基于dcs的调度智能操作票系统研究

基于dcs的调度智能操作票系统研究

0操作票的编制要求随着能源系统的日益发展和复杂性，对电网规划、运营和管理的要求越来越高。在调度运行工作中,编制操作票是一项关键性的工作,也是确保调度安全的重要手段,其任何错误都有可能导致误调度,给电力系统造成不必要的损失,所以操作票都要求100%的正确性。研究应用基于EMS平台的调度智能操作票系统,通过先进的科技手段对电力系统调度操作进行安全校核,能够为实现安全调度提供有利的保障。1操作票的智能生成和安全校验基于EMS平台的调度智能操作票系统是架构在EMS统一支撑平台上的子应用。系统以满足调度员实际工作需求为目标,全面整合能量管理系统(EMS)资源,共享EMS系统的SCADA图形、实时信息和PAS模型,最大化实现操作票的智能生成和安全校验,为调控人员提供一个智能、安全、可靠的操作防误手段,从而切实提高操作票管理的自动化水平、安全管理水平和工作效率。基于EMS平台的调度智能操作票系统实现了基于网络拓扑的接线模型识别,开票规则的调度员自定制,操作票的智能推理,业务表单的自由定制,操作票生命周期的全流程管理;采用先进的图票一体化技术,真正实现了图上开票;严格的基于系统拓扑五防、潮流校核以及完善的流程权限管理机制实现了操作票拟票、审核、执行、遥控等多环节的人机联合把关,从而在最大限度上保障电网的安全稳定运行。2流程管理模块调度智能操作票系统设计结构如图1所示。从图1中可以看出,本系统主要由以下几个功能模块组成:(1)智能开票:支持多种开票方式、多种票类型、多种设备类型,支持综合令票和指令票、图形开票和人工写票、典型票和历史票。(2)配置管理:配置管理模块提供灵活的、可视化的配置工具,主要包括自由表单定制工具、规则库维护工具和流程权限配置管理工具。自由表单定制工具可以根据用户的需求绘制满足要求的操作票表单样式。规则库维护工具可以定制操作术语、操作语义、操作任务和规则框架,是实现智能操作票的基础。流程权限配置工具可以定制操作票的流转环节,以及在不同流转环节不同角色的权限。(3)操作票管理:操作票管理模块具有操作票的编辑、操作票流程管理、操作票统计和查询、操作票安全校核等主要功能。其中操作票的安全校核主要包括根据遥信信息的“五防”校核和根据潮流信息的潮流校核,操作票的安全校核贯穿于操作票的整个生命周期。根据上述系统设计结构,我们确定了调度智能操作票系统与SCADA系统之间的关系,如图2所示。3系统功能介绍系统利用EMS支撑平台提供服务,主要实现以下功能:3.1操作票开票模拟环境实时状态是当前电网网络结构和运行状态的一个图形显示,在实时数据库中对应着一份目前的电网模型。同时,操作票开票、模拟操作等在一定的环境下进行,但这种操作又不能影响正常的SCADA运行操作,这就需要系统中存在另外一份现实电网模型某一时刻的拷贝。这种现实电网模型某一时刻的拷贝称之为SCADA_SIM(1-7)应用。“1-7”表示目前同时可以支持7份这样的模型实体存在,分别放置于各台工作站,它们互相独立,互不影响,多个调度员可根据需要同时进行仿真操作。3.2实时设备状态改变后的仿真操作图票一体化是本系统的最大特色之一,而智能性则是本系统先进性的体现。采用图票一体化的操作票系统通过对电网结构、接线形式、设备类型、设备运行状态的分析,按照电力系统调度运行规程及倒闸操作的“五防”要求,实时进行设备状态改变后的安全校核、潮流校核,依据专家系统理论建立规则库;通过调度员点取图上的相应电气设备完成开票过程。每点取一个电气元件,将自动根据当前设备类型、设备状态等信息列出设备当前可以进行的操作任务,按照调度员选择的出票方式,自动匹配规则库,进行“五防”和潮流校核成功后,智能生成操作票,并自动进行模拟操作。智能图形开票的基本过程如图3所示。其中主要包括网络拓扑、设备状态分析、设备类型识别、规则匹配及解析处理、安全校核、操作模拟等过程。3.3线路图形操作操作票系统提供丰富的编辑手段,同时采用先进的痕迹保留技术记录下操作票修改的点点滴滴,改变了过去人工编制操作票责任不能精确到人的问题。软件为加强操作票考核提供了手段,从而进一步提高使用人员的责任心,进而提升电网的安全运行水平。