CN113783296B - 基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统及装置，所述管控系统的装置包括部署于云端的调控主站的防误云中心模块，还包括分散布署于各种电压等级变电站处的边缘节点；所述防误云中心模块经网络与边缘节点通讯；所述边缘节点包括防误主机和移动终端；所述管控系统中，防误主机以操作票模型对防误云中心模块下发的变电站倒闸操作内容进行校核，并在校核通过后向防误云中心模块回送与该倒闸操作对应的操作票；移动终端从防误云中心模块获取操作票，并按操作票来执行与倒闸操作相关的任务；本发明能提升电网倒闸操作效率，有效降低人为误操作概率，提升电网一、二次设备操作防误水平。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统自动化技术领域，尤其是基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法、系统及装置。
背景技术
变电站微机防误闭锁系统经过20多年的发展，已成为防止电气误操作的关键技术手段，在防止电气误操作、保障作业现场人身安全以及电网安全方面发挥了显著的作用。
目前变电站倒闸操作模式下，调令通过OMS系统下达，运维人员在PMS系统进行人工写票，完成后打印操作票，到变电站防误主机进行模拟预演、传票操作。然而，随着国网公司“一键顺控”和“全流程、全防误、全顺控”的电网调度操作体系的推广应用，电网调度端、站端协同操作的方式在电网调控过程中越来越普遍，凸显出了目前变电站倒闸操作防误系统效率方面如下不足：
（1）PMS系统采用人工写票方式，效率低下，无法实现调令、操作票、预演、操作全过程、在线化管控。
（2）变电站防误系统开票和操作预演无法在远方工作站实现，不同厂家、不同型号防误产品界面、功能不统一；不具备智能成票功能，工作效率低下。
（3）变电站防误系统采用电脑钥匙传票，技术上无法实现监护人和操作人的步步监护，同时电脑钥匙操作显示不完整、不直观。
（4）现场操作监护依然采用“纸质操作票+录音笔”模式，缺乏有效手段控制人为因素导致的误操作，缺乏操作电子化、全流程、在线化管控。操作信息回填、录音需在纸质票面上填写、多系统填写。
目前，对于调控和防误一体化的倒闸操作安全防误研究，主要围绕在防误系统信息采集、操作票生成、安全防误规则一体化管理等方面；但目前的研究成果由于缺乏对倒闸操作业务全过程、在线化支撑机制，仍然存在防误开票、操作预演、现场操作效率低等问题；另一方面从防误效果上看，并不能完全防止现场误操作、漏操作事故的发生。
发明内容
本发明提出基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法、系统及装置，能提升电网倒闸操作效率，有效降低人为误操作概率，提升电网一、二次设备操作防误水平。
本发明采用以下技术方案。
基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统及装置，所述管控系统的装置包括部署于云端的调控主站的防误云中心模块，还包括分散布署于各种电压等级变电站处的边缘节点；所述防误云中心模块经网络与边缘节点通讯；所述边缘节点包括防误主机和移动终端；所述管控系统中，防误主机以操作票模型对防误云中心模块下发的变电站倒闸操作内容进行校核，并在校核通过后向防误云中心模块回送与该倒闸操作对应的操作票；移动终端从防误云中心模块获取操作票，并按操作票来执行与倒闸操作相关的任务。
当进行变电站倒闸操作时，所述移动终端可对倒闸操作进行操作前模拟预演，或是在倒闸操作中解锁操作所需设备。
所述移动终端的解锁是对变电站倒闸设备处的智能锁具进行解锁，具体操作为，移动终端在获取操作票后，在倒闸操作现场以蓝牙方式向蓝牙开锁器发送操作指令，使蓝牙开锁器识读智能锁具RFID信息并对其解锁；
