調度操作指揮網絡發令“六步法”設計與實現

周永燦,邱生敏,張 坤,吳小剛,薛國權

(1.中國南方電網電力調度控制中心，廣東 廣州 510700;2.泰豪軟件股份有限公司，江西 南昌 330096)

0 引言

傳統電網調度模式是通過電話進行指令交互。由于語速和口音等存在差異性，以及漢語中同音字的普遍性，這一指令交互方式可能存在調度指令的歧義或干擾以及電網監護盲點等多種問題，已無法適應目前大規模智能電網新一代調度運行管理模式需求。對此，傳統電網應該結合當前發展成熟的尖端技術對現有調度模式進行創新和適應性改造，并在電網結構的不斷發展情況下保證電力系統操作的安全性[1-3]。

目前，已有大量關于網絡技術在調度指令發令方面的應用。文獻[4]基于網絡信息技術，設計了能為調度員操作提供精準數據支持的操作系統?，F場應用案例充分證明了該系統在提高調度員工作效率及操作水平方面的有效性。文獻[5]以實際地市為樣板，按照新一代的調度運行指揮模式，規劃了調度網絡發令體系，將新的指令交互從單一電話下令模式改為網絡交互和電話相結合的多元模式，彌補了純電話調度的缺陷，提升了電網調度安全水平。文獻[6]通過現有成熟的網絡交互模式，梳理調度機構日常調度管理流程，合理劃分調度職級和權限，融合各個調度對象信息交互需求，以快速信息傳遞為主體實現調度單位和受令單位的消息交互?？焖傩畔鬏斈Ｊ絻灮诵畔鬟f流程，并極大地提高了調度效率。由于國網呼和浩特供電局供電面積大、調度和現場人員少，急需構建調度操作防誤新模式替代人工防誤，文獻[7]利用一體化調度操作安全防誤系統實現調度指令安全防誤。以上研究文獻為充分應用現有便捷、快速的網絡系統進行調度指令的傳輸提供了理論指導。

基于以上文獻，本文對基于網絡平臺的調度操作命令發令技術進行探究，搭建了按照“六步法”執行網絡發令指令的系統，并詳細說明了構建并實現基于網絡發令平臺的調度命令操作的執行步驟、指令正確執行的防誤操作流程。

1 基于網絡發令平臺的調度操作的建立

1.1 調度操作基本概念

調度操作指揮系統總體架構需要充分考慮調度數據交互和調度安全。調度操作指揮涉及四大系統，分別為停電管理系統(outage management system,OMS)、能量管理系統(electric management system,EMS)、數據采集與監視控制系統(supervisory control and data acquisition,SCADA)、運行控制系統(operation control system,OCS)。橫向交互中橫跨電網一、二、三區。縱向交互中包含注重總-中-地縣-廠站各級之間的調度指令交互。為了實現新一代調度操作指揮網絡發令體系，將建設六大中心，分別為查詢共享中心、輔助中心、網絡下令中心、安全防誤中心、管理匯報中心、公示中心。調度操作指揮系統總體架構如圖1所示。

圖1 調度操作指揮系統總體架構

①查詢共享中心。查詢共享中心能夠定期將安全一區業務系統的實時設備運行數據、安全三區OMS系統的操作票數據同步至調度操作指揮平臺，有效查詢和共享各項數據。

②輔助中心。輔助中心可以基于調度員的操作需求，在系統數據庫中查找并調用相關電網數據，如開關的分合閘數據、操作任務的執行狀態等。

③網絡下令中心。網絡下令中心實現總-中-地縣-廠站縱向交互。目前，中國南方電網已經全面打通縱向互聯，構建了四級調度操作指揮體系。以南網總調為例，已實現總調向中調、總調向地調、總調向廠站三種縱向交互模式。

④安全防誤中心。安全防誤中心基于現場的實時運行狀態數據，對電網狀態實時數據庫信息進行更新，并向操作監控系統及時傳輸監控信息，以保證調度室獲取的數據與現場數據的互通性和實時性[8]。安全防誤中心包含主站對子站的權限賦予、安全防誤管理以及子站自身的操作權限等功能[9]。調度操作指揮系統還需要對數據作出規范化管控，對調度操作的全過程進行自動校核，在保證指令執行無誤后作閉鎖處理。

⑤管理匯報中心。管理匯報中心能夠對各級調度的執行進行跟蹤，并允許各級調度向上匯報和向下傳遞信息，以實現信息互聯互通。

⑥公示中心。公示中心用于各類規范文件和重要文件的內部公示，實現總調信息上情下達，使各級調度知悉詳情。

1.2 調度安全防誤

調度防誤是電網調度安全中的基礎和關鍵的功能。因此，調度防誤必須重點關注流程上的嚴謹性和規范的合理性[10]。當存在遙控操作時：首先要校驗操作內容，根據操作信息形成臨時斷面；然后跟進操作設備的狀態是否滿足要求；最后校驗操作順序是否合理完成整個安全防誤流程。防誤操作系統的防誤判斷流程如圖2所示。

