王 冠,王勝男

(1.國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003；2.新東北電氣集團(tuán)高壓開(kāi)關(guān)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110046)

電網(wǎng)調(diào)度對(duì)于電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵的作用。傳統(tǒng)手工抄寫操作票由于數(shù)量繁雜及工作量巨大，不可避免地造成一定的訛誤；基于決策支持系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助[1-4]，實(shí)現(xiàn)操作票自動(dòng)生成與檢驗(yàn)，不但降低了大量人力、物力的成本，同時(shí)也加強(qiáng)了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。

1 電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)概述

1.1 歷史發(fā)展及特點(diǎn)

20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)的一些研究所和高等院校先后開(kāi)發(fā)了電網(wǎng)調(diào)度操作票自動(dòng)生成系統(tǒng)，以解決不同變電站、電廠的調(diào)度問(wèn)題。1986年?yáng)|北網(wǎng)調(diào)研發(fā)出通過(guò)微機(jī)編程自動(dòng)生成操作票，但因?yàn)橛残詶l件限制，操作票自動(dòng)生成系統(tǒng)在開(kāi)票時(shí)間和應(yīng)用廣泛性上都存在著嚴(yán)重的不足；1995年華北網(wǎng)調(diào)開(kāi)發(fā)并投入使用電網(wǎng)調(diào)度操作票專家系統(tǒng)(HB-NOSE)，開(kāi)發(fā)環(huán)境為TURBOPROLOG語(yǔ)言，采用了“規(guī)則架+規(guī)則體”及深度優(yōu)先搜索策略，在開(kāi)票時(shí)間上做出了很大的改善；1996年湖南省調(diào)率先使用擁有靜態(tài)安全分析功能的電網(wǎng)調(diào)度操作票專家系統(tǒng)；其他網(wǎng)調(diào)、省調(diào)也陸續(xù)開(kāi)始使用操作票專家系統(tǒng)。目前，南京南瑞集團(tuán)公司已經(jīng)把操作票專家系統(tǒng)作為EMS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置之一[5-7]。

我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度操作票專家系統(tǒng)，按照開(kāi)發(fā)手段分為數(shù)據(jù)庫(kù)型操作票管理系統(tǒng)、圖形化界面操作票校核系統(tǒng)、推理型操作票專家系統(tǒng)。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

對(duì)于決策支持系統(tǒng)的智能化電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)，我國(guó)主要進(jìn)行2方面研究：一方面是從整體高度設(shè)計(jì)操作票系統(tǒng)模型，利用數(shù)學(xué)將其概念化，是一種縱向的研究手段；另一方面是通過(guò)設(shè)計(jì)一種具體的操作票系統(tǒng)模型，將當(dāng)前的理論進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

外國(guó)文獻(xiàn)對(duì)于決策支持系統(tǒng)有很多獨(dú)到的見(jiàn)解，其中較為突出的是降低成本和更好的結(jié)構(gòu)流程。通過(guò)模擬和仿真，將決策支持系統(tǒng)應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)(FMS)，使其能夠持續(xù)地受到?jīng)Q策支持系統(tǒng)控制，其他系統(tǒng)也可以通過(guò)決策支持系統(tǒng)進(jìn)行仿真，拓寬了決策支持系統(tǒng)的適用范圍[8]。

2 智能化電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 決策支持系統(tǒng)概述

決策支持系統(tǒng)DSS(Decision Support System)是以控制論、管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)以及行為學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息技術(shù)等集中解決半結(jié)構(gòu)化的決策問(wèn)題，支撐決策活動(dòng)，擁有智能人機(jī)交互系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)可以為決策者提供需要的信息、數(shù)據(jù)和背景資料，幫助決策者識(shí)別問(wèn)題和明確決策目標(biāo)、建立或者修改決策模型、提供決策方案并對(duì)決策方案做出評(píng)價(jià)；通過(guò)人機(jī)交互比較、分析、判斷，為用戶做出正確的決策提供幫助；提供多種備選決策方案，檢驗(yàn)決策者的構(gòu)想和要求，以支持最終的決策[9-11]。

當(dāng)前決策支持系統(tǒng)有群決策支持系統(tǒng)、分布式?jīng)Q策支持系統(tǒng)、智能決策支持系統(tǒng)IDSS、決策支持中心DSC、綜合決策支持系統(tǒng)SDSS。本次研究智能決策支持系統(tǒng)[12-13]。

2.2 基于決策支持系統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)

