云五防智能調度系統策略

文/沈磊 趙彬 徐焰 方雨康 卞欣

1 引言

電力生產中，為確保人身、電網、設備的安全，避免各類誤操作事故的發生，必須采取防誤閉鎖措施[1]。傳統的防誤閉鎖系統按照閉鎖方式的不同，大體有三種類型：機械式防誤閉鎖系統、電氣式防誤閉鎖系統、微機式防誤閉鎖系統[2-3]。

近年來，隨著電力運行管理模式的改變，防誤系統對閉鎖方式也提出了新要求，新型防誤閉鎖技術被應用與防誤系統設計中。文獻[4]提出了變電站在線式一體化防誤閉鎖系統技術得到應用，其核心理念即將傳統防誤閉鎖功能集成在監控系統中，實現監控系統與防誤閉鎖系統圖形、數據庫的統一。文獻[5]提出了基于變電站綜合自動化系統的間隔層測控裝置，實現間隔層五防閉鎖的方案。文獻[6]針對調控遠方遙控操作，對防誤一體化建模、統一防誤采集規范、一體化防誤邏輯規則等關鍵技術給出了相應的解決方案。文獻[7]針對微機型防誤裝置的缺點，提出了一種全新的基于大網絡結構+間隔內閉鎖設計思想的網絡型微機防誤閉鎖系統。文獻[8]提出了一個基于CAN總線的網絡化防誤系統的設計方案，避免了人為因素導致的防誤系統不能有效作用的情況。

但是，現有的防誤閉鎖系統仍存在以下三方面問題：

（1）未考慮線路上接地線的誤操作。《國家電網公司電力安全工作規程》中指出，在電力線路上工作時必須嚴格按規定裝設接地線，履行“停電、驗電、掛接地線”安全措施。然而，長期以來始終無法杜絕人為因素造成的惡性誤操作事故，在技術手段或管理措施方面也沒有提出很好的解決方案，裝設和拆除接地線往往依賴操作人員的主觀判斷。

（2）未考慮操作人員擅自解鎖造成的誤操作事故發生。文獻[9]對南方電網2003-2009年間發生的131起誤操作事故進行統計，其中，防誤裝置運行正常但工作人員擅自解鎖造成的誤操作事故有25起。

（3）現有的防誤閉鎖系統僅考慮操作人員誤操作，沒有考慮倒閘操作票的錯誤、調度員發令操作的錯誤。

針對上述問題，本文提出云五防智能調度系統這一解決思路，圍繞“五防”核心內容，形成站內外統一結合、涵蓋全過程倒閘操作流程的新型防誤閉鎖系統，另外，基于二維碼與智能鎖技術，解決傳統防誤閉鎖系統無法防止帶電掛接地線、帶接地線合開關、操作人員擅自解鎖誤操作的問題，提高倒閘操作的安全性和可靠性。

2 云五防智能調度的定義

倒閘操作是由電網調度員與現場操作人員配合完成，正確的倒閘操作流程包括倒閘操作票的擬寫、審核，在倒閘操作票審核正確的基礎上由電網調度員向現場操作人員發布指令，現場操作人員復誦無誤后開始操作，操作完畢后向電網調度員匯報，完成倒閘操作的一個完整流程。

“云五防智能調度”是涵蓋了倒閘操作全過程的新型防誤閉鎖系統，現給出其定義如下：云五防智能調度，以“五防”為核心理念，采用二維碼與智能鎖技術，形成站內外統一結合的全網防誤閉鎖系統，并基于倒閘操作流程，解決倒閘操作過程中存在的誤票、誤調度、誤操作等人為因素問題。

3 云五防智能調度系統設計思路

云五防智能調度系統按實現功能可劃分為防誤票、防誤調度與防誤操作三部分，具體設計思路見圖1。

圖1：云五防智能調度系統設計思路

其中，“防誤票”功能基于五防規則行對操作票進行審核；“防誤調度”功能在五防規則行的基礎上，根據操作票執行順序與一次接線圖實時拓撲對當前擬發送操作指令進行防誤邏輯判斷；“防誤操作”功能是根據調度員發令過程中激活的一次設備二維碼，現場操作人員對相關設備進行掃碼確認，掃碼正確后激活智能鎖自動解鎖，授予操作人員操作權限，這是一種軟閉鎖與硬閉鎖的結合模式。

3.1 防誤票

操作票是根據操作任務和設備操作邏輯，操作設備對象從初始狀態到目標狀態的一系列操作序列。操作票的操作順序必須滿足相應的操作規則，云五防智能調度系統將“五防”相關操作規程寫成“規則行”，并匯總在規則庫中?！耙巹t行”內的信息包括：操作設備對象、操作設備狀態、條件設備對象、條件設備狀態、審票錯誤時報警提示等。

