基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法

1.本发明涉及电力系统运行和自动化技术领域，尤其涉及一种基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法。


背景技术：

2.目前，国内外顺序控制主要在变电站端实现，没有实现基于实时拓扑运行方式来识别操作设备状态，没有实现操作序列自动生成和闭锁信号主动判断。其中集中式控制的顺控系统，当厂站扩建后，新增间隔的操作票调试只能针对本间隔，无法与运行间隔实现联调。在分布式控制顺控系统中，后台服务器需要频繁访问间隔层设备，可能导致网络信息访问量过大，且操作票存储机构不一致，不利于跨间隔操作。还有某些顺控系统，只能实现本地(厂站端)顺控操作，远方顺控功能还不能实现。现有的顺控程序中的五防闭锁功能，主要是基于断路器、刀闸的分合顺序和连通关系来判断。执行顺控操作时，运维人员往往是根据经验和逻辑推理，从保护信号中判断出是否有信号异常出现，以此来判断是否终止顺控操作。
3.因此如何实现主子站协同的远程顺控操作，实现操作设备状态识别、一二次设备协同智能防误、跨间隔及子站操作票生成等全业务远程协同顺控操作技术成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法。
5.本发明提供一种基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法，所述基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法包括：
6.子站向主站上传变电站状态矩阵，主站通过读取变电站状态矩阵对设备状态进行识别，变电站状态矩阵的生成步骤分为间隔状态值生成、变电站状态矩阵生成、站间关联向量生成三步；
7.基于变电站状态矩阵的一二次设备协同智能防误校验，主站基于变电站状态矩阵及站间关联向量进行跨子站防误规则校验，子站基于变电站状态矩阵进行跨间隔及间隔内防误规则校验；
8.基于变电站状态矩阵的多站协同操作票生成，构建基于变电站状态矩阵的双层操作票生成模型实现多站协同操作票生成；下层模型为基于变电站状态矩阵的厂站端操作票推理模型，以厂站端状态矩阵的转换为目标函数，以间隔内、多间隔并行防误规则为约束条件构造而成；上层模型为基于变电站状态矩阵的多站端操作票推理模型，以多站端状态矩阵的转换为目标函数，以多站端并行防误规则为约束条件构造而成；采用分层有限状态机的思想构建规则约束下多层有限状态机模型，从而实现对双层操作票推理模型的求解，实现多站端操作票的推理生成；
9.基于变电站状态矩阵的主子站协同交互流程，主站端下发动作矩阵指导子站动作，子站端上传状态矩阵使主站确认设备动作状态。
10.可选的，间隔状态值生成包括：
11.基于间隔的典型倒闸操作票生成间隔状态值，间隔状态值用于描述间隔内各设备的状态。
12.可选的，变电站状态矩阵生成包括：
13.对各间隔模型进行节点设置，得到节点关联矩阵；
14.结合节点关联矩阵以及间隔状态值，得到变电站状态矩阵。
15.可选的，所述站间关联向量生成包括：
16.基于子站间的物理关联关系，得到站间关联向量。
17.可选的，所述基于变电站状态矩阵的一二次设备协同智能防误校验包括：
18.设置多子站并行防误规则约束、间隔并行防误规则约束以及间隔内防误规则约束，其中，多子站并行防误规则约束如下：
19.对于子站间联结线路两端的间隔，由运行转冷备用时，应先使负荷侧的开关间隔转向冷备用，再令电源侧的开关间隔转向冷备用；
20.对于子站间联结线路两端的间隔，由冷备用转运行时，应先使电源侧的开关间隔转向运行，再令负荷侧的开关间隔转向运行；
21.子站间联结线路两端间隔保护的动作需保持同步，同步指两间隔不能在连续两个操作项执行完成后的间隔状态或保护动作均不同；
22.间隔并行防误规则约束为：
23.主变、线路、母线间隔由运行转检修时，相关的开关间隔要求处于冷备用或检修状态；
24.若操作中所涉及开关间隔处于同一线路，则需保持状态同步；
25.若操作中所涉及开关间隔处于同一线路，则其保护的动作需保持同步；
26.双母接线方式下执行倒母线操作时，母联开关间隔处于运行状态，处于运行态的相关线路开关间隔需接入备用母线，备用母线处于运行状态；
27.间隔内防误规则约束为：
28.断路器合闸时，隔离开关、接地刀闸、二次保护设备、检修把手应处于运行态下的状态值；
