遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表信息核對(duì)軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

包義釗, 覃禹銘, 任庭昊

(貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司 遵義供電局， 貴州 遵義 563000)

0 引言

中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司致力于推進(jìn)“調(diào)控一體化”，以科學(xué)合理地管理、運(yùn)行電網(wǎng)。“一體化”就是借助信息技術(shù)，將地級(jí)以上電網(wǎng)所轄的變電站實(shí)時(shí)信息全面、規(guī)范地呈現(xiàn)在調(diào)度中心并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[1]。“一體化”的高水平建設(shè)需要高質(zhì)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取決于變電站遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)的遙信、遙測(cè)等信息。遠(yuǎn)動(dòng)裝置將站內(nèi)斷路器位置等狀態(tài)量、電流電壓等模擬量以轉(zhuǎn)發(fā)表形式上送調(diào)度監(jiān)控中心，完成電網(wǎng)“一體化”監(jiān)控[2]。

南方電網(wǎng)編印了標(biāo)準(zhǔn)[3]來(lái)約束遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)信息的上送，但大部分變電站轉(zhuǎn)發(fā)信息仍不能滿足要求，存在不全面、不規(guī)范等問(wèn)題，需要進(jìn)行核查、梳理整改，工作的核心在于對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)篩查遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表。對(duì)地級(jí)電網(wǎng)的變電站規(guī)模而言，核查梳理的工作量巨大且過(guò)程中存在大量非核心步驟的重復(fù)性操作。本研究對(duì)信息核查過(guò)程進(jìn)行了拆解，分析了實(shí)際需求，基于Python和Qt實(shí)現(xiàn)非核心步驟的自動(dòng)操作，極大地減輕了工作強(qiáng)度。

1 需求分析

1.1 人工梳理概況

南方電網(wǎng)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將變電站按電壓等級(jí)分類、以間隔為單位，詳細(xì)約束了主變高中低、線路、容抗器等間隔遙測(cè)、遙信的命名規(guī)范以及信息完整性要求，對(duì)于智能站的遙測(cè)、遙信做了特殊要求[4-5]。需要注意的是，不同電壓等級(jí)的變電站，相同電壓等級(jí)間隔的信息轉(zhuǎn)發(fā)要求存在差異。

人工梳理是以上述標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，檢查轄區(qū)內(nèi)所有變電站遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表。首先依照標(biāo)準(zhǔn)制作變電站規(guī)范信息表，然后按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行核查并標(biāo)注問(wèn)題，最后匯總?cè)締?wèn)題，形成報(bào)告并安排整改。

工作人員梳理并匯總形成報(bào)告的難點(diǎn)及重復(fù)性工作如下。

(1) 按標(biāo)準(zhǔn)核實(shí)某變電站的所有間隔，以間隔為單位形成該變電站規(guī)范信息表，該表完整、規(guī)范地涵蓋了該站需要上送的所有遙信遙測(cè)；

(2) 根據(jù)信息表，逐間隔從遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表中查找該間隔要求的信息，將轉(zhuǎn)發(fā)序號(hào)、信息描述等復(fù)制到標(biāo)準(zhǔn)信息表中并標(biāo)注已知的問(wèn)題；

(3) 按照格式匯總報(bào)告問(wèn)題。

顯然，判斷遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表中的遙信遙測(cè)是否符合標(biāo)準(zhǔn)信息表要求以及命名是否規(guī)范是核心環(huán)節(jié)，其他的操作如：復(fù)制、粘貼、標(biāo)注、匯總等均為重復(fù)性操作，為非核心步驟，宜設(shè)計(jì)程序替代。

1.2 初步設(shè)計(jì)

自動(dòng)化主站系統(tǒng)中繪制了電網(wǎng)模型，包含變電站電壓等級(jí)及所屬間隔等信息，可用于生成變電站標(biāo)準(zhǔn)信息表。因模型和標(biāo)準(zhǔn)要求之間存在差異，生成標(biāo)準(zhǔn)信息表需要人為干預(yù)，以保證標(biāo)準(zhǔn)信息表的準(zhǔn)確無(wú)誤。輔助程序整體框架，如圖1所示。

圖1 輔助程序整體框架

輔助程序整體流程如下。

(1) 根據(jù)導(dǎo)出的電網(wǎng)間隔模型文件，生成變電站間隔列表；

(2) 根據(jù)間隔列表，人工核實(shí)圖模，自動(dòng)生成規(guī)范要求的全站標(biāo)準(zhǔn)信息表；

(3) 導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)信息表、變電站轉(zhuǎn)發(fā)表，逐間隔核實(shí)轉(zhuǎn)發(fā)表情況；

(4) 全站核查結(jié)果匯總并生成報(bào)告。

Python語(yǔ)言以其突出的簡(jiǎn)潔性、易讀性以及可擴(kuò)展性，備受廣大程序開(kāi)發(fā)者喜愛(ài)，本研究基于Python和Qt設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了相關(guān)腳本、桌面程序[6]。

2 模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2.1 間隔列表生成腳本

標(biāo)準(zhǔn)文件按變電站電壓等級(jí)給出了廠站間隔類別，每一類別對(duì)遙信、遙測(cè)的要求均不相同。為便于標(biāo)準(zhǔn)信息表的生成，需對(duì)變電站所有間隔按照間隔類別羅列，輸出符合標(biāo)準(zhǔn)文件的分類列表。因標(biāo)準(zhǔn)文件對(duì)智能化變電站轉(zhuǎn)發(fā)表有特殊要求，需要判斷變電站是否為智能化變電站，并在列表中予以體現(xiàn)。

