變電站仿真培訓智能評價系統的研制

王艷，馬曉飛

(1.湖南省電力公司中心培訓部，湖南長沙410004;2.湖南省電力公司超高壓管理局，湖南長沙410002)

仿真培訓是變電站運行人員崗位培訓的一種有效方式。目前傳統的仿真培訓評價方法主要有:專家系統法〔1〕、模糊評價法〔2〕、神經網絡法〔3〕、數理統計法〔4-5〕等，這些方法有的評價結果可信度不高，有的只進行定性評價，有的需要人工參與進行評價，缺乏客觀性和全面性。

本文采用復合要素技術和專家系統研制的變電站仿真培訓智能評價系統，能夠全面完成設備巡視、倒閘操作、事故處理仿真培訓的自動智能評價工作，對于提高仿真培訓效果具有重要的意義。

1 智能評價系統總體設計

圖2為智能操作檢測模塊功能框圖。在學員進行設備巡視、倒閘操作或事故處理過程中，智能操作采集模塊按照時間順序逐一采集所有設備的狀態、學員的操作信息，并經過轉換模塊轉化成專家系統能識別的數據存入數據庫中待評價使用。

圖1 變電站仿真培訓智能評價系統總體框圖

圖2 智能操作檢測模塊功能框圖

2 設備巡視智能評價模塊

目前，變電站仿真培訓系統主要采用的設備巡視評價方法是根據學員的操作與實際設備狀態之比得到巡視正確性得分，根據學員完成的巡視項目與所有的巡視項目之比得到巡視完整性得分，再根據這2個分數所占的權重得到最終評價分數。這種方法僅從巡視的正確性和完整性進行評分，沒有體現學員對設備巡視的時間、安全性等方面的掌握情況。為了更全面地評價學員的巡視狀況，本文采用一種基于復合要素技術的設備巡視智能評價方法。

2.1 復合要素技術

要素技術是指將學員應該掌握的技術分解成若干合理必要的要素，這些要素技術及其附加要求的其它技術構成復合要素技術〔6〕。

基于復合要素技術，可以將變電運行人員必需掌握的巡視技能分解為各要素，并按其內在的邏輯關系進行整合，同時兼顧巡視時間、安全性等附加要求，再根據各個要素在巡視中所占的權重得出綜合評價分數。

2.2 基于復合要素技術的設備巡視智能評價方法

對于變電站設備巡視來說，很多巡視項目具有相似性，例如對變壓器、斷路器、隔離開關、互感器的瓷套管的巡視要素技術基本相同。因此，在評價時可以對整個巡視任務進行合理分解，將相關的巡視項目合并，從而完成巡視要素技術的分解，如表1所示。

表1 巡視要素技術的劃分 (部分)

對要素技術進行分解后，可采用以下方法對學員的巡視狀況進行評價:首先設定基準分s，然后根據巡視任務的難易程度確定其難度系數，再根據學員的巡視狀況扣分，主要從要素技術、巡視時間和安全性附加要求等方面進行評價，具體公式如下:

式中 n，m∈N;P表示巡視綜合技能評價函數;s表示巡視評價得分的基準分;a1，a2，…，am表示各設備巡視項目需要掌握的要素技術;gi(a1，a2，…，am)表示某要素技術i的扣分值，若巡視正確，用“1”表示，反之用“0”表示;g0(t)表示對巡視時間要求掌握程度的評價函數;g(j)表示對巡視安全性掌握程度的評價函數;ki，k0，k表示各要素技術及其附加要求掌握程度的評價在巡視綜合技能評價中占的權重，即難度系數，ki，k0，k∈ ［0，1］，其值可根據考核評價要求和經驗確定。

當某項難度系數為0時，則能屏蔽某項扣分，當需要再增加某方面的評估時，只要再加相應的項即可，因此評價內容易于修改和擴大。

工作中的一個重大缺陷就是制度不夠健全與完善，內部公職負責人要學習新的規章制度與規范，參照其他單位的規章制度，分析內部控制工作特點，結合單位的實際情況，完善各種規章制度，合理運用內部控制方法，達到相互制約的作用。在行政事業單位內部控制工作的機構上，如果單位沒有相關的機構，需要一點點的去設置，如果機構不完善，要盡快的采取改進措施，完善機構，這些機構必須保持自身的獨立性與權威性，而且內部控制機構要由不同部門參與，全程參與，相互制衡。

