图形化智能两票应用管理系统设计与应用

/榆林电力分公司 巩尚宏/

图形化智能两票应用管理系统设计与应用

/榆林电力分公司 巩尚宏/

本系统利用先进的网络拓扑和人工智能技术，为变电、输电各种工作票填写、许可、终结、评审及倒闸操作票的开写、审核及执行提供一种图形化智能平台。借助变电站主接线图、电网结构图、五防逻辑和专家知识库的应用，用户可直观、方便、高效地开写出正确、规范的变电，输电一种、二种等类别工作票及变电站倒闸操作票。所设计的系统已在榆林电力分公司投入使用。

网络拓扑 人工智能 变电站 工作票 操作票

工作票、操作票制度是从事电气工作时保障人身、电网和设备安全的重要措施。电力系统每年发生的事故当中，相当一部分是因工作票中的安全措施不全或操作票中的操作序列不正确造成的。工作票、操作票的完整性与正确性一直是人们关注的焦点，不仅与间隔、设备命名的规范相关，更涉及到变电站不同的接线方式以及设备布局等。

1 两票开写现状及需求分析

当前，电网的规模越来越大，操作的内容、管理的设备越来越多，设备检修工作任务越来越繁重，但是传统的电气工作票与操作票管理模式（手工填票）仍处于低水平、低效率的状态，不仅存在着大量重复性的劳动，且存在着很多弊端和缺点：

1）手工填票，字迹不一，缺乏规范性；

2）查阅困难，不便于对历时较长的两票进行查找；

3）保存困难，容易造成重要数据丢失；

4）不便于考核统计工作；

5）信息的再利用程度低；

6）不能满足电力企业管理标准化、规范化和科学化的要求；

7）工作票书写过程中所作的安全措施可能有漏项，遗漏的安全隐患容易导致事故发生。

鉴于以上所述手工开票所存在的弊端和当今互联网技术、人工智能技术、网络通信技术等在人们生活中的快速发展和大规模应用，榆林电力分公司本着在开票中提高业务处理效率，避免人为因素干扰，实现无笔化处理的原则，并保证国标《电力安全工作规程》（变电站和发电厂电气部分、电力线路部分）的认真贯彻执行，使电气工作票、操作票（以下简称“两票”）的填写和执行标准化、规范化、程序化，利用计算机网络和软件进行工作票的拟写、传输和审核工作，进行操作票的建立、审核、执行、统计等工作。本文在作了大量的需求调研和分析之后，设计开发了一套图形化智能两票应用管理系统。使用本系统可以完成变电站第一、二种工作票，电力线路第一、二种工作票，电力电缆第一、二种工作票与变电站倒闸操作票等几种票的填写、审核、执行及考核工作，并可按照需求查询、统计出相应工作票与操作票的信息，方便电力系统两票的管理与查阅。

2 系建设目标

本项目采用基于网络拓扑的智能搜索技术和专家知识库，构建图形化智能两票应用管理系统，实现图形开票及两票流程管理，其主要建设目标如下：

1）采用面向连接的矢量图形系统，实现电网结构图、变电站主接线图的绘制，网络拓扑可自动生成，大大简化安措知识库、五防闭锁规则的维护过程；图元基于最小图素设计，通过操作票的执行和管理，即可实现变电站内开关、刀闸、地线、二次压板等设备的实时状态管理。

2）采用唯一性标识，通过专家知识库实现一次、二次设备联合闭锁，有效提升工作票及操作票的整体正确性，专家知识同时满足保证一次、二次设备操作顺序及检修工作安全措施的正确性。

3）系统采用静态责任区和动态责任区联合控制，有效保证安措及五防闭锁规则等重要数据的安全，任一数据的正确性、安全性都有唯一的一个人对其负责，它直接决定着系统开票的正确性和规范性。

4）完全开放性设计，实现用户可自行添加图元、闭锁规则、设备类型、间隔单元、操作术语等，充分保证系统能够满足变电站主接线图变化、技术进步的需求，能够具备长久生命力和用户的自维护性。

5）采用并行任务规划，实现多站、多图、多任务并行操作，允许一机多站、一站多图操作；在一站多图各接线图间可任意切换，方便显示和操作。

3 系统方案设计

3.1 系统设计原则

1）先进性原则：系统采用了当今先进的体系架构，实现了异地、多级、分层、灵活、快速的数据管理功能，满足了多级单位的两票管理工作需要。同时，系统采用了当今主流的服务器操作系统、数据库系统、信息平台管理系统等，有效地减轻了使用人员系统维护的负担。

2）适用性原则：本系统很好地适应了各单位网络、信息化发展工作现状，实现了流程整合、数据整合、分类统计，数据共享以及综合信息查询。在业务数据齐备的基础上，多角度、多方式地提取基础数据，用于生成适应实际工作要求的多种方式的统计报表。

