第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
电网调度是指在电网运行过程中，对其中的电力基础设施进行运行状态的改变，例如开关闭合及开启、设备启动与关闭、线路连接与断开等，从而实现对电网运行方式及总体状态的调配控制[1][2]。因此电网调度是电力企业实现电能供应及配送的重要基础。同时电网调度对于电网运行的总体安全性、电能供应效率等方面有着重要的影响[3]。
在电网调度工作中，电力企业通常基于调度操作命令票进行实施[4]。调度操作命令票通常包含操作票、指令票等[5]，并需按严格的作业规范进行编制，其中以高度专业的术语等对调度操作的内容、方式及参数等进行记录，为调度作业人员提供操作规范支持。
由于电网调度作业的频率非常高，电力企业在电网运行维护过程中，调度人员需要进行大量的调度操作命令票的编制，即开票作业。随后进行调度操作命令票的下发、审核、执行、记录等[6]。由于调度操作命令票的规范性及专业性要求非常高，所以对于开票作业的要求也比较严格。大量的人工开票作业比较容易出现内容错误、操作指令不规范等问题，影响到电网调度的总体业务实施[7]。例如，调度操作命令票的内容要求清晰整洁、严禁涂改修正等，人工开票操作的难度较大[8]。
为了解决人工开票的不足和问题，近年来电力企业纷纷应用了基于计算机软件的自动化开票工具，在其中通过计算机辅助的方式，进行调度操作命令票的创建和下发，并对其流转过程进行管理维护[9][10]。但是，纵观目前国内电力企业比较常用的调度操作指令票的开票管理软件，其自动化程度和规范化开票水平仍有待提高，尤其在基于图形化电网拓扑结构基础上的开票功能还比较薄弱，大多数仍有赖于调度管理人员的工作经验及对电网拓扑、运行状态的把握[11][12]。
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1.2 研究现状综述
1.2.1 国外研究现状
由于欧美等发达国家的电力系统建设思路和国内差异较大，其中主要以一次设备为主，在电网调度过程中不需要大量的调度操作命令票，且调度过程的复杂度显著低于国内。例如，其调度业务基本不涉及电气设施的压板控制、控制字切换、应用调节等较为复杂的操作。
因此，在电网调度自动化的进程中，和电网调度操作命令票的自动开票及流程管理的信息化工具比较少见。
虽然如此，国外仍有少部分相关的研究成果。例如日本电气科学院的 TakashiAde 研发团队开发的 VIRGOE 软件等，在该软件中针对电网的远程监控管理进行了集成，其中提供了基于自动化智能开票的 KDL（Knowledge Data Language）知识数据语言编程服务，可以按用户提交的管理请求，自动创建对应的电网调度操作命令票或其他操作指令。
然而，该系统在实际应用中并未得到大规模的商业应用，仍主要集中在实验室模拟环境中。同时，在该系统的拟票过程中，使用的电网拓扑结构也相对较为简单，操作命令票的出票类型数量也较少。在具体的调度操作指令序列中只涉及到一次设备操作，不涉及更为复杂的二次设备调度管理。
另外，加拿大拿破仑大学的 Zriack Lin 教授的科研团队研发的三级电网分层建模调度应用系统 PowerEC，也是国外近年来的研发成果。在 PowerEC 系统中集成了启发式拟票算法模型，主要针对智能变电站的远程调度作业提供组件、路径和网络三个等级的调度自动化管理机制。Zriack 针对调度模型设计了基于规范标签的调度操作标记语言 PML（Power Mark Language），在 PML 中采用启发式算法进行调度指令的自动检索和指令序列创建，可以根据电网中的变电站运行状态，自动进行远程调度和监控管理。类似于 VIRGOE 系统，PowerEC 系统目前也主要应用在实验室环境中，在复杂拓扑的电网环境中，其调度操作指令序列的合理性仍需要继续加强。
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第二章 系统需求分析
2.1 系统研发背景
近年来，在当地经济发展水平不断提高的背景下，社会各界对于电力能源的需求量快速增加。供电公司的电网建设也随之进入了快速发展阶段，电网规模及调度管理的工作量及复杂度不断提高。
在具体的电网调度管理工作中，目前的业务管理的自动化水平仍比较低。尤其在调度操作命令票的管理中尤为明显，具体采取的工作方式如表 2-1 所示。
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1. 自动化水平非常低，在智能电网时代，这种人工处理的管理方式无法对电网的平稳可靠运行提供业务保障。例如，拟票速度较慢、调度操作命令票内容检索不便等。
2. 过度依靠调度管理人员的个人技能及经验，在人工拟票过程中，需要调度管理人员熟记大量的调度指令及规范，并对电网调度技术非常熟悉。否则，极容易出现调度操作命令票的内容错误，进而导致电网事故。
3. 调度工作的效率比较低，在公司电网建设规模逐步扩大的情况下，调度工作量也随之显著增加，人工调度操作命令票的拟票管理模式经常无法快速对电网进行调度管理，同时调度操作命令票的流转效率也比较低。
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2.2 系统业务分析
根据系统的研发背景，其主要目标是对当前的基于人工拟票和出票的电网调度操作进行替代，转而采用本系统进行自动化的拟票和出票。因此，首先需对电网调度操作命令票相关的业务进行整理和分析，才能明确系统的开发目标及具体功能要求。
