基于專家系統的電力調度操作票審查系統研究

劉東杭 陸昊鵬 安 賽 彭詩航 王嘉昊

（貴州電網有限公司貴安供電局）

0 引言

“兩票”是電力行業保證安全的基本組織技術措施，調度操作設備采用操作票作為書面依據，操作票的正確性直接影響人身和設備的安全，當前對于調度操作票的審查由調度員定期進行，查票工作量大，效率低，調度涉及的規程規定、行業標準繁多，且因電網發展快速，操作模式、規程規定變化快，查票標準很難統一，同時人工查票無法避免人為疏忽，故查票結論錯誤率高的情況時有發生，因此，有必要研究一種可以可靠代替人工、通用性強的操作票審查系統。

在操作票審查及防誤方法研究方面，文獻[5]研究了調度人為誤操作的原因及防范方法，文中指出，操作票三審不嚴導致操作票不合格、調度為求工作效率盲目操作是造成調度誤操作的重要原因[5]，但其解決辦法中提到的建設智能防誤管理系統，本質上是現場設備“五防”系統邏輯的移植，無法真正減少因人的因素造成的疏漏、錯誤。文獻[8]研究了一種電網操作票規則的提取方法，該方法以降低操作規則冗余度、提高操作票系統應用的靈活性為目標，能給調度員開票提供參考，但該方法屬于開票參考無法實現操作票防誤的功能。文獻[2]主要研究了操作票的生成方法，該方法基于設備“五防”系統邏輯建立規則，無法適配配電網操作票，通用性不強，“五防”邏輯也存在不適用于涉及多個變電站間復雜操作規則的問題。

本文提出了一種基于專家系統的電力調度操作票審查系統，通過整理電力調度員實際工作中涉及的規程、行業規范、工作習慣設計專家系統規則庫，設計規則函數，設計操作票分類、電源點識別、操作邏輯審查方法對操作票正確性進行審查，最后，以配電網操作票為案例，對系統進行測試，驗證了系統功能及操作票審查方法的可行性。

1 基于專家系統的電力調度操作票審查系統設計

1.1 系統總體設計

系統的總體結構如圖1所示，設計了由用戶界面、數據模型、專家系統組成的三層結構，各層分別通過類函數封裝，層與層間采用接口進行交互，減少系統耦合。用戶界面提供用戶與系統的交互功能，系統的所有功能均可通過用戶的選擇啟動流程，操作票審查的最終結果也會通過UI界面進行展示。數據模型層封裝了系統的數據操作邏輯，為規則庫、操作票、用戶信息以及專家系統推理產生的中間解進行數據處理、存儲、定期清理等服務。專家系統是操作票審查系統的核心部分，系統中翻譯機對規則、操作票內容、中間解等進行人類語言與機器語言的翻譯，議程分解模塊將整張操作票的審查分解為若干子議題，推理機根據規則對子議題進行推理，最終產生的審查結果，完成專家系統的操作票審查業務流程。

圖1 系統框架圖

1.2 專家系統

本專家系統的基本結構如圖2所示，本系統在理想專家系統模型的基礎上，設計了知識規則庫、議程分解、解釋器、推理機、翻譯機作為專家系統的子模塊，其中，知識規則庫分為知識部分和規則部分，規則部分以人類專家（電力調度員）工作所參照的相關調度規程、行業標準、日常工作習慣為依據進行編寫，知識部分包含語義分析、推理產生的中間解等內容，因此內容會隨著推理流程推進而不斷豐富以提高結論的可信度，縮短求解過程。中間解是在子議程推理過程中產生的會被其他子議題用到的中間結論，例如，推理判斷的操作票類型會作為后續電源點識別議題的已知條件。

圖2 專家系統結構圖

本文的操作票審查系統推理一般流程為：操作票輸入翻譯機，翻譯機將操作票進行格式整理為預設形式，議程分解模塊對操作票進行分解，推理機調用翻譯機整理后的規則根據規則的論域對子議程進行求解，無解時再根據中間解進行進一步推理，最終得到結論后將求解過程進行解釋機制記錄后通過翻譯機將審查結果保存至數據庫并根據用戶需求在UI界面展示。

