電力系統(tǒng)調(diào)度操作票智能決策系統(tǒng)

王文嘉

（國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)操作票系統(tǒng)的研究主要集中于3種類(lèi)型：數(shù)據(jù)庫(kù)檢索型、點(diǎn)圖成票型、專(zhuān)家系統(tǒng)智能推理型[1-4]。數(shù)據(jù)庫(kù)檢索型通過(guò)檢索類(lèi)似相關(guān)任務(wù)操作票，經(jīng)修改，再保存，完成數(shù)據(jù)庫(kù)更新，簡(jiǎn)單易行但不具備智能性；點(diǎn)圖成票型通過(guò)對(duì)可視化界面內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行模擬操作，開(kāi)具操作票，符合“五防”操作規(guī)則，但不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)推理功能；專(zhuān)家系統(tǒng)智能推理型通過(guò)構(gòu)建知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)對(duì)操作票進(jìn)行推算和管理，有效彌補(bǔ)上述2類(lèi)方法的不足，但知識(shí)庫(kù)的組建難度成為該類(lèi)技術(shù)的開(kāi)發(fā)瓶頸。

本文在充分考慮電網(wǎng)實(shí)時(shí)態(tài)運(yùn)行方式和設(shè)備間操作“五防”閉鎖基本要求下，以廠站、設(shè)備、狀態(tài)、動(dòng)作4類(lèi)22個(gè)實(shí)體概念為對(duì)象，建立二維邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)，確定對(duì)象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)面向?qū)ο蠡橄竺枋?。以現(xiàn)有的調(diào)度操作規(guī)則和設(shè)備操作規(guī)則為約束，構(gòu)造函數(shù)獲取操作設(shè)備的動(dòng)作邏輯，形成操作規(guī)則庫(kù)，結(jié)合案例推理算法，形成具有安全校核功能的操作票智能決策系統(tǒng)，避免復(fù)雜改造工程中可能出現(xiàn)的地線漏掛、漏拆等安全隱患問(wèn)題。最后，以某地調(diào)某實(shí)際停電操作為例，驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性。

1 建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)兼并面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)特性，通過(guò)將概念實(shí)體模型化作對(duì)象或類(lèi)的形式表達(dá)，定義具有嵌套結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)類(lèi)型和數(shù)據(jù)上的操作，將靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)方法加以封裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的復(fù)雜引用和約束關(guān)系，并以二維表模式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，保證數(shù)據(jù)擴(kuò)充和修改時(shí)，具有良好的擴(kuò)展性[5-8]。

首先，確定對(duì)象和屬性。模擬調(diào)度值班員實(shí)際開(kāi)票思路，待操作設(shè)備主要從以下3個(gè)方面進(jìn)行考慮確認(rèn)：（1）負(fù)荷倒供，即倒母線操作、旁路帶操作、聯(lián)絡(luò)線倒對(duì)端送電操作、雙端供電負(fù)荷倒電源操作等；（2）設(shè)備聯(lián)絡(luò)，即線路停送電時(shí)各變電站開(kāi)關(guān)、刀閘、地線的操作、主變停送電時(shí)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)、刀閘及中性點(diǎn)的操作等；（3）保護(hù)投退，即一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)改變后相應(yīng)的保護(hù)調(diào)整操作。由此建立如下4類(lèi)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)集。

4類(lèi)數(shù)據(jù)集的鏈接關(guān)系如圖1所示。設(shè)備類(lèi)分別與廠站類(lèi)和狀態(tài)類(lèi)建立鏈接可抽象出系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實(shí)時(shí)運(yùn)行方式，狀態(tài)類(lèi)與動(dòng)作類(lèi)建立鏈接可確定待操作設(shè)備。

圖1 數(shù)據(jù)集鏈接關(guān)系

依托上述鏈接關(guān)系，以“對(duì)象”為行，“屬性”為列，按照包括但不限于廠站名稱(chēng)、所屬單位、設(shè)備名稱(chēng)、編號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)、所在母線、保護(hù)配置、動(dòng)作等屬性對(duì)應(yīng)的信息域，依次編制一次變電站內(nèi)主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫(kù)，二次變電站內(nèi)主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫(kù)，沿線變電站數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)端一次變電站數(shù)據(jù)庫(kù)，操作數(shù)據(jù)庫(kù)，并封裝成二維表格式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型映射區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和實(shí)時(shí)運(yùn)行方式，如表1～4所示。

