一种基于决策支持系统的智能化电网调度操作票系统研究

王 冠,王胜男

(1.国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110003；2.新东北电气集团高压开关有限公司，辽宁 沈阳 110046)

电网调度对于电网安全、稳定运行起着关键的作用。传统手工抄写操作票由于数量繁杂及工作量巨大，不可避免地造成一定的讹误；基于决策支持系统的电网调度通过计算机辅助[1-4]，实现操作票自动生成与检验，不但降低了大量人力、物力的成本，同时也加强了电网运行的稳定与安全。

1 电网调度操作票系统概述

1.1 历史发展及特点

20世纪80年代中期，我国的一些研究所和高等院校先后开发了电网调度操作票自动生成系统，以解决不同变电站、电厂的调度问题。1986年东北网调研发出通过微机编程自动生成操作票，但因为硬性条件限制，操作票自动生成系统在开票时间和应用广泛性上都存在着严重的不足；1995年华北网调开发并投入使用电网调度操作票专家系统(HB-NOSE)，开发环境为TURBOPROLOG语言，采用了“规则架+规则体”及深度优先搜索策略，在开票时间上做出了很大的改善；1996年湖南省调率先使用拥有静态安全分析功能的电网调度操作票专家系统；其他网调、省调也陆续开始使用操作票专家系统。目前，南京南瑞集团公司已经把操作票专家系统作为EMS系统的标准配置之一[5-7]。

我国电网调度操作票专家系统，按照开发手段分为数据库型操作票管理系统、图形化界面操作票校核系统、推理型操作票专家系统。

1.2 国内外研究现状

对于决策支持系统的智能化电网调度操作票系统，我国主要进行2方面研究：一方面是从整体高度设计操作票系统模型，利用数学将其概念化，是一种纵向的研究手段；另一方面是通过设计一种具体的操作票系统模型，将当前的理论进行实际应用。

外国文献对于决策支持系统有很多独到的见解，其中较为突出的是降低成本和更好的结构流程。通过模拟和仿真，将决策支持系统应用于柔性制造系统(FMS)，使其能够持续地受到决策支持系统控制，其他系统也可以通过决策支持系统进行仿真，拓宽了决策支持系统的适用范围[8]。

2 智能化电网调度操作票系统设计

2.1 决策支持系统概述

决策支持系统DSS(Decision Support System)是以控制论、管理学、运筹学以及行为学为基础，通过仿真技术、计算机技术及信息技术等集中解决半结构化的决策问题，支撑决策活动，拥有智能人机交互系统。决策支持系统可以为决策者提供需要的信息、数据和背景资料，帮助决策者识别问题和明确决策目标、建立或者修改决策模型、提供决策方案并对决策方案做出评价；通过人机交互比较、分析、判断，为用户做出正确的决策提供帮助；提供多种备选决策方案，检验决策者的构想和要求，以支持最终的决策[9-11]。

当前决策支持系统有群决策支持系统、分布式决策支持系统、智能决策支持系统IDSS、决策支持中心DSC、综合决策支持系统SDSS。本次研究智能决策支持系统[12-13]。

2.2 基于决策支持系统的电网调度系统

电网调度是保证对外可靠供电，电网安全、稳定运行，电力生产工作有序进行而采取的一种合理的管理手段。工作具体内容是根据各种信息采集设备反馈的数据或监控人员提供的数据信息，结合电网实际运行数据(电流、电压、负荷、频率等)，并综合考虑各类生产、生活、工作的开展情况，对电网安全性、经济性做出判断，利用电话、自动系统等发布操作指令，指挥调度自动控制系统或现场操作人员进行调整，例如调整负荷分布、调整发电机出力、投切电抗器、电容器等，保证电网能够持续地安全、稳定运行。随着科学技术不断进步，现代化控制、监测手段日趋完善，支持电网调度的技术也日趋强大[14-15]。

将决策支持系统应用于电网调度系统，自动生成智能化电网调度操作票系统。该系统为用户提供1个模板，在新增元件、线路时可以按照模板进行自动开票映射；同时利用决策支持系统处理半结构化的优势，允许用户自定义操作票判定规则，即用户新增经验也可通过决策支持系统模板进行自动映射。

