1．概述...3
1.1项目研究的背景...31.2项目研究的目标...31.3项目研究的意义...31.4项目研究对象...32项目研究内容总结...42.1调度操作防误管理系统的主要研究开发内容...42.2调度操作防误管理系统结构...42.2.1系统软件结构...42.2.2系统硬件结构...52.3调度防误模拟操作系统研究...62.3.1网络拓扑、调度员潮流...62.3.2基于网络拓扑、潮流计算的防误模拟操作系统...92.4调度防误模拟操作系统已实现的主要功能...102.5调度智能操作票系统研究...132.6调度智能操作票系统已实现的主要功能...142.6.1智能拟票系统...152.6.2拟票审核预令功能...152.6.3正令监护执行功能...153结论与特色...161．概述1.1项目研究的背景2006年初，由本公司研发的“电网调度智能防误操作任务票系统”在常州地调投入使用并通过了省科技厅组织的技术鉴定，此后又先后给江苏、山东、西藏等地用户开发安装了该系统，均已投入使用，用户整体反映较好。但是也存在一些不足之处，由于不同地区调度对操作票的要求不同，格式和操作命令也不相同，为了充分发挥该系统防止误调度、减轻调度工作强度的作用，必须着重在两个方面完善系统，一是完善操作票全流程智能管理功能，二是进一步提高调度操作命令智能辨识、自动演示的能力。2006年12月，与温州供电公司调度中心就开发“温州地调操作防误管理系统”签订了功能详细的技术协议，由此进入新系统的研究开发。1.2项目研究的目标在原有调度模拟和操作票系统的基础上，研究开发出满足温州调度（同时兼顾其它调度）实际使用要求的操作防误管理系统。整个系统主要由防误模拟系统和智能操作票系统组成。防误模拟系统采用全网拓扑和潮流计算技术，以一次接线模拟图的形式实现调度操作的模拟和误操作识别报警功能。智能操作票系统主要包括拟票审核预令和正令监护执行两大功能模块，实现调度操作票“拟票－审核－预令－复审－监护－执行”的全过程计算机规范化管理。系统能够智能辨识操作票中调度操作指令（一次及二次设备）并在防误模拟系统中自动演示，具有以WEB方式预发操作指令、操作统计、输出到EXCEL、图形打印等功能。1.3项目研究的意义（1）具有防误功能的模拟操作系统：随着电网建设的迅速发展，调度管辖的变电站、输电线路以及其它电力设备的数量越来越多，以前的马赛克模拟屏早已失去了模拟操作功能。为了操作的安全，调度员希望有一个包含调度管辖范围内全部设备、与实际运行方式一致、能够进行模拟操作的系统。该系统能够满足这些要求，它能够直观看到每一步模拟操作结果，如果有任何形式的误操作能得到及时警告和提示。（2）调度操作票防误有了“人机联合把关”：此前，调度操作票正确性的审核全部靠人来把关，而日益增多的管辖设备及日益复杂的运行方式，使得调度员单凭脑子记忆和判断难以杜绝误调度事故的发生，该系统实现了调度任务票流程中从拟票、审核、预令、复审、监护、执行全过程的人机联合把关，既减轻了调度员的工作强度，又为调度操作增加了一道安全保障。（3）保证电网安全、可靠运行的重要工具：调度担负着保证所管辖电网安全、可靠、经济运行的重要责任，防止误调度事故的发生，减轻调度的工作强度，规范调度操作指令，上述功能可能是继调度自动化系统后，调度员最需要的实用功能，该系统的应用对于提高调度运行管理水平，保障电网的安全稳定运行具有极其重要的现实意义。1.4项目研究对象项目研究对象包括电网调度管辖的全部一次和二次设备的操作指令、操作模拟、误操作判断、操作票全过程的管理和防误闭锁等。2项目研究内容总结2.1调度操作防误管理系统的主要研究开发内容（1）调度防误模拟操作系统：以电网接线图的形式实现调度操作指令中涉及一次设备（包括开关、闸刀、主变、母线、线路、电容器、压变、消弧线圈、挂牌等）和二次设备（继电保护、自动装置、备自投等）的全部操作模拟，并能够判别误操作。