摘要:在调度自动化、变电站自动化、微机保护装置和电动操作设备的基础上，利用网络技术、统一平台技术和人工智能技术，完成基于统一平台的变电站智能操作票系统。该系统支持操作票三审流程、自动规则校验及操作票自动执行功能。该文介绍了变电站智能操作票系统的技术特点、设计原则、体系结构和系统功能。

要害词：统一平台；智能操作票；推理机；SCADA

中图分类号：TM764.1　　文献标志码：B　　文章编号:1003-0867(2007)04-0035-03

随着电力系统的不断发展和自动化水平的提高，尤其大量无人值守变电站的应用，对变电站电气设备操作的可靠性、准确性、安全性、快速性以及远方自动操作提出了新的要求。目前一直沿用的电气设备倒闸操作模式，是在确定操作任务后，由变电站值班员填写操作票，经值班长审批，按值班调度员命令执行倒闸操作。已经实行无人值守的变电站，一般由操作队人员完成，仍然实行到变电站就地操作。调度值班员利用调度自动化SCADA系统对变电站进行监控，一般只进行分闸、合闸及调压等单一的操作。在电力系统中，随着机电设备制造技术、微机技术、网络技术、通信技术和自动控制技术的发展，许多GIS组合电器、电控设备、微机型继电保护安全自动装置、变电站综合自动化、调度自动化等大量技术先进设备和系统的挂网运行，为改变电气设备倒闸操作的传统模式提供了物质基础。

1系统技术特点

1.1统一的支撑平台

智能操作票系统采用全新的面向对象技术和模块设计方法，把系统分成两部分：一是底层支撑平台，包括网络通信子系统、数据库子系统、图形界面子系统、报表治理子系统和系统治理子系统；二是上层应用软件，包括操作票智能生成系统、操作票执行系统、操作票治理系统、人员权限治理系统等。实现了统一操作界面、统一维护修改、统一治理。

1.2专家系统

系统运用专家系统的思想来设计，通过建立典型间隔模型（单母线间隔、双母线间隔、旁路间隔等）、运行方式模型（运行状态模型、检修状态模型、热备用状态模型、冷备用状态模型）等数学模型实现知识库的建立；通过采集SCADA系统的遥信信息来获取各要害点的状态量进行知识获取，推理机利用这些拓扑数据来匹配并激活相应的规则，进行正向推理和反向推理，得出当前的运行方式和间隔类型，并寻找相关的知识项，最终形成满足条件的操作票；同时，系统具有自学习功能。

专家系统及推理机技术比较复杂，下面简要介绍其实现原理：专家系统一般由知识库、知识获取、推理机、数据库等几部分组成。

知识库是专家系统的核心，它主要是根据专家知识和经验形成的一系列规则。根据分析对象的不同，知识库将划分为不同的模块，知识的表达方法也有多种。本系统拟采用产生式规则的表达方法。

推理机是根据输入的信息，结合知识库的规则进行推理。目前有多种经典的推理策略，本系统拟采用正向推理及反向推理及混合式推理策略。
数据库存放推理所需的各种数据和结论，实现数据的存储、治理和信息交换等功能。专家系统的数据库也可以用于治理、参考等方面。

知识获取是专家系统的重要组成部分，它是将实际中不断出现的新问题经过总结后添加到知识库中。常用的方法有机械式学习、专家指导学习、通过实例学习等。由于实现机械式自学习存在相当大的难度，本系统主要通过机械式学习和专家指导学习的方法实现规则的动态维护。

1.3基于实时信息和图形的系统

系统采用基于调度SCADA图形和操作票图形生成技术，解决了操作票的实时性要求，保证了操作票生成、预演、执行、检验的正确性。图形系统采用面向对象技术开发的全图形、全汉化系统，功能丰富、操作简洁、显示灵活、反应快速。同时，提供功能强大、操作方便的图形编辑器，各种电力系统中的对象可由图元表示，图元可由用户自定义和生成。

