电网调度智能防误系统方案设计

刘娟

（广东天联电力设计有限公司广东广州510670）

摘要：作为减少和杜绝电力事故的有效手段，防误系统得到了广泛关注和应用。现有防误系统多基于逻辑规则，对电网拓扑依赖较大，不便于系统扩展。针对该问题，设计了一种新型的电网调度智能防误系统。分析了该智能防误系统的基础数据要求，并详细阐述了其综合防误分析框架。在此基础上，对智能防误系统的硬件结构及软件架构进行了分析说明，并针对其典型防误流程进行了梳理。

关键词：智能防误；电网调度；遥控；安全约束；

引言

为减少或杜绝误操作事件，各级电网大多建立了防误闭锁系统。目前，变电站内主要通过五防系统来防止变电运行人员的误操作，其实现方式主要包括电气五防闭锁、微机五防闭锁以及五防闭锁与监控系统相结合的一体化防误系统三种形式。而对于调度主站来说，其防误主要是对调度员开票和遥控操作进行流程上的管理，以及基于状态估计对操作过程进行逻辑上的判断。这种防误方式对电网拓扑依赖较大，且在实际生产中调度员往往依靠自己的经验或记忆进行拟订或执行操作票。

一、智能防误数据基础

智能防误离不开多方面的数据支撑，首先是完整准确的电网拓扑模型数据，这是进行系统分析和计算的前提。

1、准确的符合IEC61970标准的电网拓扑模型

现有电力调度中心大多同时运行有多个应用系统，例如EMS、调度生产管理系统、电能量计量系统等。为满足不同应用之间的信息交换需求，一般采用遵循IEC61970标准的电网模型，以解决系统互联和异构的问题。

2、SCADA实时数据

SADA系统采集了全电网的有量测实时数据，可为状态估计、拓扑分析、稳定计算等应用提供数据源。因此，SCADA系统所采集的数据是智能防误分析的基础数据平台。

3、调度员挂牌或地线等离线数据

调度员在工作过程中，为工作方便，所记录的影响操作的一些标识牌和地线、无采集量的状态信息。例如：检修牌、有人工作牌、禁止操作牌等；系统还为工作和防误方便扩展了多种类型标识牌，例如：故障设备牌、实验牌等。

二、智能综合防误框架

1、自适应智能化防误

调度防误范畴不仅仅是五防范畴，用某设备定义其防误规则式的方式不能满足需求，而且工作量极其巨大。因此，需要一种不依赖于电网、接线形式或运行方式的防误分析方法，该防误分析方法模拟人脑的思维和分析过程（即：获取知识过程—辨识过程—推理过程—判别过程）。智能分析型防误是在建立通用性的专家知识库的基础之上，利用设备特征进行设备功能类型的辨识，再利用采集量进行设备运行状态的智能辨识，在智能推理模型基础之上形成防误判断结论。不依赖于电网、接线形式或运行方式，维护人员不再为由于新增变电站、变电站扩容或变电站改造而为制定每个设备防误规则增加大量的工作量。

2、离线信息约束

挂牌操作必须纳入到防误分析中去，其中包括两方面的内容：

（1）挂、拆标识牌的防误，例如：设备非冷备用或安全隔离状态时禁止挂地线、挂检修牌或“有人工作”牌等。

（2）由于标识牌的存在而禁止设备操作的防误，例如某设备（特别是T接线路），当设备某侧未安全隔离时的情况下就挂地线或合地刀；接地未拆除时，合刀闸或开关等误操作。

3、操作管理安全性约束

（1）管理规则和权限性约束

划分责任区和设置角色权限是调度防误的重要手段。体现为不同人员具备不同的管辖范围、工作范围和操作权限等。系统也可定义为防止特殊情况发生时应急使用的超级权限。

（2）交接班约束

交接班代表着权限的移交，每次交接班必须至少有一正值和副值，只有当值人员才有操作权限。正值和副值分别赋予不同的权限，一般为正值有审核权限和监护权限，副值有操作权限。

（3）流程控制约束

依据调度管理相关规程，对接令和操作票流程进行控制。比如接受到调度预令后方可根据调度指令拟票；审核人、拟票人不能是同一人约束；接受到调度正式令后，操作人员确认接受，操作票方可进入执行状态。

（4）操作监护约束

当进行操作时，程序会将所有步骤自动进行防误校验，并将校验结果用语音和文字的方式提醒给操作人员和监护人员，系统禁止监护人员和操作人员是同一个人。

（5）操作完成实时校核约束

操作步骤是否完成检查，首先系统可利用量测信息自动检查操作状态是否达到操作目的状态（遥测、遥信信号的变化），没有达到目的状态时，系统禁止进行下一步操作。如果严格要求，特别是对隔离开关操作，可结合视频，由人工确认操作完成后，方可进行下一步操作。

三、智能防误系统设计

1、系统硬件结构

防误系统为控制室内的硬件配置，主要由数据服务器和调度员工作站组成。各设备之间通过网络通信，实现调度防误功能和操作票统一管理任务。

数据服务器：用于存放系统的数据。其它工作站通过数据源连接到服务器，得到和存储所需的数据信息。

调度员工作站：由调度员使用，运行防误模拟操作和其它应用软件，完成操作模拟、操作票管理以及信息查询等功能。工作站为单机双屏，分别显示模拟图和操作票，以实现两者之间更直观的结合。

2、系统软件架构

操作约束中心处理机是系统实现约束操作的控制中心。SCADA系统在下发遥控命令前，要先通过约束中心处理机校验，校验通过后方能下发遥控。同时，在电网模型的基础之上，增加了操作规则描述库和与操作票相关的术语和语句模型库以及操作票库，将操作票的生成和业务流程与实际遥控操作结合起来。操作票各步骤的操作设备同电网模型中的操作设备相对应，从而实现在有票操作下的操作票约束。而且在一体化综合防误体系下，操作约束中心处理机能接受调度下达的指令，从而根据调度下达的指令唯一锁定操作设备和操作类型，达到防止误接令、未按指令执行的目的。

3、典型防误流程

系统典型防误流程如图1所示。在值班员进行遥控操作时，有三种模式可应用：

（1）系统操作票模式

该操作模式下，可将操作票进入执行状态，操作票将自动形成操作约束序列。遥控操作时，遥控操作必须根据此序列进行操作。

（2）防误模拟模式

在进行遥控前，将要遥控的设备依次开锁校验一遍，系统自动形成操作约束序列，遥控操作必须根据此序列进行操作。

（3）紧急处理模式

在紧急状态下，可跳过遥控序列的约束，直接校验分析后进行遥控操作。

图1遥控操作防误流程

结语

针对调度遥控操作不经过五防校验的情况，本文设计了一种调度智能防误系统。系统基于IEC61970标准，综合运用在线实时和离线数据，全面考虑挂牌操作、管理权限、开票流程等约束，实现了从调度开票、核票到遥控操作全过程的智能防误功能，确保了电网的安全稳定运行。

参考文献：

[1]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):58-62.

[2]谷文旗，莫杰，贺燕英.集控型防误操作系统方案设计[J].电力自动化设备，2010，30(7):127-130.

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