基于云边协同的变电站倒闸操作平台设计与实现_陈建洪.pdf

第 47 卷 第 2 期 电 网 技 术 Vol.47 No.2 2023 年 2 月 Power System Technology Feb.2023 文章编号：1000-3673（2023）02-0833-09 中图分类号：TM 721 文献标志码：A 学科代码：47040 基于云边协同的变电站倒闸操作平台设计与实现 陈建洪1，黄运豪2，林静怀1，刘东2，陈郑平1，狄方春2（1国网福建省电力有限公司，福建省 福州市 350003；2电力调度自动化技术研究与系统评价北京市重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)，北京市 海淀区 100192）Design and Implementation of Substation Switching Operation Platform Based on Cloud-edge Cooperation CHEN Jianhong1,HUANG Yunhao2,LIN Jinghuai1,LIU Dong2,CHEN Zhengping1,DI Fangchun2(1.State Grid Fujian Electric Power Company,Fuzhou 350003,Fujian Province,China;2.Beijing Key Laboratory of Research and System Evaluation of Power Dispatching Automation Technology (China Electric Power Research Institute),Haidian District,Beijing 100192,China)ABSTRACT:With the rapid development of smart grid technology,the integrated automation technology of substations has achieved significant improvement.However,the automatic operation functions of monitoring,operating and maintaining are not perfect.For example,the switching operation depends mostly on the traditional manual operation with one step after another,which is inefficient and far from meeting the development needs of the power system.Based on the dispatching and control cloud platform,the cloud-edge coordination cooperation technology is used to realize the integrated online management and control in the whole process of delivering the dispatching order,getting the operation ticket,rehearsing and operating,which improves the efficiency and accuracy of the substation switching operation.Firstly,the cloud and the edge sides are determined based on the business roles of the cloud center,the workstations of the anti-misoperation,and the mobile APPs during the substation switching operation.Then,based on the whole process of the switching operation,the mechanisms of cloud-edge interaction and cloud-edge cooperation are designed to form a switching anti-misoperation platform with the full perception of the running status,full process of the anti-misoperation,full online of the operation and full cooperation of the business operation.The reputation mechanism is introduced to improve the anti-misoperation accuracy of the edge nodes.Finally,through experiments,the performance evaluation,system scalability and anti-misoperation accuracy of the cloud-edge model are 基金项目：国网福建省电力有限公司科技项目-基于云边协同的变电站“防误云”关键算法研究(521300190026)。