CN113783298A - 一种基于调控云的二次设备防误方法 - Google Patents

一种基于调控云的二次设备防误方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于调控云的二次设备防误方法，采用基于智能成票与二次设备操作强制闭锁的方式实现二次设备防误，在变电站防误主机建立二次设备模型，构建一次、二次设备操作智能成票模块，传送含有设备对象ID和目标态的操作票至调控云，经审核、模拟预演后，下载到移动终端APP进行操作；移动终端APP按照操作步骤逐一执行，在二次设备操作执行后，利用移动终端APP图像识别二次设备，当二次设备与操作票目标态的要求不一致时，对应步骤不通过，无法操作下一步，实现强制闭锁，以防止包括二次设备漏投、误投的误操作。该方法易于实现和验收，可以有效防止二次设备误操作。

Description

一种基于调控云的二次设备防误方法
技术领域
本发明属于电力系统防误操作技术领域，具体涉及一种基于调控云的二次设备防误方法。
背景技术
随着电力系统和信息技术的发展，防误操作系统在电力系统倒闸操作过程中得到了广泛的应用，其作为电力设备倒闸操作的重要技术措施，是确保人身安全、电网安全、设备安全，杜绝事故发生的有效手段。现有的大部分防误系统只处理一次设备之间的防误校验，并未处理一次设备与二次设备以及二次设备与二次设备之间的防误校验，导致由于漏投、漏退、错投、错退二次设备而引发的事故频发。
调控云解决了能量管理系统(EMS)、生产管理系统(PMS)、调控管理系统(OMS)、变电站防误系统之间的信息交互难题，实现多系统之间的互联互通，利用其云边协同的技术架构，建立了防误云，为传统防误业务提供了新的建设思路。
现有的研究通过在防误主机上建立二次模型、一次与二次设备关联关系、防误操作全约束策略，实现了二次设备防误技术。然而，该技术方法存在以下问题：(1)变电站二次设备包括压板、空开、把手、异常信号等，数量多、类型多，建立二次模型、一次与二次设备关联关系，所需要的信息量大，调试工作大；(2)防误操作全约束策略，包括一次设备操作与二次设备之间的逻辑规则、二次设备操作与一次设备之间的逻辑规则、二次设备操作与二次设备之间的逻辑规则，每种逻辑规则具体到每一个一次、二次设备时，逻辑数量数倍于传统的一次设备五防逻辑，且逻辑更为复杂，难以用逻辑公式直观展示，造成验收过程复杂，验收难度大；(3)传统方式开票，需要先在生产管理系统中人工开票，再到变电站防误主机开票，开票过程麻烦，且开票准确性完全由开票人把控，存在人工开错票的隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于调控云的二次设备防误方法，该方法易于实现和验收，可以有效防止二次设备误操作。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，采用基于智能成票与二次设备操作强制闭锁的方式实现二次设备防误，在变电站防误主机建立二次设备模型，构建智能成票模块，传送含有设备对象ID和目标态的操作票至调控云，经审核、模拟预演后，下载到移动终端APP进行操作；移动终端APP按照操作步骤逐一执行，在二次设备操作执行后，利用移动终端APP图像识别二次设备，当二次设备与操作票目标态的要求不一致时，对应步骤不通过，无法操作下一步，实现强制闭锁，以防止包括二次设备漏投、误投的误操作。
进一步地，通过调控云实现操作票的开具、模拟预演、流程审批、下载、执行、信息回送；
依托调控云IaaS及PaaS公共资源，在存储层扩展防误业务监视相关模型，在服务层增加调令、操作票信息管理与执行流程监视相关服务，以实现防误业务的管理与监视，具体为：
在存储层的数据库扩展防误业务监视相关模型，包含调令、操作票信息，调令、操作票执行流程信息，设备管理信息，防误操作相关人员信息；
