楊 子，賈 偉，王海港，劉路登，吳 迪

(國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

電力調(diào)度中心一般采用手動輸入、調(diào)度電話下令的傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行電網(wǎng)倒閘操作。在進(jìn)行倒閘操作時(shí)，須遵守發(fā)令、復(fù)誦、記錄、錄音、匯報(bào)等制度。

近年來各地電網(wǎng)負(fù)荷迅猛增長，規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)備操作量日益增多，人員工作負(fù)荷承載過重，與不斷增長的設(shè)備檢修需求之間的不適應(yīng)性越來越大?？梢灶A(yù)見，在不久的將來，倒閘操作會成為檢修流程的瓶頸，特別是遇到春秋季檢修高峰時(shí)，計(jì)劃檢修及新設(shè)備啟動倒閘操作業(yè)務(wù)中大量操作并行，只能排隊(duì)等候調(diào)度員輪流下發(fā)電話指令，使得本已緊密壓縮的檢修工期再次受到擠占。

如何提高生產(chǎn)流程效率，使調(diào)度員從機(jī)械的體力勞動中脫離出來專注于電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控和在線分析，已成為調(diào)控專業(yè)當(dāng)下需要思考的一個(gè)問題。

隨著自動化和信息化水平的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)化下令替代傳統(tǒng)調(diào)度語音電話下令逐漸成為趨勢。網(wǎng)絡(luò)化下令能減少對調(diào)度人員時(shí)間的獨(dú)占，使得原來串行的倒閘操作并行開展。安徽公司作為國網(wǎng)系統(tǒng)首批網(wǎng)絡(luò)化下令試點(diǎn)單位，已于2019年11月啟動了網(wǎng)絡(luò)化下令試運(yùn)行工作，目前系統(tǒng)處于安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行狀態(tài)。

文獻(xiàn)[1]顯示網(wǎng)絡(luò)化下令相比較傳統(tǒng)人工調(diào)度，內(nèi)容清晰明確，可縮短發(fā)令和受令時(shí)間，提升工作效率，在誤擾率、占線率等指標(biāo)方面均有優(yōu)異表現(xiàn)。但同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化下令對于安全校核的要求更高，如果現(xiàn)場并未操作，但系統(tǒng)已經(jīng)回令，此時(shí)進(jìn)行下一步操作就會帶來極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。為應(yīng)對這類安全風(fēng)險(xiǎn)，廣東電力調(diào)度中心采用語音識別與深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行安全防誤，文獻(xiàn)[2]就是通過對設(shè)備狀態(tài)安全校核進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控。

而安徽電力調(diào)度控制中心根據(jù)有限狀態(tài)機(jī)原理設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊，以便有效控制網(wǎng)絡(luò)化下令風(fēng)險(xiǎn)。有限狀態(tài)機(jī)(finite state machine, FSM)理論可作為基于事件的控制邏輯建模的標(biāo)準(zhǔn)工具，可清晰準(zhǔn)確地描述若干個(gè)狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間轉(zhuǎn)移和動作的系統(tǒng)。

1 電力調(diào)度網(wǎng)絡(luò)化下令模式

1.1 網(wǎng)絡(luò)化下令特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)調(diào)度員與運(yùn)行人員之間的調(diào)度操作聯(lián)系，在調(diào)度端和廠站端之間實(shí)現(xiàn)調(diào)度指令發(fā)令、復(fù)誦、確認(rèn)、匯報(bào)和收令的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)令、復(fù)誦、確認(rèn)、匯報(bào)和收令各環(huán)節(jié)電子化，并實(shí)時(shí)跟蹤和自動記錄執(zhí)行進(jìn)度。

