電網倒閘操作網絡化下令安全校核研究

楊 子，賈 偉，王海港，劉路登，吳 迪

(國網安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

電力調度中心一般采用手動輸入、調度電話下令的傳統人工方式進行電網倒閘操作。在進行倒閘操作時，須遵守發令、復誦、記錄、錄音、匯報等制度。

近年來各地電網負荷迅猛增長，規模不斷擴大，設備操作量日益增多，人員工作負荷承載過重，與不斷增長的設備檢修需求之間的不適應性越來越大。可以預見，在不久的將來，倒閘操作會成為檢修流程的瓶頸，特別是遇到春秋季檢修高峰時，計劃檢修及新設備啟動倒閘操作業務中大量操作并行，只能排隊等候調度員輪流下發電話指令，使得本已緊密壓縮的檢修工期再次受到擠占。

如何提高生產流程效率，使調度員從機械的體力勞動中脫離出來專注于電網風險管控和在線分析，已成為調控專業當下需要思考的一個問題。

隨著自動化和信息化水平的不斷提高，網絡化下令替代傳統調度語音電話下令逐漸成為趨勢。網絡化下令能減少對調度人員時間的獨占，使得原來串行的倒閘操作并行開展。安徽公司作為國網系統首批網絡化下令試點單位，已于2019年11月啟動了網絡化下令試運行工作，目前系統處于安全、穩定、高效運行狀態。

文獻[1]顯示網絡化下令相比較傳統人工調度，內容清晰明確，可縮短發令和受令時間，提升工作效率，在誤擾率、占線率等指標方面均有優異表現。但同時，網絡化下令對于安全校核的要求更高，如果現場并未操作，但系統已經回令，此時進行下一步操作就會帶來極大的安全風險。為應對這類安全風險，廣東電力調度中心采用語音識別與深度學習技術進行安全防誤，文獻[2]就是通過對設備狀態安全校核進行風險管控。

而安徽電力調度控制中心根據有限狀態機原理設計了網絡化下令安全校核模塊，以便有效控制網絡化下令風險。有限狀態機(finite state machine, FSM)理論可作為基于事件的控制邏輯建模的標準工具，可清晰準確地描述若干個狀態以及在這些狀態之間轉移和動作的系統。

1 電力調度網絡化下令模式

1.1 網絡化下令特點

網絡化下令系統是通過網絡通信實現調度員與運行人員之間的調度操作聯系，在調度端和廠站端之間實現調度指令發令、復誦、確認、匯報和收令的網絡實時交互系統，實現發令、復誦、確認、匯報和收令各環節電子化，并實時跟蹤和自動記錄執行進度。

相較傳統的調度電話下令，網絡化下令在賬戶安全、操作安全、過程記錄等方面均有優勢(見表1)。

表1 網絡化下令與調度電話下令的安全性對比

(1) 網絡化下令流程與調度電話下令流程吻合。網絡化下令流程嚴格執行了調度規程所要求的發令、復誦、確認、匯報、收令等環節，閉環無遺漏。

(2) 網絡化下令可同時管理多個變電站的倒閘操作。網絡化下令可實現可視化，自動記錄發受令人員和時間信息，無需聽寫或手抄；便于調用各類高級軟件進行安全性分析校驗，為泛在電力物聯網提供基礎支撐；便于開展操作量、操作時間等高級分析，為技術管理提供數據依據等。

(3) 網絡化下令有助于提高工作效率。通常一個運維站管理多個變電站的倒閘操作，大多數變電站為無人值守，實際工作中由于天氣、交通等因素，部分現場人員無法及時到達現場，特別當多個變電站同時有操作任務時，往往無法保障按時操作，進而影響到某項操作關聯的其他廠站的操作。據安徽電力調度控制中心統計，與傳統調度電話下令相比，使用網絡化下令每項調度指令的執行時間可縮短5～10 min，現場人員等待時間可縮短4～6 min，提升了運維站的操作及時性。

1.2 有限狀態機原理

有限狀態機是指在系統中有可數的狀態，某些事件發生時系統從一個狀態轉換到另一個狀態，又稱為事件驅動系統。有限狀態機五元表達式一般為：

其中：K是一個有窮集，其每個元素稱為一個狀態；∑是一個有窮字母表(又稱為輸入符號)，其每個元素稱為一個輸入符號；f是轉換函數，是K×∑→K上的映像，比如：f(ki，a)=kj;(ki∈K，kj∈K)意味著當前狀態為ki、輸入字符為a時，將轉換到下一狀態kj，kj稱為ki的一個后繼狀態；S∈K是唯一的一個初態，FSM通常有一個固定的初始狀態；是一個終態集，終態也稱可接受狀態或結束狀態。

1.3 有限狀態機應用

根據《安徽電力調度控制中心調控倒閘操作網絡化下令管理規定(試行)》(調〔2019〕133號)，網絡化下令系統的正令執行階段包括調控下令、廠站復核、調控確認、廠站回令、調控收令和廠站確認六個環節。

電力設備倒閘操作的網絡化下令的具體環節是具有離散特征的動態行為，有限狀態機原理提供了一種有效的建模思路，將網絡化下令的6個環節加上每次操作結束時的設備狀態校核，一共定義為8個狀態。網絡化下令安全校核模塊狀態轉移流程如圖1所示。

