王文嘉
(國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司,吉林 長春 130000)
目前,國內(nèi)針對操作票系統(tǒng)的研究主要集中于3種類型:數(shù)據(jù)庫檢索型、點圖成票型、專家系統(tǒng)智能推理型[1-4]。數(shù)據(jù)庫檢索型通過檢索類似相關(guān)任務(wù)操作票,經(jīng)修改,再保存,完成數(shù)據(jù)庫更新,簡單易行但不具備智能性;點圖成票型通過對可視化界面內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行模擬操作,開具操作票,符合“五防”操作規(guī)則,但不能實現(xiàn)自動推理功能;專家系統(tǒng)智能推理型通過構(gòu)建知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機對操作票進(jìn)行推算和管理,有效彌補上述2類方法的不足,但知識庫的組建難度成為該類技術(shù)的開發(fā)瓶頸。
本文在充分考慮電網(wǎng)實時態(tài)運行方式和設(shè)備間操作“五防”閉鎖基本要求下,以廠站、設(shè)備、狀態(tài)、動作4類22個實體概念為對象,建立二維邏輯數(shù)據(jù)庫,確定對象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,實現(xiàn)對電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)面向?qū)ο蠡橄竺枋觥R袁F(xiàn)有的調(diào)度操作規(guī)則和設(shè)備操作規(guī)則為約束,構(gòu)造函數(shù)獲取操作設(shè)備的動作邏輯,形成操作規(guī)則庫,結(jié)合案例推理算法,形成具有安全校核功能的操作票智能決策系統(tǒng),避免復(fù)雜改造工程中可能出現(xiàn)的地線漏掛、漏拆等安全隱患問題。最后,以某地調(diào)某實際停電操作為例,驗證該系統(tǒng)的有效性。
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)兼并面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫特性,通過將概念實體模型化作對象或類的形式表達(dá),定義具有嵌套結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)上的操作,將靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與動態(tài)方法加以封裝,實現(xiàn)對象間的復(fù)雜引用和約束關(guān)系,并以二維表模式存儲在數(shù)據(jù)庫中,保證數(shù)據(jù)擴充和修改時,具有良好的擴展性[5-8]。
首先,確定對象和屬性。模擬調(diào)度值班員實際開票思路,待操作設(shè)備主要從以下3個方面進(jìn)行考慮確認(rèn):(1)負(fù)荷倒供,即倒母線操作、旁路帶操作、聯(lián)絡(luò)線倒對端送電操作、雙端供電負(fù)荷倒電源操作等;(2)設(shè)備聯(lián)絡(luò),即線路停送電時各變電站開關(guān)、刀閘、地線的操作、主變停送電時相應(yīng)的開關(guān)、刀閘及中性點的操作等;(3)保護(hù)投退,即一次設(shè)備運行狀態(tài)改變后相應(yīng)的保護(hù)調(diào)整操作。由此建立如下4類面向?qū)ο髷?shù)據(jù)集。
4類數(shù)據(jù)集的鏈接關(guān)系如圖1所示。設(shè)備類分別與廠站類和狀態(tài)類建立鏈接可抽象出系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和實時運行方式,狀態(tài)類與動作類建立鏈接可確定待操作設(shè)備。
圖1 數(shù)據(jù)集鏈接關(guān)系
