DR-ISPS 电网调度智能防误操作票系统

产品编号：165419-201

一.概述

在“智能电网”构架中智能化调度占有重要的主导地位，而调度操作票是调度工作的基石和立足之本，也是电力安全生产的重要保证和措施。随着电网的不断发展，调度操作票的复杂程度、频繁程度显著增加，由调度误操作带来的各种损失通常十分巨大，而智能操作票系统（Intelligent Switching Plan System）的应用对于提高调度员的工作效率、加快智能化调度的发展进程及保证电力系统的安全都具有重要意义。

调度智能操作票系统是界于调度自动化系统（EMS）和调度运行管理系统（OMS）之间的应用功能，是一个看似简单实际相当复杂的应用系统，难点主要在于要求仿真调度管辖设备的所有调度操作命令并判别误操作，从而涉及很深的调度专业技术。因此，尽管我国早在上世纪九十年代就开始研究调度智能操作票系统，但是至今全国90%以上的各级电网调度仍然在凭经验拟写、审核操作票，凭经验监护执行操作命令。

DR-ISPS调度智能操作票系统采用网络拓扑、操作仿真技术，建立实际电力系统的网络模型；采用图票一体化技术，实现操作票的智能生成、自动模拟、自动拓扑着色、自动安全校核、全流程管理等实用功能。本系统全面达到了国家电网公司标准中调度智能操作票系统的应用功能规范（试行），在全国网、省、地、配、县调度都有现场应用，这个业绩目前在国内是唯一的。

二.DR-ISPS 功能特点

1.智能开票

采用图票一体化技术的智能开票功能，主要包括操作票模拟环境、设备状态智能识别、操作任务智能匹配、操作票智能生成、自动模拟、自动拓扑着色、自动潮流计算等功能。

(1)操作票模拟环境

操作票模拟环境由电网模型、图形和实时运行方式组成。调度员在操作票模拟环境下进行图形开票工作，利用模拟环境下的运行方式进行安全防误校核。操作票模拟环境和实时环境隔离，在模拟环境下所做的任何操作不影响实时环境。当调度自动化系统EMS中电网模型、图形或运行方式发生变化时，能够自动或手动方式实现操作票模拟环境与EMS数据的同步。 操作票模拟环境提供与实际管辖范围电网一致的设备模型。包括：发电机、线路、变压器、电抗/电容器、母线、开关、刀闸、负荷、继电保护装置、安全自动装置等。 DR-ISPS调度智能操作票系统模拟环境如下图所示：

(2)设备状态智能识别

设备状态智能识别是利用设备间电气拓扑连接关系、遥信信息和遥测信息实现设备状态的智能识别。对于不同类型的电气设备具有不同的运行状态，例如线路具有运行状态、热备用状态、冷备用状态、检修状态。

(3)操作任务智能识别

操作任务智能识别是根据变电站接线类型、电气设备状态、电气设备类型、电压 等级、间隔类型匹配知识库，列出所选设备当前的操作任务。操作任务包括一次设备操作任务和二次设备操作任务。

(4)操作票智能生成

操作票智能生成采用图票一体化技术，由调度员在图形界面上点选设备，选择操作任务后，系统自动生成操作票。操作票智能生成具备以下功能：
●具备一次设备开票功能和二次设备开票功能。 
●具备综合令票和指令票生成功能。 
●具备单选设备开票和多选设备同时开票功能。

(5)自动模拟

调度智能操作票系统支持在图形开票、操作预演、操作票执行时自动模拟功能，能够将操作步骤自动分解，自动打开图形，自动定位到正在模拟的设备上。自动模拟支持调度全部操作命令的模拟，如：

●断路器分、合； 
●隔离刀闸分、合； 
●接地刀闸分、合。 
●保护或自动装置的退、投。 
●标示牌的设置、删除。

(6)自动拓扑着色

在操作票自动模拟过程中，系统自动进行拓扑着色，在图形上实时标示当前的失电区域、带电区域和接地区域.

