0引言
　　
　　電網設備的運行、操作和事故處理是電網調度的重要職責，倒閘操作是完成這些工作的手段，如何*杜絕誤操作已成為電網調度日常管理工作中一個重要而棘手的問題。正確無誤的操作票是防止誤操作的根本。電網調度操作票是在考慮系統運行方式、保護配合、安全操作規則等要求下，保證設備運行方式的正確改變改變而制定的嚴格操作步驟。開寫調度操作票是一項經驗性很強的工作，難以建立的數學模型，需要熟練的專業知識和運行經驗才能解決。目前，電力系統正經歷著市場化改革，系統運行方式更加復雜多變，設備大多運行在接近安全極限的水平下，設備的倒閘操作更加頻繁，開寫正確操作票的復雜程度、頻繁程度以及誤操作帶來的損失都較以往增大了。調度操作票自動生成系統對減輕調度員擬票的壓力、提高調度操作水平具有十分重要的意義。
　　
　　目前現場運用的調度操作票系統能夠對一些典型的操作票進行推理自動形成，但對于復雜的操作任務大多為“以機代筆”，或是對典型歷史票進行修改。雖已有大量研究力圖解決這個難題,但由于調度規則的多樣性和易變性，使操作票自動生成的推理與實現受到較大制約，關于操作規則的描述、識別和學習仍然是解決操作票系統智能性的一個重要課題。另外，確保操作的安全性是調度操作票的根本。安全校核是過去調度操作票系統較少考慮的，其原因是沒有與實時運行的電網監控系統連接，是離線運行的，沒有結合實時運行狀態進行安全校核分析。現有的調度操作票系統大多是單一運行的，隨著電力系統的發展，其功能的局限性隨之顯現，例如未能與實時SCADA系統融合，使安全校核難以實現，以及不能實現網絡流程化執行與管理等。
　　
　　本文重點研究操作規則的描述與共識問題，提出建立用戶可配制的動態模板方案解決操作規則的描述與學習，并研究在此基礎上的通用推理機制；研究調度操作票的安全校核，通過調用電網的實時運行狀態進行安全校核，確保自動生成的操作票的正確性；提出利用多智能體系統（MAS——multi-agentsystem）開發和實現與SCADA系統共享實時數據，并與調度管理信息系統（DMIS）集成的新型智能化電網調度操作票自動生成與管理系統，該系統集自動開票、手工開票、模擬預演、流程化審核、執行與管理等多種實用功能于一體，并具有良好的用戶可維護性。
　　
　　一、系統總體結構
　　
　　近年來，分布式人工智能技術的研究已經取得了較大的進展，尤其是MAS已成為目前研究的熱點。MAS在兼顧單智能體系統優點的同時，重點解決功能獨立的智能體之間通過協商、協調和協作，完成復雜的控制任務或解決復雜的問題。將MAS應用到解決電網調度操作票的自身及與SCADA系統和DMIS之間的協作問題，可以充分發揮協作的潛力與優勢。圖1是基于多智能體的電網調度操作票系統整體功能框圖。圖中，SCADA系統和DMIS是為某省開發時已具備的功能，其他均為新開發功能。系統協調模塊負責采用MAS解決操作票智能體與SCADA和DMIS之間的協作。操作票系統從SCADA系統接收電網運行實時數據，為操作票安全校核提供可信的數據依據。操作票系統是一個分布式網絡系統，分布在調度中心的主控室和相關部門，為調度員提供智能化的擬票、審核、管理環境。一張操作票生成并經過審核后，通過DMIS向有關廠站發布執行這張操作票。操作票生成模塊包括自動開票、智能化手工開票、圖形模擬演示和流程化審核管理等功能。

　　
　　二、操作規則的動態模板設計與實現
　　
　　一張操作票是針對特定設備和特定操作任務、根據電網安全操作規程、按照規范的操作術語描述順序倒換有關設備運行狀態的操作指令集。因此，可以認為操作票是由操作對象、操作任務、操作規則和操作術語4個要素組成。其中:操作對象包括調度所轄的所有一次、二次設備，例如母線、聯絡線路、開關、保護等;操作任務包括保證電網安全運行的所有運行維護操作，例如XX線路由運行轉檢修等，不同操作對象的操作任務也不同;為了調度操作的準確和規范，各地相應制定了調度術語規范，操作術語即是對此規范的描述，各地也不一致;操作規則是確保電網安全運行的根本策略，指導操作順序的制定，需要與實時的電氣設備運行狀況和電網接線方式、保護密切配合。
　　
　　正是由于課作規則的重要性和特殊性，以及網調度操作的綜合性，使得既不能用數學模型來描述，又不適宜直接用開關控制邏輯描述。有的研究用句法識別和認知模型實現操作規則的描述，但研究合理的調度操作規則表述方法仍是操作票推理和用戶可維護、甚至操作票可用性的關鍵問題，也是一直制約操作票自動生成系統推廣使用的主要因素。
　　
　　本文提出動態操作規則模板思想，通過建立分類分層的操作規則模板，與不同類設備的操作規則相對應，同時研究基于規則模板的通用的匹配推理機制和操作規則模板的用戶專家指導學習機制，以解決操作票的自適應性和用戶可維護性，實現操作票的通用性。
　　
　　操作規則模板按設備類型分為母線、開關、變壓器、線路、保護和重合閘6類，每類又按總操作任務、接線形式、子操作任務、相關設備、初始狀態、目標狀態進一步劃分。以母線類為例說明分層模板的設計，如圖2所示。

　　
