基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法与流程

本发明属于电力系统自动控制技术领域，涉及电力系统变电站顺序控制技术，具体涉及一种基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法。

背景技术：

随着电网建设高速发展，变电站数量快速增长，顺控操作可以大幅缩减设备倒闸操作时间，提高运维效率，降低误操作风险，具有显著的经济和社会效益。近年来推出的一键顺控技术是国家电网提出的一种新型变电站倒闸操作模式，可以实现设备运行状态自动判别、防误闭锁智能校核、操作结果双确认判断和操作步骤一键式完成，具有便捷、高效、智能化的特点，是泛在电力物联网的重要表现和实际应用。其中，正确、完整的顺控操作票是整个一键顺控操作的基础，也是安全操作的核心保证。

当前一键顺控操作票的制作主要是由监控厂家工程人员根据业主提供的典型票在组态工具中进行人工配置，这种方式配置灵活，操作项目校验方式丰富，但是容易引进人为失误，并且顺控操作票的编写和录入工作量繁复，耗费时间、精力巨大。以一个220kv一键顺控试点变电站为例，单个间隔20张典型票、共计操作项900余项，假定全站11个间隔，总计录票将达到220张、操作项10300余项。虽然智能拟票技术在防误系统上有了一定的研究基础，可以根据拓扑和潮流技术拟制五防操作票，但是尚未在基于顺控操作态的一键顺控操作票的制作中得到应用。

因此，实现一键顺控操作票智能化拟制可以有效保证电力系统的安全稳定运行，减轻运维人员的工作压力，适应电网快速发展的形势，促进一键顺控的推广与应用，具有良好的社会效益和经济效益。

技术实现要素：

为解决一键顺控操作票的编写、录入工作量繁复，手工拟票出错率高的问题，提高倒闸工作效率，本发明提供了一种基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法。以设备态为基础，分别对一次设备、二次设备的具体状态建立模块。由设备态的变化，进行前后模块比对，根据拟票规则专家库，找出差别项，按照停送电的一二次设备操作顺序，对差别项进行操作，加入必要的检查项，即可生成一张模块化的顺控操作票。

为实现上述发明目的，本发明的具体方案如下：

一种基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法，包括以下步骤：

步骤1：采集变电站内一次设备及二次设备数据信息，依据标准规则进行统一命名和定义，规范一次设备及二次设备所属设备类型，完成一次设备和二次设备数据信息的规范化处理；

步骤2：根据步骤1规范化处理后的一次设备数据，识别出遥控操作的遥控点，以及该遥控操作是否到位的状态判断主判据和第二判据，组成两个判据“双确认”校验信息；

步骤3：以间隔为单位，选取目标间隔创建一键顺控设备态和一键顺控设备态条件列表；

步骤4：建立专家知识规则库一键顺控操作票拟票规则；

步骤5：以间隔作为操作对象，基于目标间隔的源设备态和目标设备态，获取对应的一次设备一键顺控操作票拟票规则；

步骤6：根据步骤5创建的一键顺控操作票拟票规则列表，关联步骤1中规范化的一、二次设备数据，生成一键顺控操作票及操作票内容列表。

本发明进一步包括以下优选方案。

在步骤1中，所述二次设备数据信息包括相关保护装置的软压板信息。

在步骤1中，对于一次设备，采集一次设备的电压等级、所属间隔、设备的遥控、遥信和遥测信息及设备类型数据；以间隔为单位，根据电压等级、拓扑关系获取各个间隔一键顺控操作任务运行涉及的相关一次设备。

其中，一次设备的遥控信息用于一键顺控操作任务指令下发，以及用于一键顺控操作票拟票规则中涉及各操作任务指令的关联；

一次设备的遥信和遥测信息用于一键顺控设备态条件和关联设备状态的判断，以及用于一键顺控操作票的遥控操作前操作条件判断和遥控操作后目标状态判断；

一次设备类型用于一键顺控设备态、操作票智能化拟制规则中规则列表信息关联。

在步骤1中，对于二次设备，采集二次设备遥控、遥信状态数据以及二次设备类型数据；并定义二次设备数据中的保护装置的状态判断压板集为与本保护装置功能相关的所有软压板的集合；同时根据采集的软压板设备类型识别出软压板设备主类型，其中，软压板设备类型包括启动失灵软压板、重合闸软压板、停用重合闸软压板、跳闸软压板、sv接收软压板、差动保护软压板等，软压板设备主类型包括保护功能类压板、母线接收类压板和线路发送类压板。

