電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)的研究與應用

戚思睿，竇 壯，林長盛，敖 榜

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

1 系統(tǒng)的功能及結構

1.1 系統(tǒng)總體功能

電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)主要具備了如下四個方面的功能。第一，具備較為健全的安全約束功能。本系統(tǒng)主要通過信息技術以及SCADA平臺來統(tǒng)一管理所有的操作制度以及工作步驟，其中每個環(huán)節(jié)都采取了科學的規(guī)則來完成相應的安全校驗工作，最大化地防止了人為因素以及電網(wǎng)產(chǎn)生變化而引發(fā)相應的誤操作[1]。在該系統(tǒng)中，能夠通過潮流計算以及拓補分析這類方式，根據(jù)電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)信息的基本情況，來對工作人員操作過程中電網(wǎng)所產(chǎn)生的變化進行分析，明確設備操作對電網(wǎng)所產(chǎn)生的直接影響，進而獲得相應的校驗結果，如若校驗結果不符合相關標準，那么系統(tǒng)就會拒絕執(zhí)行誤操作，并將具備一定隱患的操作提醒給工作人員。第二，具備智能生成操作票的功能。通過本系統(tǒng)的應用，能夠讓擬票的過程顯得快捷、方便且準確，所生成的操作票能夠對工作人員的操作進行直接約束，并將下令及操作過程進行詳細的記錄，其中存在實際操作環(huán)境以及擬票環(huán)境兩種能夠自由切換、互相獨立的環(huán)境，工作人員能夠直接點擊接線圖產(chǎn)生相應的操作指令票，且操作不見的名稱能夠與實際SCADA系統(tǒng)相吻合[2]。第三，具備較強的自定義編輯功能。本系統(tǒng)能夠對操作指令票編號規(guī)則、新設施種類以及設備語句模型進行自定義編輯，通過這樣的方式能夠讓系統(tǒng)具備更高的應用拓展性，虛擬底線以及不同種類虛擬標識牌都能夠被掛于該系統(tǒng)之中，如有人操作牌、正在檢修牌等。在該系統(tǒng)之中，普通用戶能夠根據(jù)自身的需求來自定義定制相應的業(yè)務流程，充分迎合用戶的個性化要求。在該系統(tǒng)之中，主要包含了緊急操作以及常規(guī)計劃性操作兩種模式，其中常規(guī)計劃性操作的步驟如下：擬票--審票--模擬操作-下令-完成操作；而緊急操作的步驟如下：模擬操作-下令-完成操作。第四，該系統(tǒng)具備較為豐富的人機對話功能。在該系統(tǒng)之中，能夠給技術人員提供關鍵的信息，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時會予以警示，并且技術人員在進行操作時會自動地儲存相應的操作記錄。在該系統(tǒng)所配備的操作工作站中，能夠通過完善的音響設施來完成預警功能，主要是針對誤操作以語音或文字的方式來進行報警。同時，本系統(tǒng)也能夠對操作語言以及操作動作進行模擬，當圖形的接線方式產(chǎn)生了較大幅度變化時，系統(tǒng)會自動生成相應的操作語言以及操作動作，并對操作全過程進行記錄，這樣相關技術人員就能夠更為便捷地對其進行查詢。本系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度技術的支撐之下，能夠讓技術人員在遵循電網(wǎng)基本原則的前提之下，嘗試著對本系統(tǒng)相關知識進行學習，在學習的過程之中，能夠用到較為完善的統(tǒng)計報表，有效解決人工統(tǒng)計較為繁瑣這一頑疾。