圖2 防誤操作系統的防誤判斷流程圖

考慮到調度指令的規范性和約束規則，為避免系統出現錯誤判斷，需建立標準化約束規則。標準化約束規則如下。

①規范化檢修計劃流程。該流程對電網設備的檢修以及各類步驟和方法進行統計分析，并考慮如何制定標準框架，使操作步驟順序規范。

②規范化調度操作指令。該流程對電網調度的擬票情況進行匯總，將擬票分成擬票內容規范、審批流程規范、安全分析規范、預令規范等，以實現標準化調度指令，從而確保網絡發令執行操作標準且有效[10]。

③規范化調度指令交互流程。該流程收集和歸納所有網絡發令流程，以業務推進的角度分析如何將所有流程進行有效串聯；對所有可行流程進行對比，選取和應用最佳方案，實現規范指令交互最優解[11]。

④規范化指令歸檔。為確保調度操作運行數據和調度指令的可溯源，該流程對所有操作都留下記錄，包括對每個步驟的人員、時間、設備狀態、操作順序都進行詳細記錄，并引入電子印章模式以確保數據的真實性[12]。

1.3 數據包絡法研究調度操作模型

調度操作指揮網絡發令“六步法”數據包絡分析法(data envelopment analysis，DEA)評估模型如圖3所示。

圖3 調度操作指揮網絡發令“六步法”DEA評估模型

本文采用DEA對調度操作命令進行綜合評估。在指標設計階段，調度操作指揮的“六步法”需要結合調度操作目標和南網調度標準，并按照基本屬性的準確性、實時性、安全性三類調度操作指標進行梳理、篩選和分析，再設定相關指標權重。

而在效率評估階段，利用指標評分體系，根據調度操作防誤和“六步法”的綜合得分，對調度操作指揮網絡發令實施“六步法”操作的前后作對比分析，以評估指標綜合得分并對實際系統應用成果進行論證。

準確性主要考慮當前調度指令下達是否準確。原有交流體系均為電話溝通，準確率無法保證。因此，新調度指揮必須考慮指令的準確。

實時性主要考慮調度下令與現場接收的延時，若無法保證實時或現場環境復雜，則容易出現誤操作。

安全性是確保調度安全防誤，能夠讓調度操作在規范的前提下保證電網安全。

通過對電網調度操作指揮的準確性、實時性和安全性進行評估，所得結果能夠體現調度操作命令“六步法”滿足并提升了調度操作效率。

2 調度操作命令“六步法”的實現

2.1 調度操作“六步法”設計與執行

基于網絡發令平臺并結合調度業務，調度操作形成了規范的“六步法”。六個步驟分別為地調方發令、廠站方復述、地調方及廠站方核實、廠站方報告操作結果、地調方復述及廠站方核實、地調方收令。

①地調方發令。由地調調度向廠站端發送調度指令。在指令下發時，系統能夠校驗票面指令是否符合安全防誤要求。若符合，則傳送指令；若不符合，則提醒調度員重走流程。地調發令全程均利用系統進行記錄，方便調度各環節的追溯。

②廠站方復述。為保證廠站接收并傳輸指令準確無誤，需要廠站在規定時間內進行回復?；貜蛢热菪枰獜S站將接收的指令傳輸給地調方，并設定二次提醒。若規定時間內無回復，將向廠站方發出提醒。廠站復誦全程均利用系統進行記錄，方便調度各環節的追溯。

③地調方及廠站方核實。地調收到廠站回復后，若確認廠站回復內容和地調下發內容一致，則確認下令無誤，允許廠站進行調度指令執行；若內容不一致，地調需要重新下達指令與廠站溝通，直至發送方和接收方指令一致才能進入下一環節。內容的對比和確認可由系統和人工兩種方式進行校驗。

④廠站方報告操作結果。廠站將調度指令中所有內容按照順序操作完成后，需記錄操作結果，并匯集完整情況上報給地調。所有操作順序與操作結果均存儲記錄，方便環節追溯。

⑤地調方復述及廠站方核實。地調接收到廠站的操作結果后，如確認操作內容與指令無誤，則與廠站進行核實。廠站確認操作結果無誤后，告知地調方結果準確，完成此項環節。系統詳細記錄地調與廠站的溝通內容，方便調度各環節追溯。

⑥地調方收令。地調方最終接收并確認廠站操作結果，對調度指令進行收令，并將調度指令執行后的設備狀態等推送給相應系統，以實現狀態的及時更新。所有操作均需進行歷史記錄，方便調度各環節追溯。

為確保調度安全，允許對指令進行人工干預，并在協商確認后結束相關指令。

2.2 調度操作“六步法”評估與模型搭建

2.2.1 調度操作指標設計

在實施調度指令“六步法”之后，需要通過指標體系的建設，更科學地評價調度操作的改進成果。對此，主要考慮以下指標。

(1)