29.母线侧隔离开关分合闸时，负荷侧隔离开关应在分位，本间隔断路器应在分位，接地刀闸、二次保护设备、检修把手应处于运行态下的状态值；
30.负荷侧隔离开关分合闸时，母线侧隔离开关应在合位，本间隔断路器应在分位，接地刀闸、二次保护设备、检修把手应处于运行态下的状态值；
31.接地刀闸合闸时，隔离开关应在分位；
32.合上隔离开关、断路器前，需合上对应的断路器电机电源小开关、操作电源及隔离开关电机、控制电源小开关；
33.在操作接地刀闸的开合时，操作前需合上相应接地刀闸电机、控制电源小开关。
34.可选的，所述基于变电站状态矩阵的多站协同操作票生成包括：
35.基于多子站协同操作票双层模型构建三层有限状态机模型求解模型，对于下层厂
站端操作票模型，首先构建基于间隔状态值的间隔内有限状态机操作票模型；然后构建基于变电站状态矩阵的厂站端有限状态机操作票模型；
36.厂站端有限状态机操作票模型具体求解步骤为：
37.1)将初始状态矩阵与目标状态矩阵分解为以间隔为单位的初始状态值与目标状态值，代入到间隔内有限状态机操作票模型中得到各间隔的动作序列；
38.2)取各间隔动作序列的第一个动作组成动作矩阵a，没有动作序列的间隔所在元素则置0，即不动作；
39.3)依次遍历动作矩阵中的每一个动作a，若违反防误规则，则将动作矩阵中指示该间隔动作的元素置为0，若未违反防误规则，则不做更改；
40.4)输出调整后的动作矩阵，并将其中动作的间隔中动作序列第一个动作除去；
41.5)重复步骤(2-4)，直至达到目标状态或所有动作序列均为空，求解完成，输出厂站端动作矩阵序列，即为生成的厂站端操作票；
42.对于上层多站端操作票模型，在厂站端有限状态机操作票模型基础上，构建基于站间关联向量的多站端有限状态机操作票模型；
43.多站端有限状态机操作票模型求解步骤为：
44.1)将初始状态矩阵集与目标状态矩阵集分解为各子站的初始状态矩阵与目标状态矩阵，代入到厂站端有限状态机操作票模型中得到各子站的动作矩阵序列；
45.2)取各子站动作矩阵序列的第一个动作矩阵组成动作矩阵集az，没有动作矩阵序列的子站所在矩阵单元则置为0矩阵，即不动作；
46.3)依次遍历动作矩阵集中的每一个动作矩阵azi，若违反防误规则，则将动作矩阵集中指示该子站动作的矩阵单元置为0，若未违反防误规则，则不做更改；
47.4)输出调整后的动作矩阵，并将其中动作的间隔中动作序列第一个动作除去；
48.5)重复步骤(2-4)，直至达到目标状态或所有动作序列均为空，求解完成，输出动作矩阵集序列，即为生成的多站端操作票。
49.可选的，间隔内有限状态机操作票模型描述如下：
50.m＝(s,a,f,s
end
,s0)
51.其中，s为间隔内有限状态机的状态集合，取典型间隔操作票中出现的间隔状态值集合，即s＝{s(0),s(1),s(2),
…
,s(t)}；
52.a为间隔内有限状态机的动作集合，其动作指使间隔内设备状态发生改变的动作；
53.f为状态转移函数；
54.s
end
为目标状态，当s(t)＝s
end
时，终结状态动作，并输出动作序列，s0为间隔初始状态。
55.可选的，厂站端有限状态机操作票模型描述如下：
56.m＝(s,a,f,o(a),s
end
,s0)
57.其中，s为厂站端有限状态机状态矩阵集合，其值由间隔状态值构成的变电站状态矩阵p组成；
58.a为厂站端有限状态机动作矩阵集合，由各间隔对应动作a所构成，其结构与变电站状态矩阵一致；
59.f为状态转移函数，有s(t)＝f(s(t-1),a)，其原理为基于动作矩阵a对各间隔的动
作按照间隔状态转移图改变间隔状态，从而得到动作后状态矩阵；
60.o(a)为防误规则约束判定函数，为使生成的厂站端操作票不违反间隔间防误规则约束，需使动作矩阵中的各间隔动作依次经过o(a)函数进行校验，若违反防误规则，即o(a)＝1，则将该间隔动作置为0，即不动作，原动作序列后移一步；
61.s
end
为厂站端目标状态矩阵，当s(t)＝s
end
时，终止进程，输出动作矩阵序列，s0为厂站端初始状态矩阵。
62.可选的，多站端有限状态机操作票模型描述如下：
63.mz＝(sz,az,f,o(a
zi
),s
zend
,s
z0
)
64.其中，sz＝[s
z1
,s
z2
,
…
,s
zn
]为多站端有限状态机状态矩阵集的集合，由子站z1～zn的子站状态矩阵p组成；
[0065]az
＝[a
z1
,a
z2
