電網(wǎng)智能操作票管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

電網(wǎng)智能操作票管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

0智能操作票管理系統(tǒng)應(yīng)用輸入管理系統(tǒng)的智能性和實用性是系統(tǒng)是否能夠?qū)嵱玫幕A(chǔ)。結(jié)合中國目前的應(yīng)用系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為應(yīng)在以下幾個方面對應(yīng)用系統(tǒng)進行深入研究和開發(fā)：引入強大的圖形平臺功能，實現(xiàn)圖像程序的集成功能，提高系統(tǒng)的智能性；主站實時數(shù)據(jù)的互動，在招生過程中具有嚴(yán)格的安全審查功能。強大的接口功能在所有系統(tǒng)資源方面共享，以減少事務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的維護工作量。引入有效的挖掘算法，建立用戶容易維護的規(guī)則庫。本文所開發(fā)的智能操作票管理系統(tǒng)基于新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)平臺OPEN-3000進行開發(fā),保證系統(tǒng)具備強大的圖形展示功能;通過與EMS/SCADA系統(tǒng)的接口,實現(xiàn)與SCADA系統(tǒng)的無縫連接,保證系統(tǒng)在線實時開票功能,同時做到圖形和模型的免維護功能;此外,系統(tǒng)通過開發(fā)與調(diào)度員培訓(xùn)模擬(DTS)系統(tǒng)的接口功能,實現(xiàn)二次設(shè)備的免維護和二次設(shè)備的智能開票功能,最后,本系統(tǒng)通過融合專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫知識,解決操作票規(guī)則的描述、學(xué)習(xí)及推理的通用性問題,通過用戶自定義規(guī)則框架解決傳統(tǒng)的調(diào)度操作票系統(tǒng)和變電站操作票系統(tǒng)獨立開發(fā)的問題。系統(tǒng)目前已經(jīng)在多個地調(diào)和集控站投入運行,運行結(jié)果表明系統(tǒng)具有高的智能性、可靠穩(wěn)定和通用性等特點。1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和特點1.1智能出入設(shè)備監(jiān)控本系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)是基于專家系統(tǒng)進行的,通過在專家規(guī)則中引入設(shè)備之間的拓撲關(guān)系,從而提高了系統(tǒng)的通用性。系統(tǒng)為了提高通用性和易維護性,在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,采用模塊化的設(shè)計方法。圖1給出了本系統(tǒng)的功能模塊框架圖。本系統(tǒng)主要由與外部系統(tǒng)的接口、圖形管理、配置管理、操作票生成、安全校核、操作票管理模塊構(gòu)成。與外部系統(tǒng)接口模塊。系統(tǒng)與外部接口主要包括與EMS/SCADA系統(tǒng)和與DTS系統(tǒng)的接口模塊,同時還預(yù)留了與其他系統(tǒng)的接口。EMS和DTS系統(tǒng)一般為已經(jīng)投入運行的系統(tǒng)。通過與EMS/SCADA系統(tǒng)的接口獲取圖形、模型和實時運行的數(shù)據(jù),為操作票系統(tǒng)實時開票和安全校核提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。通過與DTS系統(tǒng)的接口獲取保護裝置信息及保護和一次設(shè)備關(guān)聯(lián)信息,為系統(tǒng)實現(xiàn)二次設(shè)備智能開票提供了數(shù)據(jù)。通過開發(fā)接口不但減輕了維護人員的維護工作量,同時也實現(xiàn)了各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享。圖形管理模塊。強大的支持平臺是實現(xiàn)智能操作票管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。采用OPEN-3000平臺作為系統(tǒng)開發(fā)的支撐平臺,保證了系統(tǒng)具備強大的圖形工具包,具有圖元編輯、圖形編輯以及圖形瀏覽功能。OPEN-3000的圖形工具包采用徹底的圖模庫一體化技術(shù),可以在畫圖時進行設(shè)備、節(jié)點入庫,大幅度提高了用戶的維護方便性。通過在圖形上點擊設(shè)備進行開票,真正實現(xiàn)了圖票一體化,這是系統(tǒng)先進性的體現(xiàn)之一。配置管理模塊。完善的系統(tǒng)管理能夠提高系統(tǒng)的通用性,本系統(tǒng)管理是通過配置管理模塊來實現(xiàn)的。配置管理模塊主要由自由表單定制、規(guī)則庫維護和流程權(quán)限配置管理3部分組成,最大限度地保證了系統(tǒng)的通用性。