1.2 高級應用功能

1.2.1 網(wǎng)絡拓補

網(wǎng)絡拓補是電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)中的高級應用功能，主要是對開關拉合電氣節(jié)點的實際變化情況進行歸納與記錄，進而構成形態(tài)各異的計算孤島，能夠有效結合系統(tǒng)中的各類模塊。電力網(wǎng)絡主要是由刀閘、斷路器這類開關元件以及變壓器以及線路這類支路元件所組成，這類元件之間的連接點被稱作是“元節(jié)點”，而網(wǎng)絡拓補會對開關元件的基本狀態(tài)進行搜索，將元節(jié)點進行有機集合，形成一個共同的節(jié)點，這樣一來多個不含開關元件的連通電氣孤島就應運而生。網(wǎng)絡拓補分析的主要任務是對開關信息的實際變化情況進行及時的處理，對發(fā)電場進行合理的分配，計算變電站的用結點數(shù)，構成全新的網(wǎng)絡結線，并根據(jù)相應注入量來給系統(tǒng)中的應用程序提供有關于接線方式的相應數(shù)據(jù)信息。電力系統(tǒng)開關信息產(chǎn)生變化，很有可能引發(fā)變電站母線所對應的計算節(jié)點產(chǎn)生較為明顯的變化，進而導致電網(wǎng)合環(huán)、開環(huán)并列以及解裂現(xiàn)象，由此能夠看出電力系統(tǒng)拓補分析可以快速且準確地進行復雜的邏輯運算[3]。

1.2.2 調(diào)度員潮流

在電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)中，具備調(diào)度員潮流功能，能夠根據(jù)計劃數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)以及超短期預報數(shù)據(jù)來對調(diào)度員操作過程中的潮流分布進行準確計算。其中各類調(diào)度中心僅僅能獲取內(nèi)網(wǎng)的相關數(shù)據(jù)，且與自身的管轄范圍息息相關，但在調(diào)度員操作之后，潮流分布會遍及整個系統(tǒng)之中，因此調(diào)度員潮流應當對外網(wǎng)所作出的貢獻進行充分的考慮，也就是指自身管轄范圍以外的電網(wǎng)。傳統(tǒng)方式是通過簡化過后的模型來模擬出一個高度相似的外網(wǎng)，隨著相關技術水平的不斷提升，外網(wǎng)估計方式以及非簡化的外網(wǎng)得到了較為廣泛的應用。當前本調(diào)度中心以及鄰近調(diào)度中心間的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡越來越完善，這就標志著調(diào)度員潮流的質(zhì)量有了較大幅度的保障[4]。

1.2.3 無功電壓優(yōu)化

系統(tǒng)會依據(jù)電網(wǎng)實際運轉情況，綜合潮流分析的結果，并考慮到相關調(diào)度規(guī)章制度及調(diào)度員自身的工作經(jīng)驗，來對電網(wǎng)中可控無功電源進行改良與優(yōu)化，調(diào)整相應的變壓器分接頭，以此來讓電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)能夠更為安全、更為經(jīng)濟地運轉，使得電壓質(zhì)量得以提升，最大化地減少傳輸網(wǎng)絡中的電能損失。

1.2.4 狀態(tài)估算

系統(tǒng)能夠充分考慮到電網(wǎng)實時測量數(shù)據(jù)以及相應的網(wǎng)絡方程，來對節(jié)點復數(shù)電壓進行全面地估算。一般而言這類數(shù)據(jù)主要包含了節(jié)點是否注入了功、線路及變壓器是否注入了功等，通過這樣的方式能夠讓相關技術人員明確系統(tǒng)的基本運轉情況，從而結合電網(wǎng)的基本特征來對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行合理的調(diào)整。