（2）按照调度使用的操作票格式和操作流程研究开发出“拟票－审核－预令－复审－监护－执行”的全过程计算机管理系统，并且具有相应的编辑、存储、查询、打印等功能。（3）实现在防误模拟操作系统上模拟操作生成操作指令和通过选择典型操作短语在操作票中生成操作指令的功能，典型操作短语可由用户编辑。（4）智能识别操作票中的调度操作指令：调度操作指令可以说是一个庞大的指令集，其中有一般操作指令，也有非调度管辖设备的参考指令，还有并列操作和综合操作指令。正确辨识这些指令的操作对象和操作前后状态是一个技术难点。（5）自动防误演示功能：对操作票进行防误演示，可以象放录像一样自动或手动逐项在防误模拟系统上演示，能够直观看到操作结果，操作指令中系统能够识别并演示的指令用蓝色显示，对于无法演示的操作（如许可、汇报指令等）用灰色显示；演示过程中若有误操作，立即提示警告。（6）正令监护执行：操作票正令执行前，操作人和监护人通过不同电脑登录系统，正令执行时每操作一步指令前都必须得到监护人的同意，若监护人不同意，操作人无法在操作界面上进行；电网接线模拟图在正令操作前为初始状态，每一条指令操作完毕在操作票的“模拟更改”栏里打勾后，接线模拟图自动变更并开始下五条操作指令是否可执行的判断，可执行、不可执行分别用不同颜色显示，不可执行的指令提示具体错误信息。2.2调度操作防误管理系统结构2.2.1系统软件结构防误模拟操作系统智能操作票系统图模编辑系统数据库（SQLServer、DB2等）操作系统（WindowsNT/2000/XP）系统软件结构示意图如上图所示，系统主要由调度防误模拟操作系统、智能操作票系统、图模编辑系统和其它辅助系统组成。系统软件模块组成如下图：系统主要软件模块组成图2.2.2系统硬件结构系统硬件结构示意图数据服务器：用于存放系统的数据。其它工作站通过数据源连接到服务器，得到和存储所需的数据信息。调度员工作站：由调度员使用，运行防误模拟操作和其它应用软件，完成操作模拟、操作票管理以及信息查询等功能。一般又分为正值工作站和副值工作站，分别给正值、副值调度员使用。温州调度防误管理系统不与实时系统连接。2.3调度防误模拟操作系统研究防误模拟操作系统是整个调度操作防误管理系统的基础，在接线图上模拟全部调度操作指令涉及电力系统操作仿真的大课题，如何准确地建立电网模型，并采用有效的电网计算分析技术获得满意的仿真结果，是该系统研究开发的关键。2.3.1网络拓扑、调度员潮流网络拓扑和调度员潮流是实际电力系统稳态分析和操作仿真必须采用的技术，也是国调中心颁发的调度自动化系统应用软件四个基本功能中的两个，其余两个是状态估计（主要用于检测、纠正、补充实时系统的测点数据）和短期负荷预测。下面分别介绍。2.3.1.1网络建模网络建模对整个网络分析来说显得非常重要，因为正确的网络模型（电网结构及元件参数等）是保证网络分析各种应用软件正确运行的基本条件。电力系统模型一般采用层次结构描述，具体元件有：母线、开关、刀闸、发电机、变压器、并联电容器（电抗器）、线路、串联电容器（电抗站）等。网络建模力求简单、直观、方便。本系统采用完全面向电力系统对象，图模库一体的建模方法，在绘图过程中就生成了各个元件的连接关系，如果需要输入网络参数、定义实时数据连接，也只要在同一图形界面上即可完成（详见图模编辑系统使用说明）。2.3.1.2网络拓扑网络拓扑分析也称“网络结线分析”，主要作用是根据电网中开关、刀闸等设备的状态及各电气元件的连接关系生成电网分析用的母线和网络模型。网络拓扑是各种应用软件的前提。其结果可以被状态估计、调度员潮流、静态安全分析、短路电流计算和调度员培训仿真等应用软件调用。