支持程序化操作的智能操作票生成和管理系統(tǒng)

宋 健，滕井玉

(1.沈陽工程學(xué)院,遼寧沈陽110136；2.南京南瑞繼保電氣有限公司,江蘇南京211102)

隨著電網(wǎng)建設(shè)速度加快，運(yùn)行人員相對(duì)減少，分?jǐn)偟矫總€(gè)運(yùn)行人員的工作隨之增加。如何解決由于運(yùn)行人員減少與運(yùn)行壓力增大之間的矛盾，是變電運(yùn)行亟需解決的一大課題。文獻(xiàn)[1-4]對(duì)操作票生成系統(tǒng)進(jìn)行了研究，從不同的方面為操作票生成提出了方法，但是沒有考慮程序化操作，對(duì)倒母操作、二次設(shè)備的程序化操作也沒有提出很好的解決方案。程序化操作的應(yīng)用，可以減少大量的中間環(huán)節(jié)，提高倒閘操作效率，同時(shí)在很大程度上避免了人為因素的誤操作，為變電站安全運(yùn)行提供可靠保障。在工程實(shí)施過程中，程序化操作步驟的定義是個(gè)繁瑣易出錯(cuò)的過程，為減少開票環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤、提高開票效率，開發(fā)了智能操作票生成和管理系統(tǒng)。智能操作票生成和管理系統(tǒng)充分利用高性能計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形化界面功能和資深運(yùn)行人員豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)運(yùn)行方式安排和電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況正確編寫各種類型的操作票，運(yùn)行人員只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)操作就可開出操作票。

1 系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)是1套包括操作票生成和管理的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，具有智能開票、防誤校驗(yàn)、操作票管理、統(tǒng)計(jì)分析等功能，主要特點(diǎn)如下所示。

（1）智能性。系統(tǒng)通過規(guī)則推理能自動(dòng)開出絕大部分日常運(yùn)行所需要的操作票，隨著規(guī)則庫的不斷積累，出票正確率將會(huì)越來越高，從而可以減輕運(yùn)行人員出票的壓力，幫助運(yùn)行人員提高出票的正確性，更好地做好防誤判斷，提高運(yùn)行人員的操作水平。

（2）自我學(xué)習(xí)。智能操作票生成和管理系統(tǒng)具有自我學(xué)習(xí)能力。對(duì)于相似的間隔進(jìn)行相同操作時(shí)，不需要對(duì)每個(gè)間隔都一步步地?cái)M寫操作票，可選擇一個(gè)典型的間隔進(jìn)行開票，然后通過自我學(xué)習(xí)，可以得到和這一間隔具有相同功能的其他間隔的操作票，避免了重復(fù)勞動(dòng)，極大地減少了工作量。

（3）多種操作步驟類型。智能操作票生成和管理系統(tǒng)在開票時(shí)除了可以生成遙控操作步驟、置數(shù)操作步驟、電腦鑰匙操作步驟、提示操作步驟外，還可生成順控操作步驟。執(zhí)行順控步驟時(shí)不需到運(yùn)行界面上執(zhí)行，可在操作票系統(tǒng)的執(zhí)行窗口直接執(zhí)行。

（4）多種開票方式。具備多種開票方式，如圖形開票、手工開票、典型票開票、智能開票等。多種開票方式互為補(bǔ)充，運(yùn)行人員可針對(duì)具體任務(wù)具體分析，選擇最快捷的方式進(jìn)行開票。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)由3層體系組成，分別為表示層、邏輯層、數(shù)據(jù)層。

2.1 表示層

表示層面向用戶，由操作票系統(tǒng)主界面、維護(hù)定制界面、圖形系統(tǒng)構(gòu)成。運(yùn)行人員在操作票系統(tǒng)主界面上進(jìn)行開票、執(zhí)行、管理等日常操作，是最常用的人機(jī)界面。運(yùn)行人員在維護(hù)定制界面上進(jìn)行個(gè)性化的定制工作，例如，編輯打印模板，錄入專家知識(shí)庫，配置不同角色的權(quán)限等。圖形系統(tǒng)反應(yīng)當(dāng)前SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過在接線圖上對(duì)設(shè)備的鼠標(biāo)操作，選取合適的操作任務(wù)形成操作票。圖形開票是開票的最常用方式，具有方便、快捷、直觀的特點(diǎn)。