当倒闸操作执行完毕后，移动终端把操作票执行结果回送防误云中心模块归档，通过摄像头扫描并识别与倒闸操作相关的屏柜压板状态，并把扫描结果和识别结果发送至防误主机。
所述移动终端承载的功能包括设备注册、用户身份认证管理、操作过程管理、压板状态图像识别。
所述防误云中心模块在收到含变电站倒闸操作的调度预令后，向与倒闸操作相关的变电站处的防误主机发送调度预令以执行操作票开票作业；所述操作票开票作业包括多个变电站同时开票的方式，或是同一变电站开多张票的方式；
所述防误云中心模块在收到防误主机回送的操作票后，对操作票逻辑进行审查后存库；
所述防误云中心模块在收到与库存操作票相关的调度正令后，依据权限以无线方式向移动终端发送有票通知，当运维人员收到有票通知并以移动终端向防误云中心模块请求操作票时，防误云中心模块以无线方式向提出请求的移动终端传送操作票。
所述防误主机的操作票模型包括接线方式、防误逻辑、操作票术语、锁码信息；所述防误主机在收到防误云中心模块发送的调度预令后，基于操作票模型执行智能成票操作以生成操作票，并对操作票进行预演以进行防误校核，防误主机把预演通过的操作票回送给防误云中心模块。
基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法，所述蓝牙开锁器为电脑钥匙；所述调度预令通过D5000系统下达，运维人员通过防误云中心模块进行电子开票、模拟预演，操作票完成后通过无线专网传送到移动终端，由运维人员持移动终端到变电站进行现场操作；具体步骤如下；
步骤S1、防误云中心模块接收生产管理系统下发的调度预令，解析调度预令中的目标设备、初态与末态，向防误主机发起操作票生成请求；
步骤S2、防误主机收到调令后，基于操作票模型进行智能成票以生成操作票，并基于操作票模型对操作票进行预演以执行防误校核，并把预演通过后的操作票返回给防误云中心模块；
步骤S3、防误云中心模块收到操作票后，人工审查操作票逻辑后存库；
步骤S4、调度员下发调度正令后，防误云中心模块依据权限向移动终端发送有票通知，运维人员使用移动终端向防误云中心模块请求操作票，防误云中心模块将操作票发送给移动终端；
步骤S5、移动终端获取操作票后，向防误云中心模块申请现场操作前模拟预演；
步骤S6、模拟预演通过后，移动终端通过蓝牙向电脑钥匙发送变电站倒闸操作的当前操作项的授权操作信息，电脑钥匙收到授权操作信息后，运维人员使用电脑钥匙，打开当前操作项相关设备的防误锁具，执行倒闸操作；
步骤S7、重复上述步骤，直至变电站倒闸现场操作完成；
步骤S8、现场操作执行完毕后，将操作票执行结果回送防误云中心归档，供后期查阅；
步骤S9、移动终端通过摄像头扫描并识别屏柜压板状态，发送至防误主机，整个操作票执行流程结束。
所述管控方法包括边缘节点注册，具体为，当新的防误主机、移动终端投入使用前，向防误云中心模块的注册管理中心注册其节点信息；
节点信息包括：变电站名称、设备归属单位、设备型号、设备硬件配置、应用软件厂商及版本；
移动终端注册节点信息时，如果是非公用设备，则还需注册设备专属使用人，实现设备与使用人员的绑定；
防误云中心模块收到新节点注册申请后，经人工审核，自动为该节点生成ID，签发调度数字证书。
所述管控方法还包括边缘节点服务发现和边缘节点状态跟踪；
所述边缘节点服务发现的具体内容为，边缘节点承载的操作票生成、模拟语言、防误校核、操作结果查询功能以服务发布信息的形式发布至服务管理中心，所述服务发布信息包括服务名称、版本、IP、端口以及超时参数，由服务管理中心解析服务发布信息中包含的服务，并自动把解析出的服务推送给防误云中心模块使用；