相較傳統(tǒng)的調(diào)度電話下令，網(wǎng)絡(luò)化下令在賬戶安全、操作安全、過程記錄等方面均有優(yōu)勢(見表1)。

表1 網(wǎng)絡(luò)化下令與調(diào)度電話下令的安全性對比

(1) 網(wǎng)絡(luò)化下令流程與調(diào)度電話下令流程吻合。網(wǎng)絡(luò)化下令流程嚴(yán)格執(zhí)行了調(diào)度規(guī)程所要求的發(fā)令、復(fù)誦、確認(rèn)、匯報(bào)、收令等環(huán)節(jié)，閉環(huán)無遺漏。

(2) 網(wǎng)絡(luò)化下令可同時(shí)管理多個(gè)變電站的倒閘操作。網(wǎng)絡(luò)化下令可實(shí)現(xiàn)可視化，自動記錄發(fā)受令人員和時(shí)間信息，無需聽寫或手抄；便于調(diào)用各類高級軟件進(jìn)行安全性分析校驗(yàn)，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)提供基礎(chǔ)支撐；便于開展操作量、操作時(shí)間等高級分析，為技術(shù)管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)等。

(3) 網(wǎng)絡(luò)化下令有助于提高工作效率。通常一個(gè)運(yùn)維站管理多個(gè)變電站的倒閘操作，大多數(shù)變電站為無人值守，實(shí)際工作中由于天氣、交通等因素，部分現(xiàn)場人員無法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場，特別當(dāng)多個(gè)變電站同時(shí)有操作任務(wù)時(shí)，往往無法保障按時(shí)操作，進(jìn)而影響到某項(xiàng)操作關(guān)聯(lián)的其他廠站的操作。據(jù)安徽電力調(diào)度控制中心統(tǒng)計(jì)，與傳統(tǒng)調(diào)度電話下令相比，使用網(wǎng)絡(luò)化下令每項(xiàng)調(diào)度指令的執(zhí)行時(shí)間可縮短5～10 min，現(xiàn)場人員等待時(shí)間可縮短4～6 min，提升了運(yùn)維站的操作及時(shí)性。

1.2 有限狀態(tài)機(jī)原理

有限狀態(tài)機(jī)是指在系統(tǒng)中有可數(shù)的狀態(tài)，某些事件發(fā)生時(shí)系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)，又稱為事件驅(qū)動系統(tǒng)。有限狀態(tài)機(jī)五元表達(dá)式一般為：

其中：K是一個(gè)有窮集，其每個(gè)元素稱為一個(gè)狀態(tài)；∑是一個(gè)有窮字母表(又稱為輸入符號)，其每個(gè)元素稱為一個(gè)輸入符號；f是轉(zhuǎn)換函數(shù)，是K×∑→K上的映像，比如：f(ki，a)=kj;(ki∈K，kj∈K)意味著當(dāng)前狀態(tài)為ki、輸入字符為a時(shí)，將轉(zhuǎn)換到下一狀態(tài)kj，kj稱為ki的一個(gè)后繼狀態(tài)；S∈K是唯一的一個(gè)初態(tài)，F(xiàn)SM通常有一個(gè)固定的初始狀態(tài)；是一個(gè)終態(tài)集，終態(tài)也稱可接受狀態(tài)或結(jié)束狀態(tài)。

1.3 有限狀態(tài)機(jī)應(yīng)用

根據(jù)《安徽電力調(diào)度控制中心調(diào)控倒閘操作網(wǎng)絡(luò)化下令管理規(guī)定(試行)》(調(diào)〔2019〕133號)，網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)的正令執(zhí)行階段包括調(diào)控下令、廠站復(fù)核、調(diào)控確認(rèn)、廠站回令、調(diào)控收令和廠站確認(rèn)六個(gè)環(huán)節(jié)。

電力設(shè)備倒閘操作的網(wǎng)絡(luò)化下令的具體環(huán)節(jié)是具有離散特征的動態(tài)行為，有限狀態(tài)機(jī)原理提供了一種有效的建模思路，將網(wǎng)絡(luò)化下令的6個(gè)環(huán)節(jié)加上每次操作結(jié)束時(shí)的設(shè)備狀態(tài)校核，一共定義為8個(gè)狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程

