支持智能問答的電能計量互感器檢測仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

蔣波，景彪，趙悅?cè)?/p>

（云南電網(wǎng)玉溪供電局，云南玉溪, 653101）

0 引言

電能計量互感器直接影響電力企業(yè)和用戶經(jīng)濟(jì)利益，為此根據(jù)相關(guān)規(guī)定需要定檢，但其復(fù)雜性對檢測人員素質(zhì)要求較高，通過仿真培訓(xùn)系統(tǒng)可快速、有效提高檢測人員水平。

為此，國內(nèi)學(xué)者開展了電能計量互感器及二次回路檢測仿真培訓(xùn)系統(tǒng)相應(yīng)研究并取得一定成果。文獻(xiàn)[1]針對目前互感器二次回路竊電方法逐步趨于高科技化和隱蔽化的問題,分析了互感器二次回路在不同故障、竊電情況下的等效模型,提出了一種基于阻抗特性的互感器二次回路狀態(tài)識別方法.采用諧振檢測電路技術(shù),研制了二次回路終端檢測裝置和互感器二次回路狀態(tài)巡檢儀,結(jié)果表明基于該方法研制的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)互感器二次回路的狀態(tài)監(jiān)測;文獻(xiàn)2認(rèn)為從當(dāng)前的電能計量裝置中可以看到,互感器身為整個體系中最不能缺少的一部分,其自身的工作質(zhì)量也會直接影響到計量裝置的應(yīng)用效果，并主要針對計量用電壓互感器現(xiàn)場檢驗常見超差問題為對象來展開研究,然后針對問題提出相應(yīng)的解決對策。文獻(xiàn)3 從數(shù)字化電能表與傳統(tǒng)電能表組成差異及通信鏈路誤差影響因素兩個方面分析了數(shù)字化電能計量系統(tǒng)與傳統(tǒng)計量系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別;研究了點積和算法下丟包誤差及補償方法，并針對現(xiàn)有的數(shù)字化電能計量設(shè)備實驗室檢測項目及檢測方法單一的問題,在參照現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,提出了包含整體性能檢測、模擬實負(fù)荷檢測及通訊性能檢測的數(shù)字化電能計量裝置多功能試驗平臺整體方案；文獻(xiàn)4設(shè)計了針對目前電網(wǎng)公司的裝表接電和錯誤接線培訓(xùn)的簡化的硬件電路。主要包括了控制和外部標(biāo)準(zhǔn)信號電路及信號比較電路。外部標(biāo)準(zhǔn)信號相當(dāng)于定位每個裝表接電的正確接線回路的必經(jīng)點(培訓(xùn)中相應(yīng)接線回路的起始點)。信號比較電路用于確定接入電能表端子的點與標(biāo)準(zhǔn)信號的哪個點連通。控制器的主要功能是通過控制信號選擇開關(guān)的通斷,來持續(xù)尋找匹配或相同的信號,來確定相應(yīng)接線的起止點,以此來確定外部電能計量裝置接線是否正確,及當(dāng)錯誤發(fā)生時初步判斷錯誤類型。

然而，以上研究中未有效結(jié)合歷史培訓(xùn)過程及領(lǐng)域?qū)I(yè)知識以支撐學(xué)員自學(xué)。為此，本文介紹了已有的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)后，詳細(xì)說明了智能問答模塊匹配算法及問答模塊實現(xiàn)方案和流程，最后通過實際使用數(shù)據(jù)證明了本文所設(shè)計智能問答模塊的實用性。

1 已有仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

1.1 基本組成

電能計量互感器及二次回路檢測仿真培訓(xùn)系統(tǒng)由上位機(jī)控制系統(tǒng)、分布式仿真系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)后臺軟件、以及以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備組成，各部分主要功能如下：

（1）上位機(jī)控制系統(tǒng)包含教學(xué)授課投影設(shè)備、系統(tǒng)主計算機(jī)、電能計量互感器檢測實體臺等設(shè)備，系統(tǒng)主計算機(jī)控制整個系統(tǒng)的通信，實現(xiàn)上位機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)下發(fā)、互感器基礎(chǔ)知識教學(xué)等功能，同時結(jié)合分布式仿真系統(tǒng)進(jìn)行實體的互感器誤差校驗。

（2）分布式仿真系統(tǒng)由控制臺PC、電能計量互感器檢測仿真臺組成，通過控制器采集各模擬器的接線端子信號，傳送至各自的計算機(jī)。同時與系統(tǒng)主計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)組成一個完整的操作培訓(xùn)和考評系統(tǒng)，當(dāng)上位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置被試互感器變比、極性、誤差、負(fù)載等參數(shù)完畢后，分布式仿真系統(tǒng)計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接收這些參數(shù)，開始進(jìn)行信號處理與分析，并進(jìn)行電能計量互感器檢測仿真培訓(xùn)，將實際試驗接線情況在顯示界面上實時顯示出來。

虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng)后臺軟件主要為教員提供人機(jī)交互的主界面，可以讓教員選擇相應(yīng)的培訓(xùn)和考核項目。上位機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng)主界面有教員互感器知識講解、測試電流互感器、測試電壓互感器、培訓(xùn)電流互感器、培訓(xùn)電壓互感器、考試電流互感器、考試電壓互感器等7個功能選擇框。

圖1 電能計量互感器及二次回路檢測仿真培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

電能計量互感器及二次回路檢測仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)為：

（1）工作電源：電壓：AC 220V±10%；頻率：50Hz±0.5 Hz

（2）工作環(huán)境：溫度：-10℃～40℃；濕度：<80%（25℃）

（3）百分表準(zhǔn)確度：1%，顯示范圍：1～199%

（4）一次模擬量程電壓：10kV、35kV、110kV、220kV

（5）一次模擬電流：5A、7.5A、10A、15A、20A、25A、30A、40A、50A、60A、75A、80A、100A、150A、200A、250A、300A、400A、500A、600A、750A、800A、1000A、1200A、1500A、2000A、3000A.

