基于D5000平台的智能调度应急辅助决策系统设计应用
国网芜湖供电公司的研究人员夏友斌、黄进、韩亚平、张向阳、肖雅，在2019年第11期《电气技术》杂志上撰文指出，如何提高电网突发故障应急处置效率是调度保障电网安全稳定运行的关键问题。
本文针对D5000系统实际运行中存在可视化应用效果不佳和智能化程度不高的缺点，借助智能搜索和可视化技术，开发了基于D5000平台的智能调度应急辅助决策系统，介绍了智能调度应急辅助决策系统的设计架构和主要功能，包括调度台账自动查询、设备负载率可视化显示、事故预案自动生成和设备缺陷智能管控等4大功能。通过在芜湖调控中心上线使用，验证了该系统的有效性和可推广性，提升了调度员事故处理的决策效率，提高了调度安全生产服务保障能力。
随着经济的高质量发展和人民生活水平的不断提高，电力在社会经济发展中的作用愈发重要，这也对电能质量和供电公司服务水平提出了更高要求。电力调度作为维护电网可靠运行的指挥机构，其业务水平和事故应急处置效率会对电力系统的安全性和稳定性产生直接影响。
电网规模快速发展，调度员需要分析、处理的设备信息和范围也日益扩大，特别是在电网突发紧急故障时，调度员的事故处理效率低下，这就迫切需要开发一套能使调度员实时全面掌握电网运行态势、为处理电网事故提供辅助决策的智能调度系统。
国内电网专家对于调度辅助决策系统的研究主要侧重于电网设备的故障预警和诊断或者开发电网事故预案推演系统，研究的重点多集中于事故前预案的模拟，研究的需求对象多为监控员和省调调度员，没有对地调员处理故障的关键环节进行深入探讨，存在查找调度资料耗时过长和应急处置方案时效性不强的问题。此外，有些供电企业都是采用基于OPEN3000系统开发的调度辅助决策系统，已不能保证系统的正常进行和安全校验。
D5000系统作为智能电网调度技术支持系统，能够实时反映电网潮流分布及电网设备运行状态，对设备进行远方遥控、遥调，从而实现电网运行自动化[4]。但该系统在芜湖供电公司运行期间，可视化应用效果不佳，智能化程度低，已经不适应新时代电网调控运行要求。
本文在分析芜湖电网调控运行现状的基础上，借助智能搜索和可视化技术，设计开发了基于D5000平台的智能调度应急辅助决策系统，介绍了系统的4大核心功能，通过电网实际运行测试验证了系统的有效性和可推广性，提升了调度员事故处理的决策效率。
1 调度应急辅助决策手段需求分析
调度是智能电网的神经中枢，调度员在进行日常调度业务和事故处理时主要依赖调度自动化系统和综合信息文档，其中综合信息文档主要包括调度协议、线路管辖范围及停送电联系人、保护定值和事故预案等基础资料。当前，电网规模化与复杂化的发展使得调度综合信息文档数据日益庞大杂乱，尤其在电网发生系统性跳闸时，调度员需要花大量时间查找海量数据进行决策，使得调控运行人员负担沉重，严重影响电网安全稳定运行。
同时，现有调度系统只是将所有主变、线路负荷预警集中显示，不能反映主变和线路之间的电气联系，调度员根据电网潮流图进行负荷转移时，对于涉及到的主变和线路负荷需要返回到负荷预警窗口进行校验，给电网安全运行带来潜在风险。
调度事故处理流程如图1所示，由于传统应急辅助决策系统缺乏可视化、集成化和智能化，调度员在事故处理时仅靠经验和查找综合资料来辅助决策，导致通知用户和平衡负荷等环节耗时过长，使得调度事故处理效率低、安全性不高。
图1 调度事故处理流程图
2 电网智能调度应急辅助决策系统
1）系统设计目标
与传统的OPEN3000系统相比，D5000系统具有运行可视化和决策智能化等特点，其中决策智能化是以调度员调度思维为框架，以数据可视化显示为界面，以智能算法为核心，提供动态、实时的调度综合信息展示方式。智能调度应急辅助决策系统就是以D5000平台为基础，将调度综合信息文档和智能调度自动化系统进行重新融合，可实现与D5000平台共享调度数据，加强了调度应急管理的整体性和快速性。
2）系统架构设计
本系统使用C/S架构，系统程序部署在应用服务器上，以客户端的形式进行人机交互。系统数据库为金仓数据库，考虑到目前的应用需求和性能指标，将数据库部署在应用服务器上，充分利用芜湖供电公司自动化机房服务器设备。
本系统采用Linux/UNIX作为服务器的操作系统，可充分保障系统数据的安全、充分发挥硬件的效能，以此提高调度员事故处理的决策效率和调度安全生产保障能力，从而缩小故障影响范围，缩短重要用户停电时间，提升调度服务质量。
3）系统物理部署架构
管理员使用连接主站安全Ⅰ区的工作站，采用C/S架构客户端程序进行管理工作，远方工作站通过网络分别接入安全Ⅰ区运维，平台物理部署架构如图2所示。同时支持安全Ⅰ区远程运维，分别部署各个区域运维代理服务器，同时支持所有工作站的远程运维。
图2 平台物理部署架构图
3 系统功能
智能调度应急辅助决策系统的主要功能分为调度台账模块、预警可视模块、智能预案模块、缺陷管理模块4大核心模块。其功能模块如图3所示。
图3 智能调度辅助决策系统功能模块
1）调度台账模块
