楊文佳，王君安，晉飛，吳金玉

（國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261000）

基于調(diào)控一體化的多策略智能防誤系統(tǒng)研究

楊文佳，王君安，晉飛，吳金玉

（國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261000）

調(diào)控一體化下電網(wǎng)控制是一個嚴謹?shù)南到y(tǒng)化工作，它涉及到調(diào)度下令、監(jiān)控遠方操作以及運維人員現(xiàn)場操作等。調(diào)控中心防誤體系的建設(shè)在廣度上必須建立調(diào)度到監(jiān)控的全過程管控約束機制，在深度上必須研究面向電網(wǎng)的分析性防誤方法和策略。基于電網(wǎng)分析調(diào)控一體化多策略智能防誤系統(tǒng)從電網(wǎng)分析、調(diào)控約束、操作流程等方面實現(xiàn)防誤分析，通過建立防誤知識庫，采用智能推理機制實現(xiàn)防誤分析，保障調(diào)控中心對電網(wǎng)控制的安全性。

調(diào)控一體化；防誤體系；多策略智能防誤系統(tǒng)

0 引言

國網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司（以下簡稱濰坊供電公司）根據(jù)國網(wǎng)公司“大運行”體系建設(shè)要求，通過變革組織機構(gòu)、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，整合調(diào)度、監(jiān)控資源，將監(jiān)控業(yè)務(wù)納入調(diào)度中心，形成調(diào)控一體化管理模式，實現(xiàn)電網(wǎng)運行集約化管理［1］。在調(diào)控一體化的運行實踐中，逐步建立了一系列標準化的管理制度，推進了調(diào)控一體化管理工作，但是如何建立配套的電網(wǎng)控制安全保障體系，是需要考慮的關(guān)鍵問題。面向調(diào)控中心的安全保障體系不僅要吸取變電站“五防”（防止帶負荷拉開關(guān)、防止帶電合接地開關(guān)、防止帶接地開關(guān)或地線合閘以及誤入操作間隔、誤選操作設(shè)備）的運行經(jīng)驗，同時要立足于調(diào)控中心形成基于調(diào)控一體管理模式的新的防誤安全保障體系，提升電網(wǎng)調(diào)控生產(chǎn)工作的規(guī)范化、流程化、智能化和互動化水平。

1 多策略防誤體系分析

調(diào)控中心電網(wǎng)控制是一個嚴謹?shù)南到y(tǒng)化的工作，它涉及到調(diào)度下令、監(jiān)控遠方操作以及現(xiàn)場操作等［2］。調(diào)控中心防誤體系的建設(shè)不能只面向于某一個層面或某一個策略點，在廣度上，它必須形成調(diào)度到監(jiān)控的全過程流程管控約束機制；在深度上，它必須研究面向電網(wǎng)的分析性防誤方法和策略。與傳統(tǒng)的防誤手段相比，該防誤體系應(yīng)實現(xiàn)模擬預(yù)演和操作時的流程控制，從各個方面多策略的實現(xiàn)防誤分析手段，保障調(diào)控中心對電網(wǎng)控制的安全性。

鑒于調(diào)控一體化系統(tǒng)的控制對象是電網(wǎng)，不再是單一的變電站、間隔和設(shè)備，因此其防誤規(guī)則不能局限于原有的微機“五防”防誤規(guī)則，必須形成電網(wǎng)級的防誤規(guī)則，如停電、合環(huán)、解環(huán)以及對側(cè)接地本側(cè)送電等，其防誤分析算法方面也需突破原有的規(guī)則式模式。研究基于電網(wǎng)分析調(diào)控一體化多策略智能防誤系統(tǒng)，通過對多種防誤策略進行智能組合，以滿足調(diào)控一體化系統(tǒng)對防誤操作的要求。

1.1 電網(wǎng)分析型防誤策略

電網(wǎng)分析型防誤策略根據(jù)電網(wǎng)實際接線方式和運行方式以及二次設(shè)備的配置情況，分析操作前后的運行狀態(tài)，提取狀態(tài)特征，驅(qū)動電網(wǎng)分析型防誤知識庫根據(jù)運行方式合理性給出約束條件或操作提醒。其過程如圖1所示。

圖1 防誤分析過程

電網(wǎng)分析型防誤策略的核心是電網(wǎng)分析型防誤知識庫，該知識庫中除包含最基本的五防知識外，還包括一些電網(wǎng)級的防誤分析，如誤跨電壓等級電磁環(huán)網(wǎng)、誤使母線失壓、誤使變電站失壓、誤停保電設(shè)備、誤解列、非同期合環(huán)、非同期并列、設(shè)備過載等。

