變電站一鍵順控操作流程不停電校核方法

摘 要：常規(guī)的一鍵順控操作流程不停電校核方法以校核效率為主，校核錯漏問題較多，影響變電站的正常運(yùn)行。因此，本文設(shè)計了變電站一鍵順控操作流程不停電校核方法。調(diào)取變電站一鍵順控不停電校核操作票，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)連接變電站端的程序化操作主機(jī)，校驗操作票與程序化操作邏輯是否存在異常，完成一鍵順控操作狀態(tài)的不停電校核任務(wù)。設(shè)計不停電校核數(shù)據(jù)庫，運(yùn)行一鍵順控操作流程不停電校核邏輯程序，從變電站設(shè)備獲取當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)信息，判斷是否滿足一鍵順控操作的條件，通過預(yù)設(shè)的校核邏輯，實現(xiàn)不停電準(zhǔn)確校核的目標(biāo)。對比試驗結(jié)果表明，本文研究方法的校核準(zhǔn)確性較高，在安全性能方面表現(xiàn)良好，各項測試均通過，符合預(yù)期要求，能夠應(yīng)用于實際生活。

關(guān)鍵詞：變電站；一鍵順控；操作流程；不停電；校核方法

中圖分類號：TP 202" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

一鍵順控操作是智能變電站的重要功能，通過預(yù)先設(shè)定控制程序，進(jìn)行一系列的控制操作，從而提升變電站操作控制效率。在一鍵順控操作的執(zhí)行的過程中一般不會出現(xiàn)誤操作的情況，一旦發(fā)生錯誤，就可能對變電站造成重大影響。針對一鍵順控誤操作的問題，研究人員設(shè)計了多種不停電校核方法。其中，基于圖像識別的變電站一鍵順控不停電校核方法與基于光學(xué)字符智能識別的變電站一鍵順控不停電校核方法的應(yīng)用較廣泛?；趫D像識別的變電站一鍵順控不停電校核方法主要是利用圖像識別技術(shù)，識別變電站各設(shè)備投退狀態(tài)，并與事先編制的狀態(tài)進(jìn)行比較[1]。再利用K-means聚類分割圖像，建立變電站一鍵順控操作判別指標(biāo)，避免一鍵順控誤操作的問題。

基于光學(xué)字符智能識別的變電站一鍵順控不停電校核方法主要是利用光學(xué)字符智能識別方法獲取變電站一鍵順控操作的在線校核圖形，并將得到的圖像與信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，辨識定值薄弱區(qū)域[2]。在校核過程中可針對誤操作問題進(jìn)行特殊處理，從而提高了校核效率。以上2種方法均能完成一鍵順控不停電校核任務(wù)，但是受變電站不規(guī)則線路與設(shè)備的影響，校核結(jié)果存在錯漏[3]。因此，本文設(shè)計了變電站一鍵順控操作流程不停電校核方法。

1 變電站一鍵順控操作流程不停電校核方法設(shè)計

1.1 調(diào)取變電站一鍵順控不停電校核操作票

調(diào)取不停電校核操作票是校核的重要步驟。在操作票管理模塊中選擇相應(yīng)的校核任務(wù)，根據(jù)選擇的校核任務(wù)，自動生成相應(yīng)的操作票，校核操作票的順序與步驟，符合安全規(guī)程后，開始校核[4]。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)連接變電站端的程序化操作主機(jī)，校驗操作票與程序化操作邏輯是否存在異常，完成一鍵順控操作狀態(tài)的不停電校核任務(wù)[5]。在一鍵順控的過程中，不停電校核可能出現(xiàn)操作失誤的情況，將操作失誤的校核狀態(tài)設(shè)定為突變量[6]。突變量啟動公式如公式（1）所示。

?iφ=a（i1-i2）+Ie （1）

式中：?iφ表示變電站校核設(shè)備電流突變值；a表示突變電流啟動門限值；i1、i2表示不同周期的電流幅值；Ie表示變電站校核設(shè)備的額定電流。

在電力系統(tǒng)中，一鍵順控操作是一種遠(yuǎn)程控制和管理設(shè)備的高效、安全的方式。在這個過程中，系統(tǒng)會將?iφ作為一鍵順控操作任務(wù)的調(diào)度數(shù)據(jù)，執(zhí)行用戶權(quán)限調(diào)取、操作任務(wù)模擬、操作對象選擇、當(dāng)前狀態(tài)核對、模擬預(yù)演、任務(wù)校核以及不停電校核等步驟[7]，以確保操作的準(zhǔn)確性和安全性，具體步驟如下所示。

