- 变电站安全运行专家系统-
变电站安全运行专家系统 概述
当前我国电力系统正在进行精简机构的改革，变电站也在朝无人、少人和一点带面的方向发展（如：一个有人值班 220KV 变电站带若干个无人值班 220KV 和 110KV 变电站），减人增效是必然的趋势，而要很好地达到减人增效的目的，使用一套完善的变电综合管理系统显得很有必要，变电站安全运行专家系统正是为满足这个需要而编制的。变电站安全运行专家系统能够满足变电管理朝无人、少人和一点带面发展趋势的需要，提高工作效率、增强准确性，对工作过程中的各种记录都能详实、准确地记载，友好的界面、方便的数据表格录入与查询功能有助于工作人员规范操作，减少大量手工重复录入，真正达到变电站无人、少人值班的目的。
变电站安全运行专家系统是针对电力系统变电运行管理工作的需要，结合变电站所运行工作经验而开发的一套完整的变电站运行系统管理软件，本软件包含六个子系统模块：工作票专家系统、操作票专家系统、实时系统、视频系统、设备监测系统、运行管理系统。
系统为完全开放的二次开发系统，在保证系统安全、稳定运行的同时，既能适合各个电力局的不同要求，又能适应投运后变电站设备变化 。
变电站安全运行专家系统有以下特色：
• 支持网络环境： “ 网络 ” 已经影响到社会生活的方方面面，在变电站管理中同样也需要网络环境，通过网络实现数据的共享。变电站安全运行专家系统充分考虑到变电站分布管理的需要，采用 SQL Server 2000 作为数据库后台，为用户充分共享数据提供稳定、强劲的数据库后台服务，数据存放在数据库服务器上，用户通过 Intranet 进行存储和浏览操作，用户可以通过 Internet 实现数据的查询实现真正意义上的 “ 网络化 ” ，改变过去单机版信息管理系统的数据分散、共享困难、管理不便的问题。
• 图形管理：用户可以自己制定变电站的“一次设备接线图”和“二次设备接线图”，在工作票和操作票子系统中，可以通过鼠标直接操作接线图上的一次设备与二次设备，生成完整的操作票与工作票。用户可以直接在图形界面上察看各个设备的运行状态及参数。
• 适用面广，扩充方便： 变电站安全运行专家系统充分考虑到我国变电站所电压等级的分布，可以适用于大、中、小各电压等级的变电站所。虽然本系统主要重在网络环境的开发，但考虑到小型变电站所的人员和计算机设备都比较少，本系统无须做任何修改即可在单机上运行，当然也可以根据变电站发展的需要将系统扩充为网络版。
• 采用 B/S 模式的远程查询： 为了适应远程信息管理的需要，本系统提供了基于 “B/S” 模式的远程信息查询系统，远程用户只需要一台接入 Intranet 或 Internet 的计算机及 windows98 以上的操作系统，就可以通过 Intranet 或 Internet 查询本站的运行生产管理情况，无须做太大的投入和复杂的设置。这样也方便所属电业局及时了解各变电站所的运行生产情况，对各变电站的运行生产进行宏观调控。
• 界面友好、易操作： 操作符合人们的操作习惯、方便、灵活、简单快捷、易学易用，用户几乎不需要经过任何培训就就可以独立操作和使用本信息管理系统。并且本信息管理系统提供了完善的操作指南和用户帮助系统，在用户遇到任何问题时候就可以调用帮助系统。
系统 模块 工作票专家系统本系统针对手写工作票和以往工作票系统存在的不足进行了实质性改进。它能充分保证工作票在设备检修安全环节上的安全性，并且在写票时只需通过点击一、二次设备布置图，就能形成包括完整安全措施的工作票。带电分析功能，直观显示现场设备实际带电状况，保障工作票的安全性；系统自动生成工作区域接线图，避免手工绘制的错误；方便、灵活的工作票远程传输功能可大大缩短工作票的执行时间和显著提高工作效率；此外它能与操作票系统配合使用。
