云五防智能调度系统开发与应用研究

沈磊，刘嘉宝，丁一，方雨康，卞欣

（国网上海电力公司市北供电公司，上海 200072）

为了防止电力生产中由于误操作引起的安全事故，我国早在20 世纪90 年代就提出了“五防”要求。传统的防误闭锁方式主要有机械程序锁、电气回路联锁和微机五防系统。随着智能变电站的发展，与变电站监控系统集成一体的在线式防误系统逐渐被采用，该方案发挥了监控系统的网络优势，增强了可靠性和可扩展性。文献则考虑了调度远方操作的安全防误，开发了智能防误操作系统，实现了操作票的全过程规范化管理。

但是现有的五防系统的约束只针对单个变电站或单个设备，而电力生产中日常工作通常包括变电站、配电站、箱式变电站、线路设备等一系列操作。调度人员或操作人员对电网全局实时信息的不了解，可能造成事故，威胁人身、电网安全。

因此，本文提出了一种“全网五防”的管理要求，相比之前的五防系统有2 个方面的提升：

（1）从变电站内的五防提升到全网性质的五防；

（2）从操作人员层面的防误提升到“拟票—审核—发令—操作”的全过程防误。

本文开发的云五防智能调度系统建立了一套全网五防规则库作为“拟票—审核—发令—操作”全过程管理中的安全防误依据，并融合云计算技术和二维码验证技术，将防误系统布置在云端，调度员和操作人员均可以通过客户端掌握全网电气设备的实时状态和操作票的实时进程，提升了倒闸操作全过程的安全性和可靠性，对电网信息化建设具有现实意义。

1 平台总体架构

传统的电网工作，需要由调度员发令通知现场操作人员进行设备操作，调度员和操作人员根据预先准备好的正确操作票进行操作。在发令和操作的过程中，调度员要实时监控、实时记录操作过程。

云五防智能调度系统在不改变调度管理模式和站内五防基础上，通过云计算实现全网“五防”，并根据实际情况结合不同形式的软硬闭锁方式，构成统一的云五防系统，提高电网整体调度工作效率。

云五防智能调度系统软件架构如图1 所示。

图1 软件整体架构

基于meteor 框架云平台的移动端和调度端通过JavaScript 语言编写，数据库通过mongodb 实现，后台和服务器端（云平台服务器）使用node.js 进行编写；云平台服务器包含发令汇报模块、图形拓扑、逻辑模块、操作票审核模块、智能锁硬闭锁模块和二维码软闭锁模块。

2 云平台主要功能

2.1 云平台移动端

现场操作人员使用云平台移动端，操作过程中用云平台辅助工作。软件有如下功能：

（1）软件自动接收由调度员发送的电子操作票，软件自动识别操作任务。调度员完成发令后，操作工作详情将通过云平台服务记录并上传至调度员的云平台调度端软件。

（2）云平台移动端上可以查看相关拓扑图，实时查看其他相关设备状态。

（3）云平台移动端进行操作前要先通过闭锁模块验证，扫描对应操作步骤二维码，解锁相应的云五防闭锁。若扫描错误，则解锁失败或者报警提醒，并通知调度员。

（4）云平台移动端在进行相关操作时，软件将根据图形拓扑和逻辑判断模块，自动判断操作是否符合五防标准，若不符合条件则解锁失败或者报警提醒，并通知调度员，防止出现操作人员误操作。

软件端基本操作功能如图2 所示。

图2 软件端基本操作功能

2.2 云平台调度端

调度员使用云平台调度端辅助调度工作，通过连接云平台的电脑进行调度。云平台调度端有如下功能：

（1）调度员导入操作票，调度端将操作票发送到服务器，通过词条检索和拓扑图关联，审核操作票正误。

（2）调度员根据操作任务，将对应相关任务发送给指定操作人员。操作人员移动端收到相应任务。

（3）调度员在发令操作时，云平台服务器根据图形拓扑和逻辑判断模块自动判断操作是否符合五防标准，若不符合五防规则并报警提醒，并通知调度员。

（4）调度员在调度端对云平台进行维护工作，对图形拓扑、逻辑判断等关键模块进行简单维护。

调度端基本操作功能如图3 所示。

图3 调度端基本操作功能

3 云平台模块设计思路

3.1 图形拓扑模块

图形拓扑模块主要分为元器件管理和图形拓扑界面。通过元器件类型库将文字字段和图形相关联，在进行每个逻辑判断前，元器件将根据元器件类型选择五防判断依据，生成规则行。元器件列表包含所有拓扑的名称、图示、类型，可更改元器件状态及位置或编辑对应元器件状态。