電網(wǎng)調(diào)度是保證對(duì)外可靠供電，電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，電力生產(chǎn)工作有序進(jìn)行而采取的一種合理的管理手段。工作具體內(nèi)容是根據(jù)各種信息采集設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)或監(jiān)控人員提供的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)(電流、電壓、負(fù)荷、頻率等)，并綜合考慮各類生產(chǎn)、生活、工作的開(kāi)展情況，對(duì)電網(wǎng)安全性、經(jīng)濟(jì)性做出判斷，利用電話、自動(dòng)系統(tǒng)等發(fā)布操作指令，指揮調(diào)度自動(dòng)控制系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行調(diào)整，例如調(diào)整負(fù)荷分布、調(diào)整發(fā)電機(jī)出力、投切電抗器、電容器等，保證電網(wǎng)能夠持續(xù)地安全、穩(wěn)定運(yùn)行。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，現(xiàn)代化控制、監(jiān)測(cè)手段日趨完善，支持電網(wǎng)調(diào)度的技術(shù)也日趨強(qiáng)大[14-15]。

將決策支持系統(tǒng)應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，自動(dòng)生成智能化電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)。該系統(tǒng)為用戶提供1個(gè)模板，在新增元件、線路時(shí)可以按照模板進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)票映射；同時(shí)利用決策支持系統(tǒng)處理半結(jié)構(gòu)化的優(yōu)勢(shì)，允許用戶自定義操作票判定規(guī)則，即用戶新增經(jīng)驗(yàn)也可通過(guò)決策支持系統(tǒng)模板進(jìn)行自動(dòng)映射。

2.3 智能化電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)設(shè)計(jì)

a.數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)模塊分為元件庫(kù)和決策流程控制庫(kù)。元件庫(kù)用于操作票生成系統(tǒng)中儲(chǔ)存電路元件；決策流程控制庫(kù)在檢驗(yàn)操作票是否訛誤時(shí)確立規(guī)則，同時(shí)臨時(shí)儲(chǔ)存檢驗(yàn)操作票規(guī)則，以防信息中斷、丟失信息。

b.邏輯推理模塊

邏輯推理模塊是操作票智能管理系統(tǒng)的核心模塊，通過(guò)IF-THEN邏輯對(duì)操作票生成及校正進(jìn)行判定，從而生成操作票元件，按照集合的觀念從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取或者錄入，再通過(guò)操作術(shù)語(yǔ)翻譯模塊形成操作票語(yǔ)句，最后輸出提供給工作人員。

c.操作術(shù)語(yǔ)翻譯模塊

操作術(shù)語(yǔ)翻譯模塊是邏輯推理模塊的輔助模塊，將邏輯推理模塊產(chǎn)生的集合通過(guò)翻譯模塊，形成正規(guī)的操作票語(yǔ)句，使非專業(yè)人員也能輕易看懂。操作術(shù)語(yǔ)翻譯模塊將電網(wǎng)元件從計(jì)算機(jī)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化通用語(yǔ)言，是本系統(tǒng)最終對(duì)外界面模塊。

d.規(guī)則制定模塊

電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)由于時(shí)代發(fā)展，傳統(tǒng)的判定規(guī)則在一定程度上需要改進(jìn)和更新，由此產(chǎn)生規(guī)則制定模塊。規(guī)則制定模塊為用戶提供選擇自定義規(guī)則或內(nèi)置規(guī)則，從而在增加新經(jīng)驗(yàn)或者更改規(guī)則時(shí)，不需要專業(yè)的程序人員進(jìn)行更新，非專業(yè)人員也可以通過(guò)用戶界面輕松進(jìn)行操作，使操作票系統(tǒng)擁有更加廣泛的應(yīng)用，大大節(jié)省了人力、物力資源。

e.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊

智能化操作票系統(tǒng)經(jīng)常需要數(shù)據(jù)更新，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊就是在操作票生成與檢驗(yàn)過(guò)程中，提供實(shí)時(shí)更新的接口。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊連接數(shù)據(jù)庫(kù)模塊與智能化操作票系統(tǒng)，通過(guò)微軟Active-X組件總的ADO手段連接，成為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的橋梁。

3 案例分析

3.1 操作任務(wù)和要求

某電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)某條線路進(jìn)行某項(xiàng)操作，通過(guò)智能化操作票系統(tǒng)自動(dòng)生成操作票。首先明確操作任務(wù)，依照標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)操作規(guī)則對(duì)01線路進(jìn)行停役操作，將此項(xiàng)操作的操作票清單提供給操作人員。從本次操作任務(wù)中提取各類關(guān)鍵詞，操作規(guī)則使用標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)操作規(guī)則，即系統(tǒng)內(nèi)置規(guī)則；操作任務(wù)為線路停役；操作線路為01線。如表1所示。