系统为完全开放的二次开发系统，在保证系统安全、稳定运行的同时，既能适合各个电力局的不同要求，又能适应投运后变电站设备变化 。
工作票系统的发展经历三个阶段：
一、工作票打印系统
这是比较原始的工作票系统，通过微机对数据归类整理，提供工作票常用术语给运行人员选择，以微机辅助手工书写，以减轻手工输入的工作强度，并具有初步的工作票管理功能。总的来说，这种方式使用困难、缺乏自动校验功能 , 而且接线图必须依赖手工绘制，给变电安全运行带来的好处比较有限。
二、图形辅助工作票系统
这种系统通常提供一个编辑系统，采用一个位图作为底图，在该底图上画上各种各样的区域和标记（类似早期的排版软件），并把鼠标在该区域点击时各种可能的说法全部输入进去，实际运行时，当工作人员点击适当区域时，系统即列出所有可能的说法，工作人员一步步选择并编辑修改以后，最终输出工作票。这种方式大大减轻工作人员的工作强度，但系统维护工作量大，并且只能辅助生成工作票毛坯，依赖工作人员的文字修改，才能生成最终工作票。这种系统本质上还是资料的汇编，只是将工作量提前到系统的建立和配置阶段，无法利用设备之间的空间关系，缺乏带电分析和接线图自动生成功能，未能给安全运行带来本质的提高。
三、系统仿真工作票系统
采用系统仿真的方法，引入完全对象的概念，在电气接线图上的操作与实际操作完全一致。仿真包含以下几个方面：基于完全的图形界面，操作过程中接线图上电气元件的状态相应改变，操作术语自动生成整理，带电状态自动计算，工作区域接线图自动生成到工作票中，自动标示设备带电状态，危险点自动分析，其结果是效率成倍提高，安全性大大提高。仿真系统首先提供组态工具，编辑完整的一次、二次电气接线图，然后供签票人及变电运行相关人员使用，在模拟操作的过程中自动生成工作票内容，实现流程管理、并自动生成相关统计信息。系统还可与操作票系统结合完成安全措施的校验。基于仿真的工作票系统，深度发掘工作票内涵，给变电安全运行带来质的飞跃。工作票专家系统，其设计和实现都完全体现出仿真的特点，是变电安全运行的好帮手。
特点
• 工作票的起草、核准都只需在一、二次设备布置图上用鼠标点击就能生成。
• 标示牌自由放置，系统会自动识别，并生成整理相应的描述语言。
• 遮栏随心拖放设置，系统会自动识别保护设备，并生成并整理相应的描述语言。
• 出票时，系统会自动分析工作设备的断电安全逻辑，有效保护人身安全。
• 带电状态分析，动态计算并以不同颜色显示带电与非带电设备。
• 自动生成工作区域接线图，并嵌入工作票的相应位置，免除手工绘制的繁重劳动，并避免出错。
• 自动标示设备带电状态，工作票接线图的带电区域自动标示，无须人工干预。
• 自动生成工作票的危险点分析，提醒工作人员注意。
• 只需鼠标点击就能形成工作票，避免写票和思路分离，并有效杜绝笔误。
• 可以和操作票系统配合使用。
• 方便、灵活的远程传输功能。
• 权限管理，防止他人进行越权操作。
• 标准的 Windows 应用程序界面，标准下拉菜单及工具条，操作功能直观、简洁
• 程序有完善的操作错误保护及提示功能，既防止程序因操作错误而出错，又能有效指导操作人员进行正确操作
功能
工作票专家系统从功能上可以分为六部分：创建工作票、打开工作票、管理工作票、设备检修统计、检修项目维护、系统维护，如图所示。
• 创建工作票： 创建工作票过程一般由工作票签发人（有的地方为工作票负责人）来执行，创建工作票就是在一次接线图上，通过相应的操作工具操作一次设备或二次设备来完成整个工作票的创建过程。
• 打开工作票： 签票人创建的工作票提交后，相应变电站的工作许可人只要进入打开工作票界面，就会看到提交的工作票，新提交的工作票状态为未签收状态，工作许可人装载该工作票后，就可以进行工作票的下一步操作。
