一种配电网倒闸操作票生成及防误系统.pdf

本发明涉及一种配电网倒闸操作票生成及防误系统，包含有：系统维护模块，其与数据库服务器紧密的联系在一起，可对与本系统密切相关的操作票存储库、操作规则库、电网信息库、用户信息库进行适当的操作。自动开票与手工开票相辅相成，是整套系统更加方便实用。在开票的过程中还可依照配电网的操作规则，进行合理的防误判定，以保证系统开票的准确性。采用分层操作规则模板，按设备类型对操作规则进行分类，将操作规则存于数据库中，并提供良好的人机界面供用户修改。该系统具有易于开票，开票准确，便于维护等特点。

1、  一种配电网倒闸操作票生成及防误系统，其特征在于，包含有：
系统维护模块，其与数据库服务器紧密的联系在一起，可对与本系统密切相关的操作票存储库、操作规则库、电网信息库、用户信息库进行适当的操作；
单线图绘图模块，为整个系统完成各项功能提供了一个基础平台，也让整个系统更加简便易行；
操作票生成模块，具有自动开票、图形预演、手工开票和流程化管理四项功能，自动开票与手工开票相辅相成，共同完成对所有操作票的生成工作，操作票生成模块还通过系统协调模块与SCADA系统进行连接，与其共享实时数据。

2、  根据权利要求1所述的一种配电网倒闸操作票生成及防务系统，其特征在于，采用面向对象的表达方式对单线图进行建模，实现了单线图的自动初始化，在将设备的坐标等地理信息存储在数据库中的基础上，本系统通过设备的坐标自动在单线图上画出配电网中的设备并进行拓扑初始化，若经过程序判断拓扑初始化是正确的，有效的，则将拓扑初始化的结果写入数据库，在数据库中存储图元的编号，电流流向等信息。

3、  根据权利要求1所述的一种配电网倒闸操作票生成及防务系统，其特征在于，仅仅将单线图中需要操作的一次设备抽象成类，同时将二次设备作为类的数据成员封装在类中。

4、  根据权利要求1所述的一种配电网倒闸操作票生成及防务系统，其特征在于，通过点图操作实现操作票的手工生成。

5、  根据权利要求1所述的一种配电网倒闸操作票生成及防务系统，其特征在于，模仿专家思考问题的方式，将一次设备和二次设备的操作分开，实现了自动开票。

6、  根据权利要求1所述的一种配电网倒闸操作票生成及防务系统，其特征在于，可通过对单线图中相应设备的操作来模拟演示实际操作对现实设备的影响情况。

7、  根据权利要求1所述的一种配电网倒闸操作票生成及防务系统，其特征在于，依照配电网的操作规则，进行了合理的防误判定，将不能进行的操作加以提示禁止，从何提高整个系统开票的准确率。

8、  根据权利要求1所述的一种配电网倒闸操作票生成及防务系统，其特征在于，采用分层操作规则模板，按设备类型对操作规则进行分类，将操作规则存于数据库中，并提供良好的人机界面供用户修改。

