一种基于神经网络电网操作票自动审核软件的研发与应用

云南电网有限责任公司玉溪供电局 唐伟 雷亚兰 李少华 王文杰 韩宗宝

1 引言

南方电网2010 年至2021 年共发生了31 起误操作及造成类似后果的事件，上述误操作中大约70%与操作票有关。2021 年以来，系统内外多个单位相继发生多起误操作事件，严重威胁电网的安全稳定运行，防误操工作形势异常严峻。

2 现状分析

在对电力设备进行人工操作前需要开取操作票，操作票的正确性依赖人工审核人及五防把关，但是不同工作人员的技术水平和工作责任心存在较大差异，难以避免整个流程过程中不出现错误[1]。另外五防校核也只能对一次设备做出操作顺序的校验，也会存在部分异常不能及时发现的问题。2021 年，玉溪局人工检查已归档的操作票发现519 份存在错误，确保操作票的正确性一直是工作的重点和难点。

2.1 操作票正确率分析

玉溪局变电站数量已达123座，随着电网规模的扩大，操作量逐年递增，变电操作票数量由2020年的2万份大幅跃升至2021年的2.8万份，各式各样的设备和特殊的运行方式考验着变电操作的安全性。在问题未能充分暴露的前提下，不正确操作票已由2020年的281份大幅跃升至2021年的519份，现有的管理方法和技防措施已暴露出明显的不足和不适应。玉溪供电局仅典型操作票就有4.7万份，单份操作票项数可达150项。人的个体业务素质能力差异导致审核操作票容易出现疏漏。主要操作票不正确率由2020 年的1.405% 增长至1.854%，同比增幅达31.9%，操作票正确率形势不容乐观。

2.2 操作票审核效率分析

生产技术部应每月组织对运行部门的现场电气操作票执行情况进行检查，安全监管部应每月对运行部门的现场电气操作票执行情况进行抽查。但由于月度操作票检查工作量大（生产技术部、变电运行所所部每个月需要检查2000份左右的操作票，每个班组每个月需要检查200份左右的操作票），操作票审核逻辑繁杂，加之人员技术技能水平差异，月度操作票检查质量参差不齐。班组月度检查平均每张操作票审核时间为12.6min，每月将花费42h对班组操作票开展审查，对班组工作形成负担。

3 一种基于神经网络的电网操作票自动审核软件研发

3.1 一种基于神经网络的电网操作票自动审核软件设计目标

针对本课题需要标准化、工业化快速批量正确无误审核操作票，提高变电站操作正确性和审核快速性的实际问题。机器人自动化技术强大的运算能力和学习能力，人工审核存在较大的提升正确率空间和降低耗时裕度。设置目标值为发现不正确操作票数增加200%，操作票月度检查时间降低90%。

目标可行性分析，机器人自动化技术和神经网络技术为操作票智能审核提供了技术支持。操作票项目表现形式固定为机器人自动审核提供了可行性条件。操作票作为操作设备的主要文档票据，其内容格式有一定的规矩可循。

3.2 一种基于神经网络的电网操作票自动审核软件原理

对将软件分为三大功能组成模块和校验数据库，分别是操作票内容提取模块、错误信息提取功能模块和异常操作定级功能模块。根据装置的各个模块功能要求，对三个功能模块的组件进行进一步细化，并进行逻辑整理、设计。以RPA软件机器人开发工具、Python 计算机语言、BiLSTM-CRF 神经网络模型为技术依托进行软件设计[2-3]。

首先通过流程创造者搭建电网操作票智能审核流程机器人，机器人将按照预定流程通过浏览器登录内网完成操作票爬取任务，爬取出的操作票将通过神经网络模型完成错误信息提取及异常操作等级划定，深度学习模型中包含python错误信息提取程序和python异常操作等级划定程序，错误信息提取程序内的逻辑判断函数将判断为错误的操作票信息输出到txt 文档中，txt 文档又供异常操作等级划定程序使用，最终输出异常操作等级，依据错误信息及异常操作等级能够制定出相应的处理建议。

操作票自动审核软件功能组成模块如图1所示。

图1 操作票自动审核软件功能组成模块

传统人工三审和智能四审流程如图2所示。

图2 传统人工三审和智能四审流程

操作票自动审核软件功能流程如图3所示。

图3 操作票自动审核软件功能流程

操作票自动审核软件如图4所示。

图4 操作票自动审核软件

3.3 一种基于神经网络的电网操作票自动审核软件优点

一是经济性，软件结构简单，开发便宜，边界成本低。

二是操作性，运行人员按操作流程打开并配置软件，同时打开内网系统操作票模块即可开展自动审核。

三是美观性，外观简洁，美观度较高。

四是后期维护，一种基于神经网络的电网操作票自动审核软件，各个连接部位比较简单，相对易于生产，后期维护比较简单。

4 实操验证

2021年，操作票智能审核尚未应用，操作后人工审核发现519 份操作票存在错误。操作票智能审核程序研发成功后，对2021年操作票开展复查，发现1749 份操作票存在错误，比人工审核多发现1230 份错误操作票，是人工审核发现问题的3.36 倍。操作票智能审核大幅减少不正确操作票流入执行环节。2022 年（1～10月），各变电站累计开展18706 份操作票智能审核，提前发现并纠正了1778 份操作票的2387 个问题，实现从源头管控误操作风险。经过不断完善校验规则，后期使用的5744 次，审核出的问题准确率达100%。2022 年至今，玉溪局各变电站未发生误操作或不安全事件。

实现7×24h操作票审核。机器与人不同，机器无须休息，可有效利用下班或夜间开展操作票智能审核。实现操作票月度检查时间大幅减少。班组月度检查花费时间由人工的42h 降低至智能审核的1h，审核时间减少97.6%。实现操作票执行前审核时间大幅减少。以220kV主变停电操作为例，单份操作票项数在150 项左右，操作票执行前审核时间由人工“三审”的1800s（30min）降低至智能审核的15s，审核时间减少99.2%。实现典型操作票审核时间的大幅减少。截至2022 年10月31日，玉溪局有47178 份典型操作票，典型操作票审核时间由人工的6290 小时降低至智能审核的197h，审核时间减少97%。

在操作票审核过程中使用本软件进行智能审核，能提前发现并纠正操作票问题，有效提高审核的准确率、提升操作票的检查效率、减少操作票检查时间、提高操作票正确率，发现问题操作票数增加200%，实现从源头管控误操作风险。目标一是发现不正确操作票数增加200%完成。完成目标二是降低操作票审核时间90%完成。

正确率效果对比如图5所示。

图5 正确率效果对比

操作前操作票审核耗时如图6所示。

图6 操作前操作票审核耗时

月度检查操作票审核耗时如图7所示。

图7月度检查操作票审核耗时效果对比

典型操作票审核耗时如图8所示。

图8 典型操作票审核耗时

5 结语

玉溪供电局将充分总结操作票智能审核建设和运用的经验，以问题导向开拓创新，持续不断升级迭代程序和逻辑校验库，逐步实现替代人工审核和五防校核，最终实现云端部署。并以操作票为基础研发工作票、生产计划等的校验程序。同时将工作重心从程序的建设向高质量应用转变，不断提升操作票智能审核运用效能，推动防误操向智能化、数字化转变，最终实现变电防误操源头化、智能化，为云南电网打造名片、推进本质安全型企业建设贡献力量，筑牢安全底线。