本系统通过统一平台技术实现了操作票专家系统、五防系统、监控系统，变电站综合自动化系统的信息整合。

2系统功能

智能操作票系统主要包含以下功能模块：操作票智能开票子系统、操作票三审流程子系统、操作票执行子系统、操作票治理子系统、操作票仿真培训子系统、人员及权限治理子系统等。

2.1操作票生成专家子系统

操作票生成专家子系统包括两个部分：操作票专家库模式维护模块和操作票智能生成模块。

根据对典型操作票的分析归纳，得出操作票模式的三个要素：接线方式、保护方式和操作任务。而最终操作票的生成则是依靠于票模式和设备单元。

操作队值班员根据调度下达的操作预告，在操作队工作站（或变电站工作分站），由系统根据电网运行模式、变电站线路间隔类型（分为线路间隔模块、主变间隔模块、设备保护模块等）、专家模式库和运行方式自动推导包含一次、二次设备的操作票。对于间隔类型独特的，运行方式没有普遍性的操作票，依靠运行模式库和专家模式库无法生成的操作票，可以采用在一次主接线和二次设备姿态图上，通过点击设备和操作菜单生成操作票。操作票具备票号、生成时间、有关人员审核操作票的修改意见和时间及签名等信息。

操作票生成后，由运行人员进行检查，假如发现错误进行修改。确认无误后将操作票保存至数据库，供五防系统调用执行；也可以直接交由操作票自动执行模块执行。

2.2操作票对于电网安全的作用

操作票对于电网安全的作用举足轻重，操作票的审查流程也非常严格。系统支持操作票的三审流程：操作人开票自查、监护人复审、值长定审的三个审核过程按权限灵活实现。

支持子站开票、主站审核模式，对审核不通过的票支持“发回修改”功能，并记录每一张操作票的历史审批流程。

2.3操作票执行子系统

操作队值班员根据调度下达的操作命令，在操作队工作站（或变电站工作子站），用智能开票系统生成操作票，或者打开预存的操作票来执行操作。首先应用五防规则对操作票进行校验，接着进行操作权限检查，将经审核无误的操作票交计算机按照次序逐项下达操作命令。操作时，五防系统逐步解析操作步骤，将遥控操作信号通过串口或网络通道传给后台监控系统。由监控系统直接对变电站设备或综合自动化装置进行远方遥控操作，自动完成操作任务。操作分为逐项操作或综合操作。操作内容按照不同的操作项目分为遥控操作、投停保护（软压板）、检查操作项目等。在执行过程中，执行子系统会自动记录执行操作完成的时间、操作命令下达者等信息。计算机在执行操作任务过程中，发生下列事项时将自动中断操作，直到排除异常。

每一步操作前严格进行逻辑判定，核对操作事项与操作设备位置是否对应。发现实际位置有误，中断操作。

操作命令下达后，由于设备操作机构及二次装置等原因，造成命令执行失败，中断操作。

变电站综合自动化装置采集到的设备状态与实际设备状态不对应，或者实时系统反应的设备状态与实际设备状态不对应，中断操作。

操作命令分步进行，上步命令执行和实时系统反馈信息正确后，才能进行下一步操作。否则，中断操作。

在自动执行过程中，将操作票系统、五防系统、监控系统和变电站综合自动化系统的信息有机的整合在一起：操作票专家系统生成操作票；五防系统应用五防规则来校验，解析操作步骤，将就地操作变为远方操作，并将操作指令发送给监控系统；监控系统接收到操作指令后，直接操作远方设备或变电站综合自动化装置，完成整个操作。