一种配电网倒闸操作票生成及防误系统
技术领域
本发明涉及一种配电网倒闸操作票生成及防误系统。
背景技术
电网操作票是保证电力系统安全运行及管理的有效措施。多年来，为减轻人工开票的压力，提高电网调度运行的自动化水平并使操作票更加规范，人们在用计算机形成操作票的领域中已进行了大量的研究开发工作，人工智能技术在电力系统中的应用日益深人，目前对于计算机形成操作票系统对变电所和发电厂较为成功。但对于配电网而言可维护性和通用性问题仍未很好解决。
目前，电网操作票专家系统的推广工作一直较慢，其主要原因是现有的操作票系统没有很好地达到良好的维护性和通用性。有关专家将现有的操作票专家系统分为6类，其特点如下：
a.查询开票方式，开发费用低、周期短，但是不具有智能性；
b.基于产生式系统方式，开发较难，开发周期长；
c.子程序模块方式，用户无法进行维护，移植工作量很大，通用性较差；
d.图形校核开票方式，不能自动推理出操作票内容；
e.基于开关控制逻辑方式，由于状态数量极大，程序实现有一定的困难；
f.面向对象方式，现有的专家系统只是把所有电气设备都抽象成类，没有完全发挥出面向对象技术的优良特性，不完全适合推理的进行，开发出的系统维护性很差。
上述所指6类专家系统的问题，关键点在于知识表达只是针对具体的电气设备，不是针对设备操作关联关系，只考虑了某种单一方式的特点且不够全面。由于知识表达过于浅显、直观和具体，抽象程度不高，就会有一些十分具体的领域知识进人到程序代码中，使得这样的系统适应性和通用性都不强。当知识发生变化时程序就要改变，而用户参与其维护和使用均有困难。这些系统共同的缺点是用框架理论建立设备之间的关系比较复杂，操作规则固化在程序里，用户不易维护操作规则。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种配电网倒闸操作票生成及防误系统，该系统具有易于开票，开票准确，便于维护等特点。
实现上述目的的而采取的技术方案，该系统包含有：
系统维护模块，其与数据库服务器紧密的联系在一起，可对与本系统密切相关的操作票存储库、操作规则库、电网信息库、用户信息库进行适当的操作；
单线图绘图模块，为整个系统完成各项功能提供了一个基础平台，也让整个系统更加简便易行；
操作票生成模块，具有自动开票、图形预演、手工开票和流程化管理四项功能，自动开票与手工开票相辅相成，共同完成对所有操作票的生成工作，操作票生成模块还通过系统协调模块与SCADA系统进行连接，与其共享实时数据。
本发明的优点在于：采用面向对象的表达方式，可方便的表述配电网中对象的特性；自动生成操作票与手动生成操作票相结合，易于操作；防误判定适合现场情况，大大提高了开票的准确性；采用分层动态模板规则，易于用户维护。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详述。
图1是本发明的整体功能框图
图2是本发明中配电网倒闸操作票防误判定的流程
图3是本发明自动生成操作票的流程图
具体实施方式
该系统采用面向对象的表达方式，将单线图中需要操作的一次设备抽象成类，同时将二次设备作为类的数据成员封装在类中。另外，采用动态模板规则，易于用户修改。同时，本系统还实现了与SCADA系统共享实时数据，自动开票或手动点击开票，以及良好的防误判定及模拟演示的功能。该系统包含有：
系统维护模块，其与数据库服务器紧密的联系在一起，可对与本系统密切相关的操作票存储库、操作规则库、电网信息库、用户信息库进行适当的操作，以来满足本系统中所需各种信息的实时改变，特别是对操作规则库的维护中所采用的动态操作规则模板技术，便更加易于实现规则的修改和完善，从而大大的提高了整个系统的通用性；
单线图绘图模块，其是本系统的一个辅助模块，其为整个系统完成各项功能提供了一个基础平台，也让整个系统更加简便易行；
操作票生成模块，其是本系统的核心模块，其具有自动开票、图形预演、手工开票和流程化管理四项功能，自动开票与手工开票相辅相成，共同完成对所有操作票的生成工作，图形预演则让我们更加清楚的了解到执行操作后对各个设备所产生的影响和其中可能存在的一些问题，而流程化管理则让整个操作票的生成过程更加准确有效，操作票生成模块还通过系统协调模块与SCADA系统进行连接，与其共享实时数据，提升整个系统的实时效益。
采用面向对象的表达方式对单线图进行建模，实现了单线图的自动初始化，在将设备的坐标等地理信息存储在数据库中的基础上，本系统通过设备的坐标自动在单线图上画出配电网中的设备并进行拓扑初始化，若经过程序判断拓扑初始化是正确的，有效的，则将拓扑初始化的结果写入数据库，在数据库中存储图元的编号，电流流向等信息。