,
…
,a
zn
]为多站端有限状态机动作矩阵集的集合，由子站z1～zn的子站动作矩阵组成；
[0066]
f为状态转移函数，有sz(t)＝f(sz(t-1),az)，其原理为基于动作矩阵集az对各子站按照动作矩阵改变状态矩阵，从而得到动作后状态矩阵集；
[0067]
o(a
zi
)为防误规则约束判定函数，为使生成的多站端操作票不违反多子站防误规则约束，需使动作矩阵集中动作矩阵依次经过o(a
zi
)函数进行校验，若违反防误规则，即o(a
zi
)＝1，则将该子站动作矩阵置为0矩阵，即不动作，原子站动作矩阵序列后移一步；
[0068]szend
为多站端目标状态矩阵集，当sz(t)＝s
zend
时，终止进程，输出多站端动作矩阵集序列，s
z0
为多站端初始状态矩阵集。
[0069]
本发明中，通过构建变电站状态矩阵实现操作设备状态识别。通过对变电站状态矩阵的防误规则校验实现一二次设备协同智能防误。通过构建基于变电站状态矩阵的双层操作票生成模型实现多站协同操作票生成；下层为基于间隔状态值的间隔内操作票生成模型，采用q学习进行求解，生成间隔内的动作序列；上层为基于变电站状态矩阵的多间隔、子站操作票生成模型，采用图论思想构建决策等级表对各间隔内动作序列进行等级划分，实现多间隔、子站的操作票生成。最后给出基于变电站状态矩阵的主子站交互流程，从而实现主子站协同的远程顺控操作全流程。
附图说明
[0070]
图1为本发明基于变电站状态矩阵的顺控系统操作流程图；
[0071]
图2为本发明基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法一实施例的流程示意图；
[0072]
图3为某间隔典型倒闸操作图；
[0073]
图4为各类型间隔模型节点设置图；
[0074]
图5为模型划分与节点设置图；
[0075]
图6为节点关联图；
[0076]
图7为多子站协同操作票双层模型求解流程图；
[0077]
图8为类型
①
典型开关间隔状态转移图；
[0078]
图9为变电站1部分间隔接线图；
[0079]
图10为变电站2部分间隔接线图；
[0080]
图11为基于变电站状态矩阵的顺控系统主子站交互图。
[0081]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0082]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0083]
本发明实施例目的是提出变电设备全业务远程协同顺控操作技术整体流程框架，实现操作设备状态识别、一二次设备协同智能防误、多站协同操作票生成等关键技术，从而实现主子站协同的远程顺控操作全流程。
[0084]
为实现上述目的，本发明解决方案为：
[0085]
基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作系统，系统操作流程如下：
[0086]
1)主站端根据子站端各间隔内操作设备状态、间隔间拓扑关系，生成描述子站内所有操作设备状态的变电站状态矩阵；
[0087]
2)主站端将跨子站、间隔防误规则及间隔内防误规则转义为变电站状态矩阵格式；
[0088]
3)接收操作员下发的操作任务，将其转义为变电站状态矩阵格式；
[0089]
4)主站端基于变电站状态矩阵生成符合防误规则的多站协同操作票；
[0090]
5)主站端预演操作步骤，并对每一步操作执行后更新的变电站状态矩阵进行校验，最后反馈结果；
[0091]
6)主站端向下发操作内容，子站预演操作步骤同时进行防误校验并反馈结果；
[0092]
7)主站端确认预演结果，下发顺控执行操作；
[0093]
8)子站端根据操作票执行操作步骤同时进行一二次设备协同智能防误校验，无误则继续执行，直至完成所有操作后向主站端反馈结果，否则立即停止操作并向主站端反馈结果；
[0094]
9)主站端接受反馈结果，在人机界面上展示。
[0095]
基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作流程如图1所示。
[0096]
操作任务输入模块用于接收操作员下发的操作任务，并结合子站端变电站的初始状态矩阵得到其目标状态矩阵，实现操作任务的下发以及转义。
[0097]
操作票生成模块以操作任务输入模块得到需要转换状态的子站列表及其对应的初始状态矩阵以及目标状态矩阵为输入，基于已知的各子站间的拓扑关联信息生成多子站协同的顺控操作票。
