电网调度智能操作票系统

电网调度智能操作票系统

1.1智能操作票原理简介

1.1.1研究现状

操作票是电力系统日常检修、变更运行方式时倒闸操作的一项重要指令，执行操作票制度是电力系统防止误操作的一项重要安全措施。随着我国电力工业的不断发展，电力系统内输配电设备数量的不断增加，日常工作中需要进行的操作数量与频度也逐年增大。因此，研制开发智能操作票专家系统，实现操作票的自动或半自动生成，提高操作票正确率、缩短操作票拟票时间、减轻运行人员日常工作强度，已成为电力系统运行管理人员的一项重要课题。

根据相关文献，国外对这个问题的考虑比较简单，操作任务种类少，操作也比较简单。国内对于这个问题的研究比较活跃，取得的实际应用成果也比较多。国内现有的操作票专家系统可以分为5类：

（a）基于产生式系统方式 （b）查询开票方式 （c）图形校核开票方式 （d）基于开关控制逻辑方式 （e）子程序、模块方式

1.1.2本系统基本原理

在总结现有操作票专家系统的基础上，本着取长补短的原则，汲取查询开票方式的简单易用的优点，产生式系统智能程度高的优点，“图形校核开票方式”具有友好的用户界面，面相对象技术灵活实用的优点，提出一种新的操作票专家系统。本系统的基本原理主要体现在以下几个方面：

1.1.2.1操作规则

操作规则是推理的依据，操作规则总结的是否完善直接影响系统的好坏。由于产生式规则的特点是表达格式固定，形式单一，规则（知识单元）间相互较为，因此知识库的建立较为容易，处理较为简单。所以本课题采用产生式规则。电网调度操作票具有与变电站操作票不同的特点，电网调度操作票主要关心的是在运行方式调整过程中应该注意的事项，而变电站操作票关心的是如何以正确的顺序实现运行方式的调整，所以电网调度操作票更具有经验性、习惯性，而不像变电站操作票那样具有很强的顺序性，因此规则也应具有自身的特点。规则由条件和结论组成，条件由操作对象和命令任务组成；结论包括两类的内容：一类是由于操作对象的特殊性带来的结论，如变电站内直馈线由运行转热备用时会有结论“操作前后联系配调”；另一类是由于操作对象的变化带来其他设备的变化。针对不同的操作对象分类总结规则，包括：线路类规则、母线类规则、变压器类规则、开关类规则等。 1.1.2.2知识表示

知识表示的主要任务是将推理所用的知识表示成计算机容易识别和利用的形式。需要表示的知识包括：操作规则、操作术语、操作短语、典型间隔及状态的定义、拓扑结构、继电保护和安全自动装置配置。其中，操作规则主要由条件和结论两部分组成，决定一项操作的因素主要包括操作设备的类型，当前状态，接线形式、相关设备以及命令任务，这些因素共同构成了操作规则的条件，结论主要是操作注意事项，条件和结论共同构成了完整的规则。拓扑知识描述了网络中设备的连接关系，针对兰州电网T型接线较多的特点，设计了适用于T型及多T型接线的拓扑知识表示方法。T接线由T接主线和T接辅线组成，其中，T接主线一般是电源线，处于T接线路组的核心地位；T接辅线是负荷线，处于T接线路组的辅助地位。这种表示方法符合现场的实际操作，而且简单明了，可以很好的表示T接线路的连接关系。 1.1.2.3推理机制

推理的本质是分析当前操作所满足的条件，并将其与规则库中的规则逐条匹配，如果某一条规则匹配成功，则记录相应的结论，直到整个规则库全部匹配结束，将所有匹配得到的结论汇总便得到完整的推理结论。分析操作设备当前满足的条件是推理的关键，主要包括拓扑分析和状态分析，拓扑分析主要是通过分析设备间的连接关系，得到操作设备的接线形式以及连接的相关设备（操作影响到的设备），拓扑分析的最终目的是确定某项操作涉及的所有设备以及它们之间的连接关系；状态分析通过分析SCADA实时数据，得到操作设备以及相关设备的当前状态，结合调度操作票的特点：从宏观出发，关心网络操作，而不关心具体的某几个开关、刀闸操作顺序，将设备的