仅仅将单线图中需要操作的一次设备抽象成类，同时将二次设备作为类的数据成员封装在类中。
通过点图操作实现操作票的手工生成。
模仿专家思考问题的方式，将一次设备和二次设备的操作分开，实现了自动开票。
可通过对单线图中相应设备的操作来模拟演示实际操作对现实设备的影响情况。
依照配电网的操作规则，进行了合理的防误判定。将不能进行的操作加以提示禁止，从何提高整个系统开票的准确率。
采用分层操作规则模板，按设备类型对操作规则进行分类，将操作规则存于数据库中，并提供良好的人机界面供用户修改。
采用面向对象的表达方式对单线图进行建模，实现了单线图的自动初始化。通过点图操作实现操作票的手工生成。依照配电网的操作规则，进行了合理的防误判定。模仿专家思考问题的方式，将一次设备和二次设备的操作分开，实现了自动开票。采用分层操作规则模板，按设备类型对操作规则进行分类，将操作规则存于数据库中，并提供良好的人机界面供用户修改。该系统具有易于开票，开票准确，便于维护的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
本操作票系统包括操作票生成模块，单线图绘图模块等。其中，操作票生成模块又包括自动开票，手工开票，图形模拟演示，流程化审核等功能。
1.操作票的生成
操作票的生成是一个比较复杂的过程。操作票的生成过程包含了网络拓扑，遍历方式，操作规则等的综合运用。生成操作票有两种方式：自动生成和手工生成。本系统同时具有自动成票和手动成票的功能。以下从四个方面来介绍本系统操作票的生成过程。
(1)单线图的拓扑模型
配电网中的设备包括开关，刀闸，受控分接箱，环网柜，配电变压器等。这些设备在单线图上就表示为一个个图元。而配电网中的设备含有编号，名称，电压等级，额定电流，是否断开等属性。用什么方法表达图元，是我们必须考虑的问题。
面向对象的知识表示是一种理想的知识表示形式，它以抽象数据类型为基础，能方便地描述复杂对象的静态特性、动态行为及相互作用，兼有一般知识表示法的优点。本系统采用的就是面向对象的表示方法，将单线图中的图元抽象成类，编号，名称，是否断开等属性作为类的属性。这样，当改变设备的状态，如将开关从闭合状态转为断开状态时，只需改变开关的一个属性，表达起来十分简单方便。
对于本系统中是否有必要将单线图中的所有图元都抽象成类的问题，我们发现，操作票中各操作序列只涉及开关，刀闸，受控分接箱，环网柜4种一次设备，以及附属刀闸，接地刀闸等二次设备，而受控分接箱，环网柜最终也可分解为刀闸和开关的操作，即各种操作任务只需对相关的开关、刀闸和二次设备进行操作即可完成。因此，不必将母线和变压器等一次设备单独抽象成类，而是仅把开关抽象为1类，将刀闸抽象为另1类。由于各种二次设备的操作，如“断开某某开关附属刀闸”等，都是作为开关和刀闸操作的补充或配合，为了进行高效推理，故把所有的二次设备作为数据成员封装在相应的一次设备类里，而不单独抽象成类。
单线图中设备的连接关系即单线图的拓扑模型是一个必须考虑的重要问题。拓扑模型关系着遍历时速度的快慢及算法的优劣。由于已通过测量将设备的坐标等地理信息存储在数据库中，本系统通过设备的坐标自动在单线图上画出配电网中的设备并进行拓扑初始化。若经过程序判断拓扑初始化是正确的，有效的，则将拓扑初始化的结果写入数据库。在数据库中存储了图元的编号，电流流向等信息。
(2)从操作短语生成操作命令
本系统中手工生成操作票是通过点图操作完成的。本系统设备的操作分为简单操作和复杂操作。简单操作包括断开开关，闭合开关，挂上警示牌等。复杂操作包括转运行，转备用，转检修等。复杂操作经过程序的分析后会分解为若干简单操作。当用户选择了一个设备，单击右键菜单时，程序会对该设备的类型及状态等属性进行判断从而显示相应的菜单。如选择了一个闭合的开关，单击右键菜单。程序经过一定的判断后会在右键菜单中显示出“断开开关，转备用，转检修”等菜单。这里的菜单主要显示了操作动作，关于设备图元的其它信息并没有显示出来。当点击了某一个操作菜单时，系统会根据选择设备的编号，得到设备的名称，进而得到设备所在的环或线路，从而生成操作命令。操作命令由操作动词，线路名称，设备名称，设备类型四项组成。
另外，由于一定的原因，某些操作难以通过点图操作生成，这时可在操作步骤的表格中通过插入操作命令来生成。插入操作命令的方法为：当点击菜单插入操作命令，会弹出一个窗体，在窗体中选择要操作的设备所在的环，设备名称，初态，末态即可生成操作命令。
(3)各步命令的防误判定
计算机代替人拟写操作票，不仅要提高拟票效率，还要提高拟票的正确率。因此，在操作票系统中，开出的操作票正确与否是该系统是否成功的重要条件之一。因此，对操作票进行防误判定必不可少。对于操作票防误判定，必须依照配电网的操作规则。如刀闸不能带负荷拉合，开关及其附属刀闸在断开和闭合时有一定的操作顺序等。