[0098]
操作票模拟预演模块逐步模拟执行顺控操作票，更新变电站状态矩阵以作防误规则校验，进一步校核顺控操作票的正确性。
[0099]
顺控操作票通过模拟预演模块后，通过顺控操作模块正式执行，向子站下发操作命令，子站执行操作命令后，更新变电站状态矩阵并上传，主站端基于上传矩阵进行动作校验，判断操作是否成功，从而决定执行下一步或停止顺控操作并返回异常，若完成全部项目则操作成功并结束。
[0100]
基于上述操作流程，提出一种基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法。
[0101]
一实施例中，参照图2，图2为本发明基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控
操作方法一实施例的流程示意图。如图2所示，基于变电站状态矩阵的主子站协同远程顺控操作方法包括：
[0102]
步骤s10，子站向主站上传变电站状态矩阵，主站通过读取变电站状态矩阵对设备状态进行识别，变电站状态矩阵的生成步骤分为间隔状态值生成、变电站状态矩阵生成、站间关联向量生成三步；
[0103]
进一步地，一实施例中，间隔状态值生成包括：
[0104]
基于间隔的典型倒闸操作票生成间隔状态值，间隔状态值用于描述间隔内各设备的状态。
[0105]
本实施例中，间隔状态值用于描述间隔内各元件设备的状态值，其基于间隔的典型倒闸操作票生成，图3为某间隔的典型倒闸操作图，对于隔离开关负荷侧与母线侧的定义为间隔运行状态下电流流入间隔的一侧即为母线侧，电流流出间隔的一侧即为负荷侧。
[0106]
根据倒闸操作内容，可对该间隔划分元件设备并定义其元件状态值，如表1所示，其设备排列顺序按照断路器由运行到检修倒闸操作中的设备操作顺序依次排列，设备状态值的设定按照断路器处于检修状态时的设备状态为0，相反状态为1。
[0107]
表1间隔元件设备划分及状态值设定
[0108][0109]
根据表1可给出该间隔模型表征各设备状态的间隔二进制状态值p
e(2)
，即由各设备状态值依次从左往右排列形成，表2为采用间隔二进制状态值表征的间隔各状态。
[0110]
表2间隔状态值表征间隔状态对照表
[0111][0112][0113]
p
e(2)
可以描述间隔内元件设备的状态，但前提在于确定该间隔的类型。根据变电
站设备接线图，间隔分为含接地刀闸的典型、双母、单边开关间隔，不含接地刀闸的典型、双母、单边开关间隔，含接地刀闸的元件间隔，不含接地刀闸的元件间隔，主变、母线、线路间隔11类，按顺序用一个八进制数p
t(8)
来表征间隔类型，间隔状态值p可由p
e(2)
、p
t(8)
获得，如式(1)所示，可知p也为一个八进制数。
[0114]
p＝10
(8)
×
p
e(8)
+p
t(8)
(1)
[0115]
以上即为间隔状态值的生成方法，其他类型的间隔模型状态值的生成，仅需在此基础上修改其相应模型内的设备划分及其状态值设定，从而得到对应的间隔状态值p即可。
[0116]
进一步地，一实施例中，变电站状态矩阵生成包括：
[0117]
对各间隔模型进行节点设置，得到节点关联矩阵；结合节点关联矩阵以及间隔状态值，得到变电站状态矩阵。
[0118]
本实施例中，通过设置节点将间隔与间隔关联起来，构建节点关联矩阵，进一步得到变电站状态矩阵以关联各间隔。为构建节点关联矩阵，需对各间隔模型进行节点设置，如图4所示，双母开关间隔设置3个节点(1-2节点不关联，1-3，2-3节点关联)，母线间隔以母线自身为节点设置1个节点，其余模型均以两端出现为节点设置2个节点。
[0119]
图5为对某变电站部分一次接线图的间隔模型划分与节点设置图，由此可得到节点关联图(若某节点代表母线间隔则自关联)，如图6所示，其中实心点代表自关联，空心点代表不自关联。
[0120]
按照式(2)即可由节点关联图得到节点关联矩阵a，并由式(3)得到变电站状态矩阵p。
[0121][0122][0123]
其中i,j＝1,2,
…
,n，n为节点总数，p为节点i与节点j所关联间隔的对应间隔状态值。
[0124]
通过变电站状态矩阵即可关联对应变电站中的所有设备状态值，要关联多子站间的设备状态，则需在变电站状态矩阵的基础上引入站间关联向量。
[0125]
进一步地，一实施例中，站间关联向量生成包括：
[0126]
基于子站间的物理关联关系，得到站间关联向量。