在步骤2中，

对于断路器，采用遥信中的位置信号作为主判据；三相电流、三相电压遥测量作为第二判据；

对于隔离刀闸和接地刀闸，采用遥信中的位置信号作为主判据，非同源信号点作为第二判据；

在步骤3中，一键顺控设备态包括运行态、热备用态、冷备用态和检修态；一键顺控设备态条件包括一次设备状态信息及一次设备关联二次设备状态信息，一次设备关联二次设备包括操作电源、机构储能、灭弧介质压力、保护装置软压板设备状态信息，其中，所述一次设备关联二次设备信息是进行顺控操作的必要条件。

在步骤4中，所述专家知识规则库拟票规则将各种可能的一键顺控操作票予以定义，每个规则包含操作条件、接线形式、电压等级和操作内容序列表达式；其中，操作内容序列表达式包括设备类型和设备操作目标值。

在步骤5中，以间隔作为操作对象，基于目标间隔的源设备态和目标设备态，进行前后设备信息状态比对，获取差异项，并以目标设备态中发生变化的一次设备状态集建立搜索条件，在步骤4建立的专家知识规则库一键顺控操作票拟票规则中进行匹配查询，获取对应的一次设备一键顺控操作票拟票规则，并根据是否有二次设备产生变化获取二次设备一键顺控操作票拟票规则，从而创建当前操作任务的一键顺控操作票拟票规则列表。

进一步，在步骤5中，比较目标间隔操作前后源设备态和目标设备态，进行前后模块比对，分别获取一、二次设备状态变化集；一次设备状态集包括发生变化的一次设备的类型和目标状态值，如果是多个一次设备，则为与的关系；二次设备的设备状态变化集用于决定是否需要匹配二次设备一键顺控操作票拟票规则。

在步骤6中，根据步骤5创建的一键顺控操作票拟票规则列表，逐条分析、拆解操作票规则条目，获取相关的操作设备类型和操作设备目标值，创建一键顺控操作票内容列表；根据规则中的操作设备类型信息和当前操作间隔信息关联步骤1中规范化的一、二次设备数据，形成实际的操作对象和操作术语；再根据步骤2创建的数据信息形成必要的检查项，从而实现一张模块化的一键顺控操作票的自动创建工作；一键顺控操作票内容通过图、文直观的展示出来，并能够进行人工的增、删、改工作，以及模拟预演与防误校核。

操作命令的生成是通过逐条分析、拆解操作票规则条目，获取相关的操作设备类型和操作设备目标值；

在每一条操作命令的生成过程中，需要结合防误闭锁规则进行安全校核；

根据设备类型和操作设备目标值从一键顺控操作术语库中匹配相关模型，并使用具体的设备名称替换特殊占位符，形成关联实际操作对象的操作术语；

同时根据缺省参数，配置操作对象指令执行的延时时间和间隔时间，并关联遥控关联主遥信对象和第二判据对象信息，形成必要的检查项。

本发明和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法可以实现一键顺控操作对象设备智能识别和顺控操作票智能拟制，以此推进智能运检技术对生产的促进和提升作用。通过规则化的一键顺控智能化拟票技术，不仅可以深化一键顺控系统的应用，大幅提高一键顺控操作票的编录效率，减轻现场调试验收人员负担，助力电网一键顺控项目的建设；而且可以规范一键顺控系统操作，规范新模式下的顺控操作流程，构建一键顺控典型操作票库，建立行业新标准。因此，具有很高的推广价值。

附图说明

图1是本发明提出的基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法的结构示意图。

图2是本发明提出的基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示，本发明基于专家知识规则库的一键顺控操作票智能拟制方法包括如下步骤：

步骤1：采集变电站内一次设备及相关保护装置的软压板等二次设备数据信息，依据标准规则进行统一命名和定义，规范一次设备及二次设备所属设备类型，完成一次设备和二次设备数据信息的规范化处理；

对于一次设备，采集一次设备的电压等级、所属间隔、设备的遥控、遥信和遥测信息及设备类型数据；以间隔为单位，根据电压等级、拓扑关系获取各个间隔一键顺控操作任务运行涉及的相关一次设备；一次设备的遥控信息用于一键顺控操作任务指令下发，以及用于一键顺控操作票拟票规则中涉及各操作任务指令的关联；一次设备的遥信和遥测信息用于一键顺控设备态条件关联设备状态的判断，以及用于一键顺控操作票的遥控操作前操作条件判断和遥控操作后目标状态判断；一次设备类型用于一键顺控设备态、操作票智能化拟制规则中规则列表信息匹配，如隔离刀闸是线路侧隔离刀闸还是母线侧隔离刀闸，会影响停送电时的操作顺序；

