电力系统调度操作票智能决策系统

王文嘉

（国网吉林省电力有限公司长春供电公司，吉林 长春 130000）

目前，国内针对操作票系统的研究主要集中于3种类型：数据库检索型、点图成票型、专家系统智能推理型[1-4]。数据库检索型通过检索类似相关任务操作票，经修改，再保存，完成数据库更新，简单易行但不具备智能性；点图成票型通过对可视化界面内的设备进行模拟操作，开具操作票，符合“五防”操作规则，但不能实现自动推理功能；专家系统智能推理型通过构建知识库、数据库、推理机对操作票进行推算和管理，有效弥补上述2类方法的不足，但知识库的组建难度成为该类技术的开发瓶颈。

本文在充分考虑电网实时态运行方式和设备间操作“五防”闭锁基本要求下，以厂站、设备、状态、动作4类22个实体概念为对象，建立二维逻辑数据库，确定对象间的关联关系，实现对电网拓扑结构面向对象化抽象描述。以现有的调度操作规则和设备操作规则为约束，构造函数获取操作设备的动作逻辑，形成操作规则库，结合案例推理算法，形成具有安全校核功能的操作票智能决策系统，避免复杂改造工程中可能出现的地线漏挂、漏拆等安全隐患问题。最后，以某地调某实际停电操作为例，验证该系统的有效性。

1 建立面向对象数据库

面向对象数据库技术兼并面向对象编程技术和关系型数据库特性，通过将概念实体模型化作对象或类的形式表达，定义具有嵌套结构的数据类型和数据上的操作，将静态数据结构与动态方法加以封装，实现对象间的复杂引用和约束关系，并以二维表模式存储在数据库中，保证数据扩充和修改时，具有良好的扩展性[5-8]。

首先，确定对象和属性。模拟调度值班员实际开票思路，待操作设备主要从以下3个方面进行考虑确认：（1）负荷倒供，即倒母线操作、旁路带操作、联络线倒对端送电操作、双端供电负荷倒电源操作等；（2）设备联络，即线路停送电时各变电站开关、刀闸、地线的操作、主变停送电时相应的开关、刀闸及中性点的操作等；（3）保护投退，即一次设备运行状态改变后相应的保护调整操作。由此建立如下4类面向对象数据集。

4类数据集的链接关系如图1所示。设备类分别与厂站类和状态类建立链接可抽象出系统拓扑结构和实时运行方式，状态类与动作类建立链接可确定待操作设备。

图1 数据集链接关系

依托上述链接关系，以“对象”为行，“属性”为列，按照包括但不限于厂站名称、所属单位、设备名称、编号、运行状态、所在母线、保护配置、动作等属性对应的信息域，依次编制一次变电站内主设备间隔数据库，二次变电站内主设备间隔数据库，沿线变电站数据库，对端一次变电站数据库，操作数据库，并封装成二维表格式进行数据库存储，实现用面向对象数据模型映射区域电网结构和实时运行方式，如表1～4所示。

表1 厂站类对象及属性

表2 设备类对象及属性

表3 状态类对象及属性

表4 动作类对象及属性

搭建框架模板，利用“操作任务输入-待操作设备输出”机制调用数据库数据，实现操作任务与待操作设备的联动，填入框架模板中，完成操作项编写工作。

2 操作票智能决策系统

操作票智能决策系统是通过案例推理算法对典型操作票进行检索、分析、替代，再结合调度操作规则和设备操作规则[9-13]，生成调度命令对应的操作序列，完成操作票的智能化生成。

调度操作规则。调度操作规则的制定主要依据检修计划和计划实施前电网的运行方式，以停电设备、相应的运行方式调整以及二次设备更改等为指导，对各操作任务可能涉及的线路负荷转供时各变电站的操作顺序、不同电压等级设备间的操作顺序、配合一次设备进行的保护调整或投退等，依次形成操作规则库。

设备操作规则。在确定操作设备范围的前提下，按照“五防”校验逻辑，排列范围内所有开关、刀闸、地线等设备的操作序列，并依据设备关联的拓扑结构进行安全校核，确保不影响后续设备检修工作或设备恢复运行。

案例推理算法。案例推理算法是通过学习历史案例，积累经验和知识，对后续相同或相似的问题作出判断的一种方法，操作票分类清晰、特征明显、高度规范等特性，符合算法的构建前提。操作票案例库按照检修计划分为3大类：设备检修、方式调整和设备投运，通过提取检修计划中的关键要素，结合待操作范围，检索相近或相同的历史操作票案例，经过关键数据替换，调度员确认后，形成本次操作票。操作票自动推理系统具体步骤如下，流程图见图2。

