調(diào)度操作票防誤管理系統(tǒng)的研究

調(diào)度操作票防誤管理系統(tǒng)的研究

0基于模型的操作票模擬在能源系統(tǒng)的運(yùn)行中，日常規(guī)劃和頻繁的觸發(fā)觸發(fā)操作改變了系統(tǒng)的運(yùn)行模式。在各級(jí)調(diào)度崗位,利用操作票執(zhí)行電氣設(shè)備的操作是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作。調(diào)度員在編寫操作票時(shí)難免會(huì)受到環(huán)境、時(shí)間、健康等因素的影響,不可避免地出現(xiàn)差錯(cuò)。該項(xiàng)研究是以電網(wǎng)的實(shí)時(shí)拓?fù)湫畔榛A(chǔ),建立精確的電網(wǎng)物理模型,將電網(wǎng)操作規(guī)則和操作術(shù)語(yǔ)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型知識(shí)庫(kù)。以調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)為數(shù)據(jù)支撐,在調(diào)度操作票防誤環(huán)境中,通過(guò)圖形模擬開(kāi)票,對(duì)操作票中的調(diào)度令在調(diào)度管轄范圍內(nèi)的電網(wǎng)中,進(jìn)行全系統(tǒng)的圖形拓?fù)湫ｒ?yàn),實(shí)現(xiàn)操作票全流程管理。不但可以大大減輕運(yùn)行人員的繁重負(fù)擔(dān),而且可以避免由于操作票的錯(cuò)誤帶來(lái)的操作事故。另外,還可以作為輔助性培訓(xùn)工具,提高運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)水平。1出合理和關(guān)鍵的操作票防誤管理系統(tǒng)(1)調(diào)度操作票防誤管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是建立在調(diào)度SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上的一個(gè)功能,它的操作環(huán)境應(yīng)當(dāng)是我們調(diào)度員每天監(jiān)視的SCADA的實(shí)時(shí)環(huán)境。調(diào)度員是在實(shí)際電網(wǎng)的環(huán)境下通過(guò)在廠站接線圖上拉合開(kāi)關(guān)、刀閘、給設(shè)備置檢修、投退保護(hù)等來(lái)完成操作票的擬票,無(wú)需手寫。而調(diào)度員對(duì)不同操作任務(wù)下令操作的指令內(nèi)容,都是預(yù)先進(jìn)行設(shè)定的,這就保證了對(duì)于相同的操作任務(wù)不論誰(shuí)下令,調(diào)度命令都是一樣的。(2)調(diào)度員通過(guò)在接線圖上對(duì)設(shè)備進(jìn)行模擬操作就可以完成調(diào)度票的擬定。在審核和預(yù)發(fā)環(huán)節(jié),調(diào)度操作票防誤管理系統(tǒng)將對(duì)調(diào)度令中的每一項(xiàng)操作步驟在廠站接線圖形上進(jìn)行預(yù)演審核,將每一步操作帶來(lái)的后果演示給調(diào)度員看。讓調(diào)度員直觀地看到調(diào)度令將會(huì)引起設(shè)備狀態(tài)發(fā)生什么變化。(3)調(diào)度操作票防誤管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)建立在SCADA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)上。只有廠站接線圖的拓?fù)渲_采集的開(kāi)關(guān)、刀閘位置與現(xiàn)場(chǎng)一致。線路負(fù)荷、母線電壓等遙測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,反映實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的基礎(chǔ)上去仿真調(diào)度令,通過(guò)防誤校驗(yàn)才能真正判斷出每項(xiàng)調(diào)度令是否正確。仿真調(diào)度操作票中的調(diào)度令時(shí),高級(jí)應(yīng)用的潮流計(jì)算會(huì)按調(diào)度令計(jì)算出拉合開(kāi)關(guān)后的潮流分布。讓調(diào)度員提前看到此項(xiàng)調(diào)度令會(huì)讓電網(wǎng)發(fā)生怎樣的變化,線路切改倒負(fù)荷后潮流流向哪里。