對于g0(t)，假設仿真培訓系統規定某一設備的巡視時限為t0，g0(t)滿分為gs，在不同的時間段可以設置不同的取值。

對于g(j)，若學員在巡視過程中違反了安全性要求，如造成設備誤動、安全隱患、人身傷害等，則此項分全扣。

在以上評價函數中，基準分的設定、時間要素時間段的劃分，以及各要素技術扣分值的劃定，都可以根據培訓或考核需求做不同的調整。

3 倒閘操作智能評價模塊

倒閘操作智能評價模塊的實現過程如下:首先調用智能操作檢測模塊，記錄學員所有的操作步驟，并逐一存入數據庫操作記錄表中，表2為操作記錄表部分信息截取。然后，專家系統根據操作任務，調用數據庫中的數據和規則庫中的規則，推理出在當前設備狀態下應采取的操作，并與學員所做的操作步驟逐一進行比較。專家系統的規則庫包含了線路、主變壓器、母線、站用變等設備倒閘操作的基本原則和相關規定。一旦出現違反倒閘操作原則及相關規定的，則在最終評價得分中扣除相應的分數。同時，若出現操作順序有誤、漏步或錯步等情況，則扣除相應的分數。具體的評分方法與設備巡視類似，主要從操作的正確性、完整性、時間、安全性等要素技術進行評分。

表2 操作步驟記錄表 (部分)

4 事故處理智能評價模塊

4.1 事故處理智能評價邏輯

事故處理智能評價模塊的評價方法與設備巡視、倒閘操作有所不同，其主要原因是:針對變電站的某個具體事故，不同運行人員分析事故的角度各有差異，處理事故的思路、操作步驟也就各有差別，但最終都能正確地處理了該事故，因而，對事故處理的具體步驟無法建立統一明確的規則。針對這一問題，該系統采取的方法是:重點評價事故處理的關鍵目標是否完成，而不詳細評價處理的具體過程，只要關鍵目標圓滿完成，且在事故處理過程中沒有違反變電站事故處理的相關規定，則認為該學員的處理方法有效。如果學員完成了關鍵目標，但進行了違反變電站事故處理規程等相關規定的操作，則認為該學員處理的的方法是不合格的。

具體地說，事故處理智能評價模塊首先檢測學員操作完成后系統的運行狀態，如果事故處理后的運行狀態和所要求的運行狀態一致，則認為學員完成了事故處理的關鍵目標。然后，智能綜合評價模塊根據規則庫中的規則對操作記錄表的每個記錄進行巡檢，一旦發現違規操作，則在最終評價得分中扣除相應的分數。此外，仍然從操作的正確性、完整性、時間、安全性等要素技術方面進行評分。

4.2 事故處理智能評價實例

圖3所示為220 kV楊高變電站220 kV電壓等級的主接線圖，運行方式為1號主變610、楊黎Ⅰ線602在Ⅰ母;2號主變620、楊黎Ⅱ線604在Ⅱ母;Ⅰ，Ⅱ母線經母聯600并列運行。

圖3 220 kV楊高變電站主接線圖 (部分)

事故類型:楊黎Ⅰ線602線路發生ABC三相短路永久故障，602斷路器SF6壓力低閉鎖及斷路器控制電源斷開，造成602斷路器拒動。

故障現象:600，610斷路器跳閘，有功、電流為零，602斷路器合閘，220 kVⅠ母線失壓。602保護Ⅰ屏高頻保護動作，1號主變保護復合電壓動作，220 kV失靈保護動作，跳母聯600斷路器、220 kVⅠ母。

對于此事故，按照變電站事故處理原則應該在進行相應的檢查后隔離故障，并在有可能的情況下恢復送電。本智能評價模塊的評價邏輯是首先判定事故處理關鍵目標是否完成，并對關鍵目標設定優先級如下:

(1)在處理結束時是否已隔離故障，即是否拉開6023，6021隔離開關;

(2)在處理結束時是否已恢復送電，即是否合上600，606，601斷路器。

學員必須先完成優先級最高的所有操作目標，才能完成下一優先級的目標。當系統檢測到學員完成了上述所有目標操作后，則評價系統判定學員獲得相應的基準分。

此外，專家系統還要將操作記錄表中的每條記錄與規則庫中的規則進行比較，如果出現拉合隔離開關順序有誤、合600斷路器前未投入220 kV母聯充電保護、合610斷路器前未檢查6×16中性點接地隔離開關已合上，則在最終得分中扣除相應的分數。若出現了嚴重的違規操作將直接導致最終得分不合格。

5 結束語

本文將涉及變電站仿真培訓設備巡視、倒閘操作、事故處理過程中的各種要素及附加要求融入評價體系，對學員的操作進行較全面、客觀地評價。同時，針對每個學員可能采用不同的方法來處理變電站運行事故，利用計算機難以評價各種方法的優劣這一問題，還將關鍵目標優先的評價邏輯與復合要素技術相結合，實現了變電站仿真培訓事故處理智能評價模塊。

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