• 管理工作票：在工作票管理界面可以查看某个变电站在一定时间段内的所有工作票情况。选中一个工作票后，只要用鼠标双击该工作票，就可以打开该工作票。
• 设备检修统计： 工作票系统把每一次工作票相应的设备检修情况自动记录下来，无须再次输入，避免手工引起的不一致性。通过“设备检修统计”工作人员可以查看任意时间段内的各种设备的检修情况。
• 检修项目维护： 检修项目维护用于为各种需要检修的设备增加检修条目，为设备添加新的检修条目后，当定义工作票的工作内容时，新添加的检修条目就会出现在选择项内，使用更方便。
• 系统维护：系统维护分为四部分。
• 站点列表， 工作票系统管理整个局的所有变电站，站点列表里可以增加或删除变电站。
• 站点列表，变电站可以任意分组，组是管理权限的基本单位，每个组归一个或多个部门管理，一个部门只能管理一个组。举例来说，调度、修试需处理各变电站的事务，因此可以生成一个分组叫“所有变电站”，并把操作权限授予调度、修试，上述部门即可访问所有变电站；监控中心（操作队）管理的分组是其下属的变电站；各独立变电站的管理权限为其相应变电站。站点组维护就是解决这方面问题的，可以编辑几个组，每个组可以管理一定数量的变电站。
• 职能部门：供电局有很多部门，每个部门都有自己的职能。
• 人员职能：人员职能界面列出了每个部门、班组、变电站所有与工作票相关的人员名单，并且给每个人员配置了一个工作票职位，如工作票签发人、负责人、许可人、值班人员、工作班成员等。
操作票专家系统变电运行中经常涉及倒闸操作，操作不当会危及人身安全，引发严重事故，造成巨大经济损失。倒闸操作必须首先拟写倒闸操作票，然后按照操作票逐项执行。供电部门采取许多措施保障操作票的准确性，但迄今没有解决好一次、二次设备及相互之间的闭锁关系，且系统的生成与维护困难，必须依赖专业厂家，当接线关系变动时，系统无法及时更新，给使用造成极大不便，因而急需一套完整的解决方案。
本系统旨在解决上述问题，提高操作票的准确性，提高倒闸操作的安全性，有效地防止误操作的发生。
操作票专家系统是一套集操作票生成与管理、仿真培训于一体的综合平台。
系统利用图形化的操作界面，通过鼠标，直观地仿真一次、二次设备的操作 ( 分合闸、挂接地线、调节消弧器分头、挂牌、投退保护压板等 ) ，无须任何文字输入，即可输出完整的倒闸操作票，使工作人员从繁重的手工编写操作票和日常事务中解脱出来，满足运行人员拟写操作票的需要，满足电力信息微机化、集成化的需要。
系统采用可扩充构架，其内建的和可扩展的操作规则，不仅解决了一次设备之间的闭锁关系，而且解决了一次设备和二次设备之间的闭锁关系，因而在操作票的生成阶段，即杜绝了任何违规操作的发生，大大提高了倒闸操作的安全性，广泛适用于大中型变电站生成倒闸操作票及人员培训，并可根据工作流程实现操作票的传递。
该系统减轻了工作人员的劳动强度，提高了工作效率，也充分保证了生产安全。
特点
操作票专家系统有许多其他系统不具有的特点：
• 完全图形化的操作界面：提供一个与实际操作完全一致图形化界面，根据操作人员的操作单步生成操作票，出票过程本身就是一次仿真培训过程，因而仿真操作和操作票是一个不可分割的整体。
• 完全图形化的操作任务定义：通过鼠标定义线路运行状态切换、旁路带运行、母线倒排、变压器运行状态切换等各种操作任务，无须任何文字输入。
• 完全图形化的电气操作仿真：仿真一次侧的拉合闸、挂接地线、挂牌、围拦以及二次侧的保护投退、电源保险、同期开关等，避免了任何键盘输入可能带来的不安全性，提高了易用性和直观性。
• 完整无误的操作规则：智能判别和组态方法相结合，建立完整无误的操作规则，正确处理一次、二次设备及相互之间的闭锁关系，可彻底保障操作的安全性。