主要功能：1）能处理任何结线方式，如单母线、双母线、双母线带旁路母线、倍半断路器结线、旁路隔离开关等；2）能自动划分系统，确定多岛分区和系统解列情况；3）对每个活的电气岛指定参考（或称平衡）发电机；4）能处理单端开断的支路（线路或变压器）；5）能处理人工设置和遥信信息；6）拓扑分析结果能在画面上直观明了的显示，即拓扑着色。算法：本系统采用深度、广度优先相结合的搜索法（老鼠钻迷宫法）。2.3.1.3调度员潮流调度员潮流（也叫调度工程师潮流）是电力系统应用软件最基本的应用之一，调度员潮流是电力系统运行分析和规划设计中最常用的工具，是采用潮流计算的方法求解实际电力系统稳态运行条件下的潮流分布。它的作用是在给定（历史、当前或预想）的运行方式下，进行设定操作，改变运行方式，分析本系统的潮流分布。主要功能：1）能进行给定（历史、当前或预想）断面的潮流计算；2）能模拟发电机出力、负荷功率和变压器分接头位置的调节，模拟各种开关、闸刀的变位操作，各种模拟操作能多重组合；3）能够模拟发电机的启停和负荷、电容器、电抗器、变压器的投切；4）能模拟系统的解列、并网、合环、解环；5）可以计算网络解列后若干个独立网络的潮流；6）能改变各种控制参数（收敛精度和迭代限次等）进行潮流计算。7）能进行越限报警，可用列表或图形显示越限信息；8）能保存和调用潮流计算结果；9）运行方式的改变能在一次接线图上直接进行。10）潮流计算结果能在画面上直观明了的显示和打印输出。潮流算法：牛顿一拉夫逊法，P-Q解耦法。2.3.1.4潮流基本模型与算法原始的网络结点模型经过网络拓扑分析化为母线模型，潮流是在母线模型的基础上进行的。(1)潮流基本模型潮流基本模型是根据各母线注入功率计算各母线电压和相角。母线划分为3种类型：P－Q，P－V，V－θ（平衡结点），不同类型母线的已知量和未知量如下表所示。表母线类型已知量未知量P－QPiQiθiViP－VPiViθiQiV－θViθiPiQi潮流方程即母线注入方程(2-1)（i＝1，2，…，n）(2-2)（i＝1，2，…，n）式中，PG,i为母线i的有功发电功率值；QG,i为母线i的无功发电值；PD,i为母线i的有功负荷功率值；QD,i为母线i的无功负荷功率值；θi为母线i的电压相角；Vi为母线i的电压幅值；Gij为母线导纳矩阵元素ij的电导值；Bij为母线导纳矩阵元素ij的电导值；θij=θi－θj；n为母线数，即i＝1，2，…，n。基本潮流就是求出各母线的状态量，即满足潮流方程（2-1）式和（2-2）式的θi和Vi，就是一个2n个非线性方程组求解2n个未知量的问题，实际上θ－V母线（也称缓冲母线（Slackbus））的电压相角和幅值是已知的；P－V母线的电压幅值是已知的（假设为p个），实际解的维数是（2n－2－p）。潮流基本模型是一个高维数的非线性方程组问题。(2)牛顿－拉夫逊法潮流牛顿－拉夫逊法（或称牛顿法）是解非线性方程组最有效的方法，基本原理是在解的某一邻域内某一初始点出发，沿着该点的一阶偏导数――雅可比矩阵，朝减小方程残差的方向前进一步，在新的点上再计算残差雅可比矩阵继续前进，重复这一过程直到残差达到收敛标准，即得到了非线性方程组的解。因为越靠近解，偏导数的方向越准，收敛速度也就越快，所以牛顿法具有二阶收敛特性。而所谓“某一邻域”是指雅可比方向均指向解的范围，否则可能走向非线性的其他极值点。一般来说潮流由平电压即各母线电压（相角为0，幅值为1）启动即在此邻域内。潮流方程（2-1）和（2-2）可以改写为残差形式(2-3)（i＝1，2，…，n）(2-4)（i＝1，2，…，n）对（2-3）和（2-4）式进行泰勒（Taylor）级数展开，仅取一次项，即可得到潮流计算的线性修正方程组，以矩阵的形式表示为(2-5)式中，，为潮流方程的残差向量（2n－2）；，为母线电压修正向量（2n-2）；为雅可比矩阵，其元素为(2-6) 