依托调控云服务总线，在服务层扩展防误业务管理相关服务，包含调令、操作票信息管理服务，调令、操作票流程管理服务、设备状态管理服务以及防误操作权限服务，响应防误主机、移动终端的业务请求；
在消息邮件代理层部署消息邮件代理，实现消息邮件域管理与定位、文件传输任务管理以及文件传输。
进一步地，在变电站防误主机建立二次设备模型的方法为：建立二次装置表和二次设备表，建立各二次装置与一次设备的关联关系、二次设备与一次设备的关联关系、二次设备与二次装置的关联关系，构成全站的二次设备关系网络；将二次装置表和二次设备表导入防误主机，防误主机内成图模块根据输入信息自动生成二次设备图模；结合二次设备关系网络与各二次设备的数据结构和图模，建立二次设备模型。
进一步地，防误主机采集二次设备状态，包括操作时实时采集和巡检采集两种，分为如下情况：对于软压板，由监控后台直接传送至防误主机；对于硬压板，全部由移动终端APP采集；对于空开和把手，全部由移动终端APP采集；对于二次信号，不采集，操作前后需要运行人员监视。
进一步地，所述智能成票模块根据实时数据模型、设备关系、运行状态以及倒闸操作规则库，自动解析调度指令，自动推理及生成实际运行时的操作序列；智能成票包括智能生成一次设备倒闸操作票和二次设备操作票，所述智能生成一次设备倒闸操作票为依据网络拓扑及调令智能成票，所述智能生成二次设备操作票为依据典型退出两套保护、一套保护、主保护以及与运行设备隔离原则智能成票。
进一步地，所述智能成票包括以下过程：
(1)根据典型票建立词库；
(2)调令分词：通过词库将调令文本拆分成词组；
(3)操作归类：从分词结果中分析语句结构确定操作类型，操作类型包括合闸、倒母、冷备转热备、热备转运行、运行转检修、保护投入、保护退出；
(4)提取参数：脚本根据操作类型提取该类型操作所需要的参数，包括一次操作设备、操作的二次装置、投退的二次保护功能、操作的初始态、操作的目标态；
(5)匹配规则：根据包括操作类型、设备类型、设备电压等级、厂站、二次装置类型、保护功能的关键特征从规则库中匹配相应的操作票规则；
(6)步骤生成：解析操作票规则，逐步生成操作语句和操作序列。
进一步地，所述强制闭锁按如下方法实现：
一次设备通过锁具闭锁：监控后台操作时通过询问防误主机实现强制闭锁；就地操作时由移动终端发送当前操作步骤对象至电脑钥匙，通过机械开锁、对位手段实现强制闭锁；
二次设备通过图像识别闭锁：操作票包括整套保护压板目标态、把手目标态，通过移动终端APP图像识别方式实现强制闭锁。
进一步地，所述移动终端APP具备压板巡检功能，包括实时态巡检和固定态巡检，巡检结果上传防误云进行管理，巡检结果经过审核后方可更新防误子站压板状态；
实时态巡检：以防误主机的实时状态作为标准态，与移动终端APP现场拍照识别的压板状态进行一致性比对；
固定态巡检：以运维人员巡视清册设定的固定态作为标准态，与移动终端APP现场拍照识别的压板状态进行一致性比对；
通过日常压板巡视和操作票中二次设备操作，来更新系统中二次设备状态，保证二次设备状态和现场运行一致。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提出了一种基于调控云的二次设备防误方法，该方法可以有效解决现有二次设备防误技术问题，简化二次设备防误相关的模型和关联信息，消除复杂的二次设备防误逻辑，以智能成票+图像识别的方式实现二次设备防误，减轻现场人员的验收工作量，验收直观可视且简单，同时具备强制闭锁功能，实现过程管控，适用于变电倒闸操作的作业安全管控。
附图说明
图1是本发明实施例的防误系统架构图。
图2是本发明实施例中二次设备关系网络示意图。
图3是本发明实施例中智能成票模块构成图。
图4是本发明实施例中强制闭锁示意图。