Project Supported by Science and Technology Program of State Grid Fujian Electric Power Corporation(Research on the Key Algorithm of Anti-misoperation Cloud in Substation Based on Cloud-edge Cooperation(521300190026).verified and analyzed.The results show that the anti-misoperation platform designed in this paper has a certain advantages in improving the switching operation efficiency and accuracy.KEY WORDS:dispatching and control cloud;cloud-edge interaction;cloud-edge cooperation;switching operation;anti-misoperation 摘要：随着智能电网技术的快速发展，变电站综合自动化技术取得了显著的提高。但监控与运维自动操作功能尚不完善，倒闸操作大多依赖于传统的人工逐项依次操作的方式，倒闸效率低下，已远远不能适应电力系统的发展需求。该文基于调控云平台利用云边协同技术实现调令、操作票、预演、操作全流程一体化在线协同管控，提高变电站倒闸操作效率与准确性。首先依据变电站倒闸操作过程中云防误中心与防误子站、移动终端的业务角色确立了云端和边缘侧，然后基于倒闸操作全流程设计了云边交互、云边协同机制，形成了状态全感知、防误全过程、操作全在线、业务全协同”倒闸防误操作平台，并引入信誉机制提高边缘节点的防误可信度，通过实验对云边模型性能评估、系统可扩展性、防误准确性等方面进行了验证分析，结果表明所设计的云边协同倒闸防误操作平台在在提升倒闸操作效率和准确性方面具有一定的优势。关键词：调控云；云边交互；云边协同；倒闸；防误 DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2021.2082 0 引言 变电站微机防误闭锁系统经过 20 多年的发展，已成为防止电气误操作的关键技术手段，在防止电气误操作、保障作业现场人身安全以及电网安全方面发挥了显著的作用。目前变电站倒闸操作模式下，调令通过电网调度运行管理系统(power grid 834 陈建洪等：基于云边协同的变电站倒闸操作平台设计与实现 Vol.47 No.2 dispatching operation management system，OMS)系统下达，运维人员在运检系统进行人工写票，完成后打印操作票到变电站防误主机进行模拟预演、传票等操作1-3。随着国网公司“一键顺控”和“全流程、全防误、全顺控”的电网调度操作体系的推广应用，电网调度端、站端协同操作的方式在电网调控过程中越来越普遍，凸显出了目前变电站倒闸防误操作效率方面存在如下不足：1）在调度主站与变电站微机五防系统一体化协同方面，缺少必要的平台支撑手段，无法实现调度下令、操作票生成、操作票模拟预演、现场倒闸操作全过程的一体化在线协同管控；2）系统采用人工写票方式，极易出现操作逻辑错误，实际工作中填写操作票时错票、废票、写票慢等问题突出，效率低下，无法实现调令、操作票、预演、操作全过程、在线化管控；3）变电站防误倒闸操作平台采用电脑钥匙传票，技术上无法实现监护人和操作人的步步监护，而且电脑钥匙操作显示不完整、不直观4-5。同时当前调度系统数据呈现如下特点：1）数据采集密度大，种类多，数据量呈爆炸式增长；2）数据分布在不同的应用系统中。因此仅仅依靠防误子系统进行数据处理，等待时间较长，无法满足终端实时性需求。近年来，随着电网智能化快速发展，国内外科研工作者对变电站倒闸防误操作全过程也进行了深入研究，国内，文献6-8对变电站倒闸操作的操作票生成环节进行了深入研究，基于设备关联关系、倒闸操作规则等属性，设计了各具特点的智能成票系统，有效减少了倒闸操作票的编写，一定程度上提高了倒闸操作效率，但智能化程度不高，在操作票生成、主子站操作票模拟预演等过程一体化协同方面较弱。文献9通过构建防误专家知识库，并建立拓扑防误模型，在一定程度上提高了防误预演校核的准确性，但防误准确性高度依赖于专家知识库、防误模型的完整性，而当前还无法实现专家知识库及防误模型的实时动态更新。在国外，文献10设计了具备高度精准推理生成操作票的变电站倒闸专家系统，智能化程度有一定程度的提高，但电网规模较国内相对较小，调度操作指令比较单一，不具备通用性。国内外对变电站倒闸操作的研究取得了一定的进展，但整体上倒闸效率低下，都还无法实现调令、操作票、预演、操作等全过程、一体化协同及在线协同管控。技术上无法实现监护人和操作人的步步监护，缺乏有效手段控制人为因素导致的误操作。而随着边缘计算技术的发展，云边分工协同的任务处理机制为当前变电站倒闸操作面临的问题提供了一种全新的解决思路11-14。利用云边协同机制可实现变电站倒闸操作全流程一体化协同管控，减少防误子站数据处理、存储压力等，提高变电站倒闸操作效率15-17。综上所述，本文围绕调控云平台，运用云边协同技术，实现边缘侧防误子站智能成票、自动防误预演等功能改造，完成云端远程开票、一二次设备全防误全过程管理。同时构建电力无线专网“人物连接”关系，利用移动终端图像识别等技术，实现移动终端无线接收云端操作票、压板状态图像识别、蓝牙传输开锁以及倒闸操作全过程信息在线化。在调控云平台建立全省域变电站防误系统、移动终端与云防误中心的跨安全区泛在互联，实现云端对防误设备状态感知、图模管理、调度操作任务和变电倒闸操作票全流程管理。逐步建成“状态全感知、防误全过程、操作全在线、业务全流程”倒闸防误操作平台。1 云边协同平台总体设计 1.1 系统架构设计 本文遵循“电力物联网”思维，运用边缘计算、全息感知、移动应用等技术，建立变电站防误子站、移动终端与云平台的电力互联和人机交互，构造了具有“防误子站智能成票、云边联合在线防误、移动终端无线开锁、状态图像在线识别、业务在线化管控”等特征的倒闸操作平台