基于调控一体化的多策略智能防误系统研究

杨文佳，王君安，晋飞，吴金玉

（国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东潍坊261000）

基于调控一体化的多策略智能防误系统研究

杨文佳，王君安，晋飞，吴金玉

（国网山东省电力公司潍坊供电公司，山东潍坊261000）

调控一体化下电网控制是一个严谨的系统化工作，它涉及到调度下令、监控远方操作以及运维人员现场操作等。调控中心防误体系的建设在广度上必须建立调度到监控的全过程管控约束机制，在深度上必须研究面向电网的分析性防误方法和策略。基于电网分析调控一体化多策略智能防误系统从电网分析、调控约束、操作流程等方面实现防误分析，通过建立防误知识库，采用智能推理机制实现防误分析，保障调控中心对电网控制的安全性。

调控一体化；防误体系；多策略智能防误系统

0 引言

国网山东省电力公司潍坊供电公司（以下简称潍坊供电公司）根据国网公司“大运行”体系建设要求，通过变革组织机构、优化业务流程，整合调度、监控资源，将监控业务纳入调度中心，形成调控一体化管理模式，实现电网运行集约化管理［1］。在调控一体化的运行实践中，逐步建立了一系列标准化的管理制度，推进了调控一体化管理工作，但是如何建立配套的电网控制安全保障体系，是需要考虑的关键问题。面向调控中心的安全保障体系不仅要吸取变电站“五防”（防止带负荷拉开关、防止带电合接地开关、防止带接地开关或地线合闸以及误入操作间隔、误选操作设备）的运行经验，同时要立足于调控中心形成基于调控一体管理模式的新的防误安全保障体系，提升电网调控生产工作的规范化、流程化、智能化和互动化水平。

1 多策略防误体系分析

调控中心电网控制是一个严谨的系统化的工作，它涉及到调度下令、监控远方操作以及现场操作等［2］。调控中心防误体系的建设不能只面向于某一个层面或某一个策略点，在广度上，它必须形成调度到监控的全过程流程管控约束机制；在深度上，它必须研究面向电网的分析性防误方法和策略。与传统的防误手段相比，该防误体系应实现模拟预演和操作时的流程控制，从各个方面多策略的实现防误分析手段，保障调控中心对电网控制的安全性。

鉴于调控一体化系统的控制对象是电网，不再是单一的变电站、间隔和设备，因此其防误规则不能局限于原有的微机“五防”防误规则，必须形成电网级的防误规则，如停电、合环、解环以及对侧接地本侧送电等，其防误分析算法方面也需突破原有的规则式模式。研究基于电网分析调控一体化多策略智能防误系统，通过对多种防误策略进行智能组合，以满足调控一体化系统对防误操作的要求。

1.1 电网分析型防误策略

电网分析型防误策略根据电网实际接线方式和运行方式以及二次设备的配置情况，分析操作前后的运行状态，提取状态特征，驱动电网分析型防误知识库根据运行方式合理性给出约束条件或操作提醒。其过程如图1所示。

图1 防误分析过程

电网分析型防误策略的核心是电网分析型防误知识库，该知识库中除包含最基本的五防知识外，还包括一些电网级的防误分析，如误跨电压等级电磁环网、误使母线失压、误使变电站失压、误停保电设备、误解列、非同期合环、非同期并列、设备过载等。

电网分析型防误策略的应用对象是电网，该策略采用广度搜索和深度搜索相结合的方法，完成对各种状态下电网的分析，形成对各电气岛的描述。如图2所示，形成4个电气岛，当操作电气岛之间的开关元件时，将对电网带来如下的影响：电气岛4是接地的，电气岛1是带电的，当闭合电气岛1和电气岛4之间的开关元件时，将形成带接地合闸的误操作；闭合电气岛1和电气岛2之间的开关元件，将形成并列操作，需检同期；闭合电气岛1（或2）和电气岛3之间的开关元件，将形成充电或送电操作。

由此可见，电网分析型防误策略在防误分析方法上突破了传统的规则式防误分析方法，引入了拓扑分析的方法对操作前后电网状态的变化进行分析，并构建了全网分析型知识库，便于扩展防误规则，使得操作防误分析既能适应电网的变化，也能适应防误规则的变化；在防误规则上突破了传统的防误规则，增加了面向全网的防误规则，更能适应调控中心操作防误的需要。