系统主要提供以下编辑功能:(1)自动弹图。调度员新建一张操作票时,选择需要操作的厂站后,系统将自动弹出对应的厂站图形。如果选择需要操作的线路,系统将会自动弹出对应的线路图形,从而实现操作的可视化。(2)保存。调度员通过图形开票或手工写票生成一张操作票后,点击保存按钮方可以生效。(3)打印。系统支持操作票的打印预览,自动分页,超长行自动换行,步骤自动编号,票号自动编号,自动填写下接、上接和以下空白等字样。(4)插入。系统支持插入空白行,也支持在操作步骤中间插入一行从图形开票生成的操作步骤,并且插入具有自动识别功能。(5)删除。系统支持选择一行操作步骤进行删除,也可以选择多行操作步骤进行删除。删除后下面的行自动上移,点击保存时自动对操作步骤重新编号。(6)移动。调度员在编写操作票的过程中,可以对操作步骤进行上移和下移操作,移动后的操作票可以再次进行安全校核,以确保操作票的安全性。(7)复制、粘贴和剪切。系统支持单元格内操作步骤内容的复制、粘贴和剪切。(8)操作票编号管理。系统采用自动编号的方式,调度员可以设置自动编号的格式。(9)操作步骤编号管理。调度员从图形上进行开票后,自动生成的多步操作步骤可以自动按照顺序编号,也可以按照并列操作编号。当调度员插入、删除、移动操作步骤后,点击保存系统可以自动对操作步骤重新编号。3.4操作方式的操作当调度员在图形上进行图形开票时,或对于一张已经生成的操作票,系统可以在电网一次接线图上进行操作票的自动模拟预演。具体功能为:(1)按照已开出的操作票步骤依次在主接线图或站内接线图模拟开关、刀闸和接地刀闸的分合操作。在操作每一项时,有关设备在操作过程中的状态变化、电网的潮流动态变化均显示在屏幕上。同时在图形上系统会有醒目的箭头指示正在模拟的设备。(2)自动模拟预演过程中,系统自动进行“五防”,如果违反规则不能操作,提示校验失败违反的规程以及导致校验失败的设备列表。模拟过程自动暂停。3.5业务管理系统支持多部门的业务操作票操作票系统的使用群体主要为调度员,主要目的在于实现实时调度及相关业务的无纸化管理,流程管理的关键在于系统是否能够真实再现操作票管理的业务过程,并能够符合调度的使用习惯。操作票管理往往牵扯到多部门或同一部门间多个人的协同工作,一张操作票要在不同的部门、不同使用人员中进行流转。如何进行流程管理以及流程过程中如何进行权限控制是必须要解决的问题。本系统的流程管理功能可以适应这样的应用需求。它负责实现操作票的流转控制和权限控制。系统支持调度员自定义流程环节,一般包括拟定、审核、预演、预发、执行、归档、作废等。系统可以详细记录操作票的流转过程、操作过程,明确相关责任。3.6模糊查询和统计操作票系统提供调度员自定制统计查询功能,可以根据调度员的配置,按照表中任何一个域信息进行组合模糊查询和统计。在输入查询条件时,可以提供方便的输入方式,比如按照调度员查询,系统提供调度员列表以供选择;按照编制日期查询,系统提供对话框供调度员选择时间,尽可能地减少调度员的输入量。3.7基于：基于知识的操作票智能操作票规则库的设计是操作票系统的重点和难点,也是智能操作票的核心。它不仅决定了一个操作票系统的智能性、通用性,规则库的可维护性也决定了操作票系统是否容易扩展以及应用成功。要想做到操作票的智能性和通用性,操作票系统必须具备以下几个功能:(1)操作任务模型分析。开票人员将操作设备和操作任务提交给操作票系统,操作票系统需要自动进行操作任务分析。(2)知识库定义。操作票系统的知识库定义包括操作术语定义、操作语义。下面以开关由运行转冷备用为例,介绍规则定制的原理,如图4所示。从图4中可以看出,对于开关由运行转冷备用这个操作任务而言,操作设备是调度员选择的某一特定开关,操作术语是调度员选择的由运行转冷备用。调度员需要先将开关由运行转热备用,然后再将开关由热备用转冷备用。而对于开关由运行转热备用,还可以继续分解出断开开关这个操作步骤。对于开关由运行转冷备用这个操作步骤而言,它既是开关由运行转冷备用这个操作任务的子节点,同时它也是断开开关这个操作步骤的父节点。本文采用规则框架来表示操作任务和操作步骤之间这种分类分层、不断递归的关联关系,有效地解决了操作票知识定义的难题。