電網(wǎng)分析型防誤策略的應(yīng)用對象是電網(wǎng)，該策略采用廣度搜索和深度搜索相結(jié)合的方法，完成對各種狀態(tài)下電網(wǎng)的分析，形成對各電氣島的描述。如圖2所示，形成4個電氣島，當(dāng)操作電氣島之間的開關(guān)元件時，將對電網(wǎng)帶來如下的影響：電氣島4是接地的，電氣島1是帶電的，當(dāng)閉合電氣島1和電氣島4之間的開關(guān)元件時，將形成帶接地合閘的誤操作；閉合電氣島1和電氣島2之間的開關(guān)元件，將形成并列操作，需檢同期；閉合電氣島1（或2）和電氣島3之間的開關(guān)元件，將形成充電或送電操作。

由此可見，電網(wǎng)分析型防誤策略在防誤分析方法上突破了傳統(tǒng)的規(guī)則式防誤分析方法，引入了拓撲分析的方法對操作前后電網(wǎng)狀態(tài)的變化進行分析，并構(gòu)建了全網(wǎng)分析型知識庫，便于擴展防誤規(guī)則，使得操作防誤分析既能適應(yīng)電網(wǎng)的變化，也能適應(yīng)防誤規(guī)則的變化；在防誤規(guī)則上突破了傳統(tǒng)的防誤規(guī)則，增加了面向全網(wǎng)的防誤規(guī)則，更能適應(yīng)調(diào)控中心操作防誤的需要。

圖2 電網(wǎng)電氣島示意

1.2 調(diào)控約束型防誤策略

原有的調(diào)度業(yè)務(wù)和監(jiān)控業(yè)務(wù)是相互獨立的兩種業(yè)務(wù)，在構(gòu)建的調(diào)控一體防誤體系中，通過技術(shù)手段加強了兩種業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)性，通過調(diào)度命令約束了監(jiān)控操作。若調(diào)度業(yè)務(wù)下達了對某設(shè)備的操作命令后，監(jiān)控業(yè)務(wù)在擬票或操作時，必須按照調(diào)度命令進行工作。

1.3 操作流程型防誤策略

根據(jù)操作設(shè)備的操作順序和操作流程可構(gòu)建操作流程型防誤策略。例如，饋線開關(guān)由熱備用轉(zhuǎn)冷備用時，先斷開線路側(cè)開關(guān)，后斷開母線側(cè)開關(guān)，反之雖不影響五防規(guī)定，但操作合理性不如前者，故對該類型操作順序進行安全約束。此外，在操作過程中如違反操作流程導(dǎo)致某項操作步驟未完成，如果要進行下一步操作，也會對該類型操作進行安全約束，以保證遙控操作能夠逐項執(zhí)行。

1.4 模擬預(yù)演式防誤策略

模擬預(yù)演式防誤策略延續(xù)了傳統(tǒng)微機五防的模擬預(yù)演方式，在系統(tǒng)的模擬環(huán)境下能對操作進行模擬預(yù)演，調(diào)控人員進行模擬預(yù)演時，系統(tǒng)也用當(dāng)前的實時狀態(tài)進行全網(wǎng)的防誤分析，如果存在誤操作，也不允許進行模擬操作，模擬操作后形成模擬序列，調(diào)控人員必須按照模擬序列進行操作，否則進行閉鎖。模擬預(yù)演式防誤策略的應(yīng)用實現(xiàn)了調(diào)控操作的雙重把關(guān)，即人為把關(guān)和技術(shù)把關(guān)，雙重保險提高了調(diào)控操作的安全性。

2 多策略防誤系統(tǒng)設(shè)計

2.1 防誤知識庫的建立

防誤知識庫是調(diào)控中心防誤體系的核心，它將各種防誤規(guī)則加入知識庫中，形成了一套統(tǒng)一標準的可擴展的知識庫，保證了當(dāng)前應(yīng)用的同時也為日后系統(tǒng)的擴展應(yīng)用提供了平臺基礎(chǔ)。

