繼電保護定值單智能化核對系統(tǒng)研究

申 森， 郭靜然， 余小秋， 葛起予， 馬 旭

（國網(wǎng)浙江余姚市供電有限公司，浙江余姚 315400）

0 引言

繼電保護裝置有著“安全衛(wèi)士”之稱，是確保電網(wǎng)安全運行的重要裝置，而內(nèi)部定值正確將直接決定著裝置動作的可靠性[1]。電網(wǎng)調(diào)度機構負責對定值進行整定計算，然后下發(fā)定值通知單，專業(yè)人員下載打印定值單后，到現(xiàn)場裝置中設定整定定值，并通過保護裝置打印出當前定值[2]。相關人員逐一對比整定定值單和裝置定值單內(nèi)容，無誤說明繼電保護裝置設置正確。與此同時，還需要定期對保護裝置進行定值校準，確保兩者相一致。隨著大電網(wǎng)的發(fā)展，繼電保護裝置數(shù)量激增，設備精細化管理理念不斷普及。而依靠人工核對的方式效率低、工作量大等問題日漸突出，甚至對定值核對的精確度產(chǎn)生了影響，導致保護裝置出現(xiàn)錯誤行為，不利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，已經(jīng)不再適用，急需尋求更高效的核對方式。

1 繼電保護定值單“三核對”概念

調(diào)控繼電保護定值單“三核對”指為確保變電站各保護裝置運行定值、各運維單位存檔定值單，均與調(diào)控繼電保護專業(yè)定值整定要求完全一致，須由調(diào)控繼電保護專業(yè)組織，調(diào)控運行班、變電運維班、變電檢修班配合，共同完成對專業(yè)保護定值基礎臺賬、繼保管理后臺系統(tǒng)各自存檔和配置的定值單和變電站現(xiàn)場保護裝置的運行定值逐設備、逐一保護參數(shù)進行一一核對工作[3]。“三方”從架構上指調(diào)控中心、變電運維和變電檢修；從定值上指繼電保護專業(yè)要求、各方存檔定值單、裝置運行定值。

鞏固電網(wǎng)安全“三道防線”，提高繼電保護工作的數(shù)字化水平，提高定值單核對工作效率和定值核對的全面性和嚴謹性，消除核對工作中的人為因素帶來的風險，減輕運維檢修工作壓力，已成為當前變電站繼電工作面臨的重要任務。但是，當前變電站定值校核多采用人工形式，不僅工作量巨大，而且還容易出現(xiàn)人為失誤，導致漏核、誤核。對此，亟待尋求一種更高效的核對方法。數(shù)字化技術為其提供了新思路，將傳統(tǒng)分散的核驗操作集中于布局合理的文件數(shù)據(jù)里，以文件數(shù)據(jù)解析方式智能化核對參數(shù)。該方案能夠很好地實現(xiàn)自動化、數(shù)字化審核定值單，不僅可以提升變電站定值單審核工作效率，還能減少人力成本。

2 繼電保護定制單“三核對”現(xiàn)狀

現(xiàn)行“三核對”是采用人工核對模式，調(diào)控中心、變電檢修工區(qū)每年要成立專項核對小組，歷時1個月完成全部定值單核對，而且在單筆改定值工作、保護裝置校驗等工作在工作完成前也要進行定值單核對。按余姚電網(wǎng)的體量，110 kV 變電站38座、35 kV 變電站10 座，平均每座110 kV 變電站有40 張定值單、每座35 kV 變電站有20 張定值單，余姚電網(wǎng)目前共有1800 張定值單，均需要在1 個月內(nèi)核對完成。

故該模式人力成本極高、效率十分低下，人工核對中也容易出現(xiàn)漏項、錯項、閉鎖保護，甚至誤改定值等風險，急需要在不改變“三核對”總體工作安排和管理要求下，引入數(shù)字技術實現(xiàn)“三核對”機器自動比對，實現(xiàn)效率提升、正確率提升、基層減負，意義重大。

