调度操作指挥网络发令“六步法”设计与实现

周永灿,邱生敏,张 坤,吴小刚,薛国权

(1.中国南方电网电力调度控制中心，广东 广州 510700;2.泰豪软件股份有限公司，江西 南昌 330096)

0 引言

传统电网调度模式是通过电话进行指令交互。由于语速和口音等存在差异性，以及汉语中同音字的普遍性，这一指令交互方式可能存在调度指令的歧义或干扰以及电网监护盲点等多种问题，已无法适应目前大规模智能电网新一代调度运行管理模式需求。对此，传统电网应该结合当前发展成熟的尖端技术对现有调度模式进行创新和适应性改造，并在电网结构的不断发展情况下保证电力系统操作的安全性[1-3]。

目前，已有大量关于网络技术在调度指令发令方面的应用。文献[4]基于网络信息技术，设计了能为调度员操作提供精准数据支持的操作系统。现场应用案例充分证明了该系统在提高调度员工作效率及操作水平方面的有效性。文献[5]以实际地市为样板，按照新一代的调度运行指挥模式，规划了调度网络发令体系，将新的指令交互从单一电话下令模式改为网络交互和电话相结合的多元模式，弥补了纯电话调度的缺陷，提升了电网调度安全水平。文献[6]通过现有成熟的网络交互模式，梳理调度机构日常调度管理流程，合理划分调度职级和权限，融合各个调度对象信息交互需求，以快速信息传递为主体实现调度单位和受令单位的消息交互。快速信息传输模式优化了信息传递流程，并极大地提高了调度效率。由于国网呼和浩特供电局供电面积大、调度和现场人员少，急需构建调度操作防误新模式替代人工防误，文献[7]利用一体化调度操作安全防误系统实现调度指令安全防误。以上研究文献为充分应用现有便捷、快速的网络系统进行调度指令的传输提供了理论指导。

基于以上文献，本文对基于网络平台的调度操作命令发令技术进行探究，搭建了按照“六步法”执行网络发令指令的系统，并详细说明了构建并实现基于网络发令平台的调度命令操作的执行步骤、指令正确执行的防误操作流程。

1 基于网络发令平台的调度操作的建立

1.1 调度操作基本概念

调度操作指挥系统总体架构需要充分考虑调度数据交互和调度安全。调度操作指挥涉及四大系统，分别为停电管理系统(outage management system,OMS)、能量管理系统(electric management system,EMS)、数据采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)、运行控制系统(operation control system,OCS)。横向交互中横跨电网一、二、三区。纵向交互中包含注重总-中-地县-厂站各级之间的调度指令交互。为了实现新一代调度操作指挥网络发令体系，将建设六大中心，分别为查询共享中心、辅助中心、网络下令中心、安全防误中心、管理汇报中心、公示中心。调度操作指挥系统总体架构如图1所示。

图1 调度操作指挥系统总体架构

①查询共享中心。查询共享中心能够定期将安全一区业务系统的实时设备运行数据、安全三区OMS系统的操作票数据同步至调度操作指挥平台，有效查询和共享各项数据。

②辅助中心。辅助中心可以基于调度员的操作需求，在系统数据库中查找并调用相关电网数据，如开关的分合闸数据、操作任务的执行状态等。

③网络下令中心。网络下令中心实现总-中-地县-厂站纵向交互。目前，中国南方电网已经全面打通纵向互联，构建了四级调度操作指挥体系。以南网总调为例，已实现总调向中调、总调向地调、总调向厂站三种纵向交互模式。

④安全防误中心。安全防误中心基于现场的实时运行状态数据，对电网状态实时数据库信息进行更新，并向操作监控系统及时传输监控信息，以保证调度室获取的数据与现场数据的互通性和实时性[8]。安全防误中心包含主站对子站的权限赋予、安全防误管理以及子站自身的操作权限等功能[9]。调度操作指挥系统还需要对数据作出规范化管控，对调度操作的全过程进行自动校核，在保证指令执行无误后作闭锁处理。

⑤管理汇报中心。管理汇报中心能够对各级调度的执行进行跟踪，并允许各级调度向上汇报和向下传递信息，以实现信息互联互通。

⑥公示中心。公示中心用于各类规范文件和重要文件的内部公示，实现总调信息上情下达，使各级调度知悉详情。

1.2 调度安全防误

调度防误是电网调度安全中的基础和关键的功能。因此，调度防误必须重点关注流程上的严谨性和规范的合理性[10]。当存在遥控操作时：首先要校验操作内容，根据操作信息形成临时断面；然后跟进操作设备的状态是否满足要求；最后校验操作顺序是否合理完成整个安全防误流程。防误操作系统的防误判断流程如图2所示。