防誤知識庫構(gòu)建的基礎(chǔ)是電力調(diào)控領(lǐng)域本體知識庫，電力調(diào)控領(lǐng)域面向的對象是實時運行的電網(wǎng)以及電網(wǎng)容納的各類實體對象，在電力系統(tǒng)的調(diào)控自動化系統(tǒng)中，已實現(xiàn)了對實際電網(wǎng)及其實體對象的建模、實時量測采集等工作，為實現(xiàn)面向電網(wǎng)運行監(jiān)控、分析的各類應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)條件，電力調(diào)度控制領(lǐng)域知識庫復(fù)用IEC 61970中描述的CIM模型，在此基礎(chǔ)上形成基本的電力本體知識庫。

在電力調(diào)控領(lǐng)域本體知識庫的基礎(chǔ)上形成防誤知識庫，包括如下內(nèi)容。

本體狀態(tài)防誤知識庫。根據(jù)設(shè)備本身的狀態(tài)特征的防誤特性形成本體狀態(tài)防誤知識單元，例如設(shè)備掛“停役”牌或設(shè)備處于不可控狀態(tài)。

關(guān)系狀態(tài)防誤知識庫。根據(jù)元件與相關(guān)元件的防誤關(guān)系構(gòu)建關(guān)系狀態(tài)防誤知識單元，例如斷開開關(guān)時，與其相連接的斷路器必須處在分位；閉合開關(guān)或斷路器時，被隔離的設(shè)備不能處于接地狀態(tài)等。

綜合分析防誤知識庫。根據(jù)全網(wǎng)分析得出的防誤類型構(gòu)建綜合分析防誤知識單元。

操作過程防誤知識庫。根據(jù)操作設(shè)備的操作順序和操作流程構(gòu)建的操作過程防誤知識單元。

2.2 防誤推理機制

防誤知識庫只是一個靜態(tài)的知識庫，必須采用智能推理機制才能進行防誤分析，防誤推理機制流程如圖3所示。

圖3 防誤推理機制流程

在推理過程中，首先通過用戶操作進行人機交互，系統(tǒng)自動判別應(yīng)用環(huán)境，判斷是否需要進行相關(guān)的防誤分析，由識別出的操作類型和防誤知識庫共同進行推理，最終得到推理結(jié)果。

以母線不能失去PT運行為例來介紹防誤知識庫的應(yīng)用。首先該防誤的拓撲過程只是在母線的連通區(qū)域內(nèi)進行搜索判斷，這種類型的防誤判斷還有很多，所以在系統(tǒng)中專門設(shè)置了一類特征邊界區(qū)域子知識庫，它根據(jù)自定義的邊界特征進行知識的編輯和積累，它是多種基礎(chǔ)特征的復(fù)雜邏輯的組合，其中基礎(chǔ)特征包括設(shè)備類型、設(shè)備狀態(tài)等。它首先發(fā)散式地得到其相關(guān)區(qū)域設(shè)備集合：

形成設(shè)備庫集合后，將設(shè)備功能類型作為特征進行判斷是否繼續(xù)發(fā)散，如果需要發(fā)散則繼續(xù)進行發(fā)散，將發(fā)散的結(jié)果形成區(qū)域，特征邊界區(qū)域求解模型如圖4所示。

圖4 特征邊界區(qū)域求解模型

在進行防誤判斷時可通過母線的連通區(qū)域知識單元進行區(qū)域搜索，最后通過指定的特征類型PT進行區(qū)域設(shè)備篩選，得出判斷結(jié)果。

2.3 數(shù)據(jù)接口

本系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于EMS系統(tǒng)，因此需要與EMS進行接口，包括遙控操作和實時數(shù)據(jù)接口。

遙控操作利用網(wǎng)絡(luò)通信方式，用EMS系統(tǒng)在遙控操作時先發(fā)送遙控命令給本系統(tǒng)的防誤分析服務(wù)，防誤分析服務(wù)將校驗結(jié)果返回給EMS系統(tǒng)，作為遙控的約束條件；實時數(shù)據(jù)接口利用網(wǎng)絡(luò)通信在EMS系統(tǒng)和該系統(tǒng)之間建立變化的遙信遙測數(shù)據(jù)和信號發(fā)送和接收機制，并1min進行一次全數(shù)據(jù)同步。利用EMS系統(tǒng)提供XML文件的電網(wǎng)模型和SVG圖形進行模型和圖形的同步和轉(zhuǎn)換，并且由EMS系統(tǒng)每天凌晨主動發(fā)送全部電網(wǎng)模型和SVG圖形。

本系統(tǒng)通過接口的方式最大化地利用了EMS資源，減少了重復(fù)投資，更以此為基礎(chǔ)形成了免維護的防誤體系，降低了日后的維護成本。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