3 繼電保護定值單智能化核對系統(tǒng)設計

3.1 關鍵技術

采用RPA 技術+計算機圖形及文字識別技術，實現(xiàn)繼電保護定值單智能化核對。

3.1.1 繼保系統(tǒng)和定值單文件自動匹配對比

繼保管理后臺系統(tǒng)數(shù)據(jù)和調(diào)控繼電保護專業(yè)存檔定值單文件的自動匹配、數(shù)量校驗，定值單參數(shù)提取和比對。

3.1.2 PDF定值單數(shù)據(jù)自動提前比對

現(xiàn)場裝置導出的PDF 定值單數(shù)據(jù)的自動提取和保護參數(shù)查找比對。

3.1.3 模糊冠檢測匹配算法

研究制定模糊關鍵字匹配算法，首先創(chuàng)建一個關鍵字字典，該字典包含所有的關鍵字，然后在這個字典中提供針對某個字符的快速檢驗方法。這樣，能夠快速找到相匹配的兩個文件，并且判斷兩個文件的文字內(nèi)容是否能一一匹配[4]，實現(xiàn)現(xiàn)場裝置非標準化命名文件、保護參數(shù)和基礎臺賬的精準匹配。

3.1.4 自動編制核對統(tǒng)計報表

核對結束后，通過數(shù)字化技術自動編制核對統(tǒng)計報表，并在原始文件中以直觀圖形顯示錯誤數(shù)據(jù)，便于檢修、運維人員整改。

3.2 技術方案

核對繼保臺賬、整定單管理系統(tǒng)定值單、調(diào)度臺存放電子版定值單、運行、檢修存放紙質(zhì)定值單、現(xiàn)場裝置定值。

（1）以繼保臺賬為基準，核實整定單管理系統(tǒng)定值單編號與繼保臺賬定值單編號是否一致[5]。核對完成后以變電站為單位出具核對報告，報告應包含變電站名稱、已核對總條數(shù)、雙方一致條數(shù)、雙方不一致條數(shù)、核對人、核對時間，不一致內(nèi)容逐條列出。

（2）核實調(diào)度臺存放電子版定值單編號與整定單管理系統(tǒng)定值單編號是否一致。核對完成后以變電站為單位出具核對報告，報告應包含變電站名稱、已核對總條數(shù)、雙方一致條數(shù)、雙方不一致條數(shù)、核對人、核對時間，不一致內(nèi)容逐條列出。

（3）核實運行、檢修班組存放紙質(zhì)定值單編號與整定單管理系統(tǒng)定值單編號是否一致。

（4）核實現(xiàn)場裝置定值與整定單管理系統(tǒng)定值單定值項是否完全一致。核對完成后以保護裝置為單位出具核對報告，報告應包含變電站名稱、保護名稱、已核對總條數(shù)、雙方一致條數(shù)、雙方不一致條數(shù)、核對人、核對時間，不一致內(nèi)容逐條列出。

（5）總體要求為核對完整性和準確性必須達到100%，禁止核對過程中修改基準文件內(nèi)容。人機操作流程方便精簡，實現(xiàn)在“國網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)”電腦端核對，應用數(shù)據(jù)不涉及外溢、泄密風險。

使繼電保護定值單具有規(guī)范化、數(shù)字化、標準化的特點，實現(xiàn)繼電保護定值整定、定值單流轉、執(zhí)行、核對、閉環(huán)全流程的自動化管理，將核對時間壓降至一周，提高用工效率，確保“三核對”工作真正切實貫徹執(zhí)行。

3.3 智能化核對系統(tǒng)架構

本系統(tǒng)客戶端采用微軟.net framework 4.5 框架，后端數(shù)據(jù)核對采用RPA 技術+計算機圖形及文字識別技術，如智能關鍵字字典、智能搜索服務、光學字符識別（OCR）、機器人流程自動化（RPA）、數(shù)據(jù)挖掘分析對比等。

