基于调度安全防误的智能操作票研究与分析

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摘要： 为提高智能操作票在电力系统流转的安全性和可靠性，又鉴于调度一职作为目前操作票正式流转的发起方，为保障智能操作票顺畅实施，本文就调度安全防误的角度，在调度内部工作流转和调度外部与监控交互两个层面的安全防误展开分析。同时，在以上两个层面上重点论述网络拓扑分析、倒闸和线路操作、调控间信息交互，进而完善和加强智能操作票基于调度的安全防误手段。

Abstract： In order to improve the security， reliability and fluency of the intelligent operation ticket in the power system， and as the initiator of this ticket for the dispatch， this paper focuses on the security and the error prevention in the internal dispatch work flow and external interaction between the dispatch and the monitor. Meanwhile， the emphasis contains network topology， switching and line operations， information exchange between the dispatch and the monitor， which is used to improve and strengthen the method of the dispatch's security and error prevention in the intelligent operation ticket.

关键词： 网络拓扑分析;倒闸和线路操作;调控信息交互

Key words： network topology;switching and line operations;information exchange between the dispatch and the monitor

中图分类号：TM734 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）04-0069-03

0 引言

随着电网规模不断发展，电网的集成度、复杂度和关联度大幅提高，这就要求在电网调度环节具备高标准理解力和执行力，确保电网调度100%正确率的安全运行，保障社会生产和人民生活稳定发展。

为了应对目前电网发展的客观要求和响应电网调度专业的反馈信息，本文立足智能操作票，将研究重点放在调度安全防误方面，具体论述的内容包含网络拓扑分析、倒闸和线路操作、调控间的信息交互，以上三者之间的关联关系如图1所示。

1 网络拓扑分析模块

目前智能操作票系统都含有相关电力系统图形连接关系，为了确保此连线方式的正确性，进而辅助调度员安全正确拟票，将所涉及的电力系统连线方式网络拓扑分析工作交与计算机来处理，把调度人员从繁琐复杂的网络拓扑关系分析中解放出来，将调度人员工作主要重心移到拟票中来。由于目前用户普遍提出了当工作量增加的情况，智能操作票软件相对而言缺乏实效性的客观问题，因此，在选取算法进行网络拓扑分析时，不仅要考虑算法本身的鲁棒性，还要考虑网络拓扑分析模块的时效性。

对电力网络进行拓扑分析包括很多方法，如：搜索法、矩阵法、基于电压等级的方法、有色Petri网模型方法等。其中应用最为广泛的为搜索算法，但它在计算机处理中需大量占用CPU的时间。通过比对多种网络拓扑分析方法的优缺点，按照电力系统对网络拓扑部分提出的设计要求和使用反馈，利用图论有关原理，采用基于关联矩阵的方法对电力网络进行拓扑分析。

针对电力系统网络拓扑总体架构（如图2所示），具体研究和分析关联矩阵方法。

算法模型设计：用关联矩阵法进行电网拓扑分析，其大致过程如下：①根据接线图和开关状态可得节点―支路关联矩阵即邻接矩阵A，再进行转置运算，得到支路―节点关联矩阵B;②两者进行矩阵乘法运算，得到节点―节点连通矩阵C（1）=A*B，此时的C（1）是一级连通矩阵;③C是一个对称阵，利用其对称性进行自乘运算，即C（i+1）=C（i）*C（i），i为1，…，n-1，进行举证运算的同时与上次运算结果进行比较，若相等，则得到全连通矩阵。它充分反映了网络中任意两个节点之间的连通关系;④分析全接通矩阵，得到网络拓扑分析结果。

2 倒闸和线路操作模块

依据目前智能操作票的主要内容通常包含倒闸和线路操作两个方面，这是调度员发出调度命令以及现场工作人员实行操作经常涉及到的两个最基本操作。

为了从源头加强安全操作的级别，调度员在拟票过程中需结合网络拓扑分析成果的基础上有机式且非独立式的完善防误逻辑操作设计，提高调度专业安全防误的普适性，最终实现智能操作票的安全、稳定流转，确保电力系统工作的有条不紊地进行。

2.1 倒闸操作规则和设计流程

2.1.1 倒闸操作规则

电气倒闸操作具体指的就是刀闸与断路器的操作，基本的倒闸操作包括以下四点规则：①满足断路器“先断后合”，隔离开关“先合后断”的基本原则。具体做法：在停电操作过程中要先断断路器，其次再断隔离开关;在送电操作过程中要先合隔离开关，其次再合断路器;②高压断路器不允许带电手动合闸;③在没有继电保护或断路器不能自动跳闸的情况下不准送电，否则当送电过程中设备发生故障或进入不正常运行状态时，没有相关机电保护的运作将无法保证设备或电力系统的安全;④在操作过程中，发现误合隔离开关时不允许将其拉开;相反，如发现误拉隔离开关也不允许将其重新合上。绝对不能犯“误合刀闸再拉、误拉刀闸再合”的错误。否则为双重误操作。