要求在下令過程中對違反操作順序規(guī)則的操作進(jìn)行防誤，在操作票調(diào)控下令執(zhí)行環(huán)節(jié)及廠站回令前進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)校核，根據(jù)實(shí)時(shí)遙信數(shù)據(jù)信息，校驗(yàn)當(dāng)前指令是否操作完成。

2 網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊搭建

2.1 網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)部署

安徽電力調(diào)度控制中心將網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)部署在安全Ⅲ區(qū)(管理信息區(qū))，需要地調(diào)、廠站運(yùn)維辦公區(qū)接入安全Ⅲ區(qū)，網(wǎng)絡(luò)通道順暢是電子化網(wǎng)絡(luò)化下令取得成效的基礎(chǔ)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)工作流程

調(diào)度操作網(wǎng)絡(luò)化下令分為預(yù)令下發(fā)和正令執(zhí)行兩階段。預(yù)令下發(fā)階段包括調(diào)度預(yù)發(fā)、廠站復(fù)誦、調(diào)度確認(rèn)等環(huán)節(jié)；正令執(zhí)行階段包括調(diào)控下令、廠站復(fù)核、調(diào)度確認(rèn)、廠站回令、調(diào)控收令、廠站確認(rèn)等環(huán)節(jié)，其執(zhí)行流程如下。

(1) 調(diào)控下令。省調(diào)調(diào)度員、省調(diào)監(jiān)控員通過網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)向受令單位發(fā)布正式操作指令。省調(diào)調(diào)度員、地調(diào)監(jiān)控員和廠站運(yùn)行人員在值班期間應(yīng)始終保持網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)處于登錄狀態(tài)，確保隨時(shí)發(fā)布(接收)調(diào)度倒閘操作預(yù)令、正令，并匯報(bào)指令完成情況。若出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)異常或網(wǎng)絡(luò)異常等情況，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)化下令無法正常進(jìn)行時(shí)，省調(diào)監(jiān)控員、地調(diào)監(jiān)控員和廠站運(yùn)行人員應(yīng)立即通過調(diào)度電話向省調(diào)調(diào)度員匯報(bào)，省調(diào)調(diào)度員改由調(diào)度電話進(jìn)行下令。

(2) 廠站復(fù)核。受令人員核對操作票信息無誤且具備操作條件后，在網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)中通過補(bǔ)齊關(guān)鍵字缺省或重組調(diào)令順序等方式進(jìn)行復(fù)核。若出現(xiàn)對指令內(nèi)容存有異議、現(xiàn)場不具備操作條件或現(xiàn)場操作出現(xiàn)異常等情況時(shí)，省調(diào)監(jiān)控員、地調(diào)監(jiān)控員和廠站運(yùn)行人員應(yīng)立即通過調(diào)度電話向省調(diào)調(diào)度員匯報(bào)。

(3) 調(diào)控確認(rèn)。省調(diào)調(diào)度員、省調(diào)監(jiān)控員在網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)中核對受令人員復(fù)核無誤后，予以確認(rèn)。調(diào)控確認(rèn)后，受令人員方可按照操作指令的內(nèi)容和順序進(jìn)行相應(yīng)操作。

(4) 廠站回令。受令人員根據(jù)操作指令完成相應(yīng)操作，并核實(shí)設(shè)備狀態(tài)無誤后，通過網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)回復(fù)操作完成。

(5) 調(diào)控收令。省調(diào)調(diào)度員、省調(diào)監(jiān)控員收到現(xiàn)場回令后，通過網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)校核SCADA中設(shè)備狀態(tài)與指令內(nèi)容一致后，進(jìn)行收令。

(6) 廠站確認(rèn)。省調(diào)調(diào)度員或省調(diào)監(jiān)控員收令后，受令人員予以確認(rèn)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)整體框架

網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)的整體框架如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)整體框架

