电网倒闸操作网络化下令安全校核研究

杨 子，贾 伟，王海港，刘路登，吴 迪

(国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥 230022)

0 引言

电力调度中心一般采用手动输入、调度电话下令的传统人工方式进行电网倒闸操作。在进行倒闸操作时，须遵守发令、复诵、记录、录音、汇报等制度。

近年来各地电网负荷迅猛增长，规模不断扩大，设备操作量日益增多，人员工作负荷承载过重，与不断增长的设备检修需求之间的不适应性越来越大。可以预见，在不久的将来，倒闸操作会成为检修流程的瓶颈，特别是遇到春秋季检修高峰时，计划检修及新设备启动倒闸操作业务中大量操作并行，只能排队等候调度员轮流下发电话指令，使得本已紧密压缩的检修工期再次受到挤占。

如何提高生产流程效率，使调度员从机械的体力劳动中脱离出来专注于电网风险管控和在线分析，已成为调控专业当下需要思考的一个问题。

随着自动化和信息化水平的不断提高，网络化下令替代传统调度语音电话下令逐渐成为趋势。网络化下令能减少对调度人员时间的独占，使得原来串行的倒闸操作并行开展。安徽公司作为国网系统首批网络化下令试点单位，已于2019年11月启动了网络化下令试运行工作，目前系统处于安全、稳定、高效运行状态。

文献[1]显示网络化下令相比较传统人工调度，内容清晰明确，可缩短发令和受令时间，提升工作效率，在误扰率、占线率等指标方面均有优异表现。但同时，网络化下令对于安全校核的要求更高，如果现场并未操作，但系统已经回令，此时进行下一步操作就会带来极大的安全风险。为应对这类安全风险，广东电力调度中心采用语音识别与深度学习技术进行安全防误，文献[2]就是通过对设备状态安全校核进行风险管控。

而安徽电力调度控制中心根据有限状态机原理设计了网络化下令安全校核模块，以便有效控制网络化下令风险。有限状态机(finite state machine, FSM)理论可作为基于事件的控制逻辑建模的标准工具，可清晰准确地描述若干个状态以及在这些状态之间转移和动作的系统。

1 电力调度网络化下令模式

1.1 网络化下令特点

网络化下令系统是通过网络通信实现调度员与运行人员之间的调度操作联系，在调度端和厂站端之间实现调度指令发令、复诵、确认、汇报和收令的网络实时交互系统，实现发令、复诵、确认、汇报和收令各环节电子化，并实时跟踪和自动记录执行进度。

相较传统的调度电话下令，网络化下令在账户安全、操作安全、过程记录等方面均有优势(见表1)。

表1 网络化下令与调度电话下令的安全性对比

(1) 网络化下令流程与调度电话下令流程吻合。网络化下令流程严格执行了调度规程所要求的发令、复诵、确认、汇报、收令等环节，闭环无遗漏。

(2) 网络化下令可同时管理多个变电站的倒闸操作。网络化下令可实现可视化，自动记录发受令人员和时间信息，无需听写或手抄；便于调用各类高级软件进行安全性分析校验，为泛在电力物联网提供基础支撑；便于开展操作量、操作时间等高级分析，为技术管理提供数据依据等。

(3) 网络化下令有助于提高工作效率。通常一个运维站管理多个变电站的倒闸操作，大多数变电站为无人值守，实际工作中由于天气、交通等因素，部分现场人员无法及时到达现场，特别当多个变电站同时有操作任务时，往往无法保障按时操作，进而影响到某项操作关联的其他厂站的操作。据安徽电力调度控制中心统计，与传统调度电话下令相比，使用网络化下令每项调度指令的执行时间可缩短5～10 min，现场人员等待时间可缩短4～6 min，提升了运维站的操作及时性。

1.2 有限状态机原理

有限状态机是指在系统中有可数的状态，某些事件发生时系统从一个状态转换到另一个状态，又称为事件驱动系统。有限状态机五元表达式一般为：

其中：K是一个有穷集，其每个元素称为一个状态；∑是一个有穷字母表(又称为输入符号)，其每个元素称为一个输入符号；f是转换函数，是K×∑→K上的映像，比如：f(ki，a)=kj;(ki∈K，kj∈K)意味着当前状态为ki、输入字符为a时，将转换到下一状态kj，kj称为ki的一个后继状态；S∈K是唯一的一个初态，FSM通常有一个固定的初始状态；是一个终态集，终态也称可接受状态或结束状态。

1.3 有限状态机应用

根据《安徽电力调度控制中心调控倒闸操作网络化下令管理规定(试行)》(调〔2019〕133号)，网络化下令系统的正令执行阶段包括调控下令、厂站复核、调控确认、厂站回令、调控收令和厂站确认六个环节。

电力设备倒闸操作的网络化下令的具体环节是具有离散特征的动态行为，有限状态机原理提供了一种有效的建模思路，将网络化下令的6个环节加上每次操作结束时的设备状态校核，一共定义为8个状态。网络化下令安全校核模块状态转移流程如图1所示。