[0127]
本实施例中，子站间的关联指一子站线路出侧连向另一子站的线路进侧，且连接线中有电流流过，如图5中9号节点即为连向另一子站的节点。
[0128]
通过站间关联向量即可表征子站间的物理关联关系，表征方法如下：
[0129]
若子站1的变电站状态矩阵为p1，有n个节点，子站2的变电站状态矩阵为p2，有m个节点，子站1、2的物理关联关系为子站1的α号节点连向子站2的β号节点，则其站间关联向量为：
[0130]
con(1,2)＝[α,β](4)
[0131]
式中：con(1,2)表示子站1与子站2的站间关联向量。
[0132]
通过站间关联向量可以确定两子站在物理上存在关联关系。对于是否有电流流过
的判断则引入布尔变量ci
α,β
表示，1即为有电流流过，0则无电流流过，可通过判断连接线两端间隔在顺控操作过程中是否同时出现过运行状态的情况来间接判断连接线是否有电流流过，因此ci
α,β
值需根据所给操作任务获取。
[0133]
得到变电站状态矩阵后，对于要获取的设备运行状态，只要确定其所在间隔，即可由变电站状态矩阵找到其间隔状态值，从而得到其设备运行状态。
[0134]
步骤s20，基于变电站状态矩阵的一二次设备协同智能防误校验，主站基于变电站状态矩阵及站间关联向量进行跨子站防误规则校验，子站基于变电站状态矩阵进行跨间隔及间隔内防误规则校验；
[0135]
本实施例中，基于变电站状态矩阵的一二次设备协同智能防误校验包括：
[0136]
设置多子站并行防误规则约束、间隔并行防误规则约束以及间隔内防误规则约束，其中，多子站并行防误规则约束如下：
[0137]
对于子站间联结线路两端的间隔，由运行转冷备用时，应先使负荷侧的开关间隔转向冷备用，再令电源侧的开关间隔转向冷备用；
[0138]
对于子站间联结线路两端的间隔，由冷备用转运行时，应先使电源侧的开关间隔转向运行，再令负荷侧的开关间隔转向运行；
[0139]
子站间联结线路两端间隔保护的动作需保持同步，同步指两间隔不能在连续两个操作项执行完成后的间隔状态或保护动作均不同；
[0140]
间隔并行防误规则约束为：
[0141]
主变、线路、母线间隔由运行转检修时，相关的开关间隔要求处于冷备用或检修状态；
[0142]
若操作中所涉及开关间隔处于同一线路，则需保持状态同步；
[0143]
若操作中所涉及开关间隔处于同一线路，则其保护的动作需保持同步；
[0144]
双母接线方式下执行倒母线操作时，母联开关间隔处于运行状态，处于运行态的相关线路开关间隔需接入备用母线，备用母线处于运行状态；
[0145]
间隔内防误规则约束为：
[0146]
断路器合闸时，隔离开关、接地刀闸、二次保护设备、检修把手应处于运行态下的状态值；
[0147]
母线侧隔离开关分合闸时，负荷侧隔离开关应在分位，本间隔断路器应在分位，接地刀闸、二次保护设备、检修把手应处于运行态下的状态值；
[0148]
负荷侧隔离开关分合闸时，母线侧隔离开关应在合位，本间隔断路器应在分位，接地刀闸、二次保护设备、检修把手应处于运行态下的状态值；
[0149]
接地刀闸合闸时，隔离开关应在分位；
[0150]
合上隔离开关、断路器前，需合上对应的断路器电机电源小开关、操作电源及隔离开关电机、控制电源小开关；
[0151]
在操作接地刀闸的开合时，操作前需合上相应接地刀闸电机、控制电源小开关。
[0152]
本实施例中，上述规则约束具体可根据实际需要进行设置。
[0153]
对连接线关联变量ci
α,β
有：
[0154][0155]
其中子站z1的α号节点与子站z2的β号节点物理联结，j1,j2＝1,2,
…
,m，m为变电站z的节点总数，k取0和end，即对于初始状态矩阵或目标状态矩阵，其不存在α号节点上的间隔与β号节点上的一间隔均处于运行状态的情况，则取值为0，否则取值为1。
[0156]
根据状态矩阵pz中的状态值p
zi,j
可以得到间隔状态以及相应的保护动作情况。构建矩阵sz以及矩阵tz以描述状态矩阵pz中各状态值p
zi,j
的间隔状态以及相应的保护动作情况，构建规则如下式：
[0157][0158][0159]
式中：z＝1,2,
…
,n，n为变电站数量，i为变电站与变电站的关联节点，j＝1,2,
…
,m，m为变电站z的节点总数，s
zi,j
为间隔状态矩阵，t
zi,j
为保护动作状态矩阵。
[0160]
可得变电站状态矩阵下：
[0161]
多子站并行防误规则约束条件为：
[0162][0163]