3）灵活有效的权限管理原则：系统采用了基于角色的访问控制机制，实现了对用户权限的全面控制，能够分级定义操作人员的模块使用权限以及数据使用范围，从而保证了各地市局系统管理员可根据本单位实际情况，灵活进行角色设置和系统使用权限分配，降低了系统管理员的工作负担，提升了系统的易用性和实用性。

4）易操作性原则：系统充分考虑了使用人员的情况，具有直观、方便、灵活、可操作等特点。

5）系统安全性原则：系统采用了数据库级、各应用子系统级等多级安全保护措施，并对关键数据进行了加密存储，任何人无法直接读取数据，同时具有完善的数据备份策略，有效地保障了系统及数据的安全。

3.2 系统网络结构

系统采用C/S集中模式构建，在局总部信息中心部署数据库服务器和应用服务器，各变电站、变电检修单位、变电运行单位、线路运行单位以及局总部的安全、生产管理人员以客户端方式通过网络登录到集中部署的服务器上完成工作票/操作票的开票、签发、许可、终结、评估、打印、查询、统计等有关业务操作，其系统网络结构图如图1所示。

图1 系统网络结构图

数据库服务器、

应用服务器供电局

Intranet网

安全、生产管理人员工作站

变电工区

变电站

变电部门工作站

运行、检修工作站

线路工区

线路部门工作站

3.3 两票运行流程图设计

本系统是按照如图2所示的工作流程对两票进行填写、签发、审核、查询及统计等工作。

图2 两票运行流程图

3.4 系统配置要求

（1）服务器操作系统

应用服务器建议使用：Windows 2003 Server及以上版本。

（2）数据库管理系统软件

数据库软件建议使用：SQLSERVER2000及以上版本。

（3）客户端软件

建议使用：WindowsXP或以上版本。

（4）数据库/应用服务器硬件配置

PC服务器；CPU：2个；硬盘：500G；内存：8G；网卡：2×10/100M以太网卡。

（5）客户端计算机硬件配置

PC工作站；内存：500MB或以上；硬盘：100G；网卡：1×10/100M以太网；显示器分辨率：1024 × 768。

3.5 软件模块化结构

系统功能主要包括智能两票开票、系统管理、综合查询、统计汇总、待办任务与相关文档等七个主要功能模块。其模块化结构如图3所示。

4 系统主要功能描述

图3 系统模块化结构图

图4 绘图主界面

系统功能主要包括两部分：绘图软件、图形化智能两票应用管理系统。其中绘图软件用来绘制在管理系统中使用的一次接线图，并配置设备的相应信息；管理系统负责智能两票的开办、执行、管理、查询和统计等主要功能模块。

4.1 绘图软件

通过操作专业绘图软件，可用于构建一次主接线图，编辑各类设备图元或设备属性以及设置五防操作逻辑，包括新建、修改、删除等基本操作，具备快速绘制图形的功能，如相同类型间隔复制或利用模板绘制，可快速绘制图形。系统也提供自动检查图形中错误的功能。其主界面如图4所示。

图4中左侧的工具栏列出了可以对接线图进行操作的功能按钮，右侧是绘制区。

4.2 图形化智能两票应用管理系统［1］

（1） 开具多种工作票、操作票、其他票据以及附页

开具变电站第一种、第二种工作票，电力线路第一种、第二种工作票，电力电缆第一种、第二种工作票，变电站倒闸操作票，变电站事故应急抢修单，电力线路事故应急抢修单，线路带电作业票分支票以及多种票据相应附页。如图5所示为变电站第一种工作票示例。

图5 变电站第一种工作票

（2） 网上审批功能

用户可以通过网络发送和接收各种票据，并进行填写、审核、签发等工作。

图6 开票流程图（变电一种、线路一种、电缆一种）

（3）密码签名

所有票据签名均采用密码签名，保证系统的安全性。

（4） 待办任务提示功能

在接收到新的处理任务时有提示功能，直到进行处理为止。

（5） 提供图形智能开票等多种开票方式

系统可提供“图形开票”、“手工开票”、“历史开票”等多种开票方式。

（6） 多种图形支持

包括“接线图”图形开票，附页“停电围栏图”绘制，电网地理接线图概况的多种图形方式支持。

（7）智能五防安全逻辑控制

能开出并打印完整的工作票与操作票，所有开出的工作票与操作票都经过系统“五防”闭锁逻辑条件和设备状态信息自动判断所开操作票的正确性。所开操作票整洁、规范、格式化。

（8）票据编号管理

根据规程规定及榆林供电分公司实际情况设定票号格式，自动生成票号，并按照要求自动生成票据。票号以公司为单位进行统一编号排序。

（9） 综合统计查询功能

系统能按多种条件对票据进行统计、汇总、查询、检索和打印。

（10）操作权限管理功能

操作权限实行分级管理制度，可根据需要决定是否将某种操作的操作权限开放给某一操作人员，由指定人员根据设备的变化自行修改。

（11）开票流程严格符合榆林供电分公司《两票管理细则》的要求

所有票据的开据均严格按照榆林供电分公司的要求来设计、实施。图6为变电一种、线路一种、电缆一种工作票的开票流程图。

5 技术创新点分析

5.1 实现“网络化”智能开票

系统采用C/S模式构建，用户以客户端方式通过网络登录到服务器上完成所有票据开票、签发、许可、终结、评估、打印、查询、统计等有关业务操作，大大降低了系统部署、升级和维护的成本，显著提升了电气工作票、操作票的填写和执行标准化、规范化、程序化。