对于二次设备，采集二次设备遥控、遥信状态数据以及二次设备类型数据；并定义二次设备数据中的保护装置的状态判断压板集为与本保护装置功能相关的所有软压板的集合；同时根据采集的软压板设备类型识别出软压板设备主类型，其中，软压板设备类型包括启动失灵软压板、重合闸软压板、停用重合闸软压板、跳闸软压板、sv接收软压板、差动保护软压板等，软压板设备主类型主要包括保护功能类压板、母线接收类压板和线路发送类压板；二次设备主类型会影响二次设备的操作顺序，如在转检修操作的过程中，需要先操作母线接收类压板、再操作线路发送类压板、在操作闭合地刀后，最后才操作保护功能类压板。

步骤2：根据步骤1规范化处理后的一次设备数据，识别出遥控操作的遥控点，以及该遥控操作是否到位的状态判断主判据和第二判据，组成“双确认”校验信息；

对于断路器，采用位置遥信作为主判据；三相电流、三相电压等遥测量作为第二判据，遥测量变化阈值提前根据工程经验预置；当断路器进行分合操作时遥测量未发生变化或者发生了变化但是变化趋势不正确时，认为第二判据不满足；当操作断路器前遥测量信息已符合要求，在断路器操作过程中遥测量未发生变化，认为第二判据不满足；当且仅当断路器进行分合操作时遥测量发生了变化并且变化趋势正确时，认为第二判据满足；通过信息识别，实现主判据和第二判据的自动匹配；

对于隔离刀闸和接地刀闸，一般采用位置遥信作为主判据，非同源信号点作为第二判据；非同源信号点可以采用视频分析结果点、姿态传感器采集校验点、压力传感器采集校验点等，将识别结果通过遥信信息接入变电站监控系统中，该遥信点作为第二判据关联点；通过信息识别，实现主判据的自动匹配和第二判据的人工匹配，即当对隔离刀闸或接地刀闸执行遥控操作时，需要同时校验主判据和第二判据的结果，由于第二判据无明确识别依据，因此采用人工配置关联。

步骤3：以间隔为单位，选取目标间隔创建顺控设备态和顺控设备态条件列表；顺控设备态包括运行态、热备用态、冷备用态和检修态；顺控设备态条件包括一次设备状态信息以及一次设备关联二次设备状态信息，一次设备关联二次设备包括操作电源、机构储能、灭弧介质压力、保护装置软压板状态等信息，是进行顺控操作的必要条件。根据典型间隔接线方式、设备态类型从拟态规则专家库中获取顺控设备态条件列表。

步骤4：建立专家知识规则库操作票拟票规则；

专家知识规则库操作票拟票规则包括一次设备拟票规则和二次设备拟票规则；

一次设备拟票规则主要区分线路停送电和变压器停送电，根据不同操作方式提供对应的一次设备操作内容序列表达式；对于线路停送电，如果一侧是发电端，另一侧是变电端，则在发电端侧解合环，变电端侧停送电；如果两侧相同，即同为发电端或变电端，则在短路容量小的一侧解合环，短路容量大的一侧停送电；操作顺序依次是：

线路停电时，首先拉开断路器，然后拉开线路侧隔离刀闸，最后拉开母线侧隔离刀闸；

线路送电时，首先闭合母线侧隔离刀闸，然后闭合线路侧隔离刀闸，最后闭合断路器。

对于变压器停送电，应首先将中性点接地闸刀闭合，然后操作顺序依次是：

变压器送电操作电源测，后操作负荷侧；

变压器停电时，先操作负荷测，后操作电源侧；

变压器高低压侧均有电源送电时，先操作高压侧充电，后操作低压侧并列；

变压器高低压侧均有电源停电时，先操作低压侧解列，后操作高压侧停电；

环网运行的变压器操作需要正确选取充电端以减少并列处的电压差。

二次设备拟票规则主要是指二次压板的投退，通过语义模糊识别和设备类型匹配，自动获取一次设备操作所关联的二次设备序列，然后进行交互选择，根据各个特定的类别进行合并、排序，二次设备与一次设备的交互操作规则为：

