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摘要：为了面向调度监控一体化运行管理模式，满足智能电网调度业务需求，从电网中电气元件的拓扑关系着手，以电气间隔为分析对象，以电气设备运行状态的智能分析为基本判断依据，提出了基于电气微拓扑的综合智能防误校核方法。该方法以智能拓扑防误为主，以基于拓扑的规则防误为辅，不仅实现了传统五防功能，而且可以根据调控中心的不同要求实现防误功能的多样化，能够自适应电网结构的变化，具有良好的通用性和开放性。
关键词：调控一体化；电气间隔；电气拓扑；防误校核
0引言
电气设备的正确操作是电力系统安全运行的重要保障，必须采取一定的技术方法来有效地防止误操作。防误手段从最初的机械闭锁、电磁闭锁发展到现在的电气闭锁和微机闭锁等。
目前，变电站的防误系统以微机闭锁和电气闭锁相结合运用最多。该系统的防误手段多采用事先建好的软件闭锁逻辑或硬件电气闭锁逻辑，操作防误功能的可靠性完全依赖这些闭锁规则的正确性和完备性。变电站不同接线运行方式千变万化，人为定义闭锁规则很容易遗漏一些条件，同时闭锁逻辑的完备性也很难检查，维护工作量巨大。随着电网规模的不断扩人和电网运行体系的变革，调控一体化系统逐步推广，调控中心SCADA中的设备数量庞大，而且变动频繁，如果仍采用常规人工定义操作逻辑的防误方式，系统维护量将更加巨大。
鉴于目前主流防误方法的不足，本文对拓扑五防加以改进，以电网结构中电气设备的微拓扑分析为基础，以电气间隔为分析对象，通过对电气设备运行状态的智能分析，结合基于间隔微拓扑分析的人工规则定义，实现适应新的智能电网调控一体化运行模式的电气设备操作防误核。
1调度一体化运行模式和技术支持系统。
调控一体化系统，即采用电网调度监控中心加运维操作站的管理模式，电网调度与变电监控一体化设置，变电站运行管理机构分片布点。
调控一体化技术支持系统主要特点为：（1 ）具有标准化和统一的支撑平台，SCADA/PAS/DTS等系统具有完全一致的支撑平台，且各类应用程序的接口（API）均采用IEC61970CIM/CISC规范（公用信息模型/组件接口规范），能很方便地实现与其他系统间的对接；（2）实现了SCADA/PAS/DTS等应用的图库模一体化，满足各系统的不同建模需求；（3）支持实时态、历史态、规划态和调试态等不同的运行状态，并能够方便地进行状态切换；（4）具有完善的一、二次设备模型（通用信息模型CMI ），系统采用面向对象的建模技术，对电网的一、二次设备进行分析，建立以站控层、间隔层、设备层为3个层次的设备模型；（5）实时库数据准确且与现场设备状态保持高度的同步，确保运行人员及时了解电网运行情况，并为相关应用软件提供可靠的数据基础等。
2整体防误流程及实现
本文所提的综合智能防误校核方法以微拓扑形成间隔拓扑网络结构为前提，具体防误流程如图1所示。
2.1建立模型
在变电站一次设备中，开关、刀闸为开断设备，拥有2个拓扑节点，按变压器线圈数目的不同分为4个拓扑节点或6个拓扑节点，其余设备如母线、地刀等均为单拓扑节点设备。
根据综合智能防误分析的需要将所有电气设备和节点建立存储模型，即设备模型（DEV）、节点模型（NODE设备模型中的子类在拓扑分析中获得，设备模型和节点模型信息均从数据库中直接读取。
2.2生成设备间隔
“设备间隔”包含要操作的主设备及与其状态相关的断路器、隔离开关、接地刀闸（简称地刀）、母线、变压器等，根据典型间隔的特点及功能，间隔分成开关类间隔、母线间隔和变压器间隔三大类。要对变电站中某设备进行操作时，以该设备为起点，以母线、单端设备为边界，利用节点与设备的连接关系，由设备搜索到节点，再由节点搜索设备，得到所关联设备的集合，形成设备间隔。