步驟一，用戶權(quán)限調(diào)取。進(jìn)行任何操作前驗證操作人員的身份和權(quán)限。系統(tǒng)需要確認(rèn)操作人員具有執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)的必要權(quán)限，并核實其身份，以防止未經(jīng)授權(quán)的操作。

步驟二，操作任務(wù)模擬。在正式操作前，系統(tǒng)模擬執(zhí)行任務(wù)的過程，有助于評估操作的可行性和潛在風(fēng)險，并為操作人員提供一個可視化的預(yù)覽，使其了解操作步驟及其影響。

步驟三，操作對象選擇。選擇要執(zhí)行操作的目標(biāo)設(shè)備或系統(tǒng)，這一步驟需要確保所選的對象是正確的，并處于良好狀態(tài)，以便進(jìn)行后續(xù)操作。

步驟四，當(dāng)前狀態(tài)核對。系統(tǒng)檢查設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，確保其處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)，有助于避免由設(shè)備狀態(tài)不佳導(dǎo)致的意外事故。

步驟五，模擬預(yù)演。為了進(jìn)一步驗證操作的正確性和安全性，系統(tǒng)進(jìn)行模擬預(yù)演，包括模擬操作的全過程，評估可能出現(xiàn)的異常情況，并制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。

步驟六，任務(wù)校核。模擬預(yù)演后，系統(tǒng)會對整個操作任務(wù)進(jìn)行全面校核，包括核對操作步驟、目標(biāo)狀態(tài)和潛在風(fēng)險等，確保實際操作能夠順利進(jìn)行。

步驟七，不停電校核。為了確保操作的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用不停電校核技術(shù)。執(zhí)行關(guān)鍵操作時，系統(tǒng)實時監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)，必要時會自動調(diào)整或中止操作，以避免對設(shè)備造成損害或影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并將任務(wù)數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄在操作票上，確保不停電校核的準(zhǔn)確性。

綜上所述，一鍵順控操作是一個高度集成和自動化的過程，結(jié)合了驗證、模擬和校核等多個環(huán)節(jié)，可確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 不停電校核數(shù)據(jù)庫設(shè)計

為了確保變電站一鍵順控操作流程的準(zhǔn)確性和安全性，特別是不停電校核的準(zhǔn)確性，完成調(diào)取變電站一鍵順控不停電校核操作票后，本文設(shè)計了一個數(shù)據(jù)庫來存儲和管理相關(guān)校核數(shù)據(jù)和信息。該數(shù)據(jù)庫為一鍵順控操作流程不停電校核數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)見表1。根據(jù)運(yùn)行需求，存儲設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、順控操作任務(wù)和項目數(shù)據(jù)，為一鍵順控操作數(shù)據(jù)的安全存儲提供保障。

1.3 運(yùn)行一鍵順控操作流程不停電校核邏輯程序

一鍵順控操作流程不停電校核程序開始運(yùn)行后，進(jìn)入自檢模式，確定校核程序為正常狀態(tài)[8]。從變電站設(shè)備獲取當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)信息，判斷是否滿足一鍵順控操作的條件，通過預(yù)設(shè)的校核邏輯，實現(xiàn)不停電準(zhǔn)確校核的目標(biāo)。校核程序說明見表2。

根據(jù)表2可知，一鍵順控校核過程中預(yù)設(shè)了“0”與“1”的邏輯，“0”為順控操作正常狀態(tài)；“1”為順控操作異常狀態(tài)。輸出為“0”后，執(zhí)行后續(xù)操作[9]。在校核邏輯程序中，將防誤電流分量作為不停電校核閾值，如公式（2）所示。

A=?iφ（-） （2）

式中：A表示防誤電流分量；表示電流一鍵順控校核相量；表示變電站校核設(shè)備在i1周期的電流相量。

將作為校核閾值，超過為異常狀態(tài)，校核界面顯示為“1”；低于為正常狀態(tài)，校核界面顯示為“0”。為了評估不停電校核的操作效率，本文引入了時間復(fù)雜度的概念，如公式（3）所示。