（6）二次模擬量程：電壓：100V， 100V/√3；電流：1、5（A）

（7）試驗穩(wěn)定點 ：電壓（%）：20、50、80、100、120 ；電流（%）：1、5、20、100、120

（8）過壓過流保護(hù)：自動保護(hù)

（9）極性錯誤指示：額定工作電流（電壓）的5%以上，誤差超過180%時，應(yīng)有極性指示。

（10）變比錯誤指示：電流電壓互感器負(fù)荷箱的相關(guān)參數(shù)；電流檔和電壓檔都能全自動切換。

2 關(guān)鍵字搜索算法

2.1 關(guān)鍵字搜索算法

關(guān)鍵字搜索實現(xiàn)的主要思路為：

（1）建立等價文字表。根據(jù)電力用語習(xí)慣，建立等價信息表，比如CT與電流互感器，母與M、II與2、#與號等。

（2）問題匹配。基于等價文字表替換名稱中可替換內(nèi)容，首先用原始問題進(jìn)行匹配，若找到匹配內(nèi)容則可結(jié)束，否則使用替換表內(nèi)容繼續(xù)查找，若所有可能近似信息匹配結(jié)束時未找到相關(guān)信息，返回?zé)o匹配結(jié)果等提示。

（3）糾錯措施。為防止人為輸入錯誤導(dǎo)致匹配率降低問題，引入中文糾錯應(yīng)用于關(guān)鍵字匹配，考慮中文糾錯以相近字及拼音等帶來字詞錯誤情況，使用如下算法進(jìn)行糾錯。

a、名字距離相似性

基于距離求兩個字符串的相似性，例如：10kV可靠線農(nóng)家村公變和10kV可控變農(nóng)家村公變，距離=2；10kV可靠線農(nóng)家村公變與10kV可靠線農(nóng)家村公變的距離＝0，有了編輯距離，借助最長前綴匹配設(shè)定距離閥值，例如2個字，允許1個字不一樣，6個字允許兩個字不一樣。

b、基于拼音首字母糾錯

漢字的輸入錯誤大部分來自同音字。因而可基于全拼和首字母進(jìn)行糾錯，例如必須首字母相同:A系統(tǒng)存在：可控變農(nóng)家村公變的首字母為kkbnjcg，而B系統(tǒng)存在：可控變那就村公變首字母kkbnjcgb首字母相同，則將認(rèn)可是相同臺賬。

圖2 關(guān)鍵字實現(xiàn)流程

2.2.2 問答實現(xiàn)

在教員實施培訓(xùn)過程中，需要有效記錄和處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，即為錄音與錄屏模塊與錄音與錄屏分塊存儲模塊，實現(xiàn)應(yīng)答的主要步驟為：

步驟1：通過錄音錄屏軟件記錄整個教員培訓(xùn)過程，每個2分鐘分塊，實現(xiàn)分塊存儲。

步驟2：將分塊中錄音內(nèi)容及系統(tǒng)保存的材料，通過逆向文件頻率TF-IDF（term frequency-inverse document frequency）方法提取關(guān)鍵字，如電壓互感器、接線、加量、標(biāo)準(zhǔn)、輸出等，通過關(guān)鍵字給每塊內(nèi)容添加標(biāo)簽。

步驟3：使用2.1的算法開展關(guān)鍵匹配。

步驟4：響應(yīng)問題。

學(xué)員可根據(jù)內(nèi)容滿意度進(jìn)行評分以提高該模塊的性能。評分是0-10區(qū)間。0分為應(yīng)答內(nèi)容沒有任何幫助，1-4分是應(yīng)答效果較差，5-7分基本滿意，8-10為內(nèi)容較為滿意，整改流程如圖3所示。

圖3 問答流程

3 驗證

3.1 服務(wù)器配置

為支撐該軟件部署，所需服務(wù)器配置表1所示,該服務(wù)器已部署于某供電局。

表1 服務(wù)器配置

3.2 問答模塊使用追蹤

在本文撰寫時，智能應(yīng)答模塊已上線8個月，該模塊累計被使用371次，有評分記錄328次，其中認(rèn)為回答內(nèi)容較為滿意的83次，基本滿意的178次，效果較差為56次，11次為沒有任何幫助。

基于以上說明，79.5%的使用者對該模塊給與了肯定，約3%使用者認(rèn)為模塊提供的內(nèi)容沒有幫助，因此可以認(rèn)為本文設(shè)計的模塊具有較強(qiáng)的使用價值。

4 結(jié)束語

電能計量互感器及二次回路與電力相關(guān)企業(yè)和用戶的經(jīng)濟(jì)利益直接相關(guān)，為了保證其準(zhǔn)確性需要定檢，本文在已有的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了智能問答模塊，從而支持學(xué)員利用歷史數(shù)據(jù)和行業(yè)知識進(jìn)行自學(xué)，最后評分?jǐn)?shù)據(jù)證明了該模塊的實用性。