进行设备拓扑分析生成间隔的步骤为：（1）根据设备（最初起始于操作主设备）查找并遍历其所连的所有拓扑节点，若该拓扑节点在节点列表中不存在，插入到节点列表中；否则直接进入下一步。（2）针对（1）中节点查找并遍历其所相连的所有设备，若遇到母线、单端设备结束搜索，将此设备插入到设备列表中；否则进入下一步。（3）根据设备ID ，查找在对应设备列表中是否存在此设备，若不存在，将此设备插入到设备列表中，返同步骤（1）；否则结束搜索。
2.3生成电网拓扑网络图
将微拓扑分析所得节点和间隔内所有设备按照其相互的连接关系填入树列表，形成设备树，用图论技术表示，如图2所示。2.4智能拓扑防误
智能拓扑防误是在建立网络拓扑结构的基础上，以电气间隔为分析对象，通过对电气设备运行状态的智能识别和操作前后的设备运行状态的比较分析，实现基木的五防功能。电气设备的运行状态分为运行、热备用、冷备用和检修rH}4种。如果操作执行后设备运行状态不是运行、热备用、冷备用和检修中的一种，那么设备的运行状态就是异常的，不允许该操作执行。
电气设备的倒闸操作规则就是基于4个运行状态的智能分析和判断而制定的。所述智能拓扑防误推理具体步骤为：（1）对操作设备的间隔内所有设备进行拓扑分析，获得间隔设备树。（2）根据间隔设备树上各设备的实时状态和相互连接关系，分析得出设备当前的运行状态。（3）判断当前的设备运行状态是否正常，若正常则继续执行步骤（4）；否则给出提示，防误程序退出。（4）当前设备运行状态正常的情况下，将待操作设备的开合状态或带电状态更改为操作后的状态，重复步骤（2），分析得出设备操作后的运行状态，若此时状态正常，允许此操作执行，防误程序退出；否则执行下一步（（5）分析操作前后的设备运行状态，分析异常原因并给出提示。 经电气微拓扑分析获得的设备间隔如图3所示。根据开关间隔内断路器51、旁路刀闸517、一般刀闸511/512/513、断路器侧地刀516b/516c的所有可能开合状态，分析得到开关运行状态逻辑如表1所示。
2.5规则定义防误
随着电网规模的不断扩大和接线方式的日益复杂，防误要求不再仅仅局限于传统五防，逐渐趋向于多样化本文提出了基于间隔微拓扑分析的规则定义防误，即在电气间隔内，根据设备树中设备的拓扑连接关系，将设备类型进行详细分类（子类型），针对一类设备进行规则定义，从而解决不同系统的特殊防误校核。
根据间隔设备树内设备的相互连接关系，将各设备的子类型分类为：（1）开关的子类型分为普通开关、线路侧开关、变压器高压侧开关、变压器中压侧开关、变压器低压侧开关、母联开关、旁路开关、分段母线开关、手车开关；（2）刀闸子类型分为普通刀闸、线路侧刀闸、变压器高压侧开关刀闸、变压器中压侧开关刀闸、变压器低压侧开关刀闸、母联开关侧刀闸、旁路刀闸、旁路开关侧刀闸、手车刀闸，I母线刀闸，II母线刀闸，P母线刀闸、变压器侧刀闸、变压器直属刀闸，TV刀闸；（3）地刀子类型分为普通地刀、线路侧地刀、母线侧地刀、中性点地刀、普通开关侧地刀、TV地刀、变压器高压侧开关地刀、变压器中压侧开关地刀、变压器低压侧开关地刀。
规则定义防误方法具体步骤为：（1）获得间隔设备树。（2）分析确定间隔设备树上所有设备的子类型，a.遍历设备树上的所有设备，若其父类型为开关，再遍历设备树上的所有设备，根据它们的父类父确定该开关的子类型，如线路侧开关的判断，先判断设备的父类型，若为开关类型，遍历该间隔设备树上的设备，如可以找到父类型为线路的设备，开关类型为线路侧开关；b.遍历设备树上的所有设备，若其父类型为刀闸或地刀，根据间隔设备树上其相连接设备的父类型和子类型，确定刀闸或地刀的子类型，如线路侧地刀的判断，先判断设备父类型，若为地刀类型，遍历该设备在设备树中所连接的设备，可以找到线路，则为线路侧地刀。