通過防火墻與隔離裝置實(shí)現(xiàn)在安全Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ區(qū)之間的數(shù)據(jù)聯(lián)接，同時(shí)與工作票系統(tǒng)、調(diào)度值班日志和操作票系統(tǒng)交互，打通了省調(diào)、地調(diào)和廠站的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了省級電力調(diào)度控制中心倒閘操作網(wǎng)絡(luò)化下令的預(yù)期功能。

2.4 輸入事件與決策系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)采用電子化業(yè)務(wù)流程，使得電網(wǎng)調(diào)度倒閘操作業(yè)務(wù)更加高效、更加清晰，可以清晰地看到調(diào)令執(zhí)行全過程在調(diào)度端與廠站端的時(shí)間節(jié)點(diǎn)與聯(lián)系匯報(bào)流程。

對于網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊有限狀態(tài)機(jī)，其輸入事件為調(diào)度或廠站端值班人員在網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)中電子簽名確認(rèn)的數(shù)據(jù)，以及設(shè)備狀態(tài)校核返回的數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊的決策系統(tǒng)采用混聯(lián)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化下令要求進(jìn)行指令拆解，查找到相關(guān)設(shè)備，如找不到相關(guān)設(shè)備則退出；如果匹配到相關(guān)設(shè)備，對設(shè)備初始狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)后，方可允許調(diào)控下令。等到現(xiàn)場操作完成，還需要對終止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行核對并判斷是否為允許的狀態(tài)，校核通過之后方可允許廠站端進(jìn)行回令，直至廠站確認(rèn)。至此，一條倒閘操作調(diào)令才算完成了操作與安全校核全過程(見圖3)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊的決策系統(tǒng)

3 網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊應(yīng)用

3.1 網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)界面

網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)的界面包含擬票、一審、二審、預(yù)令下發(fā)、正令執(zhí)行、歸檔票等模塊，包含每一張操作票的具體狀態(tài)與細(xì)節(jié)信息，例如下令人員姓名、關(guān)聯(lián)檢修單、受令單位、預(yù)計(jì)等待時(shí)間等，以及模糊查詢功能，以方便查找電網(wǎng)倒閘操作等歷史信息。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化下令復(fù)誦方法

網(wǎng)絡(luò)化下令為全部電子化流程，因此，對于原先調(diào)度電話模式中的“復(fù)誦”環(huán)節(jié)需加強(qiáng)設(shè)計(jì)與管理。網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)目前具備三種復(fù)誦核對方法。

(1) 調(diào)令關(guān)鍵字缺省校對。

(2) 原調(diào)令順序打亂校對。

(3) 語音識別校對。

3.3 網(wǎng)絡(luò)化下令安全校核模塊

在網(wǎng)絡(luò)化下令的安全校核模塊中，如果任何一個(gè)環(huán)節(jié)沒有完成，則不會進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。如果現(xiàn)場沒有回令，本條調(diào)令就沒有結(jié)束，下一條調(diào)令則禁止執(zhí)行。如果現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)校核不一致，也將禁止繼續(xù)操作。各狀態(tài)之間無法隨意跳轉(zhuǎn)，必須按照狀態(tài)庫中設(shè)計(jì)的既定狀態(tài)邏輯進(jìn)行流轉(zhuǎn)。每一條調(diào)令必須通過調(diào)令下令/收令人員確認(rèn)(含簽名與時(shí)間)，同時(shí)通過設(shè)備初始/終止?fàn)顟B(tài)校核，該調(diào)令才算是通過全部安全校核。否則該條調(diào)令不允許通過，操作票的后續(xù)其他倒閘操作調(diào)令也不允許操作。

經(jīng)過安徽電力調(diào)度控制中心的實(shí)際驗(yàn)證，基于有限狀態(tài)機(jī)理論的這一安全校核模塊具備強(qiáng)邏輯，可實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)倒閘操作的安全校核功能。

4 結(jié)束語

安徽電力調(diào)度控制中心建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)化下令系統(tǒng)從實(shí)際需求出發(fā)，替代傳統(tǒng)調(diào)度電話下令，提高了工作效率，提升了安徽電網(wǎng)安全水平。