• 任务导向的操作过程：同一电气设备在不同的操作条件下，如旁路带运行和单元操作，其闭锁关系是不一样的。这里首先定义操作任务，之后，操作顺序就明确下来，确保生成正确无误的操作票。
• 工作区域的限定功能：系统限制操作人员在操作任务定义的电气单元（相应于开关、母线或变压器）内操作，操作任务之外的电气单元禁止操作，有效地防止误操作。
• 事故恢复功能：计算机系统偶尔会因病毒或硬件问题，而意外死机，如果碰巧发生在倒闸操作过程中，则电气设备将处于非正常工作状态，引起系统混乱，本系统作为一种完整的解决方案，考虑了这种极端情况，当计算机重启时，系统自动提醒，并将电气设备自动恢复到操作前状态。
• 操作回放：已进行的操作过程或一张选定的操作票，建立一个演示环境，将相关的一次、二次设备状态以图形方式显示在屏幕上，将操作票的任务和内容以文字形式在信息窗口中逐项显示。操作票内容每显示一行，相应主接线图和保护屏上的开关、刀闸、地刀、接地、挂牌和保护压板等元件闪烁、变位或动态添加删除，产生一个直观的操作过程，便于操作员熟悉并审查操作过程。
• 便于构建和维护：系统附带的组态工具，可让操作人员方便迅速地完成电气接线图及操作规则等系统组建工作。所有过程无须任何编程，极大地方便了系统的推广使用。
• 高度可靠性、稳定性：由于采用组态技术，从根本上避免了编程引起的不稳定性，同时也确保了系统维护的便捷性。
• 操作票的自动传输：操作票生成后可在菜单上选择相应的命令，将其下发到变电站，变电站接收到操作票后，可进行模拟预演或直接打印。通过操作票的直接传送，使下票非常快捷和准确，避免种种人为失误，为操作票的正确执行创造良好条件。
• 操作票管理：操作完以后，可以存为典型操作过程，以后执行同样的操作任务时，系统可以自动加载该操作过程，可以预演整个操作过程或直接出操作票。
• 极大的扩展能力：提供完整的 VB SCRIPT 语言支持，在集成开发环境下可以方便地对接线图、用户界面、模拟操作和其他功能模块作各种各样灵活的扩充，满足不同地区、不同电网变化发展的需要。
功能操作票专家系统从功能上分为六部分：创建操作票、操作票执行、操作票管理、操作统计、系统维护、操作日志，如图所示。
• 创建工作票： 创建工作票的功能是进行模拟倒闸操作，生成操作票的过程，本系统的操作主要都集中在创建操作票中，通过鼠标选择工具条上的操作工具，操作相应的设备，系统自动生成相应的操作术语，经过一系列的操作，就可以生成一份完整的操作票。
• 操作票执行：操作票在仿真操作中生成后，会遇到四种情况。第一种情况，操作人员按照操作票的内容在现场实际完成操作后，进入操作票执行管理界面，选中该操作票，操作票的操作日期是出票的时间，我们可以进行更改，还要为该操作票选择操作人、审票人、值班负责人，然后，我们单击执行按钮，系统会对操作票的内容进行回放，回放的同时，设备的状态已变为与现场的实际状态，回放结束后，该操作票已从操作票执行界面转移到操作票管理界面，并且被打上执行的标记。第二种情况，在仿真操作中生成操作票后，由于其它的原因，该操作票被视为作废，但要留有存根，选中该操作票，把该票的操作日期由出票时间修改为作废时的时间，单击废票按钮，该操作票从操作票执行界面转移到操作票管理界面，并且被打上废票的标记。第三种情况，在仿真操作中生成操作票后，由于其它的原因，该操作票未执行，但要留有存根，选中该操作票，把该票的操作日期由出票时间修改为未执行时的时间，单击未执行按钮，该操作票从操作票执行界面转移到操作票管理界面，并且被打上未执行的标记。第四种情况，在仿真操作中生成操作票后，由于其它的原因，该操作票不想保存下来，就当没有出过这份操作票，选中该操作票，单击删除按钮，该操作票就被系统删除了。