（3）调用防误函数，根据操作的设备类型（父类和子类），从数据库中读取相应的防误规则，通过规
则与设备树中相对应的设备状态的逻辑比较，获得校验结果，若校验成功则执行操作；否则返同错误信息禁止操作，防误规则是经设计人员根据客户需求定义的，以二进制数的形式保存于数据库中，并经过模拟调试保证其正确性，需要时可以直接在数据库的规则库中添加和修改，防误校核函数采用开放式设计，配合规则库规则进行防误校核。
3优点
综合智能防误方法，以智能防误为主，基于间隔微拓扑分析的规则定义防误为辅，采用面向对象的局部拓扑，将电网一次设备划分为设备间隔进行分析，从而简化了包含大量设备的复杂电网，大大提高了对电网拓扑防误分析的速度。
基于电气设备四态判断的智能防误，不依赖人工定义，不受电网结构改变的影响，保证了防误校验的实时性和正确性，也解决了因电网的日益复杂和电力设备的频繁变动而造成的人工定义设备之间操作逻辑的防误方式维护量巨大的问题。
基于间隔微拓扑分析的规则定义防误，可以实现多种特殊的防误需求。如刀闸顺序防误、变压器各侧开关顺序防误、线路热倒刀闸分合防误、变压器直属刀闸防误等。规则是针对某一类设备定义的，而特殊防误需求不多，因此，本方法的规则数量很少；设备的子类型是经过电气微拓扑分析得来的，可以白适应电网结构的变化，防误规则是根据设备的子类型读取，因此规则基木免维护。
4结语
本文所提出的综合智能防误方法设计的防误校验模块己经在多个调控中心上线试运行，为操作票、指令票、远方操作等应用提供了有效的安全防误支持。综合智能校核方法具有良好的白适应性、开放性和可扩展性，可以广泛应用于各等级调控一体化体系中的操作票、指令票和遥控中对电气设备操作的安全校核。
参考文献
[1]朱松林，张劲，乐全明，等.变电站计算机监控系统相关技术[M].北京：中国电力出版社，2009：132-139.
[2]段新辉，高新华.变电站在线式五防技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2010：1-16.
关键词：调控一体化；电气间隔；电气拓扑；防误校核
0引言
电气设备的正确操作是电力系统安全运行的重要保障，必须采取一定的技术方法来有效地防止误操作。防误手段从最初的机械闭锁、电磁闭锁发展到现在的电气闭锁和微机闭锁等。
目前，变电站的防误系统以微机闭锁和电气闭锁相结合运用最多。该系统的防误手段多采用事先建好的软件闭锁逻辑或硬件电气闭锁逻辑，操作防误功能的可靠性完全依赖这些闭锁规则的正确性和完备性。变电站不同接线运行方式千变万化，人为定义闭锁规则很容易遗漏一些条件，同时闭锁逻辑的完备性也很难检查，维护工作量巨大。随着电网规模的不断扩人和电网运行体系的变革，调控一体化系统逐步推广，调控中心SCADA中的设备数量庞大，而且变动频繁，如果仍采用常规人工定义操作逻辑的防误方式，系统维护量将更加巨大。
鉴于目前主流防误方法的不足，本文对拓扑五防加以改进，以电网结构中电气设备的微拓扑分析为基础，以电气间隔为分析对象，通过对电气设备运行状态的智能分析，结合基于间隔微拓扑分析的人工规则定义，实现适应新的智能电网调控一体化运行模式的电气设备操作防误核。
1调度一体化运行模式和技术支持系统。
调控一体化系统，即采用电网调度监控中心加运维操作站的管理模式，电网调度与变电监控一体化设置，变电站运行管理机构分片布点。