所述边缘节点状态跟踪的具体内容为，防误云中心周期性的主动探测边缘节点的状态，以及边缘节点主动上报异常状态信息；
所述管控方法还包括访问授权管控，具体为边缘节点调用云端的服务权限管控，来管理对倒闸操作进度查询、操作票查询与操作票下载的功能调用。
所述管控方法还包括云端配置下发，具体为在防误云中心模块进行防误模型、成票规则的统一管理；当出现模型移动、规则调整时，防误云中心模块将变动的信息广播至各防误主机；同时，管控系统运行参数的调整也由防误云中心模块下发至各边缘节点。
本发明采用云边协同技术，构建变电站倒闸操作支撑平台（简称“防误云”），实现调控主站与变电站防误主机、移动终端的泛在互联，重构传统变电站倒闸操作业务流程，实现具备“调控主站远程成票、远程模拟预演、移动终端蓝牙开锁、现场操作电子化”特点的数字化倒闸操作新模式，提升电网倒闸操作效率，有效降低人为误操作概率，提升电网一、二次设备操作防误水平。
本发明基于调控云平台进行研发，并能作为一个标准应用模块使用，具有通用性，可广泛应用于全国各省市运维倒闸操作；需要指出的是，通过将该技术与现有调控主站“一键顺控”操作有机结合，可实现变电站运行、热备用、冷备用、检修状态倒闸操作全覆盖，适应面更广，推广价值更高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的技术架构示意图；
附图2是本发明的使用过程示意图；
附图3是边缘节点注册的原理示意图；
附图4是本发明的布署案例示意图。
具体实施方式
如图所示，基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统及装置，所述管控系统的装置包括部署于云端的调控主站的防误云中心模块，还包括分散布署于各种电压等级变电站处的边缘节点；所述防误云中心模块经网络与边缘节点通讯；所述边缘节点包括防误主机和移动终端；所述管控系统中，防误主机以操作票模型对防误云中心模块下发的变电站倒闸操作内容进行校核，并在校核通过后向防误云中心模块回送与该倒闸操作对应的操作票；移动终端从防误云中心模块获取操作票，并按操作票来执行与倒闸操作相关的任务。
当进行变电站倒闸操作时，所述移动终端可对倒闸操作进行操作前模拟预演，或是在倒闸操作中解锁操作所需设备。
所述移动终端的解锁是对变电站倒闸设备处的智能锁具进行解锁，具体操作为，移动终端在获取操作票后，在倒闸操作现场以蓝牙方式向蓝牙开锁器发送操作指令，使蓝牙开锁器识读智能锁具RFID信息并对其解锁；
当倒闸操作执行完毕后，移动终端把操作票执行结果回送防误云中心模块归档，通过摄像头扫描并识别与倒闸操作相关的屏柜压板状态，并把扫描结果和识别结果发送至防误主机。
所述移动终端承载的功能包括设备注册、用户身份认证管理、操作过程管理、压板状态图像识别。
所述防误云中心模块在收到含变电站倒闸操作的调度预令后，向与倒闸操作相关的变电站处的防误主机发送调度预令以执行操作票开票作业；所述操作票开票作业包括多个变电站同时开票的方式，或是同一变电站开多张票的方式；
所述防误云中心模块在收到防误主机回送的操作票后，对操作票逻辑进行审查后存库；
所述防误云中心模块在收到与库存操作票相关的调度正令后，依据权限以无线方式向移动终端发送有票通知，当运维人员收到有票通知并以移动终端向防误云中心模块请求操作票时，防误云中心模块以无线方式向提出请求的移动终端传送操作票。
所述防误主机的操作票模型包括接线方式、防误逻辑、操作票术语、锁码信息；所述防误主机在收到防误云中心模块发送的调度预令后，基于操作票模型执行智能成票操作以生成操作票，并对操作票进行预演以进行防误校核，防误主机把预演通过的操作票回送给防误云中心模块。