图5是本发明实施例中压板巡视流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例提供了一种基于调控云的二次设备防误方法，采用基于智能成票与二次设备操作强制闭锁的方式实现二次设备防误，在变电站防误主机建立二次设备模型，构建一次、二次设备操作智能成票模块，传送含有设备对象ID和目标态的操作票(含设备对象ID和目标态等)至调控云，经审核、模拟预演后，下载到移动终端APP进行操作；移动终端APP按照操作步骤逐一执行，在压板等二次设备操作执行后，利用移动终端APP图像识别压板等二次设备，当二次设备与操作票目标态的要求不一致时，对应步骤不通过，无法操作下一步，实现强制闭锁，从而在技术上实现防止二次设备漏投、误投等误操作。基于本方法实现的防误系统架构如图1所示。
本发明采用“智能成票+二次设备操作强制闭锁”方式，实现基于调控云的二次设备防误方法及系统。本发明主要包括以下6个部分：(1)调控云技术：主要实现调度令、操作票流程流转；(2)二次设备建模：在全防误基础上进行防误子站二次设备建模；(3)二次设备状态采集：包括后台传送和现场APP自动识别；(4)智能成票：包括一次设备倒闸成票和二次设备智能成票；(5)强制闭锁技术：一次设备通过锁具闭锁，二次设备通过图像识别闭锁；(6)压板巡视：包括实时态巡视和固定态巡视。
1、调控云技术
本发明借助调控云实现操作票的开具、模拟预演、流程审批、操作票下载、执行、信息回送等。
依托调控云IaaS及PaaS公共资源，在存储层扩展防误业务监视相关模型，在服务层增加调令、操作票信息管理与执行流程监视相关服务，以实现防误业务的管理与监视。具体如下：
(1)存储层。在数据库扩展防误业务管理相关模型，包含调令、操作票信息，调令、操作票历史执行信息，移动终端等设备管理信息，防误操作相关人员信息。
(2)服务层。依托调控云服务总线，在服务层扩展防误业务管理相关服务，包含调令、操作票信息管理服务，调令、操作票流程管理服务、移动终端等设备状态管理服务以及防误操作权限服务，响应防误主机、移动终端的业务请求。
(3)消息邮件代理层。安全一区与安全三区端部署消息邮件代理，实现消息邮件域管理与定位、文件传输任务管理以及文件传输。
2、二次设备建模
采用一张二次设备装置信号表，内容主要包括压板/把手等二次名称、压板所在行、压板所在列、压板类型、压板功能、屏柜名称、装置名称、装置型号、关联的一次设备、电压等级等等；
进行二次设备建模，包括二次装置表、二次信号表、装置类型表等表格，通过文件导入的方式进行二次设备建模。
2.1二次装置定义
二次装置包括测控装置、现场箱柜、保护装置等，装置模型包含厂站、保护小时、间隔、屏编号、屏名称、装置名称、装置型号、二次装置类型、电压等级、所属一次设备等。
表1变电站二次装置示例表
Figure BDA0003231622890000051
Figure BDA0003231622890000061
针对各个装置实际不同的功能，在防误系统中对各个装置具体的功能类型进行定义，当二次装置的功能类型选择不同时，二次防误的判断条件也会有所不同，二次装置类型表举例如下：(二次装置类型根据实际工程需要进行必要的扩充)
表2二次装置类型表
ied_type 说明 ied_type 说明
1 母差保护装置 17 接地变保护装置
2 变压器保护装置 18 电压切换装置
3 变压器差动保护装置 19 无功投切装置
4 变压器后备保护装置 20 智能终端
5 非电量保护装置 21 合并单元
6 线路保护装置 22 合智一体装置
7 过电压及远方跳闸保护装置 23 低频低压减载装置
8 短引线保护装置 24 备自投装置
9 断路器保护装置 25 测控装置
10 母联保护装置 26 自动准同期装置
11 电抗器保护装置 27 PT并列装置
12 电容器保护装置 28 开关操作继电器箱
13 发电机保护装置 29 非全相保护装置