當接受到指令后，由RPA 機器人自動登錄到整定單管理系統(tǒng)，并獲取整定單管理系統(tǒng)定制單信息自動與人工選擇的定制單臺賬信息或現(xiàn)場裝置導出的PDF 定值單數(shù)據(jù)進行一一核驗，利用光學字符識別（OCR）識別PDF 文件參數(shù)信息，采用模糊關鍵字匹配算法、智能關鍵字字典、智能搜索等技術保證數(shù)據(jù)的準確性。核對完成后，由RPA 機器人對多種來源的數(shù)據(jù)進行整合、比對、計算、分析等數(shù)據(jù)加工，輸出一張核對結果報告并自動發(fā)送至相關人員。

3.3.1 臺賬與整定單管理系統(tǒng)核對

繼電保護臺賬為所有變電站匯總臺賬，以excel格式實時維護，臺賬內(nèi)容包含變電站名稱、保護名稱、定值單編號等內(nèi)容。定值單編號具有唯一性，常用格式有“YY10177”、“NBYY20200055”。

整定單管理系統(tǒng)定值單臺賬暫不具備導出功能，可按運行單位、變電站名稱、定值單編號等進行檢索。定值單編號原則上與繼電保護臺賬中定值單編號一一對應。

3.3.2 調(diào)度電子文檔與系統(tǒng)核對

調(diào)度存放電子版定值單以PDF 格式按變電站分類保存。文件名稱相對規(guī)范，但格式不完全一致，常用格式有間隔名稱+編號（T350 道口YY15273）、編號+ 變電站名稱+ 間隔名稱（NBYY20190007-安陽變-谷家T404-線路保護-PCS-9611D）等。

3.3.3 裝置定值與整定單管理系統(tǒng)定值單核對

整定單管理系統(tǒng)可按保護裝置分別下載excel格式定值單。早期定值單部分為word、PDF 格式，優(yōu)先實現(xiàn)excel格式。

裝置定值通過變電站后臺機按保護裝置分別下載PDF 格式定值單。定值單內(nèi)容順序上與整定單管理系統(tǒng)下載excel格式定值不一定完全對應，部分數(shù)據(jù)量綱（單位）、進制存在差別。

4 繼電保護定值單智能化核對系統(tǒng)經(jīng)濟及社會效益

傳統(tǒng)定值單核驗模式需要繼保人員逐一打印出變電站保護裝置定值再進行核對，如果兩人對一套保護裝置進行核驗，所需時間不低于20 min。而且，紙質(zhì)定值單管理上難度更大，加之數(shù)量較多，極易出現(xiàn)漏核對。此外，電力系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)發(fā)生變化，還需要對原本紙質(zhì)單進行替換，無疑增加了工作量。

使用數(shù)字化核對繼電保護定值單，在集控室內(nèi)召喚全站40 臺保護裝置的定值僅需5 min 左右，每條定值核驗且獲得對比結果所需時間大概為10 min。倘若設備進行定值核對時需要先進行定值修改，則通過上位機對該臺裝置定值進行召喚，整個過程僅需2 min。

若變電站每套保護裝置包含一個區(qū)的保護定值，一個變電站有35 套左右的繼電保護裝置，兩人每天工作8 h參與核驗工作，相關數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同定值校核方法數(shù)據(jù)對比

如表1所示，與人工核對方式相比，數(shù)字化核對能夠明顯提升工作效率，不僅減少了人力和物力的投入，同時也能使變電站運營成本下降。總體而言，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：一是流程規(guī)范。通過該系統(tǒng)操作核驗方式更加簡便，而且嚴格按規(guī)范操作，有效保證了定值核對的可靠性。二是處理速度快。以往人工作業(yè)需要逐條核對，而數(shù)字化核對借助計算機能夠?qū)崿F(xiàn)集成化處理，工作效率明顯提升。三是電子存檔。定值單采用電子存儲方式，不僅今后借閱方便，同時存儲環(huán)境也更加安全，不易出現(xiàn)損壞、丟失等情況，有利于繼電保護可靠性的提升。

5 結束語

綜上所述，采用數(shù)字化核對工作效率明顯提升，識別速度快、準確度高，具有極強的適應性，還能夠很好地降低傳統(tǒng)校核過程中人為出錯的幾率，運維人員工作量降低，有效提高工作效率，為變電站工作開展創(chuàng)設了穩(wěn)定有利的條件。