(4)調(diào)度操作票防誤系統(tǒng)中定義的操作規(guī)則和操作術(shù)語(yǔ),應(yīng)當(dāng)根據(jù)調(diào)度習(xí)慣進(jìn)行定義,要符合本地區(qū)調(diào)度運(yùn)行的要求,它沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的模板。調(diào)度員可以采用圖形開(kāi)票、編寫操作票及注釋、使用典型模板票等多種方式開(kāi)票。而且操作票流程管理中,會(huì)對(duì)每一張操作票從擬票、審核、預(yù)發(fā)、執(zhí)行、監(jiān)護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行把關(guān)。在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洵h(huán)境中對(duì)操作票的正確性進(jìn)行五防校驗(yàn)。過(guò)去的調(diào)度員即可擬票又能審票,甚至在操作過(guò)程中隨意修改正執(zhí)行票的情況在此是行不通的。這就保證了我們調(diào)度令的正確。(5)調(diào)度操作票防誤系統(tǒng)是在研究態(tài)的模式下完成的開(kāi)票,讀取SCADA系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和廠站模型。操作票校驗(yàn)過(guò)程中的開(kāi)關(guān)及潮流分布的變化只在操作票環(huán)境中顯示給調(diào)度員看,而不會(huì)影響到SCADA系統(tǒng)反映的實(shí)時(shí)電網(wǎng)數(shù)據(jù)。2防校驗(yàn)失敗原因(1)傳統(tǒng)的五防都是基于本站進(jìn)行的,在本廠站設(shè)定設(shè)備和設(shè)備之間的操作閉鎖關(guān)系,不能反應(yīng)出電網(wǎng)中廠、站之間設(shè)備的閉鎖連接關(guān)系。系統(tǒng)五防是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行拓?fù)浞治鰧?shí)現(xiàn)的五防方式。它不光考慮了本站的信息,還考慮到與本站相連的對(duì)端站信息。對(duì)于調(diào)度員下令,要考慮整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。調(diào)度令的校驗(yàn)應(yīng)當(dāng)在整個(gè)調(diào)度管轄的電網(wǎng)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫ｒ?yàn),在校驗(yàn)過(guò)程中還要考慮到電網(wǎng)中是否有哪個(gè)設(shè)備狀態(tài)和標(biāo)示牌對(duì)調(diào)度令有限制,要從電源點(diǎn)考慮到負(fù)荷側(cè)的連接關(guān)系,要對(duì)設(shè)備接地情況及失電的區(qū)域進(jìn)行判斷。只有遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)未采集到線路對(duì)端的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)、不能進(jìn)行全網(wǎng)五防校驗(yàn)時(shí),防誤系統(tǒng)才會(huì)采用本站五防校驗(yàn),校驗(yàn)過(guò)程將不再考慮對(duì)端廠站的設(shè)備狀態(tài)。(2)系統(tǒng)拓?fù)湮宸朗窃诶L制一、二次設(shè)備接線圖時(shí)自動(dòng)生成設(shè)備之間的連接關(guān)系,再按照操作規(guī)程的規(guī)定建立起設(shè)備之間五防閉鎖關(guān)系,并在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立起五防操作規(guī)則,一旦這種五防閉鎖關(guān)系和操作規(guī)則建立起來(lái)后,調(diào)度管轄的所有廠站都會(huì)按照上述規(guī)則進(jìn)行。不需要針對(duì)具體的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。(3)調(diào)度防誤操作管理系統(tǒng)將設(shè)備上掛接地牌,視為現(xiàn)場(chǎng)在此設(shè)備處掛了接地線。因此在系統(tǒng)拓?fù)湮宸佬ｒ?yàn)時(shí)要考慮到接地牌對(duì)操作令的影響。系統(tǒng)拓?fù)湮宸绖?dòng)態(tài)的跟蹤接地牌設(shè)置和刪除操作,將接地牌作為接地刀閘進(jìn)行處理,禁止帶接地牌合隔離開(kāi)關(guān)和斷路器。