• 操作票管理：执行过的操作票、被打上未执行或作废标记的操作票，都可以在操作票管理界面中看到。如果我们想查看某份操作票的具体内容，直接双击该操作票的名称，该操作票就会打开，我们可以直接浏览该操作票的具体内容了。
• 操作统计：操作统计分为个人操作统计和开关操作统计，个人操作统计可以看到选定时间段内每个工作人员的工作量，使对工作人员的工作评价有了量化的标准；开关操作统计可以查看选定时间段内的开关分合的纪录。
• 系统维护：系统维护分为操作队员维护和变电站维护，当我们执行操作票时，选择的操作人、审票人、值班负责人等，都是由操作队员维护表中得来的。还有个人操作统计中，只有操作队员维护表中有这个人，我们才能查看这个人的工作量。
• 操作日志：用户登录系统后，每次进入创建操作票界面，都会被操作日志记录下来，如果进入创建操作票界面，进行了仿真操作，那么仿真操作的每个步骤也被纪录下来。如果想看一下当时的操作过程，选中该操作名称，单击预演按钮，系统会对该操作任务进行回放，再现当时的操作过程，非常直观。操作日志表中，有的操作名称没有，这表示该用户进入创建操作票界面后，没有进行具体的操作。
实时系统变电站安全运行专家系统可采集 RTU 上的实时数据， 接收处理不同格式的遥测量，遥信量，电度量，并处理为系统要求的统一格式；接收处理 RTU 记录的 SOE 事件信息；实现并发送对 RTU 的遥控、遥调等下行操作信号。系统可以为每个遥信量保存历史曲线和实时曲线，可以随查看任意时刻的遥信量数值。
变电站安全运行专家系统对遥测量及遥信量提供了丰富的报警功能。
视频系统随着无人值班变电站技术改造的不断发展，电力系统自动化程度已有了很大提高，已实现了对远方变电站遥测、遥信、遥控、遥调即四遥功能。远程图像监控系统是对四遥的进一步补充“遥视”，它能监视并记录变电站的安全以及设备的运行情况，监测电力设备发热程度，及时发现、处理事故情况，有助于提高电力系统自动化的安全性和可靠性，并提供事后分析事故的有关图像资料。同时它还具有防火、防盗等功能。因此越来越多的电力局把远程图像监控系统作为自动化变电站管理的新手段。
数字远程图像监控系统是近期发展起来的新技术，它是超大规模集成电路、通信、网络和计算机技术发展的产物。由于数字式远程图像监控系统与模拟式系统相比，具有占用信道资源少、图像质量好、抗干扰能力强等优点，目前远程图像监控系统一般采用数字式。
变电站安全运行专家系统， 视频流采用 MPEG4 压缩方式，数据量小、视频效果好；其网络传输采用多播方式，允许多台微机同时上网浏览，占用带宽极小。 在监控中心图像监控主机可实时调用变电站中的任一摄像点的图像，并对远方摄像头实现变焦、光圈、聚焦等控制，对目标点进行全方位观测。监控中心可手动任意切换所监视变电站中各镜头图像，也可选择预置位置来显示图像，还可按时序自动切换各图像。监控中心的监控主机能远程下载变电站前端监控主机上硬盘里的录像数据，实现对已报警的图像进行回放，图像传输率达到２５帧／秒，无抖动、变形现象。同时，该系统还可根据需要对需要重点监视的对象设定预置点进行重点监视，对于其它终端则可选择ｗｅｂ浏览功能来监控变电站的图像。
设备监测变电站安全运行专家系统可对变电站内各种智能设备的状态与参数进行监控，如 UPS 电源系统、故障录波器、消防系统等。
UPS 电源系统UPS 监控系统兼容法国梅兰日兰系列、先控、美国 EXIDE 、力博特、 IMV 、 SIEL 、 APC 、 SIMENS 等世界各品牌的 UPS 。采用厂家提供的通讯协议和智能通讯接口，实时监视 UPS 的工作状态与参数。
• 运行状态