其中，z＝1,2,
…
,n，n为变电站数量，con(z1,z2)＝[α,β]指子站z1的α号节点与子站z2的β号节点相连，子站z1的电压等级高于子站z2。α，j1节点内间隔为联络线负荷侧开关间隔，β，j2节点内间隔为联络线电源侧开关间隔。
[0164]
多间隔并行防误规则约束条件为：
[0165][0166]
其中，j1,j2＝1,2,
…
,m，m为变电站z的节点总数。约束1中i，j1节点内间隔为主变、线路、母线间隔，i，j2节点内间隔为开关间隔；约束2、3中i，j1节点与i，j2节点内间隔均为开关间隔；约束4中i，j1节点间隔为母线间隔、双母开关间隔，i，j2节点为典型开关间隔，约束5中i，j1节点间隔为双母开关间隔，i，j2节点为母线间隔。
[0167]
间隔内防误规则以间隔设备二进制状态值表达为：
[0168][0169]
式中：p
e(2)
(k)指第k个操作项完成后的间隔设备二进制状态值。
[0170]
步骤s30，基于变电站状态矩阵的多站协同操作票生成，构建基于变电站状态矩阵的双层操作票生成模型实现多站协同操作票生成；下层模型为基于变电站状态矩阵的厂站端操作票推理模型，以厂站端状态矩阵的转换为目标函数，以间隔内、多间隔并行防误规则为约束条件构造而成；上层模型为基于变电站状态矩阵的多站端操作票推理模型，以多站端状态矩阵的转换为目标函数，以多站端并行防误规则为约束条件构造而成；采用分层有限状态机的思想构建规则约束下多层有限状态机模型，从而实现对双层操作票推理模型的求解，实现多站端操作票的推理生成；
[0171]
本实施例中，操作票生成系统需实现多子站协同操作票生成，故应为主站端生成操作票并下发给子站端的形式，操作票生成流程如图7所示：
[0172]
基于多子站协同操作票双层模型构建三层有限状态机模型求解模型。对于下层厂站端操作票模型，首先构建基于间隔状态值的间隔内有限状态机操作票模型，然后构建基于变电站状态矩阵的厂站端有限状态机操作票模型；对于上层多站端操作票模型，在厂站端有限状态机操作票模型基础上，构建基于站间关联向量的多站端有限状态机操作票模型。
[0173]
(1)基于间隔状态值的间隔内有限状态机操作票模型
[0174]
间隔内有限状态机操作票模型描述如下：
[0175]
m＝(s,a,f,s
end
,s0)(11)
[0176]
1)s为间隔内有限状态机的状态集合，取典型间隔操作票中出现的间隔状态值(pe
(2))集合，即s＝{s(0),s(1),s(2),
…
,s(t)}，以含接地刀闸的典型开关间隔为例，其典型倒闸操作如图3所示，其中出现的状态集合如表3所示。
[0177]
表3类型
①
典型开关间隔状态集合表
[0178][0179]
2)a为间隔内有限状态机的动作集合，其动作指使间隔内设备状态发生改变的动作，以类型
①
中典型开关间隔为例，有8项设备，故有8个可采取的动作，如表4所示。
[0180]
表4类型
①
典型开关间隔设备动作对照表
[0181][0182]
3)f为状态转移函数，图8为类型
①
中典型开关间隔状态转移图。
[0183]
4)s
end
为目标状态，当s(t)＝s
end
时，终结状态动作，并输出动作序列。s0为间隔初始状态。
[0184]
(2)基于变电站状态矩阵的厂站端有限状态机操作票模型
[0185]
基于间隔内有限状态机模型可以生成厂站端内各间隔的动作序列，但其并未考虑间隔间的防误规则约束。本节构建的厂站端有限状态机操作票模型在原有模型基础上生成符合间隔间防误规则约束的厂站端动作矩阵，用以实现厂站端操作票生成。其有限状态机模型描述如下：
[0186]
m＝(s,a,f,o(a),s
end
,s0)(12)
[0187]
1)s为厂站端有限状态机状态矩阵集合，其值由间隔状态值构成的变电站状态矩阵p组成。
[0188]
2)a为厂站端有限状态机动作矩阵集合，由各间隔对应动作a所构成，其结构与变电站状态矩阵一致。
[0189]
3)f为状态转移函数，有s(t)＝f(s(t-1),a)，其原理为基于动作矩阵a对各间隔的动作按照间隔状态转移图改变间隔状态，从而得到动作后状态矩阵。
[0190]
4)o(a)为防误规则约束判定函数，为使生成的厂站端操作票不违反间隔间防误规则约束，需使动作矩阵中的各间隔动作依次经过o(a)函数进行校验，若违反防误规则，即o(a)＝1，则将该间隔动作置为0，即不动作，原动作序列后移一步。
[0191]
5)s
end