式中：Sa為調度指令接收準確性;a為調度指令下達準確數量;Asum為調度指令下達總量。

(2)

式中：Sb為現場操作指令準確性;b為現場操作指令準確數量;Bsum為現場操作指令總量。

(3)

式中:Sc為調度指令接收準確性;c為調度指令接收準確數量。

(4)

式中：Sd為廠站、地調復誦準確性;d為廠站、地調復誦準確數量;Csum為廠站、地調復誦總量。

(5)

式中：Se為調度指令下達實時性;e為調度指令準時下達數量。

(6)

式中：Sf為調度指令接收實時性;f為調度指令接收準時數量;Dsum為調度指令接收總量。

(7)

式中：Sg為調度指令操作實時性;g為調度指令操作準時數量。

(8)

式中：Sh為地調、廠站復誦防誤安全性;h為地調、廠站復誦無誤數量。

(9)

式中：Si為調度下令防誤安全性;i為調度下令無誤數量。

通過結合上述計算規則，為后期二級指標數值計算提供了計算依據。九項指標能夠從準確性、實時性和安全性三方面證明調度操作質量的提升。

2.2.2 采用組合加權評估法的電網調度操作

由于電網調度業務較為復雜，單一采用線性加權或者非線性加權都會因為某一指標計算結果偏差較大而無法真實評估調度操作情況。因此，本文采用組合加權評價法進行調度操作評價，即在評價指標的匯總綜合計算中，能夠融合線性加權評價法和非線性加權評價法，得出的計算結果真實有效偏差小。組合加權評估如式(10)所示。

y=λ1y1+λ2y2

(10)

式中：y為評價值；y1為轉換處理后的適用線性加權法的指標值；y2為轉換處理后的適用非線性加權法的指標值；λ1為線性加權評價系數；λ2為非線性加權評價系數。

(11)

式中：δ1為線性加權評價值的修正系數；δ2為非線性加權評價值的修正系數。

(12)

(13)

式中：T為組合加權評價得分；n為線性加權指標數量。

(14)

式中：m為線性加權指標數量。

(15)

式中：x為轉化處理后的指標值;w為指標x的權重。

(16)

通過上述計算式可得，通過組合加權進行分析能夠吸收兩種評價的優勢并避免了單一模式的劣勢，最終的指令有效性評價可得出較為精準的評估結果。

2.2.3 基于DEA模型的指標權重賦予

根據DEA模型，將賦予一級指標和二級指標相應的權重，并基于操作的結果進行計算。由于篇幅受限，以下僅列舉南網總調結合南網近幾年在調度指揮中根據指標在現實中的重要程度進行的權重分配。

根據調度操作命令的內容，將以準確性、實時性和安全性作為一類主要指標。二類指標作為一類指標細化評價。因此，本文基于調度業務情況并結合廠站和地調單位進行相關的二類指標設計?；贒EA指標權重如表1所示。

表1 基于DEA指標權重表

3 調度操作“六步法”實際應用成果

3.1 調度操作命令評價展示

通過對調度操作的二級指標進行計算，結合DEA的權重賦值，采用式(10)計算調度操作評估結果。同時，對評價值進行分級處理，按照不同的分值體現基于“六步法”的調度操作系統所屬檔次。

按照調度操作指揮評價結果值，共劃分差(0,40]、較差(40,50]、適中(50,70]、良好(70,85]、優(85,100]五個等級。

3.2 調度操作命令成果展示

在已有建設網絡發令之后，將進行實際成果應用對比，將抽取系統使用前一年數據與系統使用之后的業務數據進行綜合比對。由于系統使用前地調均使用電話下令，步驟上存在一定的不同，因此將使用系統前的多個步驟濃縮成六步，將相關運行次數和平均時間進行累加。系統使用前后業務運行情況對比如表2所示。

表2 系統使用前后業務運行情況對比

由表2可知，在系統使用后地調調度下令均準確無誤，并且在工作量提升了20%的情況下，依然提升了運行效率和準確率。

4 結論

本文通過對調度操作指揮的業務理解和分析，設計了符合網絡發令的“六步法”。該方法在準確性、實時性和安全性上有著極大的提升。在準確性方面，該方法針對南網區域普通話水平普遍低而調度操作指令對普通話要求較高的問題，通過信息化指令交互的模式快速準確傳輸調度指令，避免電話發令造成的歧義。在實時性方面，該方法針對調度操作內容進行比對，確保調度指令下達、現場操作指令、廠站和地調復誦三者內容相同，并跟蹤實際操作情況，實現了從調度指令下發到現場工作執行一致的效果。在安全性方面，該方法通過標準流程化調度指令，確保調度下令和現場操作形成完整的閉環邏輯，使所有調度操作均安全可控，極大地提升了安全防誤水平。