(4)操作票防誤系統(tǒng)對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行操作時(shí),會(huì)在全系統(tǒng)進(jìn)行五防拓?fù)湫ｒ?yàn),通過(guò)五防校驗(yàn)確定此項(xiàng)操作是否符合要求,對(duì)校驗(yàn)不通過(guò)的調(diào)度令給出五防校驗(yàn)失敗的原因,如:開(kāi)關(guān)一端帶電,一端接地不能合;在系統(tǒng)解、合環(huán)時(shí)給出提示;此項(xiàng)操作會(huì)導(dǎo)致某條母線失電,在對(duì)變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)、中性點(diǎn)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作時(shí)給出某某母線充電等提示信息;對(duì)刀閘的操作五防校驗(yàn)會(huì)給出帶接地線合刀閘提示,帶電分合刀閘提示,倒母線時(shí)分合刀閘提示母線側(cè)、負(fù)荷側(cè)刀閘操作提示;操作接地刀閘時(shí)系統(tǒng)會(huì)給出帶電合接地刀閘提示、帶刀閘合接地刀閘提示、檢修牌和接地牌提示、考慮TV電壓的合接地刀閘提示信息。讓調(diào)度員通過(guò)給出的信息明白系統(tǒng)五防校驗(yàn)失敗的原因。(5)調(diào)度操作票審核過(guò)程中進(jìn)行圖形校驗(yàn)時(shí),系統(tǒng)會(huì)根據(jù)操作票中的順序在接線圖中完成拉合開(kāi)關(guān)、刀閘等一次設(shè)備的操作,接線圖中設(shè)備狀態(tài)會(huì)自動(dòng)變位,接線圖中的設(shè)備也會(huì)根據(jù)拓?fù)渲脑瓌t,在接線圖中顯示出失電區(qū)域或者送電區(qū)域。3設(shè)計(jì)和實(shí)施手術(shù)規(guī)則3.1設(shè)備庫(kù)的生成知識(shí)庫(kù)由兩部分組成:設(shè)備庫(kù)和規(guī)則庫(kù)。設(shè)備庫(kù)主要存放電氣運(yùn)行中各運(yùn)行設(shè)備的相關(guān)信息。調(diào)度操作票系統(tǒng)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)共享系統(tǒng)的圖形建模功能,因此設(shè)備庫(kù)可自動(dòng)生成。設(shè)備庫(kù)分為廠站表、母線表、變壓器表和線路表等。設(shè)備之間的拓?fù)溥B接關(guān)系由各表中相關(guān)字段來(lái)表示。規(guī)則庫(kù)是存儲(chǔ)開(kāi)列操作票的操作經(jīng)驗(yàn)知識(shí),根據(jù)實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)分為變壓器規(guī)則、線路規(guī)則和母線規(guī)則等。3.2操作規(guī)則、調(diào)度一張操作票是針對(duì)特定設(shè)備和特定操作任務(wù)、根據(jù)電網(wǎng)安全操作規(guī)程、按照規(guī)范的操作術(shù)語(yǔ)描述設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的操作令。因此,可以認(rèn)為操作票是由操作對(duì)象、操作任務(wù)、操作規(guī)則和操作術(shù)語(yǔ)4個(gè)要素組成。其中:操作對(duì)象包括調(diào)度管轄的所有一次、二次設(shè)備,例如母線、聯(lián)絡(luò)線路、開(kāi)關(guān)、保護(hù)等;操作任務(wù)包括保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的所有運(yùn)行維護(hù)操作,例如XX線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修等,不同操作對(duì)象的操作任務(wù)也不同;操作規(guī)則是確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的根本策略,指導(dǎo)操作順序的制定,需要與實(shí)時(shí)的電氣設(shè)備運(yùn)行狀況和電網(wǎng)接線方式、保護(hù)密切配合;操作規(guī)則模板按設(shè)備類型分為母線、開(kāi)關(guān)、變壓器、線路、保護(hù)和重合閘6類。調(diào)度術(shù)語(yǔ)是對(duì)操作規(guī)范的描述,因此操作術(shù)語(yǔ)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卣{(diào)度規(guī)則制定的。圖1是以母線類為例說(shuō)明調(diào)度令的生成。調(diào)度操作防誤系統(tǒng)提供了在接線圖上選擇設(shè)備、指定操作任務(wù)的功能,程序根據(jù)選定的設(shè)備進(jìn)行安全校核和拓?fù)浞治?