表1 某電網(wǎng)操作命令

根據(jù)以上操作任務(wù)和要求，操作員打開(kāi)用戶界面，在“操作線路”下拉菜單中選中“01線路”及“停役”任務(wù)，對(duì)甲、乙兩地?cái)嗦菲鳌⒏綦x開(kāi)關(guān)同時(shí)操作。從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用的數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用的數(shù)據(jù)

進(jìn)入操作票生成邏輯模塊，根據(jù)操作規(guī)則進(jìn)行判別，調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)置規(guī)則，直接跳過(guò)規(guī)則生成模塊，調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)置的判定算法。

3.2 邏輯推斷與術(shù)語(yǔ)翻譯

操作票系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用操作票生成邏輯算法，對(duì)各類元件和數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，首先將甲地?cái)嗦菲鞲臑闊醾溆脿顟B(tài)。生成的操作語(yǔ)句如表3所示。

表3 甲地?cái)嗦菲鞑僮髡Z(yǔ)句

接下來(lái)系統(tǒng)按照規(guī)則把乙地?cái)嗦菲鞲臑闊醾溆脿顟B(tài)，按照甲地的處理辦法，可以獲得乙地?cái)嗦菲?012和5013的集合M3和M4，M3={“乙”、“01線路”、“5012”、“斷路器”、“運(yùn)行”、“熱備用”}；M4={“乙”、“01線路”、“5013”、“斷路器”、“運(yùn)行”、“熱備用”}。生成的操作語(yǔ)句如表4所示。

表4 乙地?cái)嗦菲鞑僮髡Z(yǔ)句

系統(tǒng)對(duì)所有斷路器由“運(yùn)行”改為“熱備用”之后，根據(jù)就近原則，繼續(xù)對(duì)乙地隔離開(kāi)關(guān)作進(jìn)一步處理。同時(shí)對(duì)線路第1套分相電流、第2套分相電流、遠(yuǎn)方跳閘進(jìn)行處理(系統(tǒng)默認(rèn)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)操作之后進(jìn)行),生成操作語(yǔ)句如表5所示。

表5 乙地其他設(shè)備操作語(yǔ)句

再對(duì)甲地其他設(shè)備進(jìn)行同樣的操作,生成操作語(yǔ)句如表6所示。

表6 甲地其他設(shè)備操作語(yǔ)句

甲地先對(duì)停役線路和斷路器做出檢修處理，按照相同方法對(duì)乙地線路和斷路器進(jìn)行處理，再將斷路器5012和5013恢復(fù)運(yùn)行，即可得到檢修線路5XXX的檢修操作集合N10={“乙”、“01線路”、“冷備用”、“檢修”}，同時(shí)獲得乙地?cái)嗦菲?012和5013恢復(fù)運(yùn)行的操作集合：N11={“乙”、“01線路”、“5012”、“斷路器”、“熱備用”、“運(yùn)行”}；N12={“乙”、“01線路”、“5013”、“斷路器”、“熱備用”、“運(yùn)行”}，生成操作語(yǔ)句如表7所示。

表7 甲、乙地操作語(yǔ)句

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種基于決策支持系統(tǒng)的智能化電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，得出主要結(jié)論如下。

a.設(shè)計(jì)了系統(tǒng)邏輯推理模塊的算法，以規(guī)則判定法為核心，在操作票防誤邏輯設(shè)置禁止規(guī)則，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)檢查是否含有禁止規(guī)則，從而返回結(jié)果，得出是否安全的信息。

b.設(shè)計(jì)了規(guī)則制定算法，通過(guò)用戶查詢的線路等信息，設(shè)置1個(gè)有限的查找區(qū)間。通過(guò)判別結(jié)果是否存在于查找區(qū)間，來(lái)決斷縮小查找區(qū)間或是更改查找區(qū)間，逐層逼近，最后得到1個(gè)準(zhǔn)確的期望值。

c.設(shè)計(jì)了術(shù)語(yǔ)翻譯算法，將每條操作票語(yǔ)句組成1個(gè)集合，翻譯成1句的操作語(yǔ)句，進(jìn)而將信息傳輸?shù)接脩艚缑?，使得用戶界面獲得詳細(xì)的操作任務(wù)。