2.2 邏輯層

邏輯層是應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)層，由操作票生成、高級(jí)應(yīng)用分析、圖形交互接口、實(shí)時(shí)系統(tǒng)接口等模塊構(gòu)成。

（1）操作票生成。由推理機(jī)模塊、防誤校驗(yàn)、多任務(wù)沖突校驗(yàn)、模擬預(yù)演等功能模塊構(gòu)成，是智能操作票生成和管理系統(tǒng)的核心模塊。

（2）高級(jí)應(yīng)用分析。對(duì)當(dāng)前SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浞治?，獲取當(dāng)前操作對(duì)象的拓?fù)湫畔ⅰ?/p>

（3）圖形交互接口。通過圖形交互接口和圖形系統(tǒng)進(jìn)行交互，得到操作對(duì)象、操作任務(wù)等信息。

（4）實(shí)時(shí)系統(tǒng)接口。在操作時(shí)，通過實(shí)時(shí)系統(tǒng)接口獲取當(dāng)前SCADA系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。操作票系統(tǒng)將從SCADA系統(tǒng)獲取的遙測(cè)、遙信等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為開票和執(zhí)行的基礎(chǔ)。

2.3 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層由專家知識(shí)庫、管理數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。專家知識(shí)庫包括操作規(guī)則庫、操作術(shù)語庫、防誤規(guī)則庫等信息。管理數(shù)據(jù)庫包括操作票記錄、權(quán)限數(shù)據(jù)等管理信息。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫包括SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和拓?fù)鋷臁?/p>

3 系統(tǒng)功能

3.1 智能開票

在畫面上選擇需操作的設(shè)備和操作任務(wù)，根據(jù)設(shè)備本身及相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)，通過匹配操作規(guī)則庫，系統(tǒng)自動(dòng)得出一系列的操作序列，智能地生成1張完整的操作票。智能開票可以描述為以下3個(gè)步驟：

(1)根據(jù)畫面上選擇的設(shè)備和操作任務(wù)到典型票庫中查找，如果匹配到典型票，則裝載典型票，保存為未審票；如果沒有匹配到典型票，執(zhí)行第2步。

(2)根據(jù)在畫面上選擇的設(shè)備和操作任務(wù)到已校驗(yàn)的順控流程定義庫中查找，如果匹配到順控流程定義，則裝載順控流程定義，擬票人根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行編輯，如添加提示步驟，然后保存為未審票；如果沒有匹配到順控流程定義，執(zhí)行第3步。

(3)根據(jù)在畫面上選擇的設(shè)備和操作任務(wù)到操作規(guī)則庫中查找操作規(guī)則、操作術(shù)語，得到這個(gè)特定任務(wù)的操作規(guī)則列表，然后用實(shí)際設(shè)備替換操作規(guī)則列表中的模板設(shè)備，得到一系列的實(shí)際操作列表。

該系統(tǒng)具有連續(xù)開票的功能?？梢杂洃洈M寫的第1張操作票執(zhí)行后的斷面，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)擬寫第2張操作票。例如第1張票為“芝云4Q03開關(guān)由運(yùn)行改為冷備用”，這張操作票擬寫完畢后，可在此基礎(chǔ)上繼續(xù)擬寫第2張票 “芝云4Q03開關(guān)由冷備用改為運(yùn)行”。開票時(shí)如果某個(gè)設(shè)備的狀態(tài)不滿足，可以通過人工置位使其狀態(tài)滿足，如果設(shè)備組合態(tài)不滿足，可以置設(shè)備組合態(tài)。例如需要擬寫1張“芝云4Q03開關(guān)由運(yùn)行改為冷備用”的操作票，但當(dāng)前4Q03開關(guān)不在運(yùn)行態(tài)，而是熱備用態(tài)，此時(shí)可以將4Q03開關(guān)置為運(yùn)行態(tài)，然后再擬寫“芝云4Q03開關(guān)由運(yùn)行改為冷備用”的操作票。