2.1.2 倒闸操作流程设计

依循倒闸操作规则，并结合第1章论述的电网接线网络拓扑分析，调度人员拟票过程中的相关倒闸操作设计流程如图3所示，满足“一票否决”的安全保护机制。

2.2 线路操作规则和设计流程

2.2.1 线路操作规则

线路操作的规则如下：①热备用转冷备用：没有任何条件限制。②线路冷备用改为线路检修：即挂接地牌，必须要求该线路不带电，并且确保该线路所连接的所有线路侧刀闸都是拉开状态。若线路侧连接的是手车开关，则该手车开关必须是冷备用状态。③线路挂工作许可牌：如果是进出线，则必须已经挂接地牌，否则不能挂工作牌;如果是线路中段，则必须保证该段两侧的开关或刀闸均断开。工作牌可以挂多块，在工作牌重叠时，显示此处共重叠了几块。④线路拆工作许可牌：没有任何条件限制。⑤线路检修改为冷备用：必须该线路上的所有工作牌都已经拆掉。⑥冷备用转热备用：没有任何条件限制。

2.2.2 线路操作流程设计

依循线路操作规则，并结合第1章论述的电网接线网络拓扑分析，调度人员拟票过程中的相关线路操作设计流程如图4所示，满足“一票否决”的安全保护机制。

3 针对智能操作票的调控间安全信息交互

在智能操作票系统中，调度内部工作流转结束后（即完成操作票的批准阶段），下面需要关注的工作是如何安全可靠地将智能操作票中的操作任务中的逐项令无一缺失地转化为现场监控操作指令。

在满足安全防误生成操作票基础之上，调度指令正式下令采用通信握手通信机制，监控端每接收完成一条逐项令时，及时向调度端回复对应回令。采取以上设计益处在于：一方面确保调度端下令在监控端的正确接收实现闭环过程，另一方面防止逐项令跨项操作进而产生的乱序操作现象。

针对目前调度端与监控端普遍采用电话语音的方式确认指令下发和接收过程的具体工作方式，现在由调度端发起，在确保安全流转前提下，实现计算机之间的通信，起到“双保险”的工作模式。

3.1 调控间信息交互字段设计

调度端包括下令和回令确认时，主要包含的关键字段所组成的数据包分别如图5和图6所示。

监控端回复信息包括接令确认/拒收和回令，主要包含的关键字段所组成的数据包分别如图7和图8所示。

设定确认时间间隔t0，当超出t0时刻，系统将自动启动相关调度下令或监控端回令，确保终端――终端之间的信息接收握手情况。

在字段中设置标记flag，目的有三：①作为调度端、监控端握手的标示;②作为令收、发的区别字段，实现相关令的可追溯和检索;③作为令与相关责任人相关联的标示，实现相关令的时刻状态相区别和历史查询功能，实现责任到人的人性化管理机制。

3.2 调控间信息交互流程设计

为确保调度下令所发生的信息交互安全性，同时在各个交互阶段所有信息需入库留存备份以供查找，下面为调控间信息交互的具体流程设计。

①操作票经批准后，进入调度端下发操作命令阶段，在实际场景下，调度员通常先通过电话确认监控端命令接收人，然后下发命令，同时记录下令人信息、下令时间、接令人信息;②在监控端一侧，监控员在计算机终端接收到事先预置的操作命令，并比对事先电话语音信息，比对核实后，打电话回复调度端当值调度员，并发送接令确认信息，具体包含接令人信息、接令确认时间、等待接令确认人信息;③在操作命令（包含所有逐项令信息）确认完毕后，监控人员依次按照逐项令信息进行相关安全操作命令实施，实施完毕后由监控人员借助电话发起回令确认;④调度员获取监控人员回令确认结果，在调度端自行维护回令确认信息，具体包括回令人信息、回令信息、回令确认时间、接收回令确认人信息;⑤将调度端的回令信息同步至监控端，最终实现调、控端的操作命令信息交互闭环管理。

4 结语

通过以上三方面分析和设计，在智能操作票系统中的调度安全防误领域，采用关联矩阵的方法提高网络拓扑分析模型的鲁棒性，降低调度人员依据电网接线图拟票流转时间;采用倒闸和线路模块化、并列式判别流程设计，提高解决调度操作中实际防误闭锁问题的普适性和安全防误问题暴露的及时性;采用调控间信息握手的端到端通信机制，完善调度与监控端的闭环管理流程，提高调度侧对外的安全机制。

参考文献：

[1]赵玉成.智能操作票系统研究与开发[C].华北电力大学.

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[4]孙雅明.变电站智能型微机防误操作闭锁系统的研究[C]. 天津大学.

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作者简介：贺楠（1984-），男，陕西澄城人，本科，工程师，国网河北省电力公司调度控制中心，电气工程专业;时珉（1976-），男，河南新乡人，本科，高级工程师，国网河北省电力公司调度控制中心，电气工程专业;陈大军（1973-），男，江苏人，本科，高级工程师，国网河北省电力公司调度控制中心，电气工程专业;鲁鹏（1981-），男，山东莱阳人，硕士，高级工程师，国网河北省电力公司调度控制中心，电气工程专业。