選擇需要審票的操作票后，云五防智能調度系統根據規則行對每一步操作指令進行判斷，若符合“規則行”的邏輯，則對下一步進行判斷，直到操作票最后一步；若其中任何一步操作指令不符合“規則行”的邏輯，則系統發出“誤票”的報警提示，并返回人工修改。

3.2 防誤調度

“防誤調度”功能在五防規則行的基礎上，根據操作票執行順序與一次接線圖實時拓撲對當前擬發送操作指令進行防誤邏輯判斷。操作票在審票通過后，進入預發令環節，云五防智能調度系統根據操作票及操作任務，在每一步操作指令發令之前，系統對當前擬發送操作指令進行防誤閉鎖邏輯判斷，判斷滿足后，對調度員授予發令權限；另外，系統將每一步操作指令在一次接線圖上進行模擬預演，每一步操作指令對應設備狀態變更以及可能引起的后果直觀呈現。

云五防智能調度系統首先對每一步操作指令的設備初始狀態進行判斷，當設備初始狀態與一次接線圖中設備實際狀態一致時，模擬執行操作指令和更新設備狀態；然后根據一次接線圖判斷設備狀態變更是否符合“五防”規定，符合要求時執行下一步，直到結束。若出現設備初始狀態與一次接線圖中設備實際狀態不一致以及設備狀態變更不符合“五防”規定，則系統通過將對應設備變更為警戒色的方式發出“誤調度”的報警提示。

3.3 防誤操作

3.3.1 二維碼與智能鎖技術特征

二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理[10]。相較于其它編碼方式，二維碼具有編碼密度高，信息容量大，譯碼可靠性高，成本低，易制作，持久耐用等優點，另外，基于二維碼技術的智能鎖已廣泛應用于各行各業及各種生活場景。

3.3.2 防誤操作策略分析

典型的誤操作包括站內誤拉、誤合斷路器，誤入帶電間隔。站外線路設備的誤操作以接地線操作為主，包括誤掛、漏掛、誤拆、漏拆，種種人為因素導致帶電掛接電線及帶接地線合開關等惡性事故發生。

基于二維碼與智能鎖技術，針對操作人員人為因素導致的誤操作，云五防智能調度系統提出如下策略，如圖2所示。

其中，調度員激活操作票上擬操作設備二維碼，現場操作人員掃描一次設備二維碼，若兩者一致，則認為操作人員擬操作設備對象正確，智能鎖自動解鎖，操作人員獲取操作權限，若兩者不一致，則認為操作人員擬操作設備對象錯誤，云五防智能調度系統報警提示。下文將對帶電掛接地線、帶接地線合開關兩類典型人為因素導致的誤操作事故展開分析：

（1）防止帶電掛接地線。帶電掛接地線誤操作事故往往是由于操作人員人為疏忽、誤登桿引起，因此，將電線桿以二維碼形式作為唯一標識，云五防智能調度系統提出了防帶電掛接地線防誤策略。

（2）防止帶接地線合開關。除了上文提及的由于誤登桿導致的帶電掛接地線，拆除接地線時也往往發生誤拆、漏拆等誤操作，導致帶接地線合開關惡性事故發生。云五防智能調度系統提出了防帶接地線合開關防誤策略。

4 接地線管理系統

傳統接地線管理主要從制度層面出發，難以對接地線狀態進行實時監控，若電網運行人員不能實時了解接地線狀態，將為電力系統埋下嚴重事故隱患；此外，傳統接地線管理難以發現接地線的遺漏，特別是經過一段時間后，存在接地線當前位置無法確定等問題；最后，傳統接地線管理沒有考慮人為因素導致的惡性事故，存在明顯漏洞。

針對上述問題，結合二維碼與智能鎖技術，云五防智能調度系統提出新型接地線管理系統，具體設計思路見圖3。

當操作設備對象確認與操作票一致時，接地線管理系統遠程解除智能鎖，操作人員獲取接地線后現場操作，結束后通過云五防智能調度系統匯報調度員，系統平臺圖形拓撲實時對位更新。其中，一副接地線對應一把智能鎖，通過智能鎖獲取接地線號。新型接地線管理系統可以有效避免接地線管理不規范、接地線狀態不明確、接地線位置不清楚等傳統管理問題，防止帶電掛接地線、帶接地線合開關等惡性事故發生。

圖3：接地線管理系統設計思路

5 結語

本文從線路設備誤操作的問題出發，提出了云五防智能調度的概念，基于二維碼與智能鎖技術，通過防誤票、防誤調度和防誤操作三道防線，構成了站內外統一結合、倒閘操作全過程的新型防誤閉鎖系統，為長期以來站外線路操作中存在的帶電掛接地線、帶接地線合開關，以及操作人員擅自解鎖等人為因素導致的誤操作提供了良好的解決方案。