图1 网络化下令安全校核模块状态转移流程

要求在下令过程中对违反操作顺序规则的操作进行防误，在操作票调控下令执行环节及厂站回令前进行电网设备状态校核，根据实时遥信数据信息，校验当前指令是否操作完成。

2 网络化下令安全校核模块搭建

2.1 网络化下令系统部署

安徽电力调度控制中心将网络化下令系统部署在安全Ⅲ区(管理信息区)，需要地调、厂站运维办公区接入安全Ⅲ区，网络通道顺畅是电子化网络化下令取得成效的基础。

2.2 网络化下令系统工作流程

调度操作网络化下令分为预令下发和正令执行两阶段。预令下发阶段包括调度预发、厂站复诵、调度确认等环节；正令执行阶段包括调控下令、厂站复核、调度确认、厂站回令、调控收令、厂站确认等环节，其执行流程如下。

(1) 调控下令。省调调度员、省调监控员通过网络化下令系统向受令单位发布正式操作指令。省调调度员、地调监控员和厂站运行人员在值班期间应始终保持网络化下令系统处于登录状态，确保随时发布(接收)调度倒闸操作预令、正令，并汇报指令完成情况。若出现网络化下令系统异常或网络异常等情况，导致网络化下令无法正常进行时，省调监控员、地调监控员和厂站运行人员应立即通过调度电话向省调调度员汇报，省调调度员改由调度电话进行下令。

(2) 厂站复核。受令人员核对操作票信息无误且具备操作条件后，在网络化下令系统中通过补齐关键字缺省或重组调令顺序等方式进行复核。若出现对指令内容存有异议、现场不具备操作条件或现场操作出现异常等情况时，省调监控员、地调监控员和厂站运行人员应立即通过调度电话向省调调度员汇报。

(3) 调控确认。省调调度员、省调监控员在网络化下令系统中核对受令人员复核无误后，予以确认。调控确认后，受令人员方可按照操作指令的内容和顺序进行相应操作。

(4) 厂站回令。受令人员根据操作指令完成相应操作，并核实设备状态无误后，通过网络化下令系统回复操作完成。

(5) 调控收令。省调调度员、省调监控员收到现场回令后，通过网络化下令系统校核SCADA中设备状态与指令内容一致后，进行收令。

(6) 厂站确认。省调调度员或省调监控员收令后，受令人员予以确认。

2.3 网络化下令系统整体框架

网络化下令系统的整体框架如图2所示。

图2 网络化下令系统整体框架

通过防火墙与隔离装置实现在安全Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ区之间的数据联接，同时与工作票系统、调度值班日志和操作票系统交互，打通了省调、地调和厂站的数据网络，实现了省级电力调度控制中心倒闸操作网络化下令的预期功能。

2.4 输入事件与决策系统

网络化下令系统采用电子化业务流程，使得电网调度倒闸操作业务更加高效、更加清晰，可以清晰地看到调令执行全过程在调度端与厂站端的时间节点与联系汇报流程。

对于网络化下令安全校核模块有限状态机，其输入事件为调度或厂站端值班人员在网络化下令系统中电子签名确认的数据，以及设备状态校核返回的数据。

网络化下令安全校核模块的决策系统采用混联结构，系统根据网络化下令要求进行指令拆解，查找到相关设备，如找不到相关设备则退出；如果匹配到相关设备，对设备初始状态进行校验后，方可允许调控下令。等到现场操作完成，还需要对终止状态进行核对并判断是否为允许的状态，校核通过之后方可允许厂站端进行回令，直至厂站确认。至此，一条倒闸操作调令才算完成了操作与安全校核全过程(见图3)。

图3 网络化下令安全校核模块的决策系统

3 网络化下令安全校核模块应用

3.1 网络化系统界面

网络化下令系统的界面包含拟票、一审、二审、预令下发、正令执行、归档票等模块，包含每一张操作票的具体状态与细节信息，例如下令人员姓名、关联检修单、受令单位、预计等待时间等，以及模糊查询功能，以方便查找电网倒闸操作等历史信息。

3.2 网络化下令复诵方法

网络化下令为全部电子化流程，因此，对于原先调度电话模式中的“复诵”环节需加强设计与管理。网络化下令系统目前具备三种复诵核对方法。

(1) 调令关键字缺省校对。

(2) 原调令顺序打乱校对。

(3) 语音识别校对。

3.3 网络化下令安全校核模块

在网络化下令的安全校核模块中，如果任何一个环节没有完成，则不会进入下一环节。如果现场没有回令，本条调令就没有结束，下一条调令则禁止执行。如果现场设备状态校核不一致，也将禁止继续操作。各状态之间无法随意跳转，必须按照状态库中设计的既定状态逻辑进行流转。每一条调令必须通过调令下令/收令人员确认(含签名与时间)，同时通过设备初始/终止状态校核，该调令才算是通过全部安全校核。否则该条调令不允许通过，操作票的后续其他倒闸操作调令也不允许操作。

经过安徽电力调度控制中心的实际验证，基于有限状态机理论的这一安全校核模块具备强逻辑，可实现对电网倒闸操作的安全校核功能。

4 结束语

安徽电力调度控制中心建设的网络化下令系统从实际需求出发，替代传统调度电话下令，提高了工作效率，提升了安徽电网安全水平。