调控一体化技术支持系统主要特点为：（1 ）具有标准化和统一的支撑平台，SCADA/PAS/DTS等系统具有完全一致的支撑平台，且各类应用程序的接口（API）均采用IEC61970CIM/CISC规范（公用信息模型/组件接口规范），能很方便地实现与其他系统间的对接；（2）实现了SCADA/PAS/DTS等应用的图库模一体化，满足各系统的不同建模需求；（3）支持实时态、历史态、规划态和调试态等不同的运行状态，并能够方便地进行状态切换；（4）具有完善的一、二次设备模型（通用信息模型CMI ），系统采用面向对象的建模技术，对电网的一、二次设备进行分析，建立以站控层、间隔层、设备层为3个层次的设备模型；（5）实时库数据准确且与现场设备状态保持高度的同步，确保运行人员及时了解电网运行情况，并为相关应用软件提供可靠的数据基础等。
2整体防误流程及实现
本文所提的综合智能防误校核方法以微拓扑形成间隔拓扑网络结构为前提，具体防误流程如图1所示。
2.1建立模型
在变电站一次设备中，开关、刀闸为开断设备，拥有2个拓扑节点，按变压器线圈数目的不同分为4个拓扑节点或6个拓扑节点，其余设备如母线、地刀等均为单拓扑节点设备。
根据综合智能防误分析的需要将所有电气设备和节点建立存储模型，即设备模型（DEV）、节点模型（NODE设备模型中的子类在拓扑分析中获得，设备模型和节点模型信息均从数据库中直接读取。
2.2生成设备间隔
“设备间隔”包含要操作的主设备及与其状态相关的断路器、隔离开关、接地刀闸（简称地刀）、母线、变压器等，根据典型间隔的特点及功能，间隔分成开关类间隔、母线间隔和变压器间隔三大类。要对变电站中某设备进行操作时，以该设备为起点，以母线、单端设备为边界，利用节点与设备的连接关系，由设备搜索到节点，再由节点搜索设备，得到所关联设备的集合，形成设备间隔。
进行设备拓扑分析生成间隔的步骤为：（1）根据设备（最初起始于操作主设备）查找并遍历其所连的所有拓扑节点，若该拓扑节点在节点列表中不存在，插入到节点列表中；否则直接进入下一步。（2）针对（1）中节点查找并遍历其所相连的所有设备，若遇到母线、单端设备结束搜索，将此设备插入到设备列表中；否则进入下一步。（3）根据设备ID ，查找在对应设备列表中是否存在此设备，若不存在，将此设备插入到设备列表中，返同步骤（1）；否则结束搜索。
2.3生成电网拓扑网络图
将微拓扑分析所得节点和间隔内所有设备按照其相互的连接关系填入树列表，形成设备树，用图论技术表示，如图2所示。2.4智能拓扑防误
智能拓扑防误是在建立网络拓扑结构的基础上，以电气间隔为分析对象，通过对电气设备运行状态的智能识别和操作前后的设备运行状态的比较分析，实现基木的五防功能。电气设备的运行状态分为运行、热备用、冷备用和检修rH}4种。如果操作执行后设备运行状态不是运行、热备用、冷备用和检修中的一种，那么设备的运行状态就是异常的，不允许该操作执行。
电气设备的倒闸操作规则就是基于4个运行状态的智能分析和判断而制定的。所述智能拓扑防误推理具体步骤为：（1）对操作设备的间隔内所有设备进行拓扑分析，获得间隔设备树。（2）根据间隔设备树上各设备的实时状态和相互连接关系，分析得出设备当前的运行状态。（3）判断当前的设备运行状态是否正常，若正常则继续执行步骤（4）；否则给出提示，防误程序退出。（4）当前设备运行状态正常的情况下，将待操作设备的开合状态或带电状态更改为操作后的状态，重复步骤（2），分析得出设备操作后的运行状态，若此时状态正常，允许此操作执行，防误程序退出；否则执行下一步（（5）分析操作前后的设备运行状态，分析异常原因并给出提示。 经电气微拓扑分析获得的设备间隔如图3所示。根据开关间隔内断路器51、旁路刀闸517、一般刀闸511/512/513、断路器侧地刀516b/516c的所有可能开合状态，分析得到开关运行状态逻辑如表1所示。
2.5规则定义防误