基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法，所述蓝牙开锁器为电脑钥匙；所述调度预令通过D5000系统下达，运维人员通过防误云中心模块进行电子开票、模拟预演，操作票完成后通过无线专网传送到移动终端，由运维人员持移动终端到变电站进行现场操作；具体步骤如下；
步骤S1、防误云中心模块接收生产管理系统下发的调度预令，解析调度预令中的目标设备、初态与末态，向防误主机发起操作票生成请求；
步骤S2、防误主机收到调令后，基于操作票模型进行智能成票以生成操作票，并基于操作票模型对操作票进行预演以执行防误校核，并把预演通过后的操作票返回给防误云中心模块；
步骤S3、防误云中心模块收到操作票后，人工审查操作票逻辑后存库；
步骤S4、调度员下发调度正令后，防误云中心模块依据权限向移动终端发送有票通知，运维人员使用移动终端向防误云中心模块请求操作票，防误云中心模块将操作票发送给移动终端；
步骤S5、移动终端获取操作票后，向防误云中心模块申请现场操作前模拟预演；
步骤S6、模拟预演通过后，移动终端通过蓝牙向电脑钥匙发送变电站倒闸操作的当前操作项的授权操作信息，电脑钥匙收到授权操作信息后，运维人员使用电脑钥匙，打开当前操作项相关设备的防误锁具，执行倒闸操作；
步骤S7、重复上述步骤，直至变电站倒闸现场操作完成；
步骤S8、现场操作执行完毕后，将操作票执行结果回送防误云中心归档，供后期查阅；
步骤S9、移动终端通过摄像头扫描并识别屏柜压板状态，发送至防误主机，整个操作票执行流程结束。
所述管控方法包括边缘节点注册，具体为，当新的防误主机、移动终端投入使用前，向防误云中心模块的注册管理中心注册其节点信息；
节点信息包括：变电站名称、设备归属单位、设备型号、设备硬件配置、应用软件厂商及版本；
移动终端注册节点信息时，如果是非公用设备，则还需注册设备专属使用人，实现设备与使用人员的绑定；
防误云中心模块收到新节点注册申请后，经人工审核，自动为该节点生成ID，签发调度数字证书。
所述管控方法还包括边缘节点服务发现和边缘节点状态跟踪；
所述边缘节点服务发现的具体内容为，边缘节点承载的操作票生成、模拟语言、防误校核、操作结果查询功能以服务发布信息的形式发布至服务管理中心，所述服务发布信息包括服务名称、版本、IP、端口以及超时参数，由服务管理中心解析服务发布信息中包含的服务，并自动把解析出的服务推送给防误云中心模块使用；
所述边缘节点状态跟踪的具体内容为，防误云中心周期性的主动探测边缘节点的状态，以及边缘节点主动上报异常状态信息；
所述管控方法还包括访问授权管控，具体为边缘节点调用云端的服务权限管控，来管理对倒闸操作进度查询、操作票查询与操作票下载的功能调用。
所述管控方法还包括云端配置下发，具体为在防误云中心模块进行防误模型、成票规则的统一管理；当出现模型移动、规则调整时，防误云中心模块将变动的信息广播至各防误主机；同时，管控系统运行参数的调整也由防误云中心模块下发至各边缘节点。
实施例：
福建省网在2013年开展调控主站“全遥控”建设工作，逐步在省调、各地调建立了防误主站系统，实现与变电站微机五防系统互联，获取临时接地线、网（柜）门、防误闭锁继电器的闭锁状态信息。在此基础上，本专利的关键技术成功应用于福建电网变电站倒闸操作技术支持系统建设，满足调度远方遥控操作到冷备用状态下的防误需求，实现了防误闭锁、操作预演、远控操作、防误校验等功能。自2020年底投运以来，取得了较好的效果。下面简要介绍系统的实现方案。
基于云边协同的变电站倒闸操作技术支持系统配置如图4所示。依托调控云基础平台与数据平台，在省调安全三区构建防误云，部署变电站倒闸操作全过程监视与管理应用；智能成票、操作票模拟、防误校核服务部署于变电站五防主机；压板状态图像识别与巡检、操作票现场执行管理功能部署于移动终端；防误主机、移动终端采用广域消息邮件方式与防误云进行数据交互。云端调用变电站五防主机智能成票服务，下发操作票到移动终端，并接收移动终端返送的操作票执行结果。