图2 防误操作系统的防误判断流程图

考虑到调度指令的规范性和约束规则，为避免系统出现错误判断，需建立标准化约束规则。标准化约束规则如下。

①规范化检修计划流程。该流程对电网设备的检修以及各类步骤和方法进行统计分析，并考虑如何制定标准框架，使操作步骤顺序规范。

②规范化调度操作指令。该流程对电网调度的拟票情况进行汇总，将拟票分成拟票内容规范、审批流程规范、安全分析规范、预令规范等，以实现标准化调度指令，从而确保网络发令执行操作标准且有效[10]。

③规范化调度指令交互流程。该流程收集和归纳所有网络发令流程，以业务推进的角度分析如何将所有流程进行有效串联；对所有可行流程进行对比，选取和应用最佳方案，实现规范指令交互最优解[11]。

④规范化指令归档。为确保调度操作运行数据和调度指令的可溯源，该流程对所有操作都留下记录，包括对每个步骤的人员、时间、设备状态、操作顺序都进行详细记录，并引入电子印章模式以确保数据的真实性[12]。

1.3 数据包络法研究调度操作模型

调度操作指挥网络发令“六步法”数据包络分析法(data envelopment analysis，DEA)评估模型如图3所示。

图3 调度操作指挥网络发令“六步法”DEA评估模型

本文采用DEA对调度操作命令进行综合评估。在指标设计阶段，调度操作指挥的“六步法”需要结合调度操作目标和南网调度标准，并按照基本属性的准确性、实时性、安全性三类调度操作指标进行梳理、筛选和分析，再设定相关指标权重。

而在效率评估阶段，利用指标评分体系，根据调度操作防误和“六步法”的综合得分，对调度操作指挥网络发令实施“六步法”操作的前后作对比分析，以评估指标综合得分并对实际系统应用成果进行论证。

准确性主要考虑当前调度指令下达是否准确。原有交流体系均为电话沟通，准确率无法保证。因此，新调度指挥必须考虑指令的准确。

实时性主要考虑调度下令与现场接收的延时，若无法保证实时或现场环境复杂，则容易出现误操作。

安全性是确保调度安全防误，能够让调度操作在规范的前提下保证电网安全。

通过对电网调度操作指挥的准确性、实时性和安全性进行评估，所得结果能够体现调度操作命令“六步法”满足并提升了调度操作效率。

2 调度操作命令“六步法”的实现

2.1 调度操作“六步法”设计与执行

基于网络发令平台并结合调度业务，调度操作形成了规范的“六步法”。六个步骤分别为地调方发令、厂站方复述、地调方及厂站方核实、厂站方报告操作结果、地调方复述及厂站方核实、地调方收令。

①地调方发令。由地调调度向厂站端发送调度指令。在指令下发时，系统能够校验票面指令是否符合安全防误要求。若符合，则传送指令；若不符合，则提醒调度员重走流程。地调发令全程均利用系统进行记录，方便调度各环节的追溯。

②厂站方复述。为保证厂站接收并传输指令准确无误，需要厂站在规定时间内进行回复。回复内容需要厂站将接收的指令传输给地调方，并设定二次提醒。若规定时间内无回复，将向厂站方发出提醒。厂站复诵全程均利用系统进行记录，方便调度各环节的追溯。

③地调方及厂站方核实。地调收到厂站回复后，若确认厂站回复内容和地调下发内容一致，则确认下令无误，允许厂站进行调度指令执行；若内容不一致，地调需要重新下达指令与厂站沟通，直至发送方和接收方指令一致才能进入下一环节。内容的对比和确认可由系统和人工两种方式进行校验。

④厂站方报告操作结果。厂站将调度指令中所有内容按照顺序操作完成后，需记录操作结果，并汇集完整情况上报给地调。所有操作顺序与操作结果均存储记录，方便环节追溯。

⑤地调方复述及厂站方核实。地调接收到厂站的操作结果后，如确认操作内容与指令无误，则与厂站进行核实。厂站确认操作结果无误后，告知地调方结果准确，完成此项环节。系统详细记录地调与厂站的沟通内容，方便调度各环节追溯。

⑥地调方收令。地调方最终接收并确认厂站操作结果，对调度指令进行收令，并将调度指令执行后的设备状态等推送给相应系统，以实现状态的及时更新。所有操作均需进行历史记录，方便调度各环节追溯。

为确保调度安全，允许对指令进行人工干预，并在协商确认后结束相关指令。

2.2 调度操作“六步法”评估与模型搭建

2.2.1 调度操作指标设计

在实施调度指令“六步法”之后，需要通过指标体系的建设，更科学地评价调度操作的改进成果。对此，主要考虑以下指标。

(1)