依托上述鏈接關(guān)系,以“對象”為行,“屬性”為列,按照包括但不限于廠站名稱、所屬單位、設(shè)備名稱、編號、運行狀態(tài)、所在母線、保護(hù)配置、動作等屬性對應(yīng)的信息域,依次編制一次變電站內(nèi)主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫,二次變電站內(nèi)主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫,沿線變電站數(shù)據(jù)庫,對端一次變電站數(shù)據(jù)庫,操作數(shù)據(jù)庫,并封裝成二維表格式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲,實現(xiàn)用面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型映射區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和實時運行方式,如表1~4所示。
表1 廠站類對象及屬性
表2 設(shè)備類對象及屬性
表3 狀態(tài)類對象及屬性
表4 動作類對象及屬性
搭建框架模板,利用“操作任務(wù)輸入-待操作設(shè)備輸出”機制調(diào)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),實現(xiàn)操作任務(wù)與待操作設(shè)備的聯(lián)動,填入框架模板中,完成操作項編寫工作。
操作票智能決策系統(tǒng)是通過案例推理算法對典型操作票進(jìn)行檢索、分析、替代,再結(jié)合調(diào)度操作規(guī)則和設(shè)備操作規(guī)則[9-13],生成調(diào)度命令對應(yīng)的操作序列,完成操作票的智能化生成。
調(diào)度操作規(guī)則。調(diào)度操作規(guī)則的制定主要依據(jù)檢修計劃和計劃實施前電網(wǎng)的運行方式,以停電設(shè)備、相應(yīng)的運行方式調(diào)整以及二次設(shè)備更改等為指導(dǎo),對各操作任務(wù)可能涉及的線路負(fù)荷轉(zhuǎn)供時各變電站的操作順序、不同電壓等級設(shè)備間的操作順序、配合一次設(shè)備進(jìn)行的保護(hù)調(diào)整或投退等,依次形成操作規(guī)則庫。
設(shè)備操作規(guī)則。在確定操作設(shè)備范圍的前提下,按照“五防”校驗邏輯,排列范圍內(nèi)所有開關(guān)、刀閘、地線等設(shè)備的操作序列,并依據(jù)設(shè)備關(guān)聯(lián)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行安全校核,確保不影響后續(xù)設(shè)備檢修工作或設(shè)備恢復(fù)運行。
案例推理算法。案例推理算法是通過學(xué)習(xí)歷史案例,積累經(jīng)驗和知識,對后續(xù)相同或相似的問題作出判斷的一種方法,操作票分類清晰、特征明顯、高度規(guī)范等特性,符合算法的構(gòu)建前提。操作票案例庫按照檢修計劃分為3大類:設(shè)備檢修、方式調(diào)整和設(shè)備投運,通過提取檢修計劃中的關(guān)鍵要素,結(jié)合待操作范圍,檢索相近或相同的歷史操作票案例,經(jīng)過關(guān)鍵數(shù)據(jù)替換,調(diào)度員確認(rèn)后,形成本次操作票。操作票自動推理系統(tǒng)具體步驟如下,流程圖見圖2。
圖2 操作票智能決策系統(tǒng)流程圖
第1步:從OMS系統(tǒng)中獲取隔天檢修計劃單并對停電設(shè)備、運行方式調(diào)整、計劃操作事件、注意事項等進(jìn)行自動解析。
第2步:從EMS系統(tǒng)中獲取電網(wǎng)模型和實時運行狀態(tài),形成面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫,完成開票環(huán)境的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和初始化。
第3步:輸入停電設(shè)備及檢修計劃解析信息后,分別與數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫進(jìn)行自動匹配,完成待操作設(shè)備推理,形成操作項。
第4步:遵守“五防”校驗排序待操作項,保證操作票在操作執(zhí)行過程中的安全性和可靠性。
第5步:填寫操作票及備注信息和要求,發(fā)送調(diào)度員核修界面進(jìn)行修改確認(rèn)。
第6步:聯(lián)系現(xiàn)場變電運維人員進(jìn)行操作票演練。若無問題,可出票并將新規(guī)則入庫;若現(xiàn)場人員提出異議,須經(jīng)調(diào)度員核實確認(rèn)再進(jìn)行修改。