用鼠标左键点主画面 UPS 图标下挂的 UPS 菜单，画面即切换到相应 UPS 的状态与报警图。图上可清楚地看到， UPS 的各开关、整流器、电池、逆变器、旁路及输出等各部分的状态。 UPS 电流的流向，也可清楚地看到负载的供电状况，是否受保护等。
• 运行参数
从主图把运行界面切换到 UPS 的状态图，然后用鼠标左键选状态图上的 UPS 参数图标，运行界面即切换到 UPS 的参数图上；因 UPS 的参数比较多，不同的 UPS 根据具体情况可能会有多幅参数图，图上有各种 UPS 相应的实时运行参数，如电压、电流、频率、功率、后备时间等。若相应的参数存有历史曲线，选中其相应的历史曲线菜单，可查看历史曲线 。
故障录波器故障录波器装置是为企业变电站进线、大型变压器、发电机、大型电动机事故监视和记录而设计的。故障录波器连续自动监视和记录三相故障电压电流波形、事故顺序、事故发生前设备运行状态和电气参数，帮助电气工程师分析和查找供电系统的事故隐患和事故原因，提高企业供用电的可靠性，保障企业正常生产。
运行管理变电站安全运行专家系统将以人为本、职责明确、流程简练、管理规范的科学管理理念融汇到本系统中，系统功能强大、操作简单、性能稳定可靠，是变电站设备管理和运行管理极佳的选择。运行管理模块的主要功能简介如下：
• 设备台帐管理
对全站的设备分电压等级和设备类型进行逐级管理，也可以直接从主接线图上打开浏览相应设备的设备台帐数据，包括设备的技术档案和历史运行记录。需要管理的设备通过主接线图或资源管理器形式的分级管理一目了然，非常直观，用户浏览设备台帐非常的方便。
• 运行日志管理
运行日志采用分解录入方式，用户通过填写运行日志，系统能根据用户录入的日志内容，将需要共享的信息自动写入到相应的数据表和日常记录簿，最大地减少了用户的手工重复输入量，同时又实现了数据的唯一性，提高了数据的准确率。为了用户的操作方便，本系统还把日志和有关日常记录簿关联起来，用只要选择日志中的相关内容，再点击日志窗体上的 " 记录簿 " 按钮即可浏览与所选日志内容相关的日常记录簿内容。（日常记录簿中包括工作票记录，操作记录，异常情况记录，开关动作记录，操作布置记录，事故记录、上级指示记录、设备缺陷记录、避雷器动作记录、主变分头动作记录等）。
• 缺陷管理
对设备的缺陷记录进行管理，用户可以直接从主接线图上找到相应的设备，通过右键菜单调出与该设备有关的缺陷记录，其中包括缺陷详情、缺陷性质、发现人、上报日期、处理意见、处理结果等内容。用户也可以通过选择查询条件，浏览满足条件的其它所有缺陷记录。
• 评级管理
可在主接线图上选择相应设备对该设备进行定级，也可在定级窗体上通过电压等级、设备类型、设备运行编号逐级选择确定设备进行定级，同时生成定级记录，记录中记载了定级的日期，升级或降级的原因，改进的措施等内容。用户还可灵活地查找设备的级别和对设备级别进行统计，同时生成变电站设备的级别统计报表（包括各级设备的数量和变电站设备的一类率和完好率等）。
• 检修管理
用户可在主接线图上找到相应的设备，通过右键菜单调出与该设备有关的设备检修计划。也可从资源管理器形式的功能列表中进入检修管理窗体，查询或汇总有关设备的检修计划。计划包括设备的大、小修周期，最近一次和下次大、小修日期，待检修设备的缺陷情况等等，系统会自动根据检修时间，修改上次大、小修时间，并自动计算出下次大、小修时间。
• 工作计划管理
在预先录入近期和远期的工作计划的情况下，用户可随时在工作计划管理窗体中查找本年、本季度、本月、本周、本日或任意时间段的工作计划内容及完成情况。在主窗体的正下方将会实时地提示与本日有关的工作计划内容（包括从本日开始的和在本日必须完成的工作计划），用鼠标双击它则可进入工作计划管理窗体，并可看到本日工作计划的详细内容。
• 文件管理