14 发变组保护装置 30 通信接口装置
15 电动机保护装置 31 间隔端子箱
16 站用变保护装置 32 机构箱
各二次装置的双重化属性用于定义二次装置属于单套配置，还是双重化配置(0表示单套配置，1表示双重化的第一套配置，2表示双重化的第二套配置)，结合各二次装置对应的一次设备，可实现智能变电站中保护装置、合并单元、智能终端对应为同一套保护系统的判别。
2.2二次设备定义
在防误系统中定义一个二次设备表，二次设备表中包含软硬压板、空开、把手、二次信号等二次设备的属性配置，如二次设备对应的二次装置、二次设备具体的功能类型等数据结构属性，用于建立各二次设备与一次设备、二次设备与二次装置之间的对应关系。
二次设备考虑预留一些备用属性，用于处理“母线互联压板”、“停用重合闸压板”等特殊二次设备在不同保护装置软件版本中功能差异较大的情况。
表3变电站二次设备示例表
Figure BDA0003231622890000071
针对各个二次设备实际不同的功能，在防误系统中对各个二次设备具体的功能类型进行定义，当二次设备的功能类型选择不同时，二次防误的判断条件也会有所不同，二次设备类型表举例如下：(二次设备类型根据实际工程需要进行必要的扩充)
表4二次设备功能类型分类示例表(仅列举部分)
Figure BDA0003231622890000072
Figure BDA0003231622890000081
2.3二次设备关系网络
通过建立二次装置表和二次设备表，各二次装置与一次设备的关联关系、二次设备与一次设备的关联关系、二次设备与二次装置的关联关系已经建立起来，构成了如图2所示全站的二次设备关系网络，结合各二次设备的数据结构和图模，形成了后续二次防误功能实现的基础。
2.4二次设备图模自动生成
将二次装置表和二次设备表导入全防误系统后，系统内成图模块根据录入信息自动生成二次设备图模，并根据智能成图规则自动排列整理，美观统一。
结合二次设备关系网络与各二次设备的数据结构和图模，建立二次设备模型。
3、二次设备状态采集
一次设备及接地线网门暂保持不变，二次设备状态采集采用操作时实时采集和巡检采集两种，分为如下情况：
①软压板：由监控后台直接传送至防误主机。②硬压板：全部由移动终端APP采集。③空开/把手：全部由移动终端APP采集。④信号：不采集，操作前后需要运行人员监视。
表5状态采集方案表
Figure BDA0003231622890000082
4、智能成票
智能成票模块是根据实时数据模型、设备关系、运行状态以及倒闸操作规则库，自动解析调度指令，自动推理及生成实际运行时的操作序列，此功能要适应各种运行方式下调度指令成票需求。智能成票模块构成如图3所示。智能成票包括智能生成一次设备倒闸操作票和二次设备操作票。
①智能生成一次设备倒闸操作票：依据网络拓扑及调令智能成票，包括相应二次压板等。
②智能生成二次设备操作票：典型退出两套保护/一套保护/主保护、与运行设备隔离等。
智能成票包括以下过程：
(1)根据典型票建立词库。
(2)调令分词：通过词库将调令文本拆分成词组。
如：500kV大园变220kV大垄线281开关，220kV大时Ⅰ路283开关、220kV大仙Ⅰ路285开关，220kV大玉Ⅰ路287开关由接220kVⅠ段母线倒至220kVⅡ段母线运行。
分解如下：
表6-6调令分解表
500kV大园变 变电站
220kV大垄线281开关 开关
220kV大时Ⅰ路283开关 开关
220kV大仙Ⅰ路285开关 开关
220kV大玉Ⅰ路287开关 开关
由接 动作
220kVⅠ段母线 母线
倒至 动作
220kVⅡ段母线 母线
运行 状态
(3)操作归类：从分词结果中分析语句结构确定操作类型，操作类型包括合闸、倒母、冷备转热备、热备转运行、运行转检修、保护投入、保护退出等。
(4)提取参数：脚本根据操作类型提取该类型操作所需要的参数，如一次操作设备、操作的二次装置、投退的二次保护功能、操作的初始态、操作的目标态等。