2 電力調度操作票的審查方法

2.1 操作票類型識別

電力調度操作票根據操作票類型的不同，操作票的格式、語言特點均有所區別，本文根據操作票規范用語特點進行區分，劃分方法如圖3所示，首先根據調管單位不同分主配網操作票；根據設備所在位置分為站內設備操作和線路設備操作；根據操作目的劃分為停電、復電、方式調整、投運，將上述類型進行排列組合即為本文對操作票的分類。

圖3 操作票類型劃分

根據操作票分類規則，建立操作票類型識別基本規則函數為：

式中，P為任一操作票類型的隸屬度；k為權重系數；TF為正確性判斷得到的布爾值，將所有隸屬度進行求和得到支持各結論的隸屬度，取最大隸屬度的結論作為推理得到的操作票類型結果。

主配網有兩套不完全相同的規程，規范用語也有所差別，本文根據操作票的操作任務、二級分類、關聯檢修申請單類型、操作步驟中術語的區別對主配網操作票進行區分，關聯規則如表1所示。

表1 主配網判斷規則

2.2 配電網操作票電源點識別

電力配電網因供電需要，一般建設的較為復雜，停復電操作時涉及的電源點多，如果未將停電斷線路全部來電方向全部停電并布置安全措施會對工作人員造成極大的安全風險，因此本文設計配電網操作票電源點識別功能，該功能分別對操作步驟和操作任務進行識別，再對兩個結果進行對比，避免停復電操作時遺漏電源點。電源點識別算法流程如圖4所示。

圖4 電源點識別算法流程圖

首先獲取操作票操作任務、操作步驟，操作任務通過語義分析模塊將動詞前部分定義為任務主語，該主語即為操作任務中的電源點集合，將該電源點集合進行分解緩存與操作任務電源點列表；操作步驟綜合根據設備最終操作狀態、推理得到的操作票類型進行推理，規則函數為：

式中，Zi為設備操作后的最終狀態，例如復電時開關最終合上，停電時將開關后段轉檢修；L為操作票的停復電類型；*為合取算子；P為電源點推理得到的結論。

2.3 操作邏輯識別

操作邏輯即操作順序，電力設備的操作順序正確與否關乎操作人員的人身安全以及被操作設備的安全，需要重視的三種操作順序錯誤為：①帶地線合開關；②帶負荷拉合刀閘；③帶負荷解斷引流線；④帶電合接地。

式（3）為接地操作條件規則。式中，Dki為電源點開關位置；Ddi為電源點刀閘位置；Dyi為電源點側引流線解合情況，即所有來電側開關刀閘均在分位或引流線已解斷才能進行接地操作。

式（4）為包括刀閘、令克、引流線解斷等設備的操作條件規則。式中，Rx為操作前現場操作人員已確認具備拉合條件；Rf為已判斷設備拉合范圍內無負荷，該條件判斷方法包括現場核實、后續操作中無相關負荷停電操作。

3 案例展示與分析

3.1 案例說明

以如圖5所示的配網線路為例，操作票的操作任務為將110kVA站10kVAB線001開關至110kVA站10kVAB線#56桿002開關段線路由運行轉檢修。

圖5 案例接線圖

正確的操作票如下所述。

操作任務：將110kVA站10kVAB線001開關至110kVA站10kVAB線#56桿002開關段線路由運行轉檢修。

操作步驟：如表2所示。

表2 操作步驟

對該張操作票進行單獨審查，得到報告如圖6所示。

圖6 正確操作票審查報告

3.2 錯誤設置

3.2.1 電源點缺失

將操作票第7步刪除設置電源點缺失錯誤，得到報告如圖7所示，因操作任務中識別到的電源點數量與操作步驟中不一致，故識別為不合格操作票。

圖7 電源點缺失報告

3.2.2 操作順序錯誤

將操作步驟中第3步與第5步調換，設置帶負荷拉合刀閘錯誤，對修改后的操作票審查得到結果如圖8所示，系統識別到斷開開關操作在開關轉冷備用之后，將此定義為操作邏輯錯誤。

圖8 操作順序錯誤報告

4 結束語

結論：

1）本系統規則庫完善，可以實現操作票的分類、電源點判斷、操作邏輯判斷功能對操作票的正確性進行審查；

2）本系統的審查方法準確、可靠，對操作票的錯誤能準確識別，并且對識別到的錯誤有適當的解釋機制。

本系統的自動控制合理，能代替人工，有效提高操作票審查工作效率。