尋找相關(guān)接線形式和設(shè)備,查詢操作規(guī)則庫(kù),采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的前向推理機(jī)制,循環(huán)利用操作規(guī)則進(jìn)行推理,逐步匹配形成操作序列,然后通過(guò)操作術(shù)語(yǔ)翻譯成一張符合現(xiàn)場(chǎng)要求的操作票。無(wú)論是單項(xiàng)操作任務(wù)還是復(fù)合操作任務(wù),都能用規(guī)則模板動(dòng)態(tài)形成相應(yīng)的規(guī)則庫(kù)。4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能4.1scad系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析操作票中的具體操作項(xiàng)目與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)運(yùn)行有直接的關(guān)系。調(diào)度操作防誤系統(tǒng)必須與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),從SCADA系統(tǒng)接收電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),為操作票智能化的擬票、審核、管理校核提供可信的數(shù)據(jù)依據(jù),見(jiàn)圖2。其中操作票生成模塊包括自動(dòng)開(kāi)票、智能化手工開(kāi)票、圖形模擬演示和流程化審核管理等功能。4.2scad系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)度防誤操作系統(tǒng)是一個(gè)跨平臺(tái)系統(tǒng),建立在SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之上,其圖形模型、數(shù)據(jù)參數(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都來(lái)自于調(diào)度自動(dòng)化的SCADA系統(tǒng)。調(diào)度操作票從“擬票—審核—預(yù)發(fā)—執(zhí)行—監(jiān)護(hù)—?dú)w檔—統(tǒng)計(jì)”的整個(gè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)規(guī)范化管理。調(diào)度操作涉及兩類內(nèi)容:一次設(shè)備操作;二次保護(hù)投退。4.2.1圖形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)校驗(yàn)調(diào)度操作票開(kāi)票可選擇的開(kāi)票方式有:單步開(kāi)票、連續(xù)開(kāi)票、調(diào)用典型票。單步開(kāi)票是其他開(kāi)票方式的基礎(chǔ)。調(diào)用典型票則是調(diào)用保存到典型票庫(kù)中的樣板票。對(duì)所開(kāi)出的票也有不同的處理方式:(1)僅作為樣板票保存到典型票庫(kù)中;(2)開(kāi)出票后立即執(zhí)行,圖形變位,票據(jù)保存到歷史票庫(kù)中,可供查詢;(3)開(kāi)出票后不執(zhí)行,即圖形不變位,保存等待下一次執(zhí)行;(4)對(duì)開(kāi)出的票不滿意,銷毀,圖形復(fù)位,消除票據(jù)記錄。任何一種處理方式都涉及到圖形變位的問(wèn)題,因此,調(diào)度操作票防誤系統(tǒng)必須保存開(kāi)票時(shí)元件的初態(tài)和終態(tài)。每項(xiàng)調(diào)度操作都涉及到電網(wǎng)中一系列相關(guān)元件的動(dòng)作,設(shè)備間含有先后次序關(guān)系。尤其是對(duì)變電站出線的操作,它涉及到對(duì)不同廠站元件狀態(tài)的判斷,即其狀態(tài)改變不僅與本站元件有關(guān),而且與對(duì)端站的元件有關(guān)。因此,需要通過(guò)系統(tǒng)圖形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)校驗(yàn)檢查對(duì)端廠站的元件狀態(tài)。通過(guò)校驗(yàn)判斷該項(xiàng)操作是否正確。若正確,相應(yīng)的操作項(xiàng)按標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)被添加到操作票項(xiàng)中,形成操作票的一條語(yǔ)句;當(dāng)調(diào)度操作違反倒閘操作規(guī)則、造成設(shè)備過(guò)載、變電所失電,如:誤拉、誤合、帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)、帶地線合閘等不符合邏輯的操作時(shí),系統(tǒng)禁止進(jìn)行擬票操作,并給出錯(cuò)誤的提示信息。