表1 廠站類(lèi)對(duì)象及屬性

表2 設(shè)備類(lèi)對(duì)象及屬性

表3 狀態(tài)類(lèi)對(duì)象及屬性

表4 動(dòng)作類(lèi)對(duì)象及屬性

搭建框架模板，利用“操作任務(wù)輸入-待操作設(shè)備輸出”機(jī)制調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)操作任務(wù)與待操作設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，填入框架模板中，完成操作項(xiàng)編寫(xiě)工作。

2 操作票智能決策系統(tǒng)

操作票智能決策系統(tǒng)是通過(guò)案例推理算法對(duì)典型操作票進(jìn)行檢索、分析、替代，再結(jié)合調(diào)度操作規(guī)則和設(shè)備操作規(guī)則[9-13]，生成調(diào)度命令對(duì)應(yīng)的操作序列，完成操作票的智能化生成。

調(diào)度操作規(guī)則。調(diào)度操作規(guī)則的制定主要依據(jù)檢修計(jì)劃和計(jì)劃實(shí)施前電網(wǎng)的運(yùn)行方式，以停電設(shè)備、相應(yīng)的運(yùn)行方式調(diào)整以及二次設(shè)備更改等為指導(dǎo)，對(duì)各操作任務(wù)可能涉及的線路負(fù)荷轉(zhuǎn)供時(shí)各變電站的操作順序、不同電壓等級(jí)設(shè)備間的操作順序、配合一次設(shè)備進(jìn)行的保護(hù)調(diào)整或投退等，依次形成操作規(guī)則庫(kù)。

設(shè)備操作規(guī)則。在確定操作設(shè)備范圍的前提下，按照“五防”校驗(yàn)邏輯，排列范圍內(nèi)所有開(kāi)關(guān)、刀閘、地線等設(shè)備的操作序列，并依據(jù)設(shè)備關(guān)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行安全校核，確保不影響后續(xù)設(shè)備檢修工作或設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。

案例推理算法。案例推理算法是通過(guò)學(xué)習(xí)歷史案例，積累經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，對(duì)后續(xù)相同或相似的問(wèn)題作出判斷的一種方法，操作票分類(lèi)清晰、特征明顯、高度規(guī)范等特性，符合算法的構(gòu)建前提。操作票案例庫(kù)按照檢修計(jì)劃分為3大類(lèi)：設(shè)備檢修、方式調(diào)整和設(shè)備投運(yùn)，通過(guò)提取檢修計(jì)劃中的關(guān)鍵要素，結(jié)合待操作范圍，檢索相近或相同的歷史操作票案例，經(jīng)過(guò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)替換，調(diào)度員確認(rèn)后，形成本次操作票。操作票自動(dòng)推理系統(tǒng)具體步驟如下，流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 操作票智能決策系統(tǒng)流程圖

第1步：從OMS系統(tǒng)中獲取隔天檢修計(jì)劃單并對(duì)停電設(shè)備、運(yùn)行方式調(diào)整、計(jì)劃操作事件、注意事項(xiàng)等進(jìn)行自動(dòng)解析。

第2步：從EMS系統(tǒng)中獲取電網(wǎng)模型和實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，形成面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)，完成開(kāi)票環(huán)境的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和初始化。

第3步：輸入停電設(shè)備及檢修計(jì)劃解析信息后，分別與數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)匹配，完成待操作設(shè)備推理，形成操作項(xiàng)。

第4步：遵守“五防”校驗(yàn)排序待操作項(xiàng)，保證操作票在操作執(zhí)行過(guò)程中的安全性和可靠性。

第5步：填寫(xiě)操作票及備注信息和要求，發(fā)送調(diào)度員核修界面進(jìn)行修改確認(rèn)。

第6步：聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)變電運(yùn)維人員進(jìn)行操作票演練。若無(wú)問(wèn)題，可出票并將新規(guī)則入庫(kù)；若現(xiàn)場(chǎng)人員提出異議，須經(jīng)調(diào)度員核實(shí)確認(rèn)再進(jìn)行修改。

安全校核：主要針對(duì)開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀閘的操作順序、設(shè)備編號(hào)以及運(yùn)行方式與停電范圍、地線措施的匹配度。

流程優(yōu)勢(shì)：對(duì)于常規(guī)的調(diào)度操作票，可實(shí)現(xiàn)一鍵成票；對(duì)于特殊運(yùn)行方式操作票，審核人員僅須在調(diào)度員核修過(guò)程中介入，降低了人力成本。

3 算例分析

圖3為某地區(qū)甲網(wǎng)接線圖，共涉及省、地、縣（配）三級(jí)調(diào)度管轄設(shè)備，本例僅涉及地、縣調(diào)管轄設(shè)備。