送电操作时，首先拉开接地刀闸，其次投保护功能类压板，然后投线路发送类压板，再次投母线接收类压板，最后闭合隔离刀闸；

停电操作时，首先拉开隔离刀闸，其次退母线接收类压板，然后退线路发送类压板，再次闭合接地刀闸，最后退保护功能类压板。

所述专家知识规则库拟票规则将各种可能的典型操作票予以定义，每个规则包含操作条件、接线形式、电压等级和操作内容序列表达式；其中，操作内容序列表达式包括设备类型和设备操作目标值。

步骤5：以间隔作为操作对象，基于目标间隔的源设备态和目标设备态，进行前后设备信息状态比对，获取差异项，并以目标设备态中发生变化的一次设备状态集建立搜索条件，在步骤4建立的专家知识规则库中进行匹配查询，获取对应的一次设备一键顺控操作票拟票规则，并根据是否有二次设备产生变化获取二次设备一键顺控操作票拟票规则，从而创建当前操作任务的一键顺控操作票拟票规则列表，拟票规则列表包括对应当前操作任务的完整的序列化的操作内容序列表达式；

比较目标间隔操作前后源设备态和目标设备态，进行前后模块比对，分别获取一、二次设备状态变化集；一次设备状态集包括发生变化的一次设备的类型和目标状态值，如果是多个一次设备，则为与的关系；二次设备的设备状态变化集用于决定是否需要匹配二次设备一键顺控操作票拟票规则。

以220kv典型线路为例，当需要创建某220kv线路间隔由运行态转检修态的一键顺控操作票时，通过自动比对当前间隔的运行态和检修态中的一、二次设备信息，获取差异项；根据发生变化的一次设备的设备类型和目标状态形成检索条件——“断路器＝0，线路侧隔离刀闸＝＝0，母线侧隔离刀闸＝0，接地刀闸＝1”，再结合当前间隔电压等级和间隔类型，从专家知识规则库中匹配查询到对应的一次设备一键顺控操作票拟票规则信息；由于存在发生变化的二次设备，因此结合二次设备一键顺控操作票拟票规则信息，自动创建当前操作任务的一键顺控操作票拟票规则列表；拟票规则列表中的操作序列为：

1.闭合断路器；

2.闭合线路侧隔离刀闸；

3.闭合母线侧隔离刀闸；

4.操作母线接收类软压板；

5.操作线路发送类软压板；

6.闭合接地刀闸；

7.操作保护功能类软压板。

步骤6：根据步骤5创建的一键顺控操作票拟票规则列表，逐条分析、拆解操作票规则条目，获取相关的操作设备类型和操作设备目标值，创建一键顺控操作票内容列表；根据规则中的操作设备类型信息和当前操作间隔信息自动匹配关联步骤1中规范化的一、二次设备数据，形成实际的操作对象和操作术语；再根据步骤2创建的数据信息形成必要的检查项，从而实现一张模块化的顺控操作票的自动创建工作；一键顺控操作票内容通过图、文直观的展示出来，并可以进行人工的增、删、改工作，以及模拟预演与防误校核；

操作命令的生成是通过逐条分析、拆解操作票规则条目，获取相关的操作设备类型和操作设备目标值；

在每一条操作命令的生成过程中，需要结合防误闭锁规则进行安全校核，包括检测是否带电挂接地线，是否带电闭合接地刀闸，是否带负荷拉合刀闸，是否带地线(接地刀闸)闭合断路器，是否全站停电和大面积甩负荷等；

根据设备类型和目标值从一键顺控操作术语库中匹配相关模型，并使用具体的设备名称替换特殊占位符，形成关联实际操作对象的操作术语；

同时根据缺省参数，配置操作对象指令执行的延时时间和间隔时间，并自动关联“双确认”信息，形成必要的检查项；对于保护压板类二次设备，由于每个间隔下存在多个同一类型压板，因此对同一规则条目，根据设备源态和目标态中的差异项，匹配符合类型的发生变化的设备，产生多条操作命令，并关联其操作条件和确认条件；

在序列化操作命令自动生成后，可以根据实际情况对一键顺控操作票项内容进行人工修改，并通过图形平台实现操作票的模拟预演；由于不同地区业主要求不同，自动创建的操作术语可能不符合业主要求，因此提供剪切、复制、粘贴工具，允许从业主提供的excel样表中批量粘贴指定的操作术语；待审核通过后，保存操作票为一键顺控操作审核票。

虽然结合说明书附图对本发明的具体实施方式做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施方式仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。