安全校核:主要針對開關(guān)、隔離開關(guān)、接地刀閘的操作順序、設(shè)備編號以及運行方式與停電范圍、地線措施的匹配度。
流程優(yōu)勢:對于常規(guī)的調(diào)度操作票,可實現(xiàn)一鍵成票;對于特殊運行方式操作票,審核人員僅須在調(diào)度員核修過程中介入,降低了人力成本。
圖3為某地區(qū)甲網(wǎng)接線圖,共涉及省、地、縣(配)三級調(diào)度管轄設(shè)備,本例僅涉及地、縣調(diào)管轄設(shè)備。
圖3 甲網(wǎng)接線圖
以66 kV甲三線(以下簡稱甲三線)為例作詳細(xì)說明,見圖4。甲三線聯(lián)接2座變電站,關(guān)聯(lián)廠站類中220 kV甲變(以下簡稱甲變)、66 kV城二變(以下簡稱城二變)。在甲變中,甲三線的設(shè)備編號為2126,該編號關(guān)聯(lián)狀態(tài)類中開關(guān)、刀閘、地線及其運行狀態(tài),其中刀閘按照名稱分為東刀閘、西刀閘、乙刀閘,運行狀態(tài)則表明設(shè)備目前運行方式,即甲三線在甲變66 kV西母線運行。運行狀態(tài)也關(guān)聯(lián)著接下來可能進(jìn)行的動作,如運行的開關(guān)在接到停電任務(wù)時需要被拉開。城二變同理。依此類推,并按照甲變主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫、甲網(wǎng)二次變主設(shè)備間隔數(shù)據(jù)庫、甲網(wǎng)沿線變電站數(shù)據(jù)庫、甲變對端一次變電站數(shù)據(jù)庫、操作數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行二維存儲,以便于數(shù)據(jù)可視化和日后維護(hù)使用。
圖4 66 kV甲三線數(shù)據(jù)集
以66 kV甲二線(一線簡稱甲二線)停電為例。計劃停電時間為2022年11月11日07:00,須調(diào)整的運行方式如下:垃圾電站與系統(tǒng)解列;66 kV縣三變退出高備投,全負(fù)荷倒甲一線受電。
注意事項:密切關(guān)注甲二線停電期間66 kV甲一線負(fù)荷波動,防止越限。
對操作任務(wù)進(jìn)行解析,得到“甲二線”“線路”“停電”“檢修”4個關(guān)鍵詞,檢索數(shù)據(jù)庫,得到以下操作語句,如表5所示。由表5可知,系統(tǒng)可根據(jù)已解析的操作任務(wù)關(guān)聯(lián)出所有相關(guān)廠站的待操作設(shè)備,但順序不符合“五防”邏輯。應(yīng)依據(jù)調(diào)度操作規(guī)則和設(shè)備操作規(guī)則對操作項進(jìn)行整合排序。
表5 操作項
本案例涉及的調(diào)度操作規(guī)則:(1)在線路停電前須率先倒出二次負(fù)荷以及執(zhí)行發(fā)電機解列操作;(2)二次變倒負(fù)荷為綜合令,已包含拉開開關(guān)操作;(3)針對電廠及用戶類廠站,為提高操作效率,將逐項令改為綜合令;(4)縣三變屬縣公司管轄范圍,操作令應(yīng)下發(fā)給縣公司。設(shè)備操作規(guī)則即為符合“五防”邏輯的設(shè)備操作順序。由此得到調(diào)度操作票,經(jīng)調(diào)度員審核無問題后,下發(fā)給各操作單位進(jìn)行核對確認(rèn),如無異議,即可打印成票。
操作票智能決策系統(tǒng)實現(xiàn)操作票一次性合格率98%以上,有效提高操作票書寫的規(guī)范性和準(zhǔn)確性,擬票速率由2項/min提高至30項/min,圖5所示為智能決策系統(tǒng)的整體流程時間較傳統(tǒng)方式對比結(jié)果,結(jié)果顯示前者較后者節(jié)約31 min/張。
圖5 操作票制票時間
本文通過建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行抽象數(shù)字化處理,為智能操作票系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)環(huán)境,具有便于維護(hù)、運行高效等特點。
在操作票自動推理環(huán)節(jié)中充分考慮規(guī)則約束與安全校核,有效避免漏項錯項可能帶來的安全隱患,同時,降低人為復(fù)改次數(shù),提高一次出票率,滿足調(diào)度員對操作票的全方位要求。