基于狀態(tài)機(jī)原理的電網(wǎng)啟動(dòng)方案自動(dòng)編制系統(tǒng)研究

王俊力，王曉雨

（包頭供電局，內(nèi)蒙古 包頭 014030）

0 引言

隨著智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)，在電力調(diào)度領(lǐng)域中，設(shè)備啟動(dòng)方案的編寫與校驗(yàn)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。人工編寫啟動(dòng)和校驗(yàn)方案，不僅無法快速完成，還易產(chǎn)生遺漏，降低方案的可靠性。本文結(jié)合當(dāng)前的電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、啟動(dòng)過程中和啟動(dòng)結(jié)束后的電網(wǎng)各斷面結(jié)構(gòu)和潮流計(jì)算結(jié)果，搭建設(shè)備啟動(dòng)模型、組建專家系統(tǒng)規(guī)則庫（包括開關(guān)、線路、主變壓器、母線、整流變壓器、保護(hù)等各類電網(wǎng)設(shè)備啟動(dòng)操作規(guī)則），建立電網(wǎng)啟動(dòng)方案自動(dòng)編制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)介紹

1.1 電網(wǎng)操作基礎(chǔ)知識(shí)庫

1.1.1 建立電網(wǎng)層級(jí)拓?fù)淠Ｐ?/p>

根據(jù)電網(wǎng)設(shè)備層級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將電網(wǎng)分為廠站網(wǎng)絡(luò)層、宏間隔層、微間隔層、原子設(shè)備層[1]，如圖1所示。

通過接口從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中獲取設(shè)備模型后，按照圖1生成對應(yīng)的層級(jí)拓?fù)洌到y(tǒng)可根據(jù)啟動(dòng)方案各個(gè)步驟的層級(jí)拓?fù)浣⒉煌某绷鞣绞剑奖銓＜蚁到y(tǒng)根據(jù)啟動(dòng)方案內(nèi)容分析調(diào)用[2]。

圖1 層級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

1.1.2 利用概念圖理論對電力基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行提取與存儲(chǔ)

根據(jù)電力領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)建立概念節(jié)點(diǎn)，將概念節(jié)點(diǎn)細(xì)分為概念類型標(biāo)識(shí)符和概念標(biāo)識(shí)符所指項(xiàng)域，用“概念類型：{所指項(xiàng)域}”的形式將電力系統(tǒng)一次設(shè)備表示為概念節(jié)點(diǎn)的形式[3]。

以線路為例，如：“線路：{包萬2E43線}”。其中，線路表示概念類型標(biāo)識(shí)符，泛指所有的線路，而包萬2E43線表示符合類型標(biāo)識(shí)符“線路”的個(gè)體，即表示具體的線路。

1.1.3 電網(wǎng)操作基礎(chǔ)知識(shí)的謂詞形式存儲(chǔ)

若對電網(wǎng)操作知識(shí)進(jìn)行推理，首先要解決其在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)問題。基于格理論將表示的電力領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)分為概念節(jié)點(diǎn)謂詞、關(guān)系節(jié)點(diǎn)謂詞和概念圖謂詞，并存入數(shù)據(jù)庫中[4]。

1.2 基于產(chǎn)生式模型的專家系統(tǒng)規(guī)則庫

專家系統(tǒng)規(guī)則庫是具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)[5]。基于專家系統(tǒng)規(guī)則庫的設(shè)計(jì)思想，依據(jù)內(nèi)蒙古電網(wǎng)啟動(dòng)方案的編寫原則，建立啟動(dòng)方案結(jié)構(gòu)規(guī)則庫和產(chǎn)生式模型規(guī)則庫，其中產(chǎn)生式模型規(guī)則庫又分為調(diào)試項(xiàng)目生成規(guī)則庫、啟動(dòng)條件生成規(guī)則庫、調(diào)試路徑生成規(guī)則庫、電網(wǎng)操作規(guī)則庫、操作術(shù)語規(guī)則庫[6]。啟動(dòng)方案結(jié)構(gòu)規(guī)則庫存儲(chǔ)的是啟動(dòng)方案結(jié)構(gòu)組成知識(shí)，電網(wǎng)啟動(dòng)方案的結(jié)構(gòu)包含啟動(dòng)范圍、調(diào)試項(xiàng)目、啟動(dòng)條件、預(yù)定啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)步驟、調(diào)試系統(tǒng)6個(gè)部分。該部分規(guī)則為固定內(nèi)容表現(xiàn)形式，可直接存儲(chǔ)為固定知識(shí)結(jié)構(gòu)形式，在生成時(shí)，直接按規(guī)定的形式生成即可，不需要判斷[7]。產(chǎn)生式模型規(guī)則庫生成內(nèi)容主要由推理分析得出的條件來決定，如調(diào)試項(xiàng)目部分生成內(nèi)容總結(jié)，見表1。

分析表1內(nèi)容可知，采用產(chǎn)生式知識(shí)法表示知識(shí)存儲(chǔ)較合適。產(chǎn)生式的基本形式為P→Q或者IFPTHEN Q，P是產(chǎn)生式的前提，也稱為前件，它給出了產(chǎn)生式可否使用的先決條件，由事實(shí)的邏輯組合來構(gòu)成；Q是一組結(jié)論或操作，也稱為產(chǎn)生式的后件，它指出當(dāng)滿足前提P時(shí)，應(yīng)該推出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的動(dòng)作。產(chǎn)生式的含義為如果前提P滿足，則可推出結(jié)論Q或執(zhí)行Q所規(guī)定的操作，設(shè)計(jì)完成的系統(tǒng)規(guī)則庫結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 啟動(dòng)方案編制系統(tǒng)規(guī)則庫結(jié)構(gòu)示意圖