5.2 “图形化”智能办票

借助变电站主接线图、电网结构图和专家知识库的应用，用户可直观、方便、高效地开写出正确、规范的变电、输电一种、二种等类别工作票及变电站倒闸操作票。工作票开写时，用户只需在图形上选中工作设备和工作任务（检修或试验），其各种安全措施项即可由专家知识库中调阅而自动生成，并可在图形上直观显示；操作票的开写过程，由用户在图形上点击操作，系统基于网络拓扑技术，可自动进行五防逻辑判断，保证操作顺序的正确。

5.3 智能判别工作任务，防止误走间隔

目前，国内同类产品大都实现电气五防中的“三防”，而对于其中的防止误入间隔功能一直未能很好地体现。本系统依据用户输入的工作任务，智能识别、判断正确工作间隔，开立票据时，点击非工作间隔，系统自动提示错误，智能据入。此项功能的实现，开国内同类产品的先河，有力地保证了两票开立的正确性，对于保障电力安全生产具有重要意义。

6 应用推广情况

榆林供电分公司“图形化智能两票应用管理系统”项目范围涵盖硬件安装和系统软件开发调试两部分。为使该系统切实贴近实际需求，达到真实的立项效果，我局多次邀请有关领导，变电处、送电处和检修公司的专家以及很多一线工作技术人员一起开会研讨，依托过程化管理思路，细化流程，落实要点，在此基础上成功开发了“图形化智能两票应用管理系统”。自2015年1月中旬开始，技术开发人员在榆林供电分公司机房进行服务器等硬件设备的安装、架设和调试，以及系统软件部分的自检试运行。2015年4月起，系统开始在内网上发布运行。经过各方努力，系统应用主要涉及的7个单位、19所变电站所、18种常用票据陆续全部实现上网应用。截止到2015年4月底，在市局安监部的组织下，对公司本部、送电处、变电处、检修公司、榆阳操作队及各变电站所相关人员进行了多方式、多批次的操作培训和在线考核，获得一致好评，系统应用获得成功。系统登录界面如图7所示。

图7 系统登录界面

7 存在的问题及改进方向

“图形化智能两票应用管理系统”自投运以来，榆林供电分公司相关职能部门和变电站所成功组织多批次、大范围的两票实际应用，大幅提升了两票开写效率与质量。但由于现有技术的原因，此系统还存在一些不足，主要体现在：

1）变电站一次设备主接线图，没有应用三维技术，进行虚拟仿真搭建，故变电站主接线图是由传统的电气符号建构而成，离真实变电站实景尚有一定距离，所以目前的图形化智能开票只能是在抽象的电气符号上点击创建，而未能在虚拟仿真的电气设备实物上开据［2］；

2）由于系统应用中存在大量电网结构图、电气主接线图，为减轻网络传输压力，系统整体架构采用了C/S模式，该模式下需要到各应用单位、变电站所分别创建客户端，从而给系统使用、维护带来不便和费用上升。而随着信息网络技术的发展，采用B/S架构的应用系统将越来越成为主流，它只需要架设主程序即可，不需要再到各应用单位开立客户端，从而将大大方便用户使用，降低维护费用；

3）目前运行的图形化智能两票应用管理系统是个孤立运行的系统，而纵观国内外电力安全管理一体化的发展趋势，将来该系统必将和派工单、工器具管理等系统融为一体，构成全覆盖的电力安全辅助管理系统［3］。

8 结束语

图形化智能两票应用管理系统的成功应用，可以有效地解决工作票安全措施不完整、不规范，操作票操作顺序有误及二次图纸与实际设备之间图实不符等问题，实现了两票填写、管理标准化、数字化，大幅提升两票开写效率与质量，为保证系统的安全、稳定运行服务，具有较大的社会效益和经济效益。同时，笔者也指出了系统当前存在的问题及未来改进方向。

［1］姜惠兰，刘洁，梁昭君. 基于多Agent的变电站操作票自动生成系统［J］.电工电能新技术，2005（4）.

［2］杨永生，郝小欣. 分布交互式仿真技术在变电站仿真中的应用［J］. 电网技术，2000，4（9）：49-53.

［3］江贤康，任建文，崔悦. 地区电网智能防误一体化操作票系统的设计与实现［J］. 电力科学与工程，2011（3）.