本例中，防误云技术架构如图所示，由防误云中心、边缘节点两层功能构成。其中，防误云部署于调控主站，边缘节点分散在各电压等级的变电站，包含防误主机和移动终端两部分，共同参与云端的计算和业务的处理。
防误云中心：基于调控云平台模型，扩展扩展防误模型，提供防误主机管理、移动终端管理、Web开票应用、操作票全流程管控、防误业务后评估功能，支撑多个变电站同时开票、同一变电站开多张票、无线传票到移动终端，实现调令、操作票、预演、操作全过程、在线化管控。
防误主机：在变电站防误主机构建智能成票、操作票上传、模拟预演、预演结果回送服务，接收云中心开票申请智能生成操作票，执行现场操作前的防误实时校验。
移动终端：移动终端从防误云中心获取电子操作票，携带到现场进行解锁和设备操作，提供设备注册、用户身份认证管理、操作过程管理、压板状态图像识别等功能。
智能锁具：移动端APP通过蓝牙通道下发当前操作指令到蓝牙开锁器，蓝牙开锁器自动读取五防锁RFID信息，并以操作票信息加以核对，在五防锁RFID信息核对无误后，向五防锁（智能锁具）发送开锁指令，使五防锁开锁。
Claims (9)
1.基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统，其特征在于：所述管控系统的装置包括部署于云端的调控主站的防误云中心模块，还包括分散部署于各种电压等级变电站处的边缘节点；所述防误云中心模块经网络与边缘节点通讯；所述边缘节点包括防误主机和移动终端；所述管控系统中，防误主机以操作票模型对防误云中心模块下发的变电站倒闸操作内容进行校核，并在校核通过后向防误云中心模块回送与该倒闸操作对应的操作票；移动终端从防误云中心模块获取操作票，并按操作票来执行与倒闸操作相关的任务；
所述防误云中心模块在收到含变电站倒闸操作的调度预令后，向与倒闸操作相关的变电站处的防误主机发送调度预令以执行操作票开票作业；所述操作票开票作业包括多个变电站同时开票的方式，或是同一变电站开多张票的方式；
所述防误云中心模块在收到防误主机回送的操作票后，对操作票逻辑进行审查后存库；
所述防误云中心模块在收到与库存操作票相关的调度正令后，依据权限以无线方式向移动终端发送有票通知，当运维人员收到有票通知并以移动终端向防误云中心模块请求操作票时，防误云中心模块以无线方式向提出请求的移动终端传送操作票。
2.根据权利要求1所述的基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统，其特征在于：当进行变电站倒闸操作时，所述移动终端可对倒闸操作进行操作前模拟预演，或是在倒闸操作中解锁操作所需设备。
3.根据权利要求2所述的基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统，其特征在于：所述移动终端的解锁是对变电站倒闸设备处的智能锁具进行解锁，具体操作为，移动终端在获取操作票后，在倒闸操作现场以蓝牙方式向蓝牙开锁器发送操作指令，使蓝牙开锁器识读智能锁具RFID信息并对其解锁；
当倒闸操作执行完毕后，移动终端把操作票执行结果回送防误云中心模块归档，通过摄像头扫描并识别与倒闸操作相关的屏柜压板状态，并把扫描结果和识别结果发送至防误主机。
4.根据权利要求2所述的基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统，其特征在于：所述移动终端承载的功能包括设备注册、用户身份认证管理、操作过程管理、压板状态图像识别。
5.根据权利要求1所述的基于云边协同的变电站倒闸操作管控系统，其特征在于：所述防误主机的操作票模型包括接线方式、防误逻辑、操作票术语、锁码信息；所述防误主机在收到防误云中心模块发送的调度预令后，基于操作票模型执行智能成票操作以生成操作票，并对操作票进行预演以进行防误校核，防误主机把预演通过的操作票回送给防误云中心模块。