为厂站端目标状态矩阵，当s(t)＝s
end
时，终止进程，输出动作矩阵序列。s0为厂站端初始状态矩阵。
[0192]
厂站端有限状态机操作票模型具体求解步骤为：
[0193]
1)将初始状态矩阵与目标状态矩阵分解为以间隔为单位的初始状态值与目标状态值，代入到间隔内有限状态机操作票模型中得到各间隔的动作序列。
[0194]
2)取各间隔动作序列的第一个动作组成动作矩阵a，没有动作序列的间隔所在元素则置0，即不动作。
[0195]
3)依次遍历动作矩阵中的每一个动作a，若执行该动作使o(a)＝1，则将动作矩阵中指示该间隔动作的元素置为0，若执行该动作使o(a)＝0，即未违反防误规则，则不做更改。
[0196]
4)输出调整后的动作矩阵，并将其中动作的间隔中动作序列对应的动作除去(即序列中第一个动作)。
[0197]
5)重复步骤(2-4)，直至s(t)＝s
end
(或所有动作序列均为空)，求解完成，输出厂站端动作矩阵序列，即为生成的厂站端操作票。
[0198]
(3)基于站间关联向量的多站端有限状态机操作票模型
[0199]
本节构建的多站端有限状态机操作票模型在原有模型基础上生成符合多子站防误规则约束的多站端动作矩阵，用以实现多站端操作票生成。其有限状态机模型描述如下：
[0200][0201]
1)sz＝[s
z1
,s
z2
,
…
,s
zn
]为多站端有限状态机状态矩阵集的集合，由子站z1～zn的子站状态矩阵p组成。
[0202]
2)az＝[a
z1
,a
z2
,
…
,a
zn
]为多站端有限状态机动作矩阵集的集合，由子站z1～zn的子站动作矩阵组成。
[0203]
3)f为状态转移函数，有sz(t)＝f(sz(t-1),az)，其原理为基于动作矩阵集az对各子站按照动作矩阵改变状态矩阵，从而得到动作后状态矩阵集。
[0204]
4)o(a
zi
)为防误规则约束判定函数，为使生成的多站端操作票不违反多子站防误规则约束，需使动作矩阵集中动作矩阵依次经过o(a
zi
)函数进行校验，若违反防误规则，即o(a
zi
)＝1，则将该子站动作矩阵置为0矩阵，即不动作，原子站动作矩阵序列后移一步。
[0205]
5)s
zend
为多站端目标状态矩阵集，当sz(t)＝s
zend
时，终止进程，输出多站端动作矩阵集序列。s
z0
为多站端初始状态矩阵集。
[0206]
多站端有限状态机操作票模型求解步骤与厂站端类似，具体为：
[0207]
1)将初始状态矩阵集与目标状态矩阵集分解为各子站的初始状态矩阵与目标状态矩阵，代入到厂站端有限状态机操作票模型中得到各子站的动作矩阵序列。
[0208]
2)取各子站动作矩阵序列的第一个动作矩阵组成动作矩阵集az，没有动作矩阵序列的子站所在矩阵单元则置为0矩阵，即不动作。
[0209]
3)依次遍历动作矩阵集中的每一个动作矩阵a
zi
，若执行该动作使o(a
zi
)，则将动作矩阵集中指示该子站动作的矩阵单元置为0，若执行该动作使o(a
zi
)，即未违反防误规则，则不做更改。
[0210]
4)输出调整后的动作矩阵集，并将其中动作的子站动作矩阵序列对应的动作矩阵除去(即序列中第一个动作矩阵)。
[0211]
5)重复步骤(2-4)，直至sz(t)＝s
zend
(或所有动作矩阵序列均为空)，求解完成，输出动作矩阵集序列，即为生成的多站端操作票。
[0212]
步骤s40，基于变电站状态矩阵的主子站协同交互流程，主站端下发动作矩阵指导子站动作，子站端上传状态矩阵使主站确认设备动作状态。
[0213]
本实施例中，通过构建变电站状态矩阵实现操作设备状态识别。通过对变电站状态矩阵的防误规则校验实现一二次设备协同智能防误。通过构建基于变电站状态矩阵的双层操作票生成模型实现多站协同操作票生成；下层为基于间隔状态值的间隔内操作票生成模型，采用q学习进行求解，生成间隔内的动作序列；上层为基于变电站状态矩阵的多间隔、子站操作票生成模型，采用图论思想构建决策等级表对各间隔内动作序列进行等级划分，实现多间隔、子站的操作票生成。最后给出基于变电站状态矩阵的主子站交互流程，从而实现主子站协同的远程顺控操作全流程。
[0214]
进一步地，一实施例中，以某电网500kv 1变电站及相连220kv 2变电站部分间隔设备为背景，说明多站协同远程顺控操作系统工作流程。
[0215]
参照图9，图9为变电站1部分间隔接线图。如图9所示，变电站1，220kv母线、012开关间隔、12线路均处于运行状态，初始状态矩阵如式(13)所示。
