基于专家系统的电力调度操作票审查系统研究

刘东杭 陆昊鹏 安 赛 彭诗航 王嘉昊

（贵州电网有限公司贵安供电局）

0 引言

“两票”是电力行业保证安全的基本组织技术措施，调度操作设备采用操作票作为书面依据，操作票的正确性直接影响人身和设备的安全，当前对于调度操作票的审查由调度员定期进行，查票工作量大，效率低，调度涉及的规程规定、行业标准繁多，且因电网发展快速，操作模式、规程规定变化快，查票标准很难统一，同时人工查票无法避免人为疏忽，故查票结论错误率高的情况时有发生，因此，有必要研究一种可以可靠代替人工、通用性强的操作票审查系统。

在操作票审查及防误方法研究方面，文献[5]研究了调度人为误操作的原因及防范方法，文中指出，操作票三审不严导致操作票不合格、调度为求工作效率盲目操作是造成调度误操作的重要原因[5]，但其解决办法中提到的建设智能防误管理系统，本质上是现场设备“五防”系统逻辑的移植，无法真正减少因人的因素造成的疏漏、错误。文献[8]研究了一种电网操作票规则的提取方法，该方法以降低操作规则冗余度、提高操作票系统应用的灵活性为目标，能给调度员开票提供参考，但该方法属于开票参考无法实现操作票防误的功能。文献[2]主要研究了操作票的生成方法，该方法基于设备“五防”系统逻辑建立规则，无法适配配电网操作票，通用性不强，“五防”逻辑也存在不适用于涉及多个变电站间复杂操作规则的问题。

本文提出了一种基于专家系统的电力调度操作票审查系统，通过整理电力调度员实际工作中涉及的规程、行业规范、工作习惯设计专家系统规则库，设计规则函数，设计操作票分类、电源点识别、操作逻辑审查方法对操作票正确性进行审查，最后，以配电网操作票为案例，对系统进行测试，验证了系统功能及操作票审查方法的可行性。

1 基于专家系统的电力调度操作票审查系统设计

1.1 系统总体设计

系统的总体结构如图1所示，设计了由用户界面、数据模型、专家系统组成的三层结构，各层分别通过类函数封装，层与层间采用接口进行交互，减少系统耦合。用户界面提供用户与系统的交互功能，系统的所有功能均可通过用户的选择启动流程，操作票审查的最终结果也会通过UI界面进行展示。数据模型层封装了系统的数据操作逻辑，为规则库、操作票、用户信息以及专家系统推理产生的中间解进行数据处理、存储、定期清理等服务。专家系统是操作票审查系统的核心部分，系统中翻译机对规则、操作票内容、中间解等进行人类语言与机器语言的翻译，议程分解模块将整张操作票的审查分解为若干子议题，推理机根据规则对子议题进行推理，最终产生的审查结果，完成专家系统的操作票审查业务流程。

图1 系统框架图

1.2 专家系统

本专家系统的基本结构如图2所示，本系统在理想专家系统模型的基础上，设计了知识规则库、议程分解、解释器、推理机、翻译机作为专家系统的子模块，其中，知识规则库分为知识部分和规则部分，规则部分以人类专家（电力调度员）工作所参照的相关调度规程、行业标准、日常工作习惯为依据进行编写，知识部分包含语义分析、推理产生的中间解等内容，因此内容会随着推理流程推进而不断丰富以提高结论的可信度，缩短求解过程。中间解是在子议程推理过程中产生的会被其他子议题用到的中间结论，例如，推理判断的操作票类型会作为后续电源点识别议题的已知条件。

图2 专家系统结构图

本文的操作票审查系统推理一般流程为：操作票输入翻译机，翻译机将操作票进行格式整理为预设形式，议程分解模块对操作票进行分解，推理机调用翻译机整理后的规则根据规则的论域对子议程进行求解，无解时再根据中间解进行进一步推理，最终得到结论后将求解过程进行解释机制记录后通过翻译机将审查结果保存至数据库并根据用户需求在UI界面展示。