图形拓扑界面显示与操作任务对应的电系图。若执行操作任务，图形拓扑界面执行情况进行自动更改。为了达到防止误调度和防误操作的目的。图形拓扑界面通过操作员或调度员执行每步操作任务前，逻辑判断模块先进行五防逻辑判断，判断通过后，相应操作人员将收到或执行操作指令。

3.2 逻辑判断模块

“云五防智能调度系统”将站内外设备放在同一个五防系统中。操作票的操作顺序必须按照相应的规则。逻辑判断模块根据图形拓扑界面和“五防”操作规程写成规则行。并将规则行储存在规则管理库中。规则行内的信息包括：操作设备对象、操作设备状态、条件设备对象、条件设备状态、错误提示字段等。

在操作员或调度员执行每步操作任务前，逻辑判断模块先从图形拓扑界面查询相关元器件状态，再进行五防逻辑判断，生成对应规则行，当判断通过后，相应操作人员将收到或执行操作指令，逻辑判断模块流程如图4 所示。

图4 逻辑判断模块

3.3 操作票审核模块

操作票在电网工作中起着至关重要的作用，决定了电气设备运行状态，所以操作票的正确性关系着操作人员和现场设备的安危。云五防智能调度系统具有操作票自动检查功能。在模拟状态下，根据导入操作票，对每条操作任务依次根据图形拓扑模块和逻辑判断模块进行判断，若出现了不符合“五防”规定的操作，直接向调度员反馈错误信息并标注。若全部审核通过，则成功上传操作票。

4 云五防闭锁方案

变电站中传统的五防装置主要有机械五防和微机五防。而街坊站或线路上缺少五防装置，更需加装云五防闭锁装置。

云五防闭锁主要通过二维码和智能锁具实现。若现场设备不具备安装智能锁具条件，则通过软件进行二维码软闭锁，实现提醒和警示功能。操作人员现场操作时通过扫描相对应已许可的电气设备获得操作权限。若扫描错误二维码则不可以操作且发出告警提醒。

智能锁具可靠性较高，已经被广泛应用于自提柜、共享单车等产业。云五防硬闭锁通过智能锁具实现，云平台通过对智能锁具进行管理，保证操作人员只能在正确的电气设备进行操作。

4.1 智能锁硬闭锁模块

在变电站中在原有开关柜基础上加装智能锁具，并将智能锁具管控并入到变电站一体化系统中。对于自动化程度相对较低的配电站或街坊站，可在开关柜上直接加装电子智能锁，由云平台进行统一管理。

智能锁硬闭锁模块分为抢修授权和正常操作授权两种模式。抢修授权仅当电网设备遇到故障时，需要紧急对故障设备间进行短暂处理，由调度员临时解开智能锁硬闭锁模块。正常操作授权即调度员根据操作票发令操作后，云平台对操作进行逻辑判断。智能锁硬闭锁流程图如图5 所示。

图5 智能锁硬闭锁流程图

4.2 二维码软闭锁模块

线路上的杆上闸刀或柱上变压器，数量繁多，操作条件复杂，安全距离有些不能满足要求，不具备安装智能锁的条件，故采用软闭锁模块实现二维码校验。平台将核对二维码信息，提示调度员和操作人员是否可以进行操作。

5 结语

本文提出了全网云五防的概念，基于云计算部分，结合二维码和智能锁技术，开发了云五防智能调度系统。将传统的“五防”规则拓展到全网，并根据实际情况设计了对应的软硬闭锁功能，有效地防止了调度人员误调度和操作人员误操作。同时应用云服务器，实现了操作票电子化，实现了云五防计算，将电网调度工作云端化和电子化，为未来大数据提供了数据支撑。优化了调度工作，提高了工作效率，增加了电网安全，提出了泛在电力物联网的一种建设思路。