2.3 智能化电网调度操作票系统设计

a.数据库模块

数据库模块分为元件库和决策流程控制库。元件库用于操作票生成系统中储存电路元件；决策流程控制库在检验操作票是否讹误时确立规则，同时临时储存检验操作票规则，以防信息中断、丢失信息。

b.逻辑推理模块

逻辑推理模块是操作票智能管理系统的核心模块，通过IF-THEN逻辑对操作票生成及校正进行判定，从而生成操作票元件，按照集合的观念从数据库中提取或者录入，再通过操作术语翻译模块形成操作票语句，最后输出提供给工作人员。

c.操作术语翻译模块

操作术语翻译模块是逻辑推理模块的辅助模块，将逻辑推理模块产生的集合通过翻译模块，形成正规的操作票语句，使非专业人员也能轻易看懂。操作术语翻译模块将电网元件从计算机语言转化通用语言，是本系统最终对外界面模块。

d.规则制定模块

电网调度操作票系统由于时代发展，传统的判定规则在一定程度上需要改进和更新，由此产生规则制定模块。规则制定模块为用户提供选择自定义规则或内置规则，从而在增加新经验或者更改规则时，不需要专业的程序人员进行更新，非专业人员也可以通过用户界面轻松进行操作，使操作票系统拥有更加广泛的应用，大大节省了人力、物力资源。

e.实时数据传输模块

智能化操作票系统经常需要数据更新，而实时数据传输模块就是在操作票生成与检验过程中，提供实时更新的接口。实时数据传输模块连接数据库模块与智能化操作票系统，通过微软Active-X组件总的ADO手段连接，成为数据实时更新的桥梁。

3 案例分析

3.1 操作任务和要求

某电网调度系统对某条线路进行某项操作，通过智能化操作票系统自动生成操作票。首先明确操作任务，依照标准电网操作规则对01线路进行停役操作，将此项操作的操作票清单提供给操作人员。从本次操作任务中提取各类关键词，操作规则使用标准电网操作规则，即系统内置规则；操作任务为线路停役；操作线路为01线。如表1所示。

表1 某电网操作命令

根据以上操作任务和要求，操作员打开用户界面，在“操作线路”下拉菜单中选中“01线路”及“停役”任务，对甲、乙两地断路器、隔离开关同时操作。从数据库调用的数据如表2所示。

表2 数据库调用的数据

进入操作票生成逻辑模块，根据操作规则进行判别，调用系统内置规则，直接跳过规则生成模块，调用系统内置的判定算法。

3.2 逻辑推断与术语翻译

操作票系统自动调用操作票生成逻辑算法，对各类元件和数据进行分类处理，首先将甲地断路器改为热备用状态。生成的操作语句如表3所示。

表3 甲地断路器操作语句

接下来系统按照规则把乙地断路器改为热备用状态，按照甲地的处理办法，可以获得乙地断路器5012和5013的集合M3和M4，M3={“乙”、“01线路”、“5012”、“断路器”、“运行”、“热备用”}；M4={“乙”、“01线路”、“5013”、“断路器”、“运行”、“热备用”}。生成的操作语句如表4所示。

表4 乙地断路器操作语句

系统对所有断路器由“运行”改为“热备用”之后，根据就近原则，继续对乙地隔离开关作进一步处理。同时对线路第1套分相电流、第2套分相电流、远方跳闸进行处理(系统默认对隔离开关操作之后进行),生成操作语句如表5所示。

表5 乙地其他设备操作语句

再对甲地其他设备进行同样的操作,生成操作语句如表6所示。

表6 甲地其他设备操作语句

甲地先对停役线路和断路器做出检修处理，按照相同方法对乙地线路和断路器进行处理，再将断路器5012和5013恢复运行，即可得到检修线路5XXX的检修操作集合N10={“乙”、“01线路”、“冷备用”、“检修”}，同时获得乙地断路器5012和5013恢复运行的操作集合：N11={“乙”、“01线路”、“5012”、“断路器”、“热备用”、“运行”}；N12={“乙”、“01线路”、“5013”、“断路器”、“热备用”、“运行”}，生成操作语句如表7所示。

表7 甲、乙地操作语句

4 结论

本文设计了一种基于决策支持系统的智能化电网调度操作票系统，对系统进行了深入研究，得出主要结论如下。

a.设计了系统逻辑推理模块的算法，以规则判定法为核心，在操作票防误逻辑设置禁止规则，调用数据库时检查是否含有禁止规则，从而返回结果，得出是否安全的信息。

b.设计了规则制定算法，通过用户查询的线路等信息，设置1个有限的查找区间。通过判别结果是否存在于查找区间，来决断缩小查找区间或是更改查找区间，逐层逼近，最后得到1个准确的期望值。

c.设计了术语翻译算法，将每条操作票语句组成1个集合，翻译成1句的操作语句，进而将信息传输到用户界面，使得用户界面获得详细的操作任务。