随着电网规模的不断扩大和接线方式的日益复杂，防误要求不再仅仅局限于传统五防，逐渐趋向于多样化本文提出了基于间隔微拓扑分析的规则定义防误，即在电气间隔内，根据设备树中设备的拓扑连接关系，将设备类型进行详细分类（子类型），针对一类设备进行规则定义，从而解决不同系统的特殊防误校核。
根据间隔设备树内设备的相互连接关系，将各设备的子类型分类为：（1）开关的子类型分为普通开关、线路侧开关、变压器高压侧开关、变压器中压侧开关、变压器低压侧开关、母联开关、旁路开关、分段母线开关、手车开关；（2）刀闸子类型分为普通刀闸、线路侧刀闸、变压器高压侧开关刀闸、变压器中压侧开关刀闸、变压器低压侧开关刀闸、母联开关侧刀闸、旁路刀闸、旁路开关侧刀闸、手车刀闸，I母线刀闸，II母线刀闸，P母线刀闸、变压器侧刀闸、变压器直属刀闸，TV刀闸；（3）地刀子类型分为普通地刀、线路侧地刀、母线侧地刀、中性点地刀、普通开关侧地刀、TV地刀、变压器高压侧开关地刀、变压器中压侧开关地刀、变压器低压侧开关地刀。
规则定义防误方法具体步骤为：（1）获得间隔设备树。（2）分析确定间隔设备树上所有设备的子类型，a.遍历设备树上的所有设备，若其父类型为开关，再遍历设备树上的所有设备，根据它们的父类父确定该开关的子类型，如线路侧开关的判断，先判断设备的父类型，若为开关类型，遍历该间隔设备树上的设备，如可以找到父类型为线路的设备，开关类型为线路侧开关；b.遍历设备树上的所有设备，若其父类型为刀闸或地刀，根据间隔设备树上其相连接设备的父类型和子类型，确定刀闸或地刀的子类型，如线路侧地刀的判断，先判断设备父类型，若为地刀类型，遍历该设备在设备树中所连接的设备，可以找到线路，则为线路侧地刀。
（3）调用防误函数，根据操作的设备类型（父类和子类），从数据库中读取相应的防误规则，通过规
则与设备树中相对应的设备状态的逻辑比较，获得校验结果，若校验成功则执行操作；否则返同错误信息禁止操作，防误规则是经设计人员根据客户需求定义的，以二进制数的形式保存于数据库中，并经过模拟调试保证其正确性，需要时可以直接在数据库的规则库中添加和修改，防误校核函数采用开放式设计，配合规则库规则进行防误校核。
3优点
综合智能防误方法，以智能防误为主，基于间隔微拓扑分析的规则定义防误为辅，采用面向对象的局部拓扑，将电网一次设备划分为设备间隔进行分析，从而简化了包含大量设备的复杂电网，大大提高了对电网拓扑防误分析的速度。
基于电气设备四态判断的智能防误，不依赖人工定义，不受电网结构改变的影响，保证了防误校验的实时性和正确性，也解决了因电网的日益复杂和电力设备的频繁变动而造成的人工定义设备之间操作逻辑的防误方式维护量巨大的问题。
基于间隔微拓扑分析的规则定义防误，可以实现多种特殊的防误需求。如刀闸顺序防误、变压器各侧开关顺序防误、线路热倒刀闸分合防误、变压器直属刀闸防误等。规则是针对某一类设备定义的，而特殊防误需求不多，因此，本方法的规则数量很少；设备的子类型是经过电气微拓扑分析得来的，可以白适应电网结构的变化，防误规则是根据设备的子类型读取，因此规则基木免维护。
4结语
本文所提出的综合智能防误方法设计的防误校验模块己经在多个调控中心上线试运行，为操作票、指令票、远方操作等应用提供了有效的安全防误支持。综合智能校核方法具有良好的白适应性、开放性和可扩展性，可以广泛应用于各等级调控一体化体系中的操作票、指令票和遥控中对电气设备操作的安全校核。
参考文献
[1]朱松林，张劲，乐全明，等.变电站计算机监控系统相关技术[M].北京：中国电力出版社，2009：132-139.
[2]段新辉，高新华.变电站在线式五防技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2010：1-16.