2.4操作票治理子系统

操作票查询统计、历史票的治理系统的维护。所有一、二次操作项短语，操作动词等，都保存在数据库，方便运行人员在线修改。运行方式，操作规则也可以在线修改、复制和拷贝。

操作票打印。操作票打印格式按照标准设置，也可以自定义或修改，满足不同的票面需求。

操作票生成信息的治理。操作队值班员使用操作票专家子系统编写的所有操作票信息，包括操作票编号、运行使用人员、生成和审核时间及签名。

操作票执行信息的治理。不管是在操作队工作站，还是在变电站工作分站，操作票每一项执行结束、时间、操作人等，都保存至数据库，以便存档和检查。

2.5操作票仿真培训子系统

培训功能是在不干扰变电站正常运行的前提下，对运行人员的倒闸操作和事故处理能力进行培训。培训开票过程与实际开票过程完全一致，同样支持多种模式的开票方式。支持考试功能，答应由负责人给出考核题目，让运行人员对给定的操作任务，通过对一次和二次设备的操作来生成倒闸操作票。将运行人员制作的操作票与标准操作票相比较，对运行人员的实际操作水平做出评价，以提高值班员的操作技能。

3系统模式

3.1集控中心模式

在集控中心模式下，集控中心值班员接到调度任务后，使用操作票智能生成系统开出操作票后，首先应用五防规则进行校验，通过校验后确认当前操作人和监护人是否具有相关的操作权限。通过权限确认后，则从第一步开始逐步解析操作步骤，并将遥控指令发送给调度监控系统。命令格式：目的设备地址[站号，设备点号]，操作项目。同时记录操作人、监护人信息和操作时间。

集控中心的调度监控系统接收到五防机的遥控指令后，解析命令格式，获取目的变电站信息和目的设备信息后，经由电力远动通道，向变电站设备或综合自动化装置发送遥控命令，执行操作。

遥控操作完成后，将操作的反馈信息和当前目的设备的状态信息发回五防系统。五防系统对操作结果进行检查，假如操作没有成功，则中断本张操作票的执行；假如操作成功并且实时状态保持一致，则继续下一操作步骤的执行（所有步骤循环执行）。

在执行过程中，假如出现操作失败或实时状态不一致的情况，则随时中断本张操作票的操作。

3.2有人值守变电站模式

在有人值守变电站模式下，直接在变电站端开票，交由五防系统进行规则校验，确认当前操作人和监护人是否具有相关的操作权限。通过权限确认后，则从第一步开始逐步解析操作步骤，并将遥控指令发送给当地监控系统（当地功能）。命令格式：目的设备地址[站号，设备点号]，操作项目。同时记录操作人、监护人信息和操作时间。

当地功能系统接收到五防机的遥控指令后，解析命令格式，获取目的设备信息后，直接向变电站设备或综合自动化装置发送遥控命令，执行操作。

遥控操作完成后，将操作的反馈信息和当前目的设备的状态信息发回五防系统，五防系统对操作结果进行检查，假如操作没有成功，则中断本张操作票的执行；假如操作成功并且实时状态保持一致，则继续下一操作步骤的执行（所有步骤循环执行）。

在执行过程中，假如出现操作失败或实时状态不一致的情况，则随时中断本张操作票的操作。

3.3并发操作模式（远方和就地同时操作）

在实际的操作过程中，可能会碰到这样的情况，集控中心和变电站端同时对变电站的设备进行操作。这个时候就必须要考虑就地操作和远方操作的优先级问题，原则上，就地操作的优先级最高，其次是远方的遥控操作。即先按照变电站端的开票—规则校验—自动执行这一流程进行就地操作；操作完成后将信息反馈到五防系统；接着按照集控站的自动执行流程，执行远方的操作任务。

4结束语

变电站智能操作票系统的研制，进一步提高了变电站的安全防误水平和综合自动化应用水平，充分发挥了计算机网络技术、通信技术和自动控制技术的潜能。该系统的应用使操作票开票工作和倒闸操作这一系列复杂、繁重的工作，变为由计算机辅助自动控制完成，进一步促进电气一、二次设备自动控制水平的提高和电力系统自动化应用水平的提高。

参考文献
[1]徐淑珍,朱子述,张君,李洪涛.变电站操作票仿真系统的面向对象设计和实现.上海交通大学.
[2]胡海涛,孙宏斌,张伯明,邓岳辉.变电站操作票专家系统的研究与应用.
[3]刘蔚,孔斌,杨宛辉,谢琦,许珉.变电站计算机仿真培训专家系统的图形治理系统.