供电网调度操作票系统的应用研究

王金玉， 侯士波， 赵珑莹， 聂成

(1.东北石油大学 电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318；2.大庆第四采油厂电力维修大队，黑龙江 大庆 163000)



供电网调度操作票系统的应用研究

王金玉1， 侯士波1， 赵珑莹2， 聂成1

(1.东北石油大学 电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318；2.大庆第四采油厂电力维修大队，黑龙江 大庆 163000)

在电力系统运行过程中，由于生产、检修等方面的需要，须改变电力系统的运行方式或设备的运行状态，这些工作需要一系列的刀闸来操作。操作票制度是保证电网安全和供电可靠性的有效措施，开发自动生成操作票系统具有重要意义，操作票系统将有助于提升电网的安全运行水平。在基于全网一体化智能防误操作票系统的基础上，阐述了操作票软件的主要功能及其原理，主要研究了山东某供电网调度操作票的系统应用，并结合山东某电网一次系统图进行相应数据维护，开发了图形、短语、典型票、历史票四种开票方式，提高了系统的通用性、智能性和用户可维护性。

操作票；智能化；一体化；防误操作；通用性

0 引 言

近年来，我国经济快速发展，对于电的需求量也逐年上升，从而使电力系统得到长足发展，电力系统不仅容量越来越大，其复杂程度也是越来越高。当电力系统出现故障时，如果没有及时采取相应措施，将会引起大范围的停电事故，因此其运行的安全性和可靠性对居民和工业用电十分重要。但电力系统故障除了机械、设备、天气等因素外[1]，还有一部分是因为操作人员的工作失误所引起的，此类故障有可能对发电机等大型设备造成损坏。所以对这类通过严格的管理和提升操作人员工作能力便可避免的故障同样要重视[2]。为了尽量减少此类故障的发生，我国采用了电力系统操作票制度。但我国最早使用的是人工填写式的操作票，这种开票方式对于现在越来越复杂的电力系统已不再适用，操作人员需用大量的时间对操作的顺序进行分析[3]，而且还需要仔细地对开票准确性进行核查，这样浪费了大量的人力物力。因此开发一套实用的自动生成操作票系统,既可以减少工作人员的工作强度，同样它也会带来巨大的经济效益，并保证供电的可靠性、安全性。

1 操作票系统

1.1 操作票系统的构成

基于电力系统业务平台的智能操作票系统主要有四个模块，分别是用户登录模块、操作票生成模块、操作票管理模块和系统维护模块。系统结构如图1所示。

1.2 电网设备的面向对象表示

为了使电网及设备的表示通用化，并实现该平台在全网范围内的无障碍使用，我们将电网中的各种设备和元件进行分类，这样有助于方便管理和使用设备。同时，为了使分类更加细致准确，在电网设备中设置一级子类目，并在有需要的情况下设置二级甚至三级子类目[4]。例如将开关这个一级类目分成断路器、隔离刀闸、接地刀闸等二级类目，并将二级类目再进行细分，可将隔离刀闸分为母分刀闸、线路刀闸等。这种细分类目的设置使设备的描述更加详细，并极大地提高平台的适用性。设备的细分结构图如图2所示。

图1 系统结构图

图2 设备细分结构图

我们采用面向对象的表示方法对电网的设备进行具体地表示[5]，该方法在定义对象属性和行为方面具有明显优势。智能操作票系统的基本任务就是当需要对电网中的设备进行操作时开出准确的操作票，设备有不同行为，如电容器就有冷备用、热备用、运行和检修四种行为。电网系统中，设备根据其自身的作用和工作状态在不同时间的行为是不一样的，我们可以利用面向对象的多态性解决行为多样性。

1.3 二次设备的知识表示

利用面向对象的方法将二次设备作为对象进行表示时，同样可以借用设备的表示方法。就是将重合闸、距离保护等二次设备进行分类。根据现场操作的经验，二次设备只有在对一次设备进行操作时才会涉及。利用该特点，我们将二次设备附属于一次设备上，通过实例化的过程完成连接和匹配。在这种情况下我们对一次设备进行操作时应先检查和搜索作用在一次设备的二次设备，若存在，便需要考虑是否对其进行操作。

2 操作规则的知识表示

2.1 一次设备操作规则

电网系统中有许多操作设备，相对应的操作类型也有很多。虽然目前我国电网的复杂程度越来越高，但通过工作人员对不同电压等级厂站的分析研究后得出它们的操作思路是一致的，且相同类型的设备所对应的操作类型也基本一致。这样我们就可以将相同类型的设备放进同一个操作规则中，以便对其进行查找。因此一次设备的操作规则基本可分为开关操作规则库、线路操作规则库、PT操作规则库等[6]。这样的划分虽然对查找提供了一定的方便，但进行操作时会发现仍然需要对规则库进行细致的划分，将每类操作规则库进行细分，分为许多的子规则甚至子子规则。同级的子规则相互独立且可以任意组合从而实现操作。以线路规则库进行说明，如图3所示。

图3 线路操作规则库结构图

采用任务匹配的方法来根据操作任务对主规则进行设置，当确定操作规则时系统会查找相匹配的操作规则，并完成操作规则的激活，最后根据各规则形成操作序列。

2.2 二次设备操作规则

二次设备的操作规则相比于一次设备有很大不同[7]，主要有以下三种：

(1) 设备不允许无保护运行。停电时的顺序为一次设备→保护装置，当送电时该顺序是相反的。保护和自动装置在操作中要一直使用。

(2) 部分操作将影响某些保护的工作条件、工作原理，可能会引起误动时应提前停用。

(3) 在停电的状态下保护动作仍会引起设备的跳闸时要将相关的保护停用，将压板断开。

2.3 四种开票方式

2.3.1 图形开票

调度人员利用操作票系统中的图形界面来选定需要操作的对象，系统会根据电网资源的状态自动检测配置任务是否有效，调度员选择操作任务并由系统自动生成防误规则校验的操作票。如果系统检测电网资源状态已满足或防误操作不允许时，绝对不能进行调度操作，图形开票对操作项生成、保护和检查项生成及设备自投操作项生成有很强的适用性。还可以在预演模式下，通过手动和自动的方式进行模拟预演，进行防误校验，检验是否符合防误校验规则。图4所示为图形开票示例。