(5)匹配规则：根据操作类型、设备类型、设备电压等级、厂站、二次装置类型、保护功能等关键特征从规则库中匹配相应的操作票规则。
(6)步骤生成：解析操作票规则，逐步生成操作语句和操作序列：
Figure BDA0003231622890000091
Figure BDA0003231622890000101
5、强制闭锁技术
如图4所示，强制闭锁按如下方法实施：
①一次设备：监控后台操作时通过询问防误主机实现强制闭锁；就地操作时由移动终端发送当前操作步骤对象至电脑钥匙，通过机械开锁/对位手段实现强制闭锁。
②二次设备：操作票应包括整套保护压板目标态(不操作的压板按照当前运行状态)、把手目标态，通过移动终端APP图像识别方式实现强制闭锁。软压板状态可以通过防误主机采集，通过“防误云”回送到移动终端APP进行状态校核，实现操作过程在线告警(不强制闭锁)，并在操作结束后，由防误主机自动校核全部操作是否正确。
6、压板巡视技术
移动终端APP应具备压板巡检功能，应实现实时态巡检和固定态巡检，巡检结果上传防误云进行管理，巡检结果经过审核后方可更新防误子站压板状态。压板巡视流程如图5所示。
①实时态巡检：以防误子站的实时状态作为标准态，与移动终端APP现场拍照识别的压板状态进行一致性比对。
②固定态巡检：以运维人员巡视清册设定的固定态作为标准态，与移动终端APP现场拍照识别的压板状态进行一致性比对。
通过日常压板巡视和操作票中二次设备操作，来更新系统中二次设备状态，保证二次设备状态和现场运行一致。
本发明简化了二次设备防误相关的模型和关联信息，解决了现有二次设备防误技术所需信息量大、调试工作量大的问题。本发明消除了复杂的二次设备防误逻辑，以智能成票+图像识别的方式实现二次设备防误，解决了现有二次设备防误技术中逻辑规则复杂、验收过程复杂且不直观的问题，减轻了现场人员的验收工作量。本发明实现了防误主机智能成票，代替传统人工开票方式，既解决了在生产管理系统和防误主机重复开票的问题，又通过智能成票的方式避免了人工开错票的风险。本发明通过APP图像识别压板等二次设备的实时状态，当二次设备与操作票目标态要求不一致时，当前操作步骤不通过，无法操作下一步，达到“强制闭锁”的目标，从而在技术上实现防止二次设备漏投、误投等误操作。本发明提出的移动终端APP具备压板巡检功能，可以实现实时态巡检和固定态巡检，巡检结果上传防误云进行管理，巡检结果经过审核后即可更新防误子站压板状态，代替了传统的打印纸质表格人工巡检的模式，使得巡检工作更加方便可信。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，采用基于智能成票与二次设备操作强制闭锁的方式实现二次设备防误，在变电站防误主机建立二次设备模型，构建智能成票模块，传送含有设备对象ID和目标态的操作票至调控云，经审核、模拟预演后，下载到移动终端APP进行操作；移动终端APP按照操作步骤逐一执行，在二次设备操作执行后，利用移动终端APP图像识别二次设备，当二次设备与操作票目标态的要求不一致时，对应步骤不通过，无法操作下一步，实现强制闭锁，以防止包括二次设备漏投、误投的误操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，通过调控云实现操作票的开具、模拟预演、流程审批、下载、执行、信息回送；
依托调控云IaaS及PaaS公共资源，在存储层扩展防误业务监视相关模型，在服务层增加调令、操作票信息管理与执行流程监视相关服务，以实现防误业务的管理与监视，具体为：
在存储层的数据库扩展防误业务监视相关模型，包含调令、操作票信息，调令、操作票执行流程信息，设备管理信息，防误操作相关人员信息；