自由表單定制可以根據(jù)用戶的需求繪制滿足要求的操作票表單樣式。規(guī)則庫維護可以定制操作術(shù)語、操作語義、操作任務(wù)和規(guī)則框架,是實現(xiàn)智能開票的基礎(chǔ)。流程權(quán)限配置管理可以定制操作票的生命流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié),以及在不同流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)不同角色的權(quán)限。該模塊為用戶提供靈活的、可視化的配置工具,減少軟件的二次開發(fā)工作量,實現(xiàn)柔性化的軟件架構(gòu),極大地提高軟件通用性需求。操作票生成模塊。系統(tǒng)通過操作票生成模塊提供了多種開票方式,分別為智能圖形開票、典型票開票、人工開票、歷史票開票。采用智能圖形開票既可以生成調(diào)度綜合命令票又可以生成逐項命令票。安全校核模塊。本系統(tǒng)通過安全校核模塊實現(xiàn)了在開票過程中進行五防校核和潮流校核的雙重校核功能,系統(tǒng)能夠根據(jù)內(nèi)部提供的防誤規(guī)則隨時跟蹤用戶操作,在擬票、校驗、模擬、執(zhí)行等過程進行全方位的閉鎖操作,以杜絕調(diào)度誤操作,提升電網(wǎng)的安全運行水平。操作票管理模塊。該模塊負責(zé)操作票的編輯、保存、查詢、刪除、流程管理、預(yù)演、打印預(yù)覽和打印等功能。此外,還具備操作票查詢和統(tǒng)計等高級功能,幫助用戶對操作票進行管理。1.2操作票全過程管理基于模型實時狀態(tài)的智能成票功能。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶指定的操作設(shè)備(一次設(shè)備、二次設(shè)備)和操作目的并利用設(shè)備當(dāng)前運行狀態(tài),自動推理出所需要的操作票。規(guī)則的免維護功能。本系統(tǒng)投運后增加新站,可以不需要維護即可實現(xiàn)開票功能?？煽康陌踩：斯δ堋２僮髌敝械拿織l一次操作指令,在操作前都可以通過在圖形上模擬操作和安全校驗,直觀地看到操作結(jié)果。若有誤操作或者操作造成母線失電或設(shè)備過載等,系統(tǒng)立即給出告警提示。完善的操作票全過程管理功能。系統(tǒng)通過流程環(huán)節(jié),實現(xiàn)操作票整個生命周期的無紙化作業(yè)。2克林根據(jù)專家系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能,將知識庫分為電網(wǎng)拓撲知識庫和操作規(guī)則知識庫。2.1網(wǎng)絡(luò)拓撲分析的手術(shù)方法,將模型建立在充分發(fā)揮其計算的基礎(chǔ)上,把電網(wǎng)拓撲分析和分布在網(wǎng)絡(luò)拓撲分析中的算法中,把網(wǎng)絡(luò)拓撲分析組合起來,提高分析的科學(xué)性和可擴充性,提高分析的可靠性和可靠性,提高分析的可靠性,提高系統(tǒng)計算的科學(xué)性,提高分析的可靠性,保證網(wǎng)絡(luò)拓撲分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性,提高分析的科學(xué)性和科學(xué)性本系統(tǒng)圖形建模是利用CIM圖模庫一體化建模方法,設(shè)備之間的連接關(guān)系可以根據(jù)圖形自動生成,并采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲這種拓撲關(guān)系,從而達到對電網(wǎng)拓撲知識庫的正確表示。本系統(tǒng)在進行網(wǎng)絡(luò)拓撲分析時,采用了圖論中的先進算法,綜合運用深度優(yōu)先和廣度優(yōu)先的搜索方法,進行全網(wǎng)拓撲分析和本站拓撲分析功能,并且2種拓撲分析可以進行切換,提高了拓撲分析的效率、可靠性和適應(yīng)性,這是系統(tǒng)能夠進行安全校核的前提保證。此外,電網(wǎng)拓撲在基本的母線、電氣島分析功能的基礎(chǔ)上進行了拓展,實現(xiàn)了接線方式和運行方式識別、路徑和環(huán)網(wǎng)搜索和電氣島著色等功能。2.2線路由運行改檢修分類設(shè)置本系統(tǒng)將操作規(guī)則知識庫定義分為操作術(shù)語定義、操作任務(wù)定義和規(guī)則框架定義。操作術(shù)語定義是根據(jù)調(diào)度規(guī)程要求將電氣設(shè)備可以進行的操作進行規(guī)范的文字表述。操作任務(wù)定義是將每種設(shè)備類型與其可以進行的操作之間(已定義好的操作術(shù)語)建立關(guān)系,如開關(guān)由運行改冷備用、線路由運行改冷備用。此外,操作任務(wù)定義還規(guī)定了出票格式。規(guī)則框架是用來定義操作任務(wù)和操作任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過規(guī)則框架能夠?qū)?個操作任務(wù)分解成其他多個操作任務(wù)的集合,同時這個操作任務(wù)也可以是其他操作任務(wù)的子任務(wù)。線路由運行改檢修可以分解成3個子任務(wù),如圖2所示。