调控一体化智能顺控技术的研究

（超高压输电公司南宁监控中心，广西 南宁 530022）

0 引言

随着调控一体化工作的深入推进，南宁监控中心已具备实施输电线路程序化操作条件，相比传统的操作模式，减少了变电设备操作时间。但因电网安全运行的需要，在操作过程中，刀闸分合操作后，除主站遥信单一条件确认外，仍需运行人员现场进行刀闸位置确认，较大程度影响了程序化操作效率的提升。基于监控中心网络发令系统、主站系统智能操作票、综合防误等功能，及主站端刀闸位置“双确认”技术，实现对变电站电气设备一键顺控功能，解决无法通过调度命令智能生成操作票需要人工手动开票的问题、刀闸的位置“双确认”的判断技术路线中第二判据的问题、顺控操作设置独立顺控主机和独立防误主机的问题、一键顺控技术中顺控模块布置在子站端等问题。

1 变电站调控一体化智能顺控技术原理

智能顺控系统由南宁监控中心网络发令系统、监控主站系统（智能操作票、综合防误功能）、刀闸位置“双确认”软硬件系统三个系统组成，通过接口技术实现三个系统之间的信息交互，由智能操作票模块最终执行变电站设备的顺控操作。

1.1 网络发令系统

1.1.1 网络发令系统架构

新建网络发令系统功能不改变原有监控系统总体架构，仅将新增的服务器、工作站接入原有系统安全II区、安全III区主交换机。网络发令系统与外界通过综合数据网进行通信。

1.1.2 网络发令系统拓扑及软硬件配置

网络发令系统包含硬件配置、系统软件、应用功能模块、系统接口及其他必要设备。在安全II区新增WEB应用服务器3台，数据库服务器2台，纵向数据交互服务器1台，横向数据交互服务器1台，安全III区配置数据交互服务器2台，服务器直接接入现有安全II区和III区主交换机。主要硬件配置包括：应用服务器（兼作数据库服务器）、测试服务器、工作站；系统软件包括：平台软件、数据库软件、操作系统（含服务器版和工作站版）；应用功能模块包括：操作票拟定、检修单管理、设备状态管理、线路带电作业、信息汇报、即时通信、统计查询等[1]。

1.2 监控主站智能操作票系统

智能操作票系统可实现典型票存储、文本出票、图形出票、模拟预演、操作票防误、智能开票、程序顺控等功能。模拟预演、操作票防误、智能开票、程序顺控是智能操作票功能的核心模块。智能出票可自动分析识别受控站接线方式与实时数据，利用预先定制的操作规则库，根据操作指令自动分解出相应操作步骤，出票速度和准确率极高，同时智能出票过程经拓扑五防查验和模拟预演，只有五防检验成功和模拟预演成功，才能生成操作票，减少了运行人员逐个点击图标出错的风险。程序顺控具备系统、完善的操作票专家规则库，可实现操作票“一键生成”以及操作流程的自动化[2]。

1.3 刀闸位置“双确认”软硬件系统

“双确认”是指确认电气设备已操作到位应至少有2个非同样原理或非同源的指示同时发生对应变化，对于刀闸，一般采用位置遥信作为主判据，非同源信号点（如视频分析结果点、姿态传感器采集校验点等）作为第二判据[3]。监控中心刀闸位置“双确认”软硬件系统包含程序化操作及设备位置双确认系统，采用主站端视频图像智能计算服务单元加站端摄像单元的二级结构进行部署。视频图像智能计算服务部署在调控中心主站侧，主要负责运检图像识别算法运算、运检图像样本库存储管理、算法发布与下载管理等。站端主要负责图像数据采集分析、刀闸位置传感器等，配合实现对受控站一键程序化操作中设备位置双确认功能。

1.3.1 配合图像识别的刀闸姿态传感“双确认”主站顺控程序

视频图像智能计算服务单元对所有待操作设备进行操作前的状态确认。顺控操作开始后，每一步操作结果由主站监控系统将变位信号通知到视频图像智能计算服务单元，视频图像智能计算服务单元根据站端视频图像分析结果作为辅助判据，再回传至主站监控系统，结合站端原有位置接点或传感器遥信形成开关、刀闸位置双确认，以便自动执行下一步操作[4]。