图2 电网电气岛示意

1.2 调控约束型防误策略

原有的调度业务和监控业务是相互独立的两种业务，在构建的调控一体防误体系中，通过技术手段加强了两种业务的关联性，通过调度命令约束了监控操作。若调度业务下达了对某设备的操作命令后，监控业务在拟票或操作时，必须按照调度命令进行工作。

1.3 操作流程型防误策略

根据操作设备的操作顺序和操作流程可构建操作流程型防误策略。例如，馈线开关由热备用转冷备用时，先断开线路侧开关，后断开母线侧开关，反之虽不影响五防规定，但操作合理性不如前者，故对该类型操作顺序进行安全约束。此外，在操作过程中如违反操作流程导致某项操作步骤未完成，如果要进行下一步操作，也会对该类型操作进行安全约束，以保证遥控操作能够逐项执行。

1.4 模拟预演式防误策略

模拟预演式防误策略延续了传统微机五防的模拟预演方式，在系统的模拟环境下能对操作进行模拟预演，调控人员进行模拟预演时，系统也用当前的实时状态进行全网的防误分析，如果存在误操作，也不允许进行模拟操作，模拟操作后形成模拟序列，调控人员必须按照模拟序列进行操作，否则进行闭锁。模拟预演式防误策略的应用实现了调控操作的双重把关，即人为把关和技术把关，双重保险提高了调控操作的安全性。

2 多策略防误系统设计

2.1 防误知识库的建立

防误知识库是调控中心防误体系的核心，它将各种防误规则加入知识库中，形成了一套统一标准的可扩展的知识库，保证了当前应用的同时也为日后系统的扩展应用提供了平台基础。

防误知识库构建的基础是电力调控领域本体知识库，电力调控领域面向的对象是实时运行的电网以及电网容纳的各类实体对象，在电力系统的调控自动化系统中，已实现了对实际电网及其实体对象的建模、实时量测采集等工作，为实现面向电网运行监控、分析的各类应用提供了良好的基础条件，电力调度控制领域知识库复用IEC 61970中描述的CIM模型，在此基础上形成基本的电力本体知识库。

在电力调控领域本体知识库的基础上形成防误知识库，包括如下内容。

本体状态防误知识库。根据设备本身的状态特征的防误特性形成本体状态防误知识单元，例如设备挂“停役”牌或设备处于不可控状态。

关系状态防误知识库。根据元件与相关元件的防误关系构建关系状态防误知识单元，例如断开开关时，与其相连接的断路器必须处在分位；闭合开关或断路器时，被隔离的设备不能处于接地状态等。

综合分析防误知识库。根据全网分析得出的防误类型构建综合分析防误知识单元。

操作过程防误知识库。根据操作设备的操作顺序和操作流程构建的操作过程防误知识单元。

2.2 防误推理机制

防误知识库只是一个静态的知识库，必须采用智能推理机制才能进行防误分析，防误推理机制流程如图3所示。

图3 防误推理机制流程

在推理过程中，首先通过用户操作进行人机交互，系统自动判别应用环境，判断是否需要进行相关的防误分析，由识别出的操作类型和防误知识库共同进行推理，最终得到推理结果。

以母线不能失去PT运行为例来介绍防误知识库的应用。首先该防误的拓扑过程只是在母线的连通区域内进行搜索判断，这种类型的防误判断还有很多，所以在系统中专门设置了一类特征边界区域子知识库，它根据自定义的边界特征进行知识的编辑和积累，它是多种基础特征的复杂逻辑的组合，其中基础特征包括设备类型、设备状态等。它首先发散式地得到其相关区域设备集合：

形成设备库集合后，将设备功能类型作为特征进行判断是否继续发散，如果需要发散则继续进行发散，将发散的结果形成区域，特征边界区域求解模型如图4所示。

图4 特征边界区域求解模型

在进行防误判断时可通过母线的连通区域知识单元进行区域搜索，最后通过指定的特征类型PT进行区域设备筛选，得出判断结果。

2.3 数据接口

本系统的基础数据来源于EMS系统，因此需要与EMS进行接口，包括遥控操作和实时数据接口。

遥控操作利用网络通信方式，用EMS系统在遥控操作时先发送遥控命令给本系统的防误分析服务，防误分析服务将校验结果返回给EMS系统，作为遥控的约束条件；实时数据接口利用网络通信在EMS系统和该系统之间建立变化的遥信遥测数据和信号发送和接收机制，并1min进行一次全数据同步。利用EMS系统提供XML文件的电网模型和SVG图形进行模型和图形的同步和转换，并且由EMS系统每天凌晨主动发送全部电网模型和SVG图形。