在图4中,对于开关由热备用转冷备用,在模拟时,需要继续分解为拉开负荷侧刀闸和拉开母线侧刀闸。因此在知识库中需要定义一些常量来表示这些设备类型,在推理的过程中,可以根据所选开关和操作设备类型自动搜索出对应的设备。从图4可看出,对于开关由运行转冷备用这个操作任务,在调度操作票中只要分解到第二级节点,即生成开关由运行转热备用和开关由热备用转冷备用就可以了,而对于集控站操作票而言,则需要继续分解到第三级,直到最终的叶子节点为止。3.8调度员必须因时制宜操作票的管理过程往往牵扯到多部门或同一部门间多个人的协同工作。因此需要对表单的操作以及处理流程进行严格细致的控制,并且必须便于调度员随着今后的发展而调整变动。为此,需要提供流程及权限定制工具,实现对操作票流转过程以及相关表单操作权限的配置管理。流程及权限定制工具通过对功能、角色、调度员及组的多级管理机制,为系统的权限管理提供了精确的保障手段。为了保证整个系统的安全性,需要给不同的调度员赋予不同的权限,只有被授权的调度员才能做相应的操作。3.9实例化模板的建立自由表单模板是指针对某一业务的表单样式,在调度员读取记录时用记录数据将表单模板实例化。通过此工具,不同单位的维护人员可以根据本单位的业务需要绘制满足自己需要的业务表单,定义数据库,建立表单和数据库之间的关联关系,设置单元格的显示方式。3.10pas实时潮流智能监控系统和潮流校核安全校核是通过拓扑“五防”功能模块实现的。“五防”校核是防止电力系统出现误操作的可靠保证。本系统继续引用系统拓扑“五防”功能,实现设备间的操作闭锁。从中还引入了潮流校核功能,通过从PAS中调度员潮流功能模块获取数据,实现在模拟预演、开票、培训以及操作过程中,实时根据当前操作进行潮流计算,根据潮流计算结果进行电气岛拓扑着色,提供一个可视化的展现手段。同时根据潮流计算结果,进行电压越限以及线路或主变超载等校核,为调度员准确、安全地调度提供定量的辅助手段。3.11提示调度员在监控员进行遥控操作时,提供“五防”校核的防误操作约束机制,同时提供操作顺序安全校核。遥控操作必须按照操作票的顺序进行遥控,否则将提示调度员,彻底杜绝无票工作和误操作。对于监控员的站内单一设备遥控操作,不需要填写监控操作票的情况,允许遥控操作不经操作票的防误校核(弹出对话框提示“无票操作”),只需要“五防”校核、监护遥控即可。在操作票软件运行异常的情况下,可由授权调度员执行“取消操作票”操作,允许遥控操作不经操作票的防误校核,只需要监护遥控即可。4系统的技术特点4.1电力系统调度监控图票一体化、安全校核是本系统的两大关键技术。采用图票一体化的操作票系统通过对电网结构、接线形式、设备类型、设备运行状态的分析,按照电力系统调度运行规程及倒闸操作的“五防”要求,实时进行设备状态改变后的安全校核,依据专家系统理论建立规则库;通过调度员点取图上的相应电气设备,实现图上智能开票。通过系统拓扑“五防”、潮流校核以及完善的流程权限管理机制实现操作票拟票、审核、执行等多环节的人机联合把关,并应用可视化展现手段,提供人机交互良好界面,为调度员准确、安全地调度提供定量的辅助手段,确保了操作票的正确性。4.2稳定性特性及作用本系统的技术特点主要体现在智能性、安全性、可视化及通用性等方面,具体如下:(1)智能性:系统依据专家系统理论建立规则库,智能分析电网结构、接线形式、设备类型、设备运行状态,并根据权限管理和专家知识库对调度操作票全流程进行智能综合约束控制与校核管理。同时系统还具备多种开票方式和适应各种接线类型,最大程度上保证开票的准确性。(2)安全性:系统具备全面的防误校验功能,根据内部提供的规则随时跟踪调度员操作,在拟票、校验、模拟、执行等过程进行全方位、全过程的“五防”和潮流校核,以杜绝误操作,提升电网的安全运行水平。此外系统具备完善的权限定制功能,为不同权限的调度员设置不同级别的访问权限,具有安全防护功能,保证安全性且防止非授权调度员的访问。(3)可视化:本系统基于EMS平台,应用PAS模型,采用点图成票的方式,并根据操作步骤自动匹配规则库,智能生成操作票,同时实现操作全过程的安全校核。系统还通过可视化界面,将操作过程及模拟结果详细地呈现给调度员,为其提供了良