(7)自动潮流计算

在操作票自动模拟过程中，系统可以自动调用潮流计算功能，在图形上实时显示潮流计算结果。

2.安全防误校核

安全防误校核实现操作票的全流程安全控制，具备下述校核功能:系统拓扑防误校核、基态潮流校核、静态安全分析、设备状态校核和操作顺序校核等校核功能。

(1)系统拓扑防误校核

系统拓扑防误校核主要是根据电气岛状态和电气设备间的拓扑关系来实现设备操作的防误闭锁。它不依赖于人工定义设备间的闭锁关系，自动适应电气设备和电网拓扑结构的变化，在电网接线发生变化时，无需用户维护防误规则。系统拓扑防误校核包括下述功能：

●断路器操作的防误校核：具备合环提示、解环提示、负荷失电提示、负荷充电提示、带接地合开关提示、变压器各侧开关操作提示、变压器中性点地刀提示、3/2接线开关操作顺序提示等。
●隔离刀闸操作的防误校核：具备带接地合刀闸提示、带电分合刀闸提示、非等电位分合刀闸提示、分合旁路刀闸提示、刀闸操作顺序提示等。
●接地刀闸操作的防误校核：具备带电合接地刀闸提示、带刀闸合接地刀闸提示、带电压合接地刀闸提示。
●本站防误和系统防误的切换。由于其他厂站设备状态不正确导致待操作设备防误校核不通过时，调度员可以切换到本站防误方式，继续进行操作。
●检修标志牌校核。

(2)基态潮流校核

基态潮流校核根据操作票交互接口及校核断面智能生成功能形成的校核断面潮流进行分析计算，判断基态潮流下的电网越限情况。
基态潮流校核支持如下功能：

●能将基态潮流与限额进行比对，判断校核断面潮流是否满足限额的要求，包括线路电流越限检查、变压器容量越限检查、母线电压越限检查。
●能给出重载设备以及相应的负载率、越限设备以及相应的越限百分比。

(3)静态安全分析

静态安全分析针对操作票交互接口及校核断面智能生成功能形成的校核断面潮流，校核N-1故障和用户指定的故障集后其他元件是否出现越限。静态安全分析支持如下功能：

●能根据N-1原则对全网主设备（包括线路、主变、母线）进行逐个断开，并判断其他元件是否出现越限，可按设备类型、电压等级和分区确定N-1计算范围。
●根据用户设置故障集进行静态安全分析计算，并判断其他元件是否出现越限。
●能模拟备自投装置，可根据电网运行方式自动匹配策略表。
●给出导致重载、越限的故障及相应的重载、越限设备，应给出故障严重程度指标。

(4)设备状态校核

●操作票发令时，当前发令的操作步骤的起始状态必须和待操作设备当前状态一致。
●操作票回令时，当前回令的操作步骤的终止状态必须和已操作设备当前状态一致。对于没有采集点的设备，在回令时，系统提供自动置数功能。

(5)操作顺序校核

●操作票发令时，禁止跨项发令。
●操作票回令时，禁止跨项回令。
●操作票遥控操作时，禁止跨项遥控。

3.操作票管理

操作票管理实现操作票生命周期的全流程控制。具体功能包括：

(1)操作票的编辑功能

包括新建操作票、打印操作票、存为典型票、以典型票为模板新建、删除操作票、作废操作票、插入步骤、删除步骤、复制步骤、剪切步骤、粘贴步骤、步骤上移、步骤下移、步骤编号等。支持将操作票导出成EXCEL、WORD等格式，同时支持从EXCEL文件中导入操作票。 浙江省地县统一调度智能操作票系统编辑主界面如下图： 

(2)操作票审核功能

在审核环节，审核人和写票人不能是同一个人。审核人可以调用安全防误校核对操作步骤进行审核，审核不通过的步骤可以置上醒目标记，并且只能回退给写票人修改，审核人不能修改操作票。审核不通过的操作票不能提交到下一个流程环节。

(3)操作票流程管理功能

可以根据用户需要实现操作票流程的自定制。用户可以将一张操作票从一个流程提交到下一个流程，也可以将操作票从一个流程回退到上一个流程。在不同的流程环节，可以定制调度员的权限。对于已经开始执行和归档的操作票，不允许回退。

(4)发令回令

在操作票执行环节，可以对操作票进行发令、回令操作。系统自动填写发令时间、发令人、回令时间、回令人，自动修改操作步骤的背景颜色和字体颜色，自动在操作步骤前打勾。当由于不可控制的原因导致操作步骤无法执行时，系统提供步骤作废功能。当操作步骤回令时，对于非实测值的测点系统可以自动置数。当操作票执行完毕后，自动在操作票指定的位置盖已执行章。

(5)模拟校验

在操作票管理界面下，调度员可以对操作票进行模拟校验。系统提供模拟开始、暂停、结束、设置模拟断点、继续模拟等功能，可以设置步骤模拟的时间间隔。模拟时自动打开图形，图形自动切换到相关厂站，自动对设备置数，自动定位到相关设备。模拟时自动调用系统拓扑防误校核，如果防误校核不通过提示用户并中止模拟。