式中：Sa为调度指令接收准确性;a为调度指令下达准确数量;Asum为调度指令下达总量。

(2)

式中：Sb为现场操作指令准确性;b为现场操作指令准确数量;Bsum为现场操作指令总量。

(3)

式中:Sc为调度指令接收准确性;c为调度指令接收准确数量。

(4)

式中：Sd为厂站、地调复诵准确性;d为厂站、地调复诵准确数量;Csum为厂站、地调复诵总量。

(5)

式中：Se为调度指令下达实时性;e为调度指令准时下达数量。

(6)

式中：Sf为调度指令接收实时性;f为调度指令接收准时数量;Dsum为调度指令接收总量。

(7)

式中：Sg为调度指令操作实时性;g为调度指令操作准时数量。

(8)

式中：Sh为地调、厂站复诵防误安全性;h为地调、厂站复诵无误数量。

(9)

式中：Si为调度下令防误安全性;i为调度下令无误数量。

通过结合上述计算规则，为后期二级指标数值计算提供了计算依据。九项指标能够从准确性、实时性和安全性三方面证明调度操作质量的提升。

2.2.2 采用组合加权评估法的电网调度操作

由于电网调度业务较为复杂，单一采用线性加权或者非线性加权都会因为某一指标计算结果偏差较大而无法真实评估调度操作情况。因此，本文采用组合加权评价法进行调度操作评价，即在评价指标的汇总综合计算中，能够融合线性加权评价法和非线性加权评价法，得出的计算结果真实有效偏差小。组合加权评估如式(10)所示。

y=λ1y1+λ2y2

(10)

式中：y为评价值；y1为转换处理后的适用线性加权法的指标值；y2为转换处理后的适用非线性加权法的指标值；λ1为线性加权评价系数；λ2为非线性加权评价系数。

(11)

式中：δ1为线性加权评价值的修正系数；δ2为非线性加权评价值的修正系数。

(12)

(13)

式中：T为组合加权评价得分；n为线性加权指标数量。

(14)

式中：m为线性加权指标数量。

(15)

式中：x为转化处理后的指标值;w为指标x的权重。

(16)

通过上述计算式可得，通过组合加权进行分析能够吸收两种评价的优势并避免了单一模式的劣势，最终的指令有效性评价可得出较为精准的评估结果。

2.2.3 基于DEA模型的指标权重赋予

根据DEA模型，将赋予一级指标和二级指标相应的权重，并基于操作的结果进行计算。由于篇幅受限，以下仅列举南网总调结合南网近几年在调度指挥中根据指标在现实中的重要程度进行的权重分配。

根据调度操作命令的内容，将以准确性、实时性和安全性作为一类主要指标。二类指标作为一类指标细化评价。因此，本文基于调度业务情况并结合厂站和地调单位进行相关的二类指标设计。基于DEA指标权重如表1所示。

表1 基于DEA指标权重表

3 调度操作“六步法”实际应用成果

3.1 调度操作命令评价展示

通过对调度操作的二级指标进行计算，结合DEA的权重赋值，采用式(10)计算调度操作评估结果。同时，对评价值进行分级处理，按照不同的分值体现基于“六步法”的调度操作系统所属档次。

按照调度操作指挥评价结果值，共划分差(0,40]、较差(40,50]、适中(50,70]、良好(70,85]、优(85,100]五个等级。

3.2 调度操作命令成果展示

在已有建设网络发令之后，将进行实际成果应用对比，将抽取系统使用前一年数据与系统使用之后的业务数据进行综合比对。由于系统使用前地调均使用电话下令，步骤上存在一定的不同，因此将使用系统前的多个步骤浓缩成六步，将相关运行次数和平均时间进行累加。系统使用前后业务运行情况对比如表2所示。

表2 系统使用前后业务运行情况对比

由表2可知，在系统使用后地调调度下令均准确无误，并且在工作量提升了20%的情况下，依然提升了运行效率和准确率。

4 结论

本文通过对调度操作指挥的业务理解和分析，设计了符合网络发令的“六步法”。该方法在准确性、实时性和安全性上有着极大的提升。在准确性方面，该方法针对南网区域普通话水平普遍低而调度操作指令对普通话要求较高的问题，通过信息化指令交互的模式快速准确传输调度指令，避免电话发令造成的歧义。在实时性方面，该方法针对调度操作内容进行比对，确保调度指令下达、现场操作指令、厂站和地调复诵三者内容相同，并跟踪实际操作情况，实现了从调度指令下发到现场工作执行一致的效果。在安全性方面，该方法通过标准流程化调度指令，确保调度下令和现场操作形成完整的闭环逻辑，使所有调度操作均安全可控，极大地提升了安全防误水平。