调度台账主要包括调度协议、线路管辖范围及联系人、保护定值等基础资料，电网出现异常及事故时，调度员根据需求再去查找资料，显然效率不高。
本系统将支撑调度应急决策的综合信息文档整理、归纳到D5000系统中，在每个变电站分别建立了与该变电站相关的调度台账，并做好基础信息实时更新，对上述数据智能抽取，结合可视化技术将数据以图形的形式呈现出来，具体过程如图4所示。基于智能搜索功能的新应用可以方便调度员第一时间准确地通知到线路跳闸联系人，以便对用户变的设备进行倒闸操作，做到精准调度。
图4 调度台账数据分析图
2）预警可视模块
D5000系统中的电网潮流图是调度员进行平衡负荷时的主要参考依据，在传统调度系统中没有将所有主变和线路负荷预警集中到潮流图上，调度员需要返回到设备负荷集中显示窗口进行校验，导致负荷转移耗时过多。本系统将设备负荷换算至负载率，在电网潮流图中实时同步显示，并设置设备重载、过载预警提醒功能。
3）智能预案模块
当电网发生故障跳闸后，故障设备所在变电站会弹窗告警，方便调度员第一时间掌握故障信息进行决策。同时，系统会向故障设备影响到的供电单位推送电网风险预警信息单，让下级调度机构或重要用户也第一时间掌握电网风险，及时做好应急预案，提升应急响应速度。
以往电网设备跳闸后调度员需要依靠经验来转移负荷，以此恢复用户供电，但手段单一、效率低下。该系统将常规事故及异常的事故处理方案存入知识库，当系统发生类似的电网故障时，基于案例推理算法可以直接调用相关应急处置预案。
案例推理算法是寻获与当前电网突发故障具有相似特征的应急预案后，再根据当前电网实际运行状况和调度规程对应急处置方案进行修订。电网突发故障的类型往往不可控，案例推理算法在应用过程中会不断记录超出当前预案库的突发故障类型，并给出相似解。电网突发故障应急处置结束后，调控中心可根据实践处置情况对之进行修订完善，纳入当前的应急预案库，从而提高调度员事故处理时的决策效率。
4）缺陷管理模块
电网设备发生缺陷后，若没有及时消缺，可借助系统对缺陷设备进行标记，并可在厂站和调度潮流图中双重设置缺陷光字牌，方便调度员科学合理调整电网运行方式。系统可识别光字牌设置缺陷管理台账，包括缺陷设备发生的时间、原因、汇报人、接受人及预计消缺时间。调度员在进行倒闸操作和事故处理时能够实时全面掌握缺陷设备信息，对于威胁电网运行的严重缺陷可告知方式员和变电运行人员进行风险管控。
4 系统实现情况分析
本文所述系统功能已经在芜湖调控中心有效、可靠应用，为调度员提供了更加直观和智能的辅助决策手段，从而高效地采取事故应急处理措施。
系统将调度台账和调度自动化系统进行重新融合，实现设备管辖范围和调度关系的智能搜索，在调度潮流图上实现设备负载率动态可视化展示，以及设备缺陷的全过程管控，并在此基础上实现电网事故处置预案自动生成功能。
1）基于智能搜索的调度文档创建
本系统将线路运维范围、停送电联系人、用户变电站设备调度关系划分等资料整理，存入数据库，通过智能搜索技术，将线路运维图和用户变调度关系通过图形查阅直观显示，并标注好操作注意事项。调度台账的智能搜索界面和图形显示分别如图5、图6所示。
图5 线路运维范围图形查阅界面
图6 线路运维范围图形显示界面
2）输变电设备负载率动态可视化显示
在调度潮流图上采用柱状图实时显示主变、输电线路的负载率，如图7所示。此外，当线路和主变重过载时，越限设备会在调度潮流图上闪烁并告警。
3）事故处置预案自动生成
系统在设备跳闸弹窗的基础上，初步实现了事故处置预案的自动生成，如图8所示。事故处置的难点是电网运行方式和调度员事故处理习惯不可控，存入数据库的预案必须滚动更新，并建立事故处置评价机制，不断完善事故应急处置预案。
图7 输变电负载率调度潮流图动态可视
4）设备缺陷的全过程智能管控
系统将缺陷设备双重标识在调度潮流图和厂站上，并可以记录缺陷的综合信息，直到隐患排除。同时，在系统中还可以根据时间自动统计缺陷设备，形成报表便于后期分析管理，如图9所示。
图8 常规设备故障应急预案的自动生成
图9 设备缺陷挂牌及统计管理
5 系统应用效果对比
2018年12月，智能调度应急辅助决策系统在芜湖地调正式投入使用，实现了对调度台账自动查询、设备负载率可视化显示、事故预案自动生成和设备缺陷智能管控。地调员处理电网故障用时的测试结果见表1，调度员查阅调度台账和通知用户耗时平均缩短2/3的时间，该系统有效提高了调度员的事故处理效率，产生了较大的经济效益和社会效益，实践效果良好。
表1 地调员处理电网故障时长/min
电网调度是坚强智能电网的神经中枢，在以建设“三型两网”为目标的新时代电网发展趋势下，研究和开发智能调度应急辅助决策系统已是必然。本文借助智能搜索和可视化技术，完成了对基于D5000平台的智能调度应急辅助决策系统的设计，介绍了智能调度应急辅助决策系统的四大核心功能模块，实际调度运行测试结果验证了该系统的有效性，且表明该系统具有较好的推广性和深入研究价值，提升了调控运行人员事故应急处理时的决策效率。