（3）

式中：D表示時間復(fù)雜度；表示校核過程中，校核界面顯示為“1”的次數(shù)；（I）n表示輸入數(shù)據(jù)規(guī)模。

D越高，短時間完成不停電校核的效率就越高。但是D超過85%，就會導(dǎo)致校核時間過長，無法有效完成校核任務(wù)。因此，在變電站一鍵順控操作流程不停電校核的過程中，本文將D控制在80%以內(nèi)，確保校核效率與校核準(zhǔn)確性。

2 試驗分析

為了驗證本文設(shè)計的方法是否能滿足變電站一鍵順控操作流程不停電校核需求，本文對上述方法進(jìn)行了試驗分析，將文獻(xiàn)[1]基于圖像識別的變電站一鍵順控不停電校核方法、文獻(xiàn)[2]基于光學(xué)字符智能識別的變電站一鍵順控不停電校核方法以及本文設(shè)計的變電站一鍵順控操作流程不停電校核方法進(jìn)行比較。具體的試驗準(zhǔn)備過程和最終試驗結(jié)果如下所示。

2.1 試驗過程

本次試驗選擇某變電站的真實數(shù)據(jù)，主變?nèi)萘繛?0MVA。變電站斷路器、隔離開關(guān)均具有一鍵順控操作功能，能夠遠(yuǎn)方遙控操作。一鍵順控操作校核流程如圖1所示。在監(jiān)控主機(jī)上生成校核任務(wù)，通過遙控的形式執(zhí)行校核任務(wù)，并將校核結(jié)果返回防誤主機(jī)上，分析校核效果。在校核過程中，本文通過正確率、召回率和F1分?jǐn)?shù)來判斷最終的校核結(jié)果。召回率計算方法如公式（4）所示。

（4）

式中：P表示召回率；K表示校核為正確的樣本數(shù)；N表示所有校核正確的樣本數(shù)。

F1分?jǐn)?shù)計算方法如公式（5）所示。

（5）

式中：F1表示調(diào)和平均數(shù)；V表示校核精度。

校核精度由校核結(jié)果正確的樣本與總樣本的比值得出，正確率由校核正確的樣本數(shù)與總樣本數(shù)的比值得出。P、F1越高，校核準(zhǔn)確性越高。

2.2 試驗結(jié)果

在上述試驗條件下，本文隨機(jī)選取多種一鍵順控操作條件，并對目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行分析，得到D、A、P、F1分?jǐn)?shù)等校核指標(biāo)。在其他條件均已知的情況下，將文獻(xiàn)[1]方法、文獻(xiàn)[2]方法以及本文設(shè)計方法的校核指標(biāo)進(jìn)行比較。試驗結(jié)果見表3。

在表3中，VTA_1為連#主變A套保護(hù)無跳閘信號；VTA_2為連#主變B套保護(hù)無跳閘信號；VTA_3為連#1主變中壓側(cè)測控裝置“校核狀態(tài)”壓板在退出狀態(tài)；VTA_4為連132開關(guān)無電源（錯）；VTA_5為連#1主變低壓側(cè)測控狀態(tài)“遠(yuǎn)方控制”壓板在投入狀態(tài)（對）；VTA_6為連1321刀閘位置接點在分位（錯）；VTA_7為連1161刀閘操作電源正常；VTA_8為連1166刀閘三項電流遙測在分位；VTA_9為連1161刀閘機(jī)構(gòu)箱控制把手在“遠(yuǎn)方”位置?！?”為目標(biāo)狀態(tài)滿足操作條件，校核為正常；“1”為目標(biāo)狀態(tài)不滿足操作條件，校核為異常。

在其他條件均一致的情況下，使用文獻(xiàn)[1]方法后，VTA_1、VTA_2校核錯誤，二者的D相對較高，A、P、F1分?jǐn)?shù)相對較低，無法滿足一鍵順控校核需求。使用文獻(xiàn)[2]方法后，VTA_4存在校核錯誤的情況，D相對較高，A、P、F1分?jǐn)?shù)低于90%，VTA_5、VTA_6校核正確。由此可見，文獻(xiàn)[2]方法的校核性能優(yōu)于文獻(xiàn)[1]方法，但是仍存在校核失誤的情況，亟需對其進(jìn)一步優(yōu)化。而使用本文方法后，并未出現(xiàn)校核失誤的情況，D均低于80%，A、P、F1分?jǐn)?shù)均超過95%。由此可見，本文設(shè)計的方法校核效果更佳，能夠滿足變電站一鍵順控操作流程不停電校核需求。