图2 操作票智能决策系统流程图

第1步：从OMS系统中获取隔天检修计划单并对停电设备、运行方式调整、计划操作事件、注意事项等进行自动解析。

第2步：从EMS系统中获取电网模型和实时运行状态，形成面向对象的数据库，完成开票环境的数据准备和初始化。

第3步：输入停电设备及检修计划解析信息后，分别与数据库和规则库进行自动匹配，完成待操作设备推理，形成操作项。

第4步：遵守“五防”校验排序待操作项，保证操作票在操作执行过程中的安全性和可靠性。

第5步：填写操作票及备注信息和要求，发送调度员核修界面进行修改确认。

第6步：联系现场变电运维人员进行操作票演练。若无问题，可出票并将新规则入库；若现场人员提出异议，须经调度员核实确认再进行修改。

安全校核：主要针对开关、隔离开关、接地刀闸的操作顺序、设备编号以及运行方式与停电范围、地线措施的匹配度。

流程优势：对于常规的调度操作票，可实现一键成票；对于特殊运行方式操作票，审核人员仅须在调度员核修过程中介入，降低了人力成本。

3 算例分析

图3为某地区甲网接线图，共涉及省、地、县（配）三级调度管辖设备，本例仅涉及地、县调管辖设备。

图3 甲网接线图

3.1 建立数据库

以66 kV甲三线（以下简称甲三线）为例作详细说明，见图4。甲三线联接2座变电站，关联厂站类中220 kV甲变（以下简称甲变）、66 kV城二变（以下简称城二变）。在甲变中，甲三线的设备编号为2126，该编号关联状态类中开关、刀闸、地线及其运行状态，其中刀闸按照名称分为东刀闸、西刀闸、乙刀闸，运行状态则表明设备目前运行方式，即甲三线在甲变66 kV西母线运行。运行状态也关联着接下来可能进行的动作，如运行的开关在接到停电任务时需要被拉开。城二变同理。依此类推，并按照甲变主设备间隔数据库、甲网二次变主设备间隔数据库、甲网沿线变电站数据库、甲变对端一次变电站数据库、操作数据库对数据进行二维存储，以便于数据可视化和日后维护使用。

图4 66 kV甲三线数据集

3.2 智能开票

以66 kV甲二线（一线简称甲二线）停电为例。计划停电时间为2022年11月11日07:00，须调整的运行方式如下：垃圾电站与系统解列；66 kV县三变退出高备投，全负荷倒甲一线受电。

注意事项：密切关注甲二线停电期间66 kV甲一线负荷波动，防止越限。

对操作任务进行解析，得到“甲二线”“线路”“停电”“检修”4个关键词，检索数据库，得到以下操作语句，如表5所示。由表5可知，系统可根据已解析的操作任务关联出所有相关厂站的待操作设备，但顺序不符合“五防”逻辑。应依据调度操作规则和设备操作规则对操作项进行整合排序。

表5 操作项

本案例涉及的调度操作规则：（1）在线路停电前须率先倒出二次负荷以及执行发电机解列操作；（2）二次变倒负荷为综合令，已包含拉开开关操作；（3）针对电厂及用户类厂站，为提高操作效率，将逐项令改为综合令；（4）县三变属县公司管辖范围，操作令应下发给县公司。设备操作规则即为符合“五防”逻辑的设备操作顺序。由此得到调度操作票，经调度员审核无问题后，下发给各操作单位进行核对确认，如无异议，即可打印成票。

操作票智能决策系统实现操作票一次性合格率98%以上，有效提高操作票书写的规范性和准确性，拟票速率由2项/min提高至30项/min，图5所示为智能决策系统的整体流程时间较传统方式对比结果，结果显示前者较后者节约31 min/张。

图5 操作票制票时间

4 结束语

本文通过建立面向对象数据库对网络拓扑结构进行抽象数字化处理，为智能操作票系统提供基础数据环境，具有便于维护、运行高效等特点。

在操作票自动推理环节中充分考虑规则约束与安全校核，有效避免漏项错项可能带来的安全隐患，同时，降低人为复改次数，提高一次出票率，满足调度员对操作票的全方位要求。