1.3 系統(tǒng)結構

本系統(tǒng)主要有硬件及軟件結構組成，其中系統(tǒng)硬件結構主要包含了WEB服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、一臺管理員工作站、數(shù)臺查詢用戶工作站以及數(shù)臺調(diào)度員工作站，如圖1所示。數(shù)據(jù)庫服務器能夠和SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)服務器相呼應，主要是用于為系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù)信息；應用服務器主要是指支持整個電網(wǎng)調(diào)度智能防誤系統(tǒng)正常運轉的一個主要服務器，用于對相關數(shù)據(jù)信息進行儲存，并確保不同的工作站能夠順利同步；WEB服務器主要是對歷史操作票進行查詢以及統(tǒng)計，相關用戶必須要經(jīng)過外網(wǎng)以及防火墻來完成訪問；管理員工作站、調(diào)度員工作站則主要是指管理人員以及調(diào)度人員能夠進行管理及使用系統(tǒng)的一個平臺。系統(tǒng)軟件結構主要包含了安全約束子系統(tǒng)、調(diào)度日志子系統(tǒng)、在線擬票子系統(tǒng)以及配置管理子系統(tǒng)，如圖2所示。其中，安全約束子系統(tǒng)在本系統(tǒng)中占據(jù)了至關重要的地位，主要是對操作票、遙控操作以及調(diào)度指令票所具備的安全性進行審核及校對，并根據(jù)實際情況給出相應的輔助決策；在線擬票子系統(tǒng)的本質(zhì)為一個智能操作票系統(tǒng)，具備手動及自動開票功能；配置管理子系統(tǒng)主要是對用戶、圖形、流程、規(guī)則庫以及術語庫進行管理；調(diào)度日志子系統(tǒng)屬于一個調(diào)度用戶操作中心，主要作用是記錄編輯、用戶查詢統(tǒng)計以及自定義應用模板。

2 系統(tǒng)防誤約束機制優(yōu)化策略

圖1 系統(tǒng)硬件結構圖

在對電網(wǎng)進行操作時，確保設備以及人身的安全是最為基本的要求。系統(tǒng)防誤約束機制應當從防止誤拉合隔離開關、防止誤拉帶合接地刀閘、防止誤拉合斷路器、防止誤拉地線合閘以及防止誤入帶電間隔這幾個方面入手，這主要是因為上述情況所產(chǎn)生的操作事故最為頻繁，且具備較為惡劣的性質(zhì)以及較為嚴重的后果，電網(wǎng)智能調(diào)度智能房屋操作系統(tǒng)中的防誤約束機制應當重點考慮這類問題。可以在機制中加入“五防邏輯”這一基本理念，具體而言主要是在對一個刀閘或開關進行操作時，應當明確其余設備此時的運轉狀態(tài)，也就是每個設備的開合都應當受到來自于其余設備運轉狀態(tài)的約束，在進行實現(xiàn)時，可以采取“與”或“非”來將運轉狀態(tài)進行連接，形成相應的邏輯公式，如若公式的數(shù)值為“1”或“真”時，那么就能夠對該設備進行操作，如若公式的數(shù)值為“0”或“假”時，就不能對該設備進行操作。系統(tǒng)在轉換運轉狀態(tài)時，也應當受到相應規(guī)則的約束，在對“運轉”“熱備用”“冷備用”以及“檢修”這四種狀態(tài)進行轉換時，應當根據(jù)相關要求嚴格明確轉換順序，必須要緊密聯(lián)系，避免跳越現(xiàn)象的出現(xiàn)。發(fā)電機出口電壓互感器柜和主變低壓側電壓互感器及避雷器柜都是直接和母線相連，傳統(tǒng)措施是在各開關柜裝帶電顯示器，利用帶電顯示器的接點閉鎖開關柜的柜門。但是實現(xiàn)柜門位置對其他開關的操作閉鎖比較困難，因此就需要在柜門裝設電編碼鎖或機械編碼鎖。當帶電時，柜門鎖無法打開；在不帶電情況下，打開柜門進行檢修時，通過微機防誤操作系統(tǒng)的規(guī)則庫可閉鎖其他開關的操作，從而確保人身和設備的安全。在轉換運轉狀態(tài)時，主要是根據(jù)刀閘及開關的“合”及“斷”來實現(xiàn)，通過這一機制的應用，能夠正確判斷開關以及刀閘的實際狀態(tài)，從而有效防止誤操作。

3 結 論

通過對電網(wǎng)調(diào)度智能防誤操作系統(tǒng)的分析，能夠得知這一系統(tǒng)在防止誤調(diào)度以及誤操作方面能夠產(chǎn)生較為深遠的作用，有效促進了電網(wǎng)的安全運轉，保證了人民群眾生命財產(chǎn)安全，具備一定的優(yōu)勢，值得在電力行業(yè)之中應用與推廣。