本系统通过接口的方式最大化地利用了EMS资源，减少了重复投资，更以此为基础形成了免维护的防误体系，降低了日后的维护成本。

3 系统应用

潍坊电网是山东电网的主要负荷区之一，也是山东电网东、西部联合的枢纽，500 kV系统与220 kV系统构成潍坊电网主网架，网内拥有主力发电厂1座，500 kV变电站4座及220 kV变电站28座。潍坊电网直属变电站全部实现了无人值班，通过调度技术支持系统对设备进行“遥控、遥调、遥测、遥信”，实现了远方实时数据采集和对设备远方操作，自动化程度的提高不仅节省了人力、物力，也提高了对用户供电的可靠性。同时，潍坊供电公司目前的EMS系统采用南瑞OPEN3000，除了具备基本的EMS系统功能外，还能对外提供标准的IEC 61970模型和SVG图形，为其他应用的扩展打下了良好的基础。在管理方面，潍坊供电公司完成了调控一体化的建设，调度和监控共享了EMS平台，从基本技术平台和管理上都实现了调控一体化。电网规模的不断扩大和新的管理模式的推行，使得遥控操作越来越多，也产生了很大的安全隐患，因此引入了多策略的防误系统，从而有效地保证遥控操作的安全性。下面以一个典型的操作实例，说明本系统是如何进行遥控操作的安全分析的。

在一次倒电源操作过程中，电网的初始的运行方式为通过112开关为杏朱线供电，王朱线111开关连接备用电源，其操作顺序是先闭合王朱线111开关，再断开杏朱线112开关，当断开杏朱线112开关时，造成全站失压，原因是王朱线111开关对侧开关为热备状态，而线路处在非充电备用状态，操作前的防误校核分析将出现变电站的停电提示，如图5所示。

当遥控操作人员在操作前，看到此警告提示时，可通过检查电网的运行方式排查安全隐患，进行正确的操作，从而避免误停电的操作事故的发生。

图5 操作造成停电示意

4 结语

调控一体化作为新的管理模式，是大运行体系建设的核心环节。潍坊供电公司全面推行调控一体化的建设已经有数年的管理和运行经验，介绍一种新的技术手段，利用该技术手段实现多个防误策略，并通过实际案例，表明采用多策略的智能防误机制将能全方位的提高调控生产的安全性，为充分发挥“大运行”体系的优越性，提供了一个良好的思路和解决办法。

［1］赵亮，钱玉春.适应集约化管理的地区电网调度集控一体化建设思路［J］.电力系统自动化，2010，34（14）：96-100.

［2］郑旺华.地区电网调控一体化技术支持系统实用化探讨［J］.江西电力职业技术学院学报，2011，24（1）：50-52.

Anti-misoperation Locking System Based on Grid Scheduling and Control Integration

YANG Wenjia，WANG Junan，JIN Fei，WU Jinyu
（State Grid Weifang Power Supply Company，Weifang 261000，China）

Power grid control regulation integration is a rigorous systematic work，which involves dispatch ordered，remote control and site operation etc.Dispatch control center anti-misoperation system must be established in breadth to form the constraint mechanism of whole process from the dispatch process to monitoring and control.Methods and strategies of the antimisoperation are analyzed in depth.Multi-strategy anti-misoperation system based on grid scheduling and control integration achieves the error prevention in the process from power grid analysis，regulatory constraints，operation process and other aspects.The establishment of knowledge base and intelligent reasoning mechanism helps to ensure the safety of power grid.

control integration；anti-misoperation system；multi-strategy of intelligent anti-misoperation system

TM76

B

1007－9904（2015）04－0022－04

2014-11-12

杨文佳（1983），男，工程师，从事调度运行工作；

王君安（1960），男，高级工程师，从事调度运行工作；

晋飞（1980），男，工程师，从事调度运行工作；

吴金玉（1976），女，高级工程师，从事继电保护工作。