圖3 甲網(wǎng)接線圖

3.1 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

以66 kV甲三線（以下簡(jiǎn)稱(chēng)甲三線）為例作詳細(xì)說(shuō)明，見(jiàn)圖4。甲三線聯(lián)接2座變電站，關(guān)聯(lián)廠站類(lèi)中220 kV甲變（以下簡(jiǎn)稱(chēng)甲變）、66 kV城二變（以下簡(jiǎn)稱(chēng)城二變）。在甲變中，甲三線的設(shè)備編號(hào)為2126，該編號(hào)關(guān)聯(lián)狀態(tài)類(lèi)中開(kāi)關(guān)、刀閘、地線及其運(yùn)行狀態(tài)，其中刀閘按照名稱(chēng)分為東刀閘、西刀閘、乙刀閘，運(yùn)行狀態(tài)則表明設(shè)備目前運(yùn)行方式，即甲三線在甲變66 kV西母線運(yùn)行。運(yùn)行狀態(tài)也關(guān)聯(lián)著接下來(lái)可能進(jìn)行的動(dòng)作，如運(yùn)行的開(kāi)關(guān)在接到停電任務(wù)時(shí)需要被拉開(kāi)。城二變同理。依此類(lèi)推，并按照甲變主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫(kù)、甲網(wǎng)二次變主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫(kù)、甲網(wǎng)沿線變電站數(shù)據(jù)庫(kù)、甲變對(duì)端一次變電站數(shù)據(jù)庫(kù)、操作數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二維存儲(chǔ)，以便于數(shù)據(jù)可視化和日后維護(hù)使用。

圖4 66 kV甲三線數(shù)據(jù)集

3.2 智能開(kāi)票

以66 kV甲二線（一線簡(jiǎn)稱(chēng)甲二線）停電為例。計(jì)劃停電時(shí)間為2022年11月11日07:00，須調(diào)整的運(yùn)行方式如下：垃圾電站與系統(tǒng)解列；66 kV縣三變退出高備投，全負(fù)荷倒甲一線受電。

注意事項(xiàng)：密切關(guān)注甲二線停電期間66 kV甲一線負(fù)荷波動(dòng)，防止越限。

對(duì)操作任務(wù)進(jìn)行解析，得到“甲二線”“線路”“停電”“檢修”4個(gè)關(guān)鍵詞，檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，得到以下操作語(yǔ)句，如表5所示。由表5可知，系統(tǒng)可根據(jù)已解析的操作任務(wù)關(guān)聯(lián)出所有相關(guān)廠站的待操作設(shè)備，但順序不符合“五防”邏輯。應(yīng)依據(jù)調(diào)度操作規(guī)則和設(shè)備操作規(guī)則對(duì)操作項(xiàng)進(jìn)行整合排序。

表5 操作項(xiàng)

本案例涉及的調(diào)度操作規(guī)則：（1）在線路停電前須率先倒出二次負(fù)荷以及執(zhí)行發(fā)電機(jī)解列操作；（2）二次變倒負(fù)荷為綜合令，已包含拉開(kāi)開(kāi)關(guān)操作；（3）針對(duì)電廠及用戶(hù)類(lèi)廠站，為提高操作效率，將逐項(xiàng)令改為綜合令；（4）縣三變屬縣公司管轄范圍，操作令應(yīng)下發(fā)給縣公司。設(shè)備操作規(guī)則即為符合“五防”邏輯的設(shè)備操作順序。由此得到調(diào)度操作票，經(jīng)調(diào)度員審核無(wú)問(wèn)題后，下發(fā)給各操作單位進(jìn)行核對(duì)確認(rèn)，如無(wú)異議，即可打印成票。

操作票智能決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作票一次性合格率98%以上，有效提高操作票書(shū)寫(xiě)的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，擬票速率由2項(xiàng)/min提高至30項(xiàng)/min，圖5所示為智能決策系統(tǒng)的整體流程時(shí)間較傳統(tǒng)方式對(duì)比結(jié)果，結(jié)果顯示前者較后者節(jié)約31 min/張。

圖5 操作票制票時(shí)間

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象數(shù)字化處理，為智能操作票系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)環(huán)境，具有便于維護(hù)、運(yùn)行高效等特點(diǎn)。

在操作票自動(dòng)推理環(huán)節(jié)中充分考慮規(guī)則約束與安全校核，有效避免漏項(xiàng)錯(cuò)項(xiàng)可能帶來(lái)的安全隱患，同時(shí)，降低人為復(fù)改次數(shù)，提高一次出票率，滿足調(diào)度員對(duì)操作票的全方位要求。