為了進(jìn)一步驗證本文方法的實際效果，繼續(xù)從校核安全性方面進(jìn)行測試。安全性測試指的是對變電站一鍵順控操作運(yùn)行過程中的操作權(quán)限、數(shù)據(jù)存儲以及運(yùn)行安全等級進(jìn)行測試。設(shè)置測試用戶數(shù)量，在多個用戶請求同時發(fā)起的情況下，模擬用戶向一鍵順控操作系統(tǒng)發(fā)起請求，創(chuàng)建用戶登錄站點、變電站設(shè)備運(yùn)行和維修記錄等功能。測試內(nèi)容與結(jié)果見表4。

根據(jù)表4可知，一鍵順控操作系統(tǒng)在安全性能方面表現(xiàn)良好，各項測試均通過，符合預(yù)期要求，表明本文研究方法在用戶權(quán)限調(diào)取、操作任務(wù)模擬、操作對象選擇、當(dāng)前狀態(tài)核對、模擬預(yù)演、任務(wù)校核和不停電校核等方面均具備較好的安全性和可靠性。在實際應(yīng)用中，該順控操作系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定、可靠的操作控制功能，保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

目前，電網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，變電站的運(yùn)行與管理難度更大。一鍵順控操作是智能變電站的重要標(biāo)志，如何確保一鍵順控操作的準(zhǔn)確性并防止誤操作成為智能變電站亟待解決的問題。因此，本文設(shè)計了變電站一鍵順控操作流程不停電校核方法。從操作票調(diào)取、校核邏輯運(yùn)行2個方面對歷史操作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，準(zhǔn)確評估一鍵順控操作流程的安全性。本文將電網(wǎng)實際情況、變電站設(shè)備狀態(tài)和人員操作水平等因素考慮在內(nèi)，真正意義上實現(xiàn)了一鍵順控不停電校核，為智能變電站的運(yùn)行提供安全保障。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒積鵬，梁辰，陳廣輝.基于圖像識別的變電站保護(hù)壓板校核移動應(yīng)用[J].黑龍江電力，2023，45（5）：417-422.

[2]凌建，周健，李巖，等.基于光學(xué)字符智能識別的變電站繼電保護(hù)裝置定值智能校核技術(shù)研究[J].自動化與儀器儀表，2021（7）：50-54.

[3]李文偉，朱龍，陳子文.基于雙目立體視覺的變電站空間毫米級區(qū)域故障三維場域監(jiān)測方法[J].計算技術(shù)與自動化，2023，42（4）：99-104.

[4]樊云鵬，池招榮，覃顯南，等.基于最大熵閾值分割的電氣二次回路故障三維可視化識別模型[J].計算技術(shù)與自動化，2023，42（4）：105-109.

[5]陳富國，孫鵬，楊愛軍，等.基于隧道磁阻傳感器的GIS隔離開關(guān)雙確認(rèn)系統(tǒng)設(shè)計[J].儀表技術(shù)與傳感器，2022（2）：89-95.

[6]熊澤群，嚴(yán)太山，儲貽道，等.超特高壓變電站生產(chǎn)準(zhǔn)備“運(yùn)檢項目部”管理體系研究與應(yīng)用[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2023，28（4）：25-28.

[7]郭小江，李廣淵，王強(qiáng).基于視頻聯(lián)動的500kV智能變電站一鍵順控系統(tǒng)改造及驗收[J].電工技術(shù)，2022（9）：154-156，160.

[8]李廣淵，顧穎，郭小江.虛實結(jié)合的500kV智能變電站一鍵順控聯(lián)合驗收平臺研究與應(yīng)用[J].農(nóng)村電氣化，2022（2）：45-49.

[9]顧發(fā)英，羅旋，賀增良.基于機(jī)器學(xué)習(xí)與專家規(guī)則庫的水電站設(shè)備一鍵順控方法[J].水力發(fā)電，2022，48（8）：66-71，79.