6.基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法，采用权利要求3所述的管控系统，其特征在于：蓝牙开锁器为电脑钥匙；调度预令通过D5000系统下达，运维人员通过防误云中心模块进行电子开票、模拟预演，操作票完成后通过无线专网传送到移动终端，由运维人员持移动终端到变电站进行现场操作；具体步骤如下；
步骤S1、防误云中心模块接收生产管理系统下发的调度预令，解析调度预令中的目标设备、初态与末态，向防误主机发起操作票生成请求；
步骤S2、防误主机收到调令后，基于操作票模型进行智能成票以生成操作票，并基于操作票模型对操作票进行预演以执行防误校核，并把预演通过后的操作票返回给防误云中心模块；
步骤S3、防误云中心模块收到操作票后，人工审查操作票逻辑后存库；
步骤S4、调度员下发调度正令后，防误云中心模块依据权限向移动终端发送有票通知，运维人员使用移动终端向防误云中心模块请求操作票，防误云中心模块将操作票发送给移动终端；
步骤S5、移动终端获取操作票后，向防误云中心模块申请现场操作前模拟预演；
步骤S6、模拟预演通过后，移动终端通过蓝牙向电脑钥匙发送变电站倒闸操作的当前操作项的授权操作信息，电脑钥匙收到授权操作信息后，运维人员使用电脑钥匙，打开当前操作项相关设备的防误锁具，执行倒闸操作；
步骤S7、重复上述步骤，直至变电站倒闸现场操作完成；
步骤S8、现场操作执行完毕后，将操作票执行结果回送防误云中心归档，供后期查阅；
步骤S9、移动终端通过摄像头扫描并识别屏柜压板状态，发送至防误主机，整个操作票执行流程结束。
7.根据权利要求6所述的基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法，其特征在于：所述管控方法包括边缘节点注册，具体为，当新的防误主机、移动终端投入使用前，向防误云中心模块的注册管理中心注册其节点信息；
节点信息包括：变电站名称、设备归属单位、设备型号、设备硬件配置、应用软件厂商及版本；
移动终端注册节点信息时，如果是非公用设备，则还需注册设备专属使用人，实现设备与使用人员的绑定；
防误云中心模块收到新节点注册申请后，经人工审核，自动为该节点生成ID，签发调度数字证书。
8.根据权利要求6所述的基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法，其特征在于：所述管控方法还包括边缘节点服务发现和边缘节点状态跟踪；
所述边缘节点服务发现的具体内容为，边缘节点承载的操作票生成、模拟语言、防误校核、操作结果查询功能以服务发布信息的形式发布至服务管理中心，所述服务发布信息包括服务名称、版本、IP、端口以及超时参数，由服务管理中心解析服务发布信息中包含的服务，并自动把解析出的服务推送给防误云中心模块使用；
所述边缘节点状态跟踪的具体内容为，防误云中心周期性的主动探测边缘节点的状态，以及边缘节点主动上报异常状态信息；
所述管控方法还包括访问授权管控，具体为边缘节点调用云端的服务权限管控，来管理对倒闸操作进度查询、操作票查询与操作票下载的功能调用。
9.根据权利要求6所述的基于云边协同的变电站倒闸操作管控方法，其特征在于：所述管控方法还包括云端配置下发，具体为在防误云中心模块进行防误模型、成票规则的统一管理；当出现模型移动、规则调整时，防误云中心模块将变动的信息广播至各防误主机；同时，管控系统运行参数的调整也由防误云中心模块下发至各边缘节点。
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