依托调控云服务总线，在服务层扩展防误业务管理相关服务，包含调令、操作票信息管理服务，调令、操作票流程管理服务、设备状态管理服务以及防误操作权限服务，响应防误主机、移动终端的业务请求；
在消息邮件代理层部署消息邮件代理，实现消息邮件域管理与定位、文件传输任务管理以及文件传输。
3.根据权利要求1所述的一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，在变电站防误主机建立二次设备模型的方法为：建立二次装置表和二次设备表，建立各二次装置与一次设备的关联关系、二次设备与一次设备的关联关系、二次设备与二次装置的关联关系，构成全站的二次设备关系网络；将二次装置表和二次设备表导入防误主机，防误主机内成图模块根据输入信息自动生成二次设备图模；结合二次设备关系网络与各二次设备的数据结构和图模，建立二次设备模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，防误主机采集二次设备状态，包括操作时实时采集和巡检采集两种，分为如下情况：对于软压板，由监控后台直接传送至防误主机；对于硬压板，全部由移动终端APP采集；对于空开和把手，全部由移动终端APP采集；对于二次信号，不采集，操作前后需要运行人员监视。
5.根据权利要求1所述的一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，所述智能成票模块根据实时数据模型、设备关系、运行状态以及倒闸操作规则库，自动解析调度指令，自动推理及生成实际运行时的操作序列；智能成票包括智能生成一次设备倒闸操作票和二次设备操作票，所述智能生成一次设备倒闸操作票为依据网络拓扑及调令智能成票，所述智能生成二次设备操作票为依据典型退出两套保护、一套保护、主保护以及与运行设备隔离原则智能成票。
6.根据权利要求5所述的一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，所述智能成票包括以下过程：
（1）根据典型票建立词库；
（2）调令分词：通过词库将调令文本拆分成词组；
（3）操作归类：从分词结果中分析语句结构确定操作类型，操作类型包括合闸、倒母、冷备转热备、热备转运行、运行转检修、保护投入、保护退出；
（4）提取参数：脚本根据操作类型提取该类型操作所需要的参数，包括一次操作设备、操作的二次装置、投退的二次保护功能、操作的初始态、操作的目标态；
（5）匹配规则：根据包括操作类型、设备类型、设备电压等级、厂站、二次装置类型、保护功能的关键特征从规则库中匹配相应的操作票规则；
（6）步骤生成：解析操作票规则，逐步生成操作语句和操作序列。
7.根据权利要求1所述的一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，所述强制闭锁按如下方法实现：
一次设备通过锁具闭锁：监控后台操作时通过询问防误主机实现强制闭锁；就地操作时由移动终端发送当前操作步骤对象至电脑钥匙，通过机械开锁、对位手段实现强制闭锁；
二次设备通过图像识别闭锁：操作票包括整套保护压板目标态、把手目标态，通过移动终端APP图像识别方式实现强制闭锁。
8.根据权利要求1所述的一种基于调控云的二次设备防误方法，其特征在于，所述移动终端APP具备压板巡检功能，包括实时态巡检和固定态巡检，巡检结果上传防误云进行管理，巡检结果经过审核后方可更新防误子站压板状态；
实时态巡检：以防误主机的实时状态作为标准态，与移动终端APP现场拍照识别的压板状态进行一致性比对；
固定态巡检：以运维人员巡视清册设定的固定态作为标准态，与移动终端APP现场拍照识别的压板状态进行一致性比对；
通过日常压板巡视和操作票中二次设备操作，来更新系统中二次设备状态，保证二次设备状态和现场运行一致。
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