1.3.2 刀闸姿态检测算法

预先离线训练基础模型，部署算法训练服务后可在线对算法进行训练。主要将商用的算法在目标检测基础上进一步做目标分隔，将刀闸各个部件分隔出来，描绘刀闸大致轮廓，增强准确率。系统应用后，将在应用场景中产生大量的视频、图像数据。也会有多样化视频分析算法投入应用，在算法准确率提升中，应用类似“小样本学习”“机器深度学习”等人工智能技术手段，让系统具备“人工智能”，准确、及时，最终达到系统实用化的目标。主站系统需要兼容不同双确认方式，实现两站间线路的顺序操作、开关刀闸位置双确认、站间拓扑五防、辅助判据五防等功能[5]。

1.4 实现各功能模块的通讯接口

1.4.1 实现网络发令系统与监控主站系统接口

网络发令系统是南方电网总调与各中调对变电站实施控制的主要手段之一。该系统覆盖并贯通总调、中调、地调及县调，南宁监控中心网络发令系统通过调度数据网建立与总调、中调网络发令系统对接（OCS系统接口改造后可实现），安全I区/II区接口从OCS/EMS系统获取实时状态及数据，通过安全II区/III区的同步服务器与OMS系统实现业务数据及功能集成共享。OCS在安全II区提供图模输出服务和实时数据输出服务，在II区提供安全校核功能，在I区提供远方控制功能和综合防误功能[6]。OMS/DICP提供的调度操作人机界面，实现智能出票、操作票管理、模拟预演、防误校核、流程控制、网络发令。网络发令系统的功能将与现有PCS-9000监控主站系统接口，这样便可以实现使用PCS-9000系统中的智能操作票的顺控功能。

1.4.2 实现监控主站系统与视频主站系统的通讯接口

在I区监控系统和视频图像智能计算服务单元通讯的方式和防护措施，保证系统安全。实现图像智能计算服务单元通过正反向隔离装置和监控主站系统通讯进行双确认。研究实现视频智能计算服务单元通过网络和RS-485或串口等接口，接入南宁监控中心现有远动测控装置，主站通过远动通道交互进行双确认。

2 变电站调控一体化智能顺控技术特点

（1）实现网络发令系统与监控主站系统智能操作票模块接口互联。实现对调度令的语句抓取识别，根据操作票库和规则库自动生成电力设备操作票[7]。

（2）通过基于视频智能分析、姿态传感器信号判断刀闸位置，满足“双确认”第二判据。

（3）刀闸“双确认”采用的视频学习方法是基于神经网络算法将视频监控技术与智能图像分析技术相结合，自动识别刀闸位置。

（4）基于现南宁监控中心所使用的主站系统的智能操作票功能，只需要主站做好配套的双确认逻辑，即可实现设备顺序操作。

3 变电站调控一体化智能顺控技术解决的问题

（1）解决无法通过调度命令智能生成操作票，需要人工手动开票的问题。技术方案采用OMS或DICP实现智能出票、操作票管理、模拟预演、网络发令，结合OCS系统实现综合防误、遥控下发，最终实现调度操作全过程的自动执行。

（2）解决刀闸的位置“双确认”的判断技术路线中第二判据的问题。采用主站端视频图像智能计算服务单元加站端摄像单元的二级结构进行部署，配合刀闸本体传感器，实现开关刀闸设备的位置双确认及顺序控制功能。

（3）解决顺控操作设置独立顺控主机和独立防误主机的问题。程序操作基于现南宁监控中心所使用的主站系统PCS-9000主站系统的智能操作票功能，只需要主站做好配套的双确认逻辑，即可实现对设备的顺序操作、开关刀闸位置双确认、站间拓扑五防、辅助判据五防等功能。

（4）解决以往一键顺控技术中顺控模块布置在站端的问题。技术路线顺控模块布置在调控中心端，体投资规模较小，信息交互的次数、信息量、涉及控制的指令较多，可以执行的顺控操作类型多，极大提高的工作效率。

4 结语

变电站调控一体化智能顺控技术能实现分解执行网络发令系统调度指令生成智能操作票，在程序化操作下智能判别断路器、刀闸状态位置的变电设备顺控功能，减少操作时间，提高程序化操作水平和智能控制水平。