2.2.1 业务类型及特点
按照电网调度的工作规范及类型，所有的调度操作最终都可拆分为针对 10kV配网倒闸操作及其他的电力设施调度操作：
1. 10kv 配网倒闸操作
在更改用户供电端的配电服务策略时，全部通过 10kV 配网倒闸操作实现。具体的调度内容是配网接地线的倒闸。
在此类型调度的操作命令票中，具有如下特点：（1）调度命令相对较为简单；（2）调度命令序列数量比较少；（3）调度命令关联的操作内容比较单一；（4）调度命令的执行比较频繁。
2. 其他调度操作
除了 10kV 倒闸操作之外的所有电网调度作业，包括变电站调度、母线调度及配网调度等。主要用于处理电网故障，更改电网运行状态等。此类调度操作和 10kV倒闸操作相反，具有如下特点：
（1）操作命令相对较为复杂；（2）调度命令序列数量比较多；（3）调度命令关联的操作内容比较复杂，涉及到较多的电气设施；（4）调度命令的指令频率比较低。
10kV 倒闸操作的调度操作命令票相对较为简单，而其他调度操作的命令票内容比较复杂，其操作命令票通常称为指令票。在自动化的拟票开票研究中，后者是重点，直接决定了电网调度操作命令票的处理效率。
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第三章 系统概要设计........................................20
3.1 系统硬件结构.....................................20
3.2 系统网络结构................................................20
3.3 系统功能模型........................................21
第四章 系统详细设计................................31
4.1 系统类结构设计...................................31
4.2 操作票业务模块设计....................................33
第五章 系统实现与测试.......................................44
5.1 系统开发环境..........................44
5.2 系统功能模块实现..........................................44
第五章 系统实现与测试
5.1 系统开发环境
在系统开发中，主要采用.NET 作为开发平台，利用其 C#编程技术进行编码实现，同时还涉及到图形化操作功能所用的电气绘图工具等，具体开发环境的技术配置如下：
1. 集成开发工具：Visual Studio .NET 2016 版本2. .NET 平台版本：.NET Framework 功能框架 4.5 版本3. 编程语言：C#语言，数据库部分采用 SQL 语言4. 数据库：SQL Server 2016 版本5. 电气绘图工具：国家电网 UCCDraw 绘图工具 V1.4 版本，及其服务包6. SVG 矢量文件管理工具：SvgEditor 1.03 版本
按上述配置，本系统的编码工具利用 Visual Studio 集成环境进行，在后台部署.NET Framework 框架提供服务接口支持，编程语言主要是 C#，同时数据库的操作功能基于 SQL 语言实现。
系统的数据库采用 SQL Server 2016 版本，在其中保存系统的各类业务数据，包括调度操作命令票及其流程数据、图元文件数据、资源属性及位置信息数据等，为系统提供数据支持。
对于图形化操作，主要基于国家电网总公司退出的 UCCDraw 绘图工具实现图形操作面板的功能封装和绘制，对于其中的 SVG 矢量图数据，采用免费版本的SvgEditor 编辑器进行维护管理。
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第六章 总结与展望
6.1 总结
由于目前供电公司的电网调度操作命令票开票及流程管理缺乏配套的软件支持，因此本文设计和实现了一套调度操作命令票管理系统，在其中实现短语开票、历史开票和图形开票服务，同时基于和 SCADA 系统等软件的交互，实现对调度操作命令票的流程管理。
本文的研究工作总结如下：
1. 针对电网调度操作命令票的开票管理，整理分析了国内外的研究动态，由于国外的电力系统二次设备占比低，调度管理比较简单，因此相关研究主要集中在实验环境下。国内的相关研究经历了 4 个阶段，并且以图形开票服务工具为主要的研究趋势。
2. 分析考察公司的电网调度业务现状，以及调度操作命令票的相关业务情况，建立业务管理流程模型，在此基础上结合公司实际需求，分析了系统的功能定位及具体的功能和非功能开发目标。
3. 对系统进行了概要设计和详细设计，基于.NET 平台技术，对系统的功能方案进行了详细设计，在其中集成了 3 类开票服务功能，同时实现了对相关辅助数据的管理维护。
4. 按照系统的设计方案，利用 C#技术、SQL Server 数据库、国网公司研发的UCCDraw 电气绘图工具及服务包，对系统的功能进行了开发实现，梳理分析了关键代码及思路，展示说明部分运行图。同时，对系统的测试环境配置、测试过程及结果进行了论证分析。
本系统的主要目标是实现电网调度操作命令票的自动化管理，功能特色是集成了基于电网拓扑图的图形化操作服务，可通过非常直观的方式，在图形化面板上进行图形开票，具有较高的现实应用价值。
参考文献（略）