圖1 網絡化下令安全校核模塊狀態轉移流程

要求在下令過程中對違反操作順序規則的操作進行防誤，在操作票調控下令執行環節及廠站回令前進行電網設備狀態校核，根據實時遙信數據信息，校驗當前指令是否操作完成。

2 網絡化下令安全校核模塊搭建

2.1 網絡化下令系統部署

安徽電力調度控制中心將網絡化下令系統部署在安全Ⅲ區(管理信息區)，需要地調、廠站運維辦公區接入安全Ⅲ區，網絡通道順暢是電子化網絡化下令取得成效的基礎。

2.2 網絡化下令系統工作流程

調度操作網絡化下令分為預令下發和正令執行兩階段。預令下發階段包括調度預發、廠站復誦、調度確認等環節；正令執行階段包括調控下令、廠站復核、調度確認、廠站回令、調控收令、廠站確認等環節，其執行流程如下。

(1) 調控下令。省調調度員、省調監控員通過網絡化下令系統向受令單位發布正式操作指令。省調調度員、地調監控員和廠站運行人員在值班期間應始終保持網絡化下令系統處于登錄狀態，確保隨時發布(接收)調度倒閘操作預令、正令，并匯報指令完成情況。若出現網絡化下令系統異?；蚓W絡異常等情況，導致網絡化下令無法正常進行時，省調監控員、地調監控員和廠站運行人員應立即通過調度電話向省調調度員匯報，省調調度員改由調度電話進行下令。

(2) 廠站復核。受令人員核對操作票信息無誤且具備操作條件后，在網絡化下令系統中通過補齊關鍵字缺省或重組調令順序等方式進行復核。若出現對指令內容存有異議、現場不具備操作條件或現場操作出現異常等情況時，省調監控員、地調監控員和廠站運行人員應立即通過調度電話向省調調度員匯報。

(3) 調控確認。省調調度員、省調監控員在網絡化下令系統中核對受令人員復核無誤后，予以確認。調控確認后，受令人員方可按照操作指令的內容和順序進行相應操作。

(4) 廠站回令。受令人員根據操作指令完成相應操作，并核實設備狀態無誤后，通過網絡化下令系統回復操作完成。

(5) 調控收令。省調調度員、省調監控員收到現場回令后，通過網絡化下令系統校核SCADA中設備狀態與指令內容一致后，進行收令。

(6) 廠站確認。省調調度員或省調監控員收令后，受令人員予以確認。

2.3 網絡化下令系統整體框架

網絡化下令系統的整體框架如圖2所示。

圖2 網絡化下令系統整體框架

通過防火墻與隔離裝置實現在安全Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ區之間的數據聯接，同時與工作票系統、調度值班日志和操作票系統交互，打通了省調、地調和廠站的數據網絡，實現了省級電力調度控制中心倒閘操作網絡化下令的預期功能。

2.4 輸入事件與決策系統

網絡化下令系統采用電子化業務流程，使得電網調度倒閘操作業務更加高效、更加清晰，可以清晰地看到調令執行全過程在調度端與廠站端的時間節點與聯系匯報流程。

對于網絡化下令安全校核模塊有限狀態機，其輸入事件為調度或廠站端值班人員在網絡化下令系統中電子簽名確認的數據，以及設備狀態校核返回的數據。

網絡化下令安全校核模塊的決策系統采用混聯結構，系統根據網絡化下令要求進行指令拆解，查找到相關設備，如找不到相關設備則退出；如果匹配到相關設備，對設備初始狀態進行校驗后，方可允許調控下令。等到現場操作完成，還需要對終止狀態進行核對并判斷是否為允許的狀態，校核通過之后方可允許廠站端進行回令，直至廠站確認。至此，一條倒閘操作調令才算完成了操作與安全校核全過程(見圖3)。

圖3 網絡化下令安全校核模塊的決策系統

3 網絡化下令安全校核模塊應用

3.1 網絡化系統界面

網絡化下令系統的界面包含擬票、一審、二審、預令下發、正令執行、歸檔票等模塊，包含每一張操作票的具體狀態與細節信息，例如下令人員姓名、關聯檢修單、受令單位、預計等待時間等，以及模糊查詢功能，以方便查找電網倒閘操作等歷史信息。

3.2 網絡化下令復誦方法

網絡化下令為全部電子化流程，因此，對于原先調度電話模式中的“復誦”環節需加強設計與管理。網絡化下令系統目前具備三種復誦核對方法。

(1) 調令關鍵字缺省校對。

(2) 原調令順序打亂校對。

(3) 語音識別校對。

3.3 網絡化下令安全校核模塊

在網絡化下令的安全校核模塊中，如果任何一個環節沒有完成，則不會進入下一環節。如果現場沒有回令，本條調令就沒有結束，下一條調令則禁止執行。如果現場設備狀態校核不一致，也將禁止繼續操作。各狀態之間無法隨意跳轉，必須按照狀態庫中設計的既定狀態邏輯進行流轉。每一條調令必須通過調令下令/收令人員確認(含簽名與時間)，同時通過設備初始/終止狀態校核，該調令才算是通過全部安全校核。否則該條調令不允許通過，操作票的后續其他倒閘操作調令也不允許操作。

經過安徽電力調度控制中心的實際驗證，基于有限狀態機理論的這一安全校核模塊具備強邏輯，可實現對電網倒閘操作的安全校核功能。

4 結束語

安徽電力調度控制中心建設的網絡化下令系統從實際需求出發，替代傳統調度電話下令，提高了工作效率，提升了安徽電網安全水平。