状态分为：运行、热备用、冷备用、检修四种，而这四种状态是由设备连接的一系列开关刀闸的组合状态决定的。将相关设备和初始状态作为已知条件，通过匹配规则推理出结果。 1.1.2.4获取实时状态

SCADA提供的实时数据是单独的开关、刀闸的状态，由于调度操作票并不对具体的开关、刀闸下令，而是针对设备的运行、热备用、冷备用、检修四种状态下令，而这四种状态是几个设备的组合状态，例如，开关的状态是由开关加上两侧刀闸以及地刀状态的组合共同体现的。所以我们设计并实现了将开关、刀闸状态转换为设备的运行、热备用、冷备用、检修四种状态的功能，并实现了设备四种状态的在线自动更新。此外，针对现场数据可能不完整的问题，提供了人工设置状态的界面。

1.2电网调度操作票总体要求

电网调度操作票软件包能够完成以下主要任务：

a) 根据操作任务可以自动开具电网调度操作票,具有多种开票方式。 b) 操作票应用的流程管理功能。 c) 操作票管理功能。 d) 系统维护及用户管理。

电网调度操作票软件是离线运行软件。在需要开具操作票时启动，并进行操作票的过程控制，开具操作票的初态可以取自实时数据库。

1.2.1电网调度操作票软件的组成

电网调度操作票软件应有以下软件模块：  操作票生成模块

操作票生成模块是本软件的核心。其主要功能是生成操作票，分为自动生成操作票、典型票生成操作票、短语开票和完全手工开票四个部分。自动生成操作票由调度员给出操作任务，推理机根据知识库、规则库等知识自动生成操作票；典型票生成操作票是指在历史票或典型票的基础上经人工修改得到操作票；短语开票是通过人工选择调度术语和厂站、设备等进行开票的方法。任何一种操作票形成方法最后均可以手工修改。

 流程管理模块

流程管理模块主要功能是对操作票生成以后的执行过程进行管理。操作票的流程管理主要包括操作票的审核、打印及操作结果反馈。操作票审核由具有审核资格的人员进行。

 操作票管理模块

操作票管理模块的主要功能是对所有开出的操作票进行编号、分类、查

询，并且可以自动识别出典型的操作票供人工开票时调用，还可将某一操作票存储为典型票，供典型开票使用。操作票管理系统可以被流程管理的操作结果反馈部分自动调用，也可以由调度员调用。

 系统配置模块

系统配置模块是支持与控制系统运行的模块，包括电网知识读取、操作任务存取、操作规则存取、安全管理等子模块。

电网知识包括网络拓扑知识和设备属性知识，是操作票生成的必备条件。电网知识读取子模块通过接口将数据平台提供的统一的电网知识读取到电网操作票系统，供操作票生成使用。

操作任务库与操作规则库分别描述了操作任务和规则。相应存取模块的主要功能是存取操作任务和操作规则，供操作票生成系统调用。操作任务库的主要功能是存储各类典型的操作任务，并且说明任务所涉及的设备及其初始状态和终了状态。规则库的主要功能是存储各类规则。

安全管理子模块的主要功能包括：用户角色定义、权限管理以及用户身份认证。

 操作票系统结构图

智能调度操作票系统系统配置模块操作票生成模块流程管理模块操作票管理模块电网知识读取子模块操作任务数据库操作规则数据库安全管理自动生成操作票典型票历史票短语票完全手工开票操作票审核操作票打印操作票执行监视操作结果反馈编号管理查询