图4 图形开票示例

2.3.2 短语开票

当使用图形开票不能实现操作时，我们可以使用短语开票的形式。这种形式就是使用系统提供的操作类型和内容来选择操作设备、初始状态和目标状态以确定操作任务，并通过推理机的推理生成操作项。为保证平台的适用性和通用性，可允许用户对操作项的内容进行修改，而且不会影响防误的校验，但前提是必须保证操作设备、初始状态和目标状态的一致性。短语开票界面如图5所示。

图5 短语开票界面

2.3.3 典型票和历史票开票

调度员将使用频率较高的操作任务存放在系统中，当要进行相同或相近的操作任务时就可以直接调用事先存放在系统中的典型票，然后进行简单的修改便可直接使用。历史票与典型票的开票方法类似，只不过历史票是通过系统中的时间节点来对操作票进行调用。这种开票形式大大缩短了开票时间，提高了工作效率。系统为典型票的生成提供了三种方式：一是将当前选定的操作票保存为新的典型票，二是用当前选定的操作票替换已有的典型票，三是不保存当前选定的操作票而是修改已有典型票的基本属性。图6所示为典型票开票示例。

2.4 预令及正令

预令的功能就是要将操作任务和项目提前通知到操作单位；正令的功能就是将操作任务和项目正式下达给操作单位，并逐项对操作项目完成正令。

系统为正令配置了与模拟预演不同的防误校验功能，其算法是：对系统中还没有正令的操作项目任意提取五项，然后根据电网资源的状态和全网的拓扑结构进行预操作，并进行防误规则校验，最后观察其是否可以进行操作。最后还要对操作票进行审核，检查操作票的各项内容和操作项目的正确性。

3 结束语

利用基于平台化思想和面向对象等新技术设计而形成的一体化全网控制智能防误操作票系统软件，在其强大的平台数据库的支撑下，解决了电力系统知识表示的通用性问题，并建立了适用性很高的电力企业业务图形系统。本文对电网资源功能位置模型、电网资源电气连接拓扑结构模型进行了描述，并实现图模—数据库一体化，设计了区域结构的基本绘图方案。在总结山东某供电网电力系统运行安规和运行人员经验的基础上，具有针对性地提出了聊城电网调度操作票业务流程，设计了以图形开票为主的四种开票方式，实现了操作票的自动生成功能，提高了系统的智能性和实用性。

图6 典型票开票示例

[1] 杨继涛，胡明，杨以涵,等.电网调度操作票专家系统的设计与开发[J].继电器，2004，32(15):45-47.

[2] 刘强，周明，李庚银,等.具有计算分析功能的电网调度操作票系统[J].电网技术，2005，29(7):68-73.

[3] SCHULZ NOEL N, WOLLENBERG BRUCE F. Incorporation of an advanced evaluation criterion in an expert system for the creation and evaluation of planned switching sequences[J]. IEEE Transactions on Power System, 1997, 12(3):1167-1176.

[4] 周明，任建文，李庚银,等.基于多智能体的电网调度操作票指导系统研究与实现[J].中国电机工程学报，2004，24(4):58-63.

[5] 栗然，张光华，卢锦玲,等.可视化环境下的配电网操作票通用化实现[J].电力系统自动化，2001，25(5):47-50.

[6] 林明兰，钱络江，付立军.智能型通用调度操作票系统[J].华北电力技术，2001，31(9):26-28.

[7] 张旭，程雪婷，赵冬梅.基于粗糙集的电网操作票规则提取[J].电网技术，2014，38(6):1600-1605.

A Research on the Application of Dispatching Operation Ticket System for Power Supply Networks

Wang Jinyu1, Hou Shibo1, Zhao Longying2, Nie Cheng1

(1.School of Electrics and Information Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing Heilongjiang 163318, China;2. Power Maintenance Brigade, Daqing No.4 Oil Extraction Plant, Daqing Heilongjiang 163000, China)

During the operation of the electric power system, it is necessary to change the operating mode of the power system or the operating status of equipment due to the requirement for production and maintenance. All these need a series of knife switches. The operation ticket system is an effective measure to ensure grid safety and reliability of power supply. It is of great significance to develop an automatically generated operation ticket system which will help raise the safe operation level of the power grid. On the basis of an integrated intelligent error-proof operation ticket system over the entire network, this paper expounds main functions of the operation ticket software and its principle, studies the application of the dispatching operation ticket system of a power supply network in Shandong province, conducts data maintenance with respect to the primary system diagram of a power grid in Shandong province, and develops four ticketing modes, namely graphics, phrase, typical ticket and historical ticket, thus improving system versatility and intelligence and user’s maintainability.

operation ticket; intelligent; integration; error-proof operation; universality

10.3969/j.issn.1000-3886.2016.03.018

TM73

A

1000-3886(2016)03-0053-04

王金玉(1972- )，男，黑龙江大庆人，副教授，主要从事继电系统保护研究工作。 侯士波(1989-)，男，黑龙江齐齐哈尔人，硕士生，研究方向为微机保护。 赵珑莹(1989-)，女，黑龙江大庆人，技术员，研究方向为电力系统分析。 聂成(1992-)，男，河北沧州人，硕士生，研究方向为配电网经济系统分析。

定稿日期: 2015-11-19