　　設計了直觀易懂的操作規則配制平臺，用戶可以根據電網的特點定制規則模板，并形成規則庫供具體設備配制時引用。開發了基于規則模板的推理機制，推理過程是一個從"用戶選擇設備＋操作任務→拓撲分析＋安全校核→匹配操作規則模板庫→推理控制→術語翻譯→生成操作票"的匹配過程。系統提供了在接線圖上選擇設備、操作任務的功能，程序根據選定的設備進行安全校核和拓撲分析，尋找相關接線形式和設備，查詢操作規則庫，采用數據驅動的前向推理機制，循環利用操作規則進行推理，逐步匹配形成操作序列，然后通過操作術語翻譯成一張符合現場要求的操作票。
　　
　　無論是單項操作任務還是復合操作任務，都能用規則模板動態形成相應的規則庫，而且動態操作規則模板技術易于實現規則的修改、完善以及操作票的推理和自動生成，并能解決操作票系統的通用化問題，提高了它的生命力。
　　
　　三、安全校核
　　
　　計算機代替人擬寫操作票不僅為了提高出票效率，還應該提高出票的正確性。如果操作票系統離線運行，將不能客觀科學地根據電氣設備的實時運行狀態嚴把安全校核關。要讓計算機自動生成一張正確的操作票，不僅需要遵守正確的操作規則，同時要給它以正確的數據基礎。這個數據基礎必須正確反映系統的運行狀態，而SCADA系統實時地反映了電力系統各種電氣設備的運行狀態。本文利用MAS的協調與協作機制解決操作票系統與SCADA系統之間的集成，在充分發揮各個智能體功能的基礎上，通過任務分解、協調控制實現了操作票系統與SCADA系統的通信和功能擴充。操作票系統根據需要從SCADA系統中讀取所需的實時數據，結合規則模板底層設置的相關設備的初始狀態與目標狀態，比較規則規定的初始狀態與實時狀態是否一致，進行拓撲分析和安全校核，形成符合要求的操作步驟，或者提示安全校核不合格的設備。
　　
　　考慮到有連續開幾張操作票的情況，系統設置了在線、離線和開票3種狀態。當系統處于在線狀態時，接線圖上顯示的是實時運行狀態，開關、刀閘都不能操作;當從在線切換到離線狀態時，圖形上保留了在線時設備的狀態，但允許人工修改設置設備狀態，作為擬寫操作票的狀態，同樣在此狀態下生成操作票時進行安全校核;在離線狀態下，系統還能實現操作步驟的圖上預演，直觀檢查操作票的正確與否。
　　
　　四、通用性和用戶可維護性實現
　　
　　操作票系統通用化的難點是操作規則的表示及與之緊密結合的推理過程。以往的方法往往試圖窮舉各種可能的操作任務，并設計成對應的程序模塊，然后提供定制的選擇界面，用戶在給定的操作任務列表中選擇操作任務，程序轉入對應的程序模塊，生成操作票。這種實現方式往往是針對某一具體單位開發的，在一定時間內能夠發揮作用，但推廣到其他地方則需要開發人員做大量工作，因為各地操作規則、任務類別、操作術語有所不同，這種程序模塊化實現方式根本上難以保證通用性。
　　
　　本系統建立了可定制的操作規則模板，將操作規則用操作任務、操作對象、接線方式、相關操作、初始狀態、目標狀態、操作術語等可視化地以符號邏輯的形式表示，并且該規則庫允許現場專家修改增加，包括增加新的操作任務、配置新的操作規則模板。操作票的推理就是針對具體設備和操作任務利用操作規則進行匹配的過程。操作規則庫和操作術語庫都提供了用戶維護平臺。另外，采用開放式OracIe數據庫以及與現場SCADA系統相同的圖形界面和規范化的設備命名規則，用戶可以方便地添加新設備，并為其配制操作規則，保證了系統的用戶可維護性和通用性。
　　
　　五、系統實現及應用
　　
　　基于MAS、動態操作規則模板思想，采用VisualC++6.0、Delphi6.0和OraCle9i數據庫開發實現了滿足電網調度操作需要的智能化操作票自動生成與管理系統。該系統采用面向對象編程技術、的圖形技術、分布式數據庫技術和通信技術，集自動開票、手工開票、模擬操作和培訓、與實時SCADA系統通信、與DMIS集成等多種功能于一體。同時，在系統設計和開發實現過程中一直貫穿用戶可維護的思想。采用"所見即所得"開發方法，設計真實反映電網運行狀態的實時全圖形化開票環境。為了避免運行人員長期使用自動開票系統可能出現的有關運行知識的疏忽，開發模擬操作和操作培訓環境。實現了一個能夠實時在線的開票系統，從SCADA系統接收實時數據，為開票提供真實正確的數據基礎。經過網絡化的開票和審核流程后，操作票與DMIS集成，實現全網內的流程化執行管理。本系統己經成功應用于某省電網。
　　
　　六、結語
　　
　　本文提出了將多智能體系統應用于電網調度操作票系統的開發與實現，研究了操作票系統與SCADA系統、DMIS之間的協調和協作。提出了動態模板方案解決操作規則的表示、學習及通用化推理問題。開發并實現了與SCADA系統共享實時數據的集自動開票、手工開票、模擬預演、流程化審核、執行、管理等多種實用功能于一體以及用戶可維護的新型智能化電網調度操作票自動生成和管理系統。應用表明，該系統能夠大大提高開票的智能性和正確率，而且動態模板設計和用戶可配制操作規則的實現證明了系統具有很好的通用性及生命力。
　　
　　參加本文研究及開發工作的還有華北電力大學碩士研究生范利國、劉強、郭碧援、陳之栩、吳發力等，特此致謝。