1.2.2电网调度操作票基本要求

电网调度操作票软件应满足以下基本要求：

a) 软件运行在以Windows系列操作系统为基础的统一数据支持平台上。 b) 软件采用面向对象的编程技术实现。 c) 提供友好的图形用户界面。

d) 专用数据库，如知识库、规则库等，采用普通商用关系型数据库，易于维护。

e) 可以根据给定的操作任务自动生成电网调度操作票，生成的操作票可以进行手工修改。

f) 提供手工生成操作票的一般方法，包括全部手工输入、选择短语生成以及典型票生成等三种方法。

g) 操作任务的初态可以取自平台的实时数据库。

1.2.3建立与其它应用软件的接口

 调用数据平台的接口，从数据平台获得静态数据。  调用数据平台的接口，从数据平台获得实时数据。

1.3功能各模块介绍

1.3.1操作票生成模块

1.3.1.1基本功能

操作票生成模块应提供以下基本功能： a) 能方便地自动开具操作票。

b) 调用典型票（历史票）开具操作票。 c) 选择短语开具操作票。 d) 完全手工录入操作票。

对由任何开票方式得到的操作票，都可以手工修改。

1.3.1.2操作票生成流程

输入登录信息确认?是选择开票方式否提示错误自动开票在厂站接线示意图上选变电站典型票选择调用典型票的条件短语票完全手工开票显示操作票模板显示操作票模板在变电站主接线图上选设备调典型票选任务验证初态手工录入操作票给出提示否改典型票是否可行是选择短语生成待审票

1.3.1.3用户界面

操作票生成模块应提供友好的用户界面，调度员在界面上通过点击鼠标、敲击键盘等简单的操作即可完成开票的工作。

 电网接线图。

 —显示各联络线路名称、变电站名称以及他们的连接关系。  变电站主接线图。

 —显示变电站内的线路、母线、变压器、开关等一次设备连接关系以

及各种设备的名称。

 典型票/历史票开票界面。  短语开票界面。

 完全手工录入操作票界面。

1.3.2流程管理模块

本模块完成对操作票的审核、打印以及操作结果的反馈，实现对操作票流程的管理。

1.3.2.1基本功能

操作票过程控制模块应提供以下基本功能： a) 操作票审核。 b) 操作票打印。 c) 操作结果反馈。 1.3.2.2操作票审核

为了保证操作票的正确性，所有开出的操作票都要进行审核。 其包括： a) 发令人审核。 b) 审令人审核。 c) 审核记录。 1.3.2.3操作结果反馈

发令人发令之后，可以通过结果反馈来记录操作票指令的执行情况。

1.3.3操作票管理模块

操作票必须加以有效的管理，才能从中积累经验，获得更多的知识，使操作票系统更加规范。

1.3.3.1操作票管理模块基本功能

a) 对操作票进行分类存储。 b) 对操作票进行自动编号。 c) 对操作票进行查询。 d) 存储典型票。

1.3.3.2操作票管理模块的组成

a) 操作票数据库。 b) 操作票查询系统。 1.3.3.3操作票数据库

操作票数据库的功能 a) 存储操作票。 b) 操作票的自动编号。 1.3.3.4操作票查询

通过数据库管理程序对已存入历史数据库的典型票和历史票进行查询，提供给典型票开票使用。

1.3.4系统配置模块

1.3.4.1系统配置模块的基本功能

a) 为操作票的生成提供电网拓扑知识。 b) 为操作票的生成提供设备属性知识。 c) 为操作票推理提供所依据的规则。 d) 对操作任务分类存储。 e) 为系统定义不同的角色。 f) 为不同角色设置权限。 g) 为不同用户分配角色。 1.3.4.2系统配置模块的组成

a) 电网知识读取子模块。 b) 操作任务库。 c) 安全管理子模块。 1.3.4.3操作任务库

将典型的操作任务加以归纳总结，存储于操作票任务库中，供操作票生成模块调用。此外，还可以通过操作任务维护界面修改规则，提高规则的灵活性和适应性。 1.3.4.4安全管理

主要功能包括： a) 确认用户身份。 b) 为系统设置不同角色。 c) 为角色设置权限。 d) 为用户设定角色。 e) 添加新用户。 f) 删除用户。 g) 用户信息修改。