典票庫中的順控流程有時(shí)不能適應(yīng)各種非典型方式，開票系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式自動(dòng)適應(yīng)需要進(jìn)行的操作。自適應(yīng)的方式有2種：

(1)開票時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式自動(dòng)選擇需要操作的步驟，能自動(dòng)判斷不符合項(xiàng)，對(duì)已滿足目標(biāo)態(tài)的順控步驟，一次設(shè)備操作自動(dòng)跳過，二次設(shè)備操作（如壓板之類的操作）自動(dòng)改成檢查項(xiàng)。

(2)開倒母操作票時(shí)，先判斷每個(gè)順控步驟的源設(shè)備狀態(tài)是否滿足，若不滿足，提示用戶是否忽略該步操作；再判斷每個(gè)順控步驟的目標(biāo)設(shè)備態(tài)是否滿足，若已滿足，提示用戶是否忽略該步操作。

3.2 操作票執(zhí)行

操作票中的步驟可以包含多種類型，如順控、遙控、就地、置數(shù)、提示等。執(zhí)行順控步驟時(shí)，操作票系統(tǒng)和順控服務(wù)器交互，順控服務(wù)器是順控任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。操作票系統(tǒng)執(zhí)行順控步驟時(shí)通知順控服務(wù)器需要執(zhí)行的順控流程，順控服務(wù)器查找并解析指定的順控流程，自動(dòng)生成操作任務(wù)列表，順控服務(wù)器使用SCADA系統(tǒng)、前置系統(tǒng)與裝置進(jìn)行交互，根據(jù)每一步操作任務(wù)對(duì)裝置下發(fā)相應(yīng)的操作命令。在執(zhí)行每一步操作任務(wù)時(shí)，順控服務(wù)器對(duì)執(zhí)行前的狀態(tài)和執(zhí)行后的狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)，并進(jìn)行出錯(cuò)、超時(shí)等處理。運(yùn)行人員可在操作票系統(tǒng)主界面上全程控制順控任務(wù)的執(zhí)行。例如，可以暫停順控過程或繼續(xù)順控過程；當(dāng)順控操作因條件不滿足或其他原因中斷時(shí)，可以將操作票打印成紙質(zhì)操作票，作為改常規(guī)操作用的操作票，用人工操作的方式繼續(xù)執(zhí)行中斷步驟以后的操作；程序化操作具備容錯(cuò)功能，出錯(cuò)后不立即中止當(dāng)前票的執(zhí)行，提示用戶是否重試，可以將此步驟重復(fù)執(zhí)行幾次。

在順控操作過程中，執(zhí)行到某步順控任務(wù)時(shí)會(huì)切換到指定的畫面，不需用戶手動(dòng)切換，方便查看。并對(duì)每一步操作任務(wù)進(jìn)行防誤校驗(yàn)，增強(qiáng)系統(tǒng)的防誤措施。順控任務(wù)執(zhí)行時(shí)也具有自適應(yīng)功能，執(zhí)行某步順控任務(wù)時(shí)，先判斷其執(zhí)行條件，若滿足，則繼續(xù)執(zhí)行下一步或提示用戶。程序化操作出現(xiàn)異常中斷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存斷面，待中斷原因查明并解決后，或者人工將該步操作完成后，可以再重新調(diào)用該操作票，繼續(xù)執(zhí)行未操作的程序化步驟，并且在執(zhí)行前，先進(jìn)行安全校核，校核成功才能繼續(xù)執(zhí)行未操作的步驟，若校核失敗，再次彈出中斷操作界面，供運(yùn)行人員選擇如何處理。