(6)多张操作票同时编辑和操作

调度智能操作票系统可以同时打开多张操作票，同时对多张不同的操作票进行编辑和操作，相互之间灵活切换，互不影响。

(7)操作票多机内容同步

多台机器同时打开同一张操作票时，保证操作票内容的实时一致性。

(8)高级查询

系统提供模糊查询功能。用户可以自定义查询条件。

(9)统计功能

调度智能操作票系统可以实现按人员统计、按操作项目统计、按设备类型统计。可以按年、按月统计操作票数量、合格率等。

(10)修改记录和流转记录的保存和查询

可以保存操作票在整个生命周期所做的任何修改。包括修改人、修改时间、修改机器、修改前内容、修改后内容。可以保存操作票流转记录等。包括提交人、回退人、提交时间、回退时间、提交机器、回退机器、提交的流程环节、回退的流程环节等。

(11)操作票编号

可以支持自定义操作票编号的格式，设置编号周期。可以实现按票递进编号和按打 印页递进编号。

4.操作票配置

操作票配置包括操作票规则配置、表单样式配置、流程配置、权限配置、参数配置等。

(1)规则配置

调度智能操作票系统的规则配置实现下述功能：

●定制操作任务的格式。
●定制操作步骤的格式。
●定制操作术语。
●定制智能出票的专家知识库。

(2)表单样式配置

调度智能操作票系统的表单样式配置应该实现下述功能：

●定制操作票表单的格式。
●定制操作票表单单元格的显示属性。单元格应该支持显示文字、数字、下拉框、树状列表、时间、图片等。
●定制操作票表单单元格和数据库中字段的对应关系。

(3)流程配置

调度智能操作票系统可以根据用户的需要定制操作票的流程环节。操作票的流程环节一般由拟定、审核、预发、执行、归档五个环节组成。

(4)权限配置

●可以定制不同用户在不同流程环节对操作票的权限控制。
●可以定制不同用户在不同流程环节对操作票每个单元格的权限控制。
●可以定制不同用户在不同流程环节对菜单和工具条的权限控制。

(5)参数配置

●可以定制操作步骤在不同状态的背景颜色和字体颜色。
●可以定制操作票的打印策略。
●可以定制操作票安全校核策略。

5.界面

调度智能操作票系统提供友好的人机界面，用于实现图形开票、防误校核提示、操作票管理、操作票配置。

(1)图形开票界面

●支持图形开票工作。可以显示开票结果。
●支持自动模拟、自动拓扑着色。
●具备潮流计算结果显示功能。
●支持人工设置系统运行方式。

(2)防误校核界面

●防误校核界面可以同时提示系统拓扑防误结果和基态潮流校核结果。
●系统拓扑防误结果包括当前操作设备名称、防误校核结果、校核失败原因、闭锁操作的设备名称。
●潮流校核结果界面提示用户当前潮流计算是否收敛、潮流越限的支路、电压越限的母线、限值、计算值、越限比。
●防误校核界面支持本站防误和系统拓扑防误两张防误方式的切换。

(3)操作票管理界面

●可以显示不同流程环节的操作票信息。
●支持同时打开多张操作票。
●提供操作票参数配置界面。可以对操作票的参数进行配置。
●提供修改记录和流转记录查询界面。
●提供查询界面和统计界面。可以对查询、统计的条件进行设置，并提供显示查询、统计结果的界面。
●提供操作票受令厂站维护、受令人维护界面。

(4)操作票配置界面

●操作票规则库配置界面。提供规则的插入、删除、修改、查询等功能。
●操作票表单样式配置界面。定制操作票表单绘制、设置等功能。
●操作票流程配置界面。定制操作票流程的插入、删除、修改等功能。
●操作票权限配置界面。
●操作票参数配置界面。提供打印策略、校核策略、显示策略的配置功能。

6.数据接口

(1)数据输入

随着电力系统调度自动化技术水平的不断提高，不同的调度应用系统之间需要进行信息交换。IEC 61970国际标准提供了一套描述电力系统的公共信息模型CIM、矢量图形SVG和一套访问标准化数据的组件接口,基于这一标准的模型和图形交换可以实现不同系统之间电网模型信息和图形的共享。调度智能操作票系统自动获取EMS系统的图模和实时数据，能够免去复杂的图模维护工作，并利用实时数据保证调度操作的安全性。调度智能操作票系统通常工作在电力公司信息网（三区），而调度自动化EMS系统工作在一区，如下图示意：

考虑到EMS系统的安全性，一区和三区必须经过物理隔离设备单向传输，通常EMS与智能操作票系统的接口方式为：EMS系统将CIM模型、SVG图形和实时数据E文件传送到WEB服务器或其它实时数据平台的指定文件夹中，并提供FTP文件下载服务。CIM和SVG每天自动更新一次，实时数据E文件1分到5分钟自动更新一次，智能操作票系统视需要读取这些文件。下图是浙江省地县调度智能操作票系统全省推广项目中宁波地调南瑞OPEN3000EMS提供的FTP接口方式:

调度智能操作票系统能够从EMS获取电网模型、图形、运行方式和数值计算信息。

电网模型包括如下数据：

●设备信息。
●设备静态拓扑连接关系。

图形信息包括如下数据：

●接线图。包括厂站接线图、间隔图、潮流图、系统图等。
●图元。包括各种设备图元和用户自定制图元。

运行方式包括：

●遥测信息。
●遥信信息。

数值计算信息包括

●电网拓扑和潮流信息。
●电网模型、规划数据。
●设备限额，包括线路电流限额、变压器容量限额、母线电压限额。
●备自投等安全自动装置模型。
●开关遮断电流。

(2)数据输出

●可以向各种关系数据库存储操作票数据和系统拓扑防误校核结果。
●可以与调度管理系统OMS数据接口和交互。

三.DR-ISPS 典型用户与发展历程

1.智能操作票系统应用现状与难题

操作票功能是调度员日常使用最频繁的管理工具，也是保证电网操作安全的重要手段。我国的电网调度自动化系统应用软件实用化已实施了十几年，智能操作票系统软件也早在上世纪九十年代就开始研发，但是目前全国95%以上的电网调度仍然在凭经验拟写、审核操作票，凭经验监护执行操作命令，原因何在？调度智能操作票系统是界于调度自动化系统（EMS）和调度运行管理系统（OMS）之间的应用功能，它的操作票管理部分属于OMS，操作模拟和安全防误校核部分与EMS紧密联系，是一个看似简单实际相当复杂的应用工程。这个系统开发难度不仅在于上述功能的实现，由于涉及很深的调度专业技术，因此更困难的是如何使系统真正满足调度的实际使用要求，不同等级的调度自然有着不同的操作票功能需求，即使同一级别（如地调），由于历史和操作习惯的原因，也存在操作命令形式和操作票格式的很大差异。所以，虽然用户迫切需要，但即使国内调度自动化领域的知名大公司也没能把这一系统做好。

2.典型用户与发展历程

★2006年2月：开发的常州地调智能防误操作任务票系统通过江苏省科技厅组织的专家鉴定（鉴字[2006]第37号），鉴定委员会由华东网调、上海交大、江苏省调等专家组成，鉴定结论：“系统功能先进、实用，其中调度防误操作判别功能处于国内领先水平，系统的应用具有显著的经济效益和社会效益。”见下图：

常州调度智能操作票系统鉴定报告

★2007年9月：温州电网调度操作防误管理系统通过了由浙江省电力公司等专家组成的验收评审并投入实际运行至今。由于调度智能防误管理系统在温州地调成功应用，2008年9月签订了将该系统推广应用到其下属八个县调（瑞安、平阳、苍南、文成、泰顺、乐清、永嘉、洞头）的合同。县调既有10kV以上的主网系统，也有10kV配网系统，所附技术规范中对整体功能提出了很高的要求。经过一年半的开发，实现了全部功能要求，2010年3月29日至4月9日八个县调逐一通过了功能验收，2010年6月18日地县一体化的温州电网智能调度防误管理系统通过了专家组的验收评审。见下图。

温州地县一体化操作票系统评审结论

★2009年12：本公司与华中网调研发的“华中电网调度状态令操作票智能系统”通过了专家评审，评审委员会由华中科技大学、国调、华中电网公司、湖南省调、江西省调等专家组成。评审委员会结论：“所开发的操作票管理系统功能完善、维护方便、实用性强，研究成果达到国内领先水平，具有较高的推广应用价值。”见下图。

华中网调操作票系统评审结论

★2011年12月山西省调基于IEC61970标准与清大高科EMS系统接口的智能防误操作票系统已投入实际运行。

★2010年9月中标浙江省地县统一调度操作票系统的全省推广项目。该项目于2012年12月7日在杭州通过科技成果鉴定。鉴定委员会由国调、华东网调、浙江省电力公司、重庆中调、浙江大学、杭州电子科技大学等专家组成。

鉴定委员会一致认为：项目成果结合电网调度运行实际，功能完善、维护方便、覆盖面广、实用化程度高，为电网安全稳定运行创造了良好的条件，已在浙江电网省地县三级调度系统得到广泛应用。项目整体达到国内领先水平，其中基于实时运行方式的调度智能短语成票、采用快速网络拓扑分析方法生成操作票防误分析报告，基于IEC61970标准的图模自动纠错与图形重构等，达到国际领先水平。