(4)自动生成操作票
系统自动生成操作票是一个综合性较强的工作。生成操作票的过程中，需要考虑网络拓扑，推理方式等因素。这里，模仿专家思考问题的方式。首先考虑一次设备的操作顺序，然后再加人二次设备的操作，这样的知识安排体系简洁、清晰、明快。
2.操作规则模板的实现
一张操作票是根据针对特定设备和特定操作任务，根据配电网操作规程，根据规范的操作术语改变有关设备运行状态的操作指令集。因此，可认为操作票由操作对象，操作任务，操作规则，操作术语构成。其中，操作对象包括配电网中所有可操作的一次设备和二次设备，操作任务指配电网中所有对线路和设备进行的操作，操作规则指执行某些操作时应遵循的规范，操作术语指这些操作的表达方式。其中，操作规则在操作票中有着及其重要的作用。操作规则是确保电网安全运行的根本策略，指导操作顺序的制定，需要与实时的电气设备运行状况和电网接线方式、保护密切相结合。
由于配电网的结构复杂，操作规则的制定和不断完善成为操作票系统的一个重要问题。为此，本系统提出一种分层的操作规则模板，与不同类的设备操作规则相对应。同时，该操作规则模板可由用户来维护。
操作规则模板按设备类型分为线路，开关，刀闸，受控分接箱，环网柜五类。其中，每类又按操作任务，相关设备，初态，末态进行划分。
设计了操作规则模板后，用户可根据配电网的特点定制规则模板，并形成规则库供具体设备引用。系统提供了在接线图上选择设备，制定操作任务的功能，程序可根据操作任务进行拓扑分析，寻找相关接线和设备，并通过操作规则进行推理，最终生成一致符合要求的操作票。无论是简单操作任务还是复杂操作任务，都能用规则模板动态生成相应的规则库，而且动态操作规则模板技术易于实现规则的修改和完善，提高了系统的通用性。
本发明采用面向对象的表达方式，将单线图中需要操作的一次设备抽象成类，同时将二次设备作为类的数据成员封装在类中。另外，采用动态模板规则，易于用户修改。同时，本系统还实现了与SCADA系统共享实时数据，自动开票或手动点击开票，以及良好的防误判定及模拟演示的功能。
参见图1，本系统由操作票生成模块、单线图绘图模块、系统维护模块三大模块组成。
系统维护模块与数据库服务器紧密的联系在一起，可对与本系统密切相关的操作票存储库、操作规则库、电网信息库、用户信息库进行适当的操作，以来满足本系统中所需各种信息的实时改变。特别是对操作规则库的维护中所采用的动态操作规则模板技术，便更加易于实现规则的修改和完善，从而大大的提高了整个系统的通用性。
单线图绘图模块是本系统的一个辅助模块，其为整个系统完成各项功能提供了一个基础平台，也让整个系统更加简便易行。
操作票生成模块是本系统的核心模块，其具有自动开票、图形预演、手工开票和流程化管理四项功能。自动开票与手工开票相辅相成，共同完成对所有操作票的生成工作。图形预演则让我们更加清楚的了解到执行操作后对各个设备所产生的影响和其中可能存在的一些问题。而流程化管理则让整个操作票的生成过程更加准确有效。操作票生成模块还通过系统协调模块与SCADA系统进行连接，与其共享实时数据，提升整个系统的实时效益。
参见图3，该图展示的是本发明中自动生成操作票的流程。该流程模仿专家思考问题的方式，在系统得到由用户提交的操作任务时，系统会自动分析操作任务，并形成与操作任务相关的设备及其状态的子系统，进而形成该子系统的网络图，在其中我们可以根据需要人工修改相应设备的状态，以方便下一步对开关、刀闸等设备所进行的推理，最后输出一张完整的操作票。在得到操作票后，用户可在本系统中进行模拟演示，在模拟演示中若发现问题即可进行更正，确认无误后便可将操作票打印出来。
为了提高计算机拟票的正确率，对操作票进行防误操作则是必不可少的。参见图2，进入判定流程之后，整个防务判定便分为了三种情况：
(1)操作接地线、警示牌、接地刀闸
A、要测试主设备是否都已经断开。如果未断开，则禁止操作；如果已断开，则进行具体操作的检测。
(2)闭合操作时的测试
A、接地线、接地刀闸是否已经除去或断开。
B、合环测试。如果是合环操作，则禁止操作；如果不是，则进行新增负荷计算。
C、新增负荷计算，并进行是否为刀闸或开关以及新增负荷是否为零的判断。
如果新增负荷不为0，提示：电源线原负荷、新增负荷、合闸后合计负荷。
如果是刀闸，是否带负荷合刀闸。如果是，则禁止操作。
如果是开关，看附属刀闸是否都已经合上。如果未合上，则禁止操作。
(3)断开操作时的测试
A、计算控制线路和配变容量，并进行是否为刀闸和断电线路是否为空的判断。
如果是刀闸，测试是否带负荷拉刀闸。如果为否，则禁止操作。
如果断电线路不空，则提示断电线路。