現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，將操作票下傳電腦鑰匙。在是否該上機(jī)操作或現(xiàn)場(chǎng)操作完畢時(shí)，電腦鑰匙將向操作票系統(tǒng)匯報(bào)操作情況。根據(jù)電腦鑰匙上送的操作報(bào)文，結(jié)合正執(zhí)行的操作票，操作票系統(tǒng)判斷是否需上機(jī)遙控操作。若是，則操作票系統(tǒng)通知SCADA系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)當(dāng)前操作步驟對(duì)應(yīng)設(shè)備的遙控操作 （選錯(cuò)操作元件將被禁止遙控，同時(shí)要求遙控輸入的操作人和監(jiān)護(hù)人名稱密碼與操作票生成時(shí)一致，防止誤分合斷路器的事件發(fā)生）。遙控操作完畢且實(shí)時(shí)遙信狀態(tài)返回正確后，才可進(jìn)行下一步操作。在遙控之后還需電腦鑰匙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)開鎖時(shí)，操作票系統(tǒng)將當(dāng)前操作步驟傳給電腦鑰匙，再進(jìn)行電腦鑰匙的操作。如此反復(fù)，直到整個(gè)操作結(jié)束。對(duì)于空開等操作對(duì)象可以執(zhí)行置數(shù)操作，直接改變其狀態(tài)然后執(zhí)行下一步操作。允許同一變電站內(nèi)多組操作人員打開多張操作票同時(shí)執(zhí)行，多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行時(shí)系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行沖突校驗(yàn)，不允許對(duì)同一設(shè)備和有邏輯關(guān)聯(lián)的設(shè)備在多個(gè)任務(wù)里同時(shí)操作。

3.3 維護(hù)定制工具

該系統(tǒng)提供可視化工具給用戶進(jìn)行維護(hù)定制。

（1）操作規(guī)則。為智能開票提供了規(guī)則匹配的依據(jù)。由一系列的規(guī)則和規(guī)則集構(gòu)成智能開票的推理基礎(chǔ)，具體操作票生成時(shí)，由推理機(jī)模塊調(diào)用實(shí)時(shí)系統(tǒng)接口讀取實(shí)時(shí)庫中的設(shè)備屬性和設(shè)備狀態(tài)，調(diào)用高級(jí)應(yīng)用分析模塊進(jìn)行接線形式、運(yùn)行方式等的判斷，將所有得到的信息加上選擇的操作任務(wù)按操作規(guī)則進(jìn)行匹配，匹配出惟一的規(guī)則，進(jìn)行操作票的生成。

（2）操作票文本關(guān)鍵字。一張操作票由若干關(guān)鍵字組成，通過操作票關(guān)鍵字定義來描述操作票文本中可能用到的所有關(guān)鍵字。操作規(guī)則需通過關(guān)鍵字定義將實(shí)時(shí)庫中設(shè)備的相關(guān)位置描述出來。

（3）操作術(shù)語。各地供電企業(yè)有自己的術(shù)語規(guī)范，為了將操作票描述得準(zhǔn)確與規(guī)范，需要對(duì)操作術(shù)語進(jìn)行定制。

（4）防誤規(guī)則。通過對(duì)防誤規(guī)則的定制來滿足倒閘操作的“五防”要求。

（5）管理權(quán)限。系統(tǒng)不同的角色有不同的權(quán)限，提供定制工具對(duì)權(quán)限進(jìn)行管理。

（6）操作票打印模板。各地供電企業(yè)可根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓芾硪?guī)范定制打印模板。

該系統(tǒng)還具有傳統(tǒng)的操作票管理、地線庫管理、操作票打印等功能。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)基于一次接線圖拓?fù)渌阉骱偷湫推弊晕覍W(xué)習(xí)技術(shù)，提供多種開票方式，可以開多種類型的操作步驟的操作票，具有操作票管理、統(tǒng)計(jì)分析、仿真培訓(xùn)等一整套完整功能，是智能操作票生成和管理的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于各種電壓等級(jí)的變電站，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)情況，從實(shí)際應(yīng)用看，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平和運(yùn)行人員的工作效率都有一定的提高。

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