2 电力调度操作票的审查方法

2.1 操作票类型识别

电力调度操作票根据操作票类型的不同，操作票的格式、语言特点均有所区别，本文根据操作票规范用语特点进行区分，划分方法如图3所示，首先根据调管单位不同分主配网操作票；根据设备所在位置分为站内设备操作和线路设备操作；根据操作目的划分为停电、复电、方式调整、投运，将上述类型进行排列组合即为本文对操作票的分类。

图3 操作票类型划分

根据操作票分类规则，建立操作票类型识别基本规则函数为：

式中，P为任一操作票类型的隶属度；k为权重系数；TF为正确性判断得到的布尔值，将所有隶属度进行求和得到支持各结论的隶属度，取最大隶属度的结论作为推理得到的操作票类型结果。

主配网有两套不完全相同的规程，规范用语也有所差别，本文根据操作票的操作任务、二级分类、关联检修申请单类型、操作步骤中术语的区别对主配网操作票进行区分，关联规则如表1所示。

表1 主配网判断规则

2.2 配电网操作票电源点识别

电力配电网因供电需要，一般建设的较为复杂，停复电操作时涉及的电源点多，如果未将停电断线路全部来电方向全部停电并布置安全措施会对工作人员造成极大的安全风险，因此本文设计配电网操作票电源点识别功能，该功能分别对操作步骤和操作任务进行识别，再对两个结果进行对比，避免停复电操作时遗漏电源点。电源点识别算法流程如图4所示。

图4 电源点识别算法流程图

首先获取操作票操作任务、操作步骤，操作任务通过语义分析模块将动词前部分定义为任务主语，该主语即为操作任务中的电源点集合，将该电源点集合进行分解缓存与操作任务电源点列表；操作步骤综合根据设备最终操作状态、推理得到的操作票类型进行推理，规则函数为：

式中，Zi为设备操作后的最终状态，例如复电时开关最终合上，停电时将开关后段转检修；L为操作票的停复电类型；*为合取算子；P为电源点推理得到的结论。

2.3 操作逻辑识别

操作逻辑即操作顺序，电力设备的操作顺序正确与否关乎操作人员的人身安全以及被操作设备的安全，需要重视的三种操作顺序错误为：①带地线合开关；②带负荷拉合刀闸；③带负荷解断引流线；④带电合接地。

式（3）为接地操作条件规则。式中，Dki为电源点开关位置；Ddi为电源点刀闸位置；Dyi为电源点侧引流线解合情况，即所有来电侧开关刀闸均在分位或引流线已解断才能进行接地操作。

式（4）为包括刀闸、令克、引流线解断等设备的操作条件规则。式中，Rx为操作前现场操作人员已确认具备拉合条件；Rf为已判断设备拉合范围内无负荷，该条件判断方法包括现场核实、后续操作中无相关负荷停电操作。

3 案例展示与分析

3.1 案例说明

以如图5所示的配网线路为例，操作票的操作任务为将110kVA站10kVAB线001开关至110kVA站10kVAB线#56杆002开关段线路由运行转检修。

图5 案例接线图

正确的操作票如下所述。

操作任务：将110kVA站10kVAB线001开关至110kVA站10kVAB线#56杆002开关段线路由运行转检修。

操作步骤：如表2所示。

表2 操作步骤

对该张操作票进行单独审查，得到报告如图6所示。

图6 正确操作票审查报告

3.2 错误设置

3.2.1 电源点缺失

将操作票第7步删除设置电源点缺失错误，得到报告如图7所示，因操作任务中识别到的电源点数量与操作步骤中不一致，故识别为不合格操作票。

图7 电源点缺失报告

3.2.2 操作顺序错误

将操作步骤中第3步与第5步调换，设置带负荷拉合刀闸错误，对修改后的操作票审查得到结果如图8所示，系统识别到断开开关操作在开关转冷备用之后，将此定义为操作逻辑错误。

图8 操作顺序错误报告

4 结束语

结论：

1）本系统规则库完善，可以实现操作票的分类、电源点判断、操作逻辑判断功能对操作票的正确性进行审查；

2）本系统的审查方法准确、可靠，对操作票的错误能准确识别，并且对识别到的错误有适当的解释机制。

本系统的自动控制合理，能代替人工，有效提高操作票审查工作效率。