[0216]
参照图10，图10为变电站2部分间隔接线图。如图10所示，变电站2，220kv#1母线、21线路、22线路处于运行状态，021开关间隔、022开关间隔接于#1母线处于运行状态，023开关间隔处于冷备用状态，220kv#2母线处于检修状态，其初始状态矩阵如式(15)所示。
[0217]
基于图7可得到两变电站部分间隔的初始状态矩阵以及相应的间隔名称矩阵，如下：
[0218][0219][0220][0221][0222]
式(12)、(13)为变电站1部分间隔的状态矩阵以及相应的间隔名称矩阵；式(14)、
(15)为变电站2部分间隔的状态矩阵以及相应的间隔名称矩阵。
[0223]
两变电站关联向量为：
[0224]
con(1,2)＝[2,3](16)
[0225]
即变电站1节点2与变电站2节点3关联。
[0226]
初始状态矩阵上变电站1节点2与变电站2节点3上均存在间隔处于运行状态，故ci
α,β
取值为1。
[0227]
操作任务为：
[0228]
1)1变电站12线路由运行转检修；
[0229]
2)2变电站21线路由运行转检修；
[0230]
3)2变电站220kv#1母线由运行转检修。
[0231]
由多间隔并行防误规则1约束扩充操作任务为：
[0232]
4)1变电站012开关由运行转冷备用；
[0233]
5)2变电站220kv#2母线由检修转运行；
[0234]
6)2变电站021开关由#1运行转冷备用；
[0235]
7)2变电站022开关由#1运行转#2运行；
[0236]
8)2变电站023开关由冷备用转运行；
[0237]
9)2变电站023开关由运行转冷备用。
[0238]
由操作任务可得两变电站的目标状态矩阵为：
[0239][0240][0241]
基于间隔内有限状态机模型，得各间隔内的动作序列。如2变电站023开关间隔动作序列为[3611,7611,17611,37611,17611,7611,3611]，2变电站#1母线间隔动作序列为[1515,1715,715,515,115,15]，2变电站022开关间隔动作序列为[73621,77621,67621]。
[0242]
基于厂站端有限状态机模型及间隔动作序列，得到厂站端动作矩阵序列。基于多站端有限状态机模型及动作矩阵序列，得到多站端动作矩阵集的序列，其输出为变电站状态矩阵格式下的多站协同操作票，操作票未违反防误规则约束。
[0243]
[0244][0245]
变电站状态矩阵格式下多站协同操作票转换为文字格式下多站协同操作票的过程以变电站2的第一步动作为例，其动作矩阵见式(19)，动作前状态矩阵为式(15)，动作后状态矩阵为式(20)。
[0246]
记录动作矩阵中非零元素对应间隔名称矩阵中的间隔名称，去除重复名称，得到动作间隔为[023开关,021开关]。基于状态矩阵中对应状态值判断动作间隔类型，023开关状态值后两位为11，故为典型开关间隔；021开关状态值后两位为21，故为双母开关间隔。023开关动作值为3，遵照典型开关间隔设备划分，动作设备为电源侧隔离开关；021开关动作值为1，动作设备为断路器。023开关动作前电源侧隔离开关状态为0，故其动作为闭合023开关间隔电源侧隔离开关，即0231开关闭合；021开关动作前断路器状态为1，故其动作为断开021开关间隔断路器，即021断路器断开。
[0247]
基于以上转换流程，得到其文字格式下的多站协同操作票，见表5。
[0248]
表5多站协同操作票
[0249][0250]
以上生成多站协同操作票后，远程顺控操作系统按照图11执行协同操作票，主站端向子站端下发动作矩阵，子站端基于动作矩阵进行动作，并进行多间隔、间隔内防误规则
校验，完成动作后，更新状态矩阵并上传主站端，主站端接收所有子站端状态矩阵后，进行多子站防误规则校验，无误则继续下发下一操作项动作矩阵，直至完成所有操作。
[0251]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0252]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0253]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。
[0254]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。