本系統(tǒng)操作規(guī)則知識庫設(shè)計的一個特點是能夠根據(jù)規(guī)則框架類型定義多套規(guī)則,從而使系統(tǒng)能夠同時分布在調(diào)度和變電站使用。操作票就是針對設(shè)備和操作任務(wù)自動生成有關(guān)設(shè)備及其二次保護裝置投退狀態(tài)的操作步驟集,這個步驟集既包含一次設(shè)備操作順序,也包含二次設(shè)備操作順序。本文重點討論一次設(shè)備操作順序的轉(zhuǎn)換集合,以線路由運行改檢修為例介紹規(guī)則的定制,圖3給出線路由運行改檢修規(guī)則定制示意圖。對定義具體規(guī)則而言,需要解決的問題是操作設(shè)備、操作任務(wù)與步驟集之間的關(guān)系。由圖3得出,對于線路由運行改檢修這個操作任務(wù)而言,操作設(shè)備是用戶在圖形上選擇的具體線路,操作術(shù)語是用戶選擇的由運行改檢修。對于這個操作任務(wù),操作規(guī)則知識庫先將規(guī)則分解為3個子規(guī)則,這3個子規(guī)則為一級子節(jié)點。但是每一級子節(jié)點實際上沒有具體的模擬操作。進一步的操作需要將一級子節(jié)點再一次分解成二級子節(jié)點。如線路由運行改熱備用,分解成的二級子節(jié)點為斷開線路兩側(cè)開關(guān),這一級子節(jié)點才完成真正的操作,將線路改化為熱備用狀態(tài)。對子任務(wù)是出票、模擬操作、模擬并出票可以在規(guī)則中進行設(shè)定。本文通過采用規(guī)則框架來表示操作任務(wù)和操作步驟之間這種分類分層、不斷遞歸的關(guān)聯(lián)關(guān)系,有效地解決了操作票規(guī)則知識定義的難題,也為推理機的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。3次設(shè)備成票由于本文的操作票知識庫是采用規(guī)則框架來表示的,因此推理機采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的前向推理方式,從用戶選擇根節(jié)點出發(fā),采用深度優(yōu)先的搜索策略,逐步遍歷每個子節(jié)點,根據(jù)設(shè)備的初始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)決定子節(jié)點是否匹配成功,并根據(jù)子節(jié)點的動作行為生成最后的操作步驟序列和模擬步驟序列。在推理機的推理過程中,采取推理、五防校核、潮流校核和模擬同步進行的方式,一旦五防校核失敗就退出推理,并提示用戶失敗的原因。從圖形上點擊設(shè)備進行一次設(shè)備開票的智能推理成票步驟,如圖4所示。對于二次設(shè)備智能成票過程,只是在圖4中少了操作票模擬這一步驟,其他過程同一次設(shè)備成票過程相同。推理機的工作效率主要與知識庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān),本文對知識庫的設(shè)計過程充分考慮了層次性和繼承性來簡化知識的表達,從而達到對知識的優(yōu)化,提高推理的效率。4防、潮流計算和潮流校核技術(shù)安全校核是在操作一次設(shè)備時進行的校驗,它保證設(shè)備狀態(tài)變化與電網(wǎng)當(dāng)前運行方式以及其他設(shè)備狀態(tài)的配合。本系統(tǒng)實現(xiàn)了開票過程和模擬預(yù)演過程基于系統(tǒng)拓撲五防校核和潮流校核的雙重校核功能,從最大限度上保證所開操作票的正確性和安全性。在五防校核過程中引入了系統(tǒng)拓撲五防,將電網(wǎng)拓撲知識和五防規(guī)則結(jié)合起來實現(xiàn)設(shè)備間的操作閉鎖。所謂系統(tǒng)拓撲五防是根據(jù)電氣島的狀態(tài)和電氣設(shè)備間的拓撲關(guān)系來實現(xiàn)設(shè)備操作的五防閉鎖。它提取了根據(jù)五防要求的設(shè)備之間操作閉鎖的基本規(guī)則,通過拓撲搜索找出相互操作閉鎖的設(shè)備,不依賴于人工定義,自動適應(yīng)電氣設(shè)備和電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的變化。此外,針對一次設(shè)備操作引入潮流校核功能,在成票過程中每模擬一步,系統(tǒng)自動調(diào)用潮流計算模塊進行全網(wǎng)潮流計算,根據(jù)計算結(jié)果判斷系統(tǒng)是否有潮流越限和穩(wěn)定越限情況。潮流計算的結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中,在下一步模擬時取出上次的斷面繼續(xù)進行潮流計算。為了避免多次潮流計算,系統(tǒng)在啟動潮流模塊的策略上作了技術(shù)處理,只有當(dāng)有支路開斷時或支路投入才會啟動潮流計算,并不是每次開關(guān)刀閘的分合都會啟動。比如在線路停運時,雖然各側(cè)開關(guān)刀閘都要斷開,但潮流只需要計算一次,通過這種處理,提高了系統(tǒng)的效率。5實現(xiàn)各類操作票和系統(tǒng)功能的智能生成所開發(fā)的智能操作票管理系統(tǒng)利用新一代調(diào)度自動化系統(tǒng)平臺的支撐,實現(xiàn)了強