告訴調(diào)度員此項(xiàng)操作帶來(lái)的后果。如:XXX站全站失電、XX站接地刀在合位禁止合刀閘。調(diào)度操作防誤系統(tǒng)能夠按調(diào)度要求自動(dòng)生成旁路代路、線路轉(zhuǎn)檢修、倒母線、主變轉(zhuǎn)檢修等操作的任務(wù)票,成票過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)相關(guān)設(shè)備及接線方式。4.2.2人工操作步驟校核調(diào)度操作票的審核分為單步審核和多步審核,但是審核人不能是這張票的擬票人,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行方式對(duì)選擇的操作步驟進(jìn)行五防校核。在接線圖上對(duì)操作任務(wù)票進(jìn)行操作校驗(yàn),自動(dòng)或手動(dòng)逐項(xiàng)在系統(tǒng)圖上演示,二次設(shè)備的操作用文字顯示出來(lái);對(duì)整個(gè)操作票中調(diào)度令的模擬操作提供在線防誤校核和警告。如果審核人認(rèn)為某項(xiàng)調(diào)度令不符合要求,直接將該操作票退給填票人。當(dāng)校核通過(guò)后,可以發(fā)送到下一環(huán)節(jié)。4.2.3預(yù)發(fā)程序校核預(yù)發(fā)環(huán)節(jié)目的是在執(zhí)行調(diào)度令前,讓調(diào)度員再次對(duì)此項(xiàng)操作票進(jìn)行審核,做到執(zhí)行前心中有數(shù),同時(shí)再次根據(jù)電網(wǎng)目前的實(shí)際運(yùn)行狀況對(duì)此操作票進(jìn)行審核,檢查調(diào)度令是否正確,系統(tǒng)自動(dòng)判斷即將執(zhí)行的數(shù)步操作是否能夠安全執(zhí)行。預(yù)發(fā)向執(zhí)行環(huán)節(jié)提交時(shí)首先要判斷調(diào)度員是否進(jìn)行了交接班,如果是上一個(gè)班作票下一班執(zhí)行時(shí),系統(tǒng)會(huì)在執(zhí)行前對(duì)操作票中的所有步驟進(jìn)行校核后才能進(jìn)入到執(zhí)行環(huán)節(jié)。如果從擬票到執(zhí)行整個(gè)過(guò)程調(diào)度員沒(méi)有變化,那么預(yù)發(fā)環(huán)節(jié)中的校核由調(diào)度員根據(jù)需要自行確定,不是必須的步驟。在操作票的執(zhí)行過(guò)程中,如果某項(xiàng)令不需要再操作,我們可以選擇步驟作廢。在操作票的該項(xiàng)調(diào)度令會(huì)標(biāo)明“此項(xiàng)不執(zhí)行”的字樣,操作過(guò)程需要有兩個(gè)人共同完成,一名調(diào)度員下令,另一名有監(jiān)護(hù)權(quán)的調(diào)度員負(fù)責(zé)對(duì)操作令進(jìn)行監(jiān)護(hù)。當(dāng)下達(dá)命令不正確或混亂時(shí),監(jiān)護(hù)人應(yīng)及時(shí)提出糾正?；亓顣r(shí),監(jiān)護(hù)人還應(yīng)審查操作票,避免有遺漏或不妥的地方。調(diào)度下令操作完成后SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)開(kāi)關(guān)和刀閘的狀態(tài)會(huì)自動(dòng)在廠站接線圖中進(jìn)行變位,而非實(shí)采的開(kāi)關(guān)、刀閘狀態(tài)會(huì)根據(jù)操作票中的調(diào)度令自動(dòng)變位。4.2.4操作票分析系統(tǒng)調(diào)度票的存儲(chǔ)方式有:(1)操作任務(wù)票可選擇存為典型票;(2)操作任務(wù)票可保存為歷史票;(3)可以將典型票或歷史票導(dǎo)入生成操作任務(wù)票。操作票分析、管理工作可以按照時(shí)間段、調(diào)度員下了多少項(xiàng)令、變電站、操作任務(wù)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。操作票系統(tǒng)可按照多個(gè)查詢條件(如:編號(hào)、操作日期、擬票人、工作內(nèi)容等)查詢操作票,并可進(jìn)行模糊查詢;對(duì)查詢所得操作票只能瀏覽,不能進(jìn)行修改。5操作票防誤系統(tǒng)幾個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐證明,智能操作票及