濰坊電網(wǎng)是山東電網(wǎng)的主要負荷區(qū)之一，也是山東電網(wǎng)東、西部聯(lián)合的樞紐，500 kV系統(tǒng)與220 kV系統(tǒng)構(gòu)成濰坊電網(wǎng)主網(wǎng)架，網(wǎng)內(nèi)擁有主力發(fā)電廠1座，500 kV變電站4座及220 kV變電站28座。濰坊電網(wǎng)直屬變電站全部實現(xiàn)了無人值班，通過調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)對設(shè)備進行“遙控、遙調(diào)、遙測、遙信”，實現(xiàn)了遠方實時數(shù)據(jù)采集和對設(shè)備遠方操作，自動化程度的提高不僅節(jié)省了人力、物力，也提高了對用戶供電的可靠性。同時，濰坊供電公司目前的EMS系統(tǒng)采用南瑞OPEN3000，除了具備基本的EMS系統(tǒng)功能外，還能對外提供標準的IEC 61970模型和SVG圖形，為其他應(yīng)用的擴展打下了良好的基礎(chǔ)。在管理方面，濰坊供電公司完成了調(diào)控一體化的建設(shè)，調(diào)度和監(jiān)控共享了EMS平臺，從基本技術(shù)平臺和管理上都實現(xiàn)了調(diào)控一體化。電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大和新的管理模式的推行，使得遙控操作越來越多，也產(chǎn)生了很大的安全隱患，因此引入了多策略的防誤系統(tǒng)，從而有效地保證遙控操作的安全性。下面以一個典型的操作實例，說明本系統(tǒng)是如何進行遙控操作的安全分析的。

在一次倒電源操作過程中，電網(wǎng)的初始的運行方式為通過112開關(guān)為杏朱線供電，王朱線111開關(guān)連接備用電源，其操作順序是先閉合王朱線111開關(guān)，再斷開杏朱線112開關(guān)，當(dāng)斷開杏朱線112開關(guān)時，造成全站失壓，原因是王朱線111開關(guān)對側(cè)開關(guān)為熱備狀態(tài)，而線路處在非充電備用狀態(tài)，操作前的防誤校核分析將出現(xiàn)變電站的停電提示，如圖5所示。

當(dāng)遙控操作人員在操作前，看到此警告提示時，可通過檢查電網(wǎng)的運行方式排查安全隱患，進行正確的操作，從而避免誤停電的操作事故的發(fā)生。

圖5 操作造成停電示意

4 結(jié)語

調(diào)控一體化作為新的管理模式，是大運行體系建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。濰坊供電公司全面推行調(diào)控一體化的建設(shè)已經(jīng)有數(shù)年的管理和運行經(jīng)驗，介紹一種新的技術(shù)手段，利用該技術(shù)手段實現(xiàn)多個防誤策略，并通過實際案例，表明采用多策略的智能防誤機制將能全方位的提高調(diào)控生產(chǎn)的安全性，為充分發(fā)揮“大運行”體系的優(yōu)越性，提供了一個良好的思路和解決辦法。

［1］趙亮，錢玉春.適應(yīng)集約化管理的地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度集控一體化建設(shè)思路［J］.電力系統(tǒng)自動化，2010，34（14）：96-100.

［2］鄭旺華.地區(qū)電網(wǎng)調(diào)控一體化技術(shù)支持系統(tǒng)實用化探討［J］.江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011，24（1）：50-52.

Anti-misoperation Locking System Based on Grid Scheduling and Control Integration

YANG Wenjia，WANG Junan，JIN Fei，WU Jinyu
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261000，China）

Power grid control regulation integration is a rigorous systematic work，which involves dispatch ordered，remote control and site operation etc.Dispatch control center anti-misoperation system must be established in breadth to form the constraint mechanism of whole process from the dispatch process to monitoring and control.Methods and strategies of the antimisoperation are analyzed in depth.Multi-strategy anti-misoperation system based on grid scheduling and control integration achieves the error prevention in the process from power grid analysis，regulatory constraints，operation process and other aspects.The establishment of knowledge base and intelligent reasoning mechanism helps to ensure the safety of power grid.

control integration；anti-misoperation system；multi-strategy of intelligent anti-misoperation system

TM76

B

1007－9904（2015）04－0022－04

2014-11-12

楊文佳（1983），男，工程師，從事調(diào)度運行工作；

王君安（1960），男，高級工程師，從事調(diào)度運行工作；

晉飛（1980），男，工程師，從事調(diào)度運行工作；

吳金玉（1976），女，高級工程師，從事繼電保護工作。