表1 調(diào)式項(xiàng)目生成內(nèi)容總結(jié)示意表

1.3 智能生成電網(wǎng)啟動(dòng)方案

電網(wǎng)設(shè)備啟動(dòng)方案的編制步驟具有先后順序和邏輯規(guī)律，狀態(tài)機(jī)的本質(zhì)就是對具有邏輯順序或時(shí)序規(guī)律事件的一種描述方法，可利用狀態(tài)機(jī)原理實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)啟動(dòng)方案的啟動(dòng)步驟智能生成。

基于狀態(tài)機(jī)原理的啟動(dòng)步驟生成技術(shù)主要包含兩個(gè)部分：一個(gè)為用于智能生成沖擊路徑、定相核相路徑、相關(guān)保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)路徑的基于產(chǎn)生式表示法的智能拓?fù)渫评砑夹g(shù)；另一個(gè)為根據(jù)第一步生成的路徑，生成電網(wǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程所需操作步驟的基于Moore狀態(tài)機(jī)原理的產(chǎn)生式規(guī)則推理技術(shù)[8]。

1.3.1 基于產(chǎn)生式表示法的智能拓?fù)渫评砑夹g(shù)

基于產(chǎn)生式表示法的智能拓?fù)渫评砑夹g(shù)是產(chǎn)生式規(guī)則推理技術(shù)與智能拓?fù)浞治黾夹g(shù)的結(jié)合[9-10]，依據(jù)線路沖擊路徑生成的規(guī)則、定相核相路徑生成的規(guī)則、相關(guān)保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)路徑生成的規(guī)則,分別構(gòu)建設(shè)備沖擊路徑生成推理控制策略、定相核相路徑生成推理控制策略、相關(guān)保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)路徑生成推理控制策略，逐步生成調(diào)試路徑，見圖3。

圖3 調(diào)試路徑生成策略示意圖

1.3.2 基于Moore型狀態(tài)機(jī)原理的產(chǎn)生式規(guī)則推理技術(shù)

新設(shè)備啟動(dòng)引起電網(wǎng)狀態(tài)變化是從電網(wǎng)初態(tài)到?jīng)_擊路徑電網(wǎng)狀態(tài)，到定相核相路徑電網(wǎng)狀態(tài)，再到相關(guān)保護(hù)帶負(fù)荷試驗(yàn)路徑電網(wǎng)狀態(tài)，最后到電網(wǎng)恢復(fù)態(tài)[11]。其中的狀態(tài)是有限的，不重疊的，在某一時(shí)刻一定會(huì)在某個(gè)固定的狀態(tài)[12-17]。

2 應(yīng)用實(shí)例

以某地民業(yè)線啟動(dòng)為例，進(jìn)行送電操作，民勝變電站側(cè)、哈業(yè)變電站側(cè)的接線方式分別見圖4、圖5。啟動(dòng)方案生成步驟如下。

圖4 民勝變電站側(cè)接線方式示意圖

圖5 哈業(yè)變電站側(cè)接線方式示意圖

（1）確認(rèn)操作任務(wù)。“110 kV民業(yè)線啟動(dòng)”。

（2）解析操作任務(wù)。“110 kV民業(yè)線啟動(dòng)”轉(zhuǎn)化為謂詞形式，匹配基礎(chǔ)知識(shí)庫，得出相關(guān)設(shè)備民業(yè)線、156開關(guān)、121開關(guān)可進(jìn)行的多種操作過程組合。

（3）拓?fù)浞治觥５贸鲈O(shè)備實(shí)時(shí)信息和相關(guān)屬性信息，轉(zhuǎn)化為謂詞形式，與解析操作任務(wù)結(jié)果進(jìn)行比較，篩選出相關(guān)設(shè)備可進(jìn)行的操作，即民業(yè)線、156開關(guān)、121開關(guān)可進(jìn)行送電沖擊、定相及帶負(fù)荷保護(hù)試驗(yàn)操作。

（4）相關(guān)方式確認(rèn)。通過人機(jī)交互，選擇民勝變電站母聯(lián)112開關(guān)和110 kV 2號(hào)母線作為送電電源，確定民業(yè)線和156開關(guān)為新建設(shè)備，確定啟動(dòng)后電網(wǎng)恢復(fù)路徑方式。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系及調(diào)試路徑生成規(guī)則，推理得出操作路徑：沖擊156開關(guān)；沖擊民業(yè)線；121開關(guān)-6刀閘處定相；帶負(fù)荷保護(hù)試驗(yàn)；電網(wǎng)方式恢復(fù)。

（5）智能生成。基于得出的操作路徑，通過匹配電網(wǎng)操作規(guī)則和電網(wǎng)操作術(shù)語知識(shí)庫得出滿足要求的操作步驟，見圖6。

圖6 110 kV民業(yè)線的啟動(dòng)方案操作步驟

（6）系統(tǒng)根據(jù)項(xiàng)目規(guī)則庫、啟動(dòng)條件規(guī)則庫生成設(shè)備命名、啟動(dòng)范圍、啟動(dòng)條件及準(zhǔn)備工作等內(nèi)容。

（7）最后，系統(tǒng)根據(jù)啟動(dòng)方案結(jié)構(gòu)規(guī)則庫生成完整啟動(dòng)方案，見圖7。

圖7 自動(dòng)生成的民業(yè)線啟動(dòng)方案

3 結(jié)束語

啟動(dòng)方案智能編制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)方案的規(guī)范、精準(zhǔn)編寫，提高了方案編制的效率和質(zhì)量，并以此推動(dòng)啟動(dòng)方案內(nèi)容、術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)化。啟動(dòng)方案生成與校核的流程化管理，大幅減輕了方式人員編制啟動(dòng)方案的工作壓力，提高了電網(wǎng)調(diào)度的智能化水平。