使用、維護帶來不便和費用上升。而隨著信息網絡技術的發展，采用B/S架構的應用系統將越來越成為主流，它只需要架設主程序即可，不需要再到各應用單位開立客戶端，從而將大大方便用戶使用，降低維護費用；

3）目前運行的圖形化智能兩票應用管理系統是個孤立運行的系統，而縱觀國內外電力安全管理一體化的發展趨勢，將來該系統必將和派工單、工器具管理等系統融為一體，構成全覆蓋的電力安全輔助管理系統［3］。

8 結束語

圖形化智能兩票應用管理系統的成功應用，可以有效地解決工作票安全措施不完整、不規范，操作票操作順序有誤及二次圖紙與實際設備之間圖實不符等問題，實現了兩票填寫、管理標準化、數字化，大幅提升兩票開寫效率與質量，為保證系統的安全、穩定運行服務，具有較大的社會效益和經濟效益。同時，筆者也指出了系統當前存在的問題及未來改進方向。

［1］姜惠蘭，劉潔，梁昭君. 基于多Agent的變電站操作票自動生成系統［J］.電工電能新技術，2005（4）.

［2］楊永生，郝小欣. 分布交互式仿真技術在變電站仿真中的應用［J］. 電網技術，2000，4（9）：49-53.

［3］江賢康，任建文，崔悅. 地區電網智能防誤一體化操作票系統的設計與實現［J］. 電力科學與工程，2011（3）.