從自動(dòng)化系統(tǒng)導(dǎo)出電網(wǎng)模型文件，按電壓等級(jí)、關(guān)鍵字匹配等規(guī)則處理電網(wǎng)模型，羅列各類別包含的間隔，輸出基本符合變電站實(shí)際情況(待人工根據(jù)一次接線圖核證)的間隔列表。腳本最終輸出以變電站為單位的間隔列表csv文件，并按電壓等級(jí)存儲(chǔ)于不同文件夾。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)信息表生成程序

生成標(biāo)準(zhǔn)信息表前，需核實(shí)間隔列表的圖模一致性，并更正列表中命名錯(cuò)誤、不規(guī)范、分類錯(cuò)誤、間隔多缺等進(jìn)行更正，保證最終用于生成全站標(biāo)準(zhǔn)信息表的間隔列表的準(zhǔn)確性。2.1節(jié)中腳本的輸出結(jié)果為csv文件，不便于核對(duì)和修改，故采用Qt繪制人機(jī)交互界面，如圖2所示。

點(diǎn)擊“導(dǎo)入間隔列表”，導(dǎo)入腳本生成的間隔列表，按類別縱向羅列，以便逐類核對(duì)一次接線圖，若間隔列表存在問(wèn)題，直接在單元格中更改。為提高軟件通用性，使其不受調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)品牌的限制，該環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了手工填寫(xiě)間隔列表的功能：點(diǎn)擊“填寫(xiě)220kV/110kV間隔列表”按鈕，分別按標(biāo)準(zhǔn)填寫(xiě)間隔列表即可。填寫(xiě)完成間隔列表后，點(diǎn)擊“生成標(biāo)

圖2 標(biāo)準(zhǔn)信息表生成程序人機(jī)交互界面

準(zhǔn)信息表”，完成該變電站的標(biāo)準(zhǔn)信息表的生成，輸出結(jié)果為excel文件。

標(biāo)準(zhǔn)信息表的生成方式，如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)信息表生成方法示意

按標(biāo)準(zhǔn)文件整理出各電壓變電站間隔遙信、遙測(cè)的具體規(guī)范明細(xì)并以配置文件形式嵌入軟件；梳理各電壓等級(jí)變電站的標(biāo)準(zhǔn)信息表輸出模板，在模板e(cuò)xcel文件中為所有間隔列表中的類別創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的sheet，以便分類、有序存儲(chǔ)該站的所有間隔。

程序首先遍歷間隔列表，選擇對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的輸出模板，按類別復(fù)制遙信、遙測(cè)規(guī)范明細(xì)到輸出模板對(duì)應(yīng)sheet內(nèi)并將明細(xì)中的間隔名更名為相應(yīng)間隔，直至該類別間隔均復(fù)制完成，再開(kāi)始下一類別的間隔明細(xì)復(fù)制過(guò)程，當(dāng)所有間隔類別均復(fù)制完成，則輸出該站標(biāo)準(zhǔn)信息表。

2.3 信息梳理輔助程序

輔助程序的主要功能是剝離梳理過(guò)程中的非核心步驟并通過(guò)程序自動(dòng)完成非核心步驟的操作，如前文所述，非核心步驟包括查找、標(biāo)注等重復(fù)性工作。輔助程序的交互界面，如圖4所示。

圖4 輔助程序人機(jī)交互界面示意圖

程序中，將標(biāo)準(zhǔn)信息表中的每一條遙信、遙測(cè)稱為：“規(guī)則”，將變電站遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表中的遙信、遙測(cè)稱為“匹配項(xiàng)”，界面分為數(shù)據(jù)導(dǎo)入?yún)^(qū)、當(dāng)前狀態(tài)區(qū)、操作區(qū)和操作結(jié)果區(qū)。

2.3.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入?yún)^(qū)

彈出文檔選擇窗口將數(shù)據(jù)輸入過(guò)程圖像化，便于標(biāo)準(zhǔn)信息表中“規(guī)則”和遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表中“匹配項(xiàng)”的輸入。在輸入環(huán)節(jié)，編寫(xiě)設(shè)計(jì)I/O函數(shù)對(duì)csv和excel文件進(jìn)行讀入操作[7]，讀入數(shù)據(jù)后首先檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)信息表和轉(zhuǎn)發(fā)表屬于同一變電站，然后將讀入數(shù)據(jù)按遙信、遙測(cè)分別存儲(chǔ)在相應(yīng)數(shù)組內(nèi)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)信息表中“規(guī)則”的處理，還涉及檢索環(huán)關(guān)鍵詞的提取。

事實(shí)上，輔助程序輸出的文件就是導(dǎo)入的標(biāo)準(zhǔn)信息表excel文件，只是在該文件中補(bǔ)充填寫(xiě)了所有“規(guī)則”是否存在對(duì)應(yīng)“匹配項(xiàng)”以及其他信息，該環(huán)節(jié)需要編寫(xiě)excel的寫(xiě)操作I/O函數(shù)。為便于代碼管理，凡涉及文件讀寫(xiě)操作、輸出保存等操作的函數(shù)均放置在此區(qū)域代碼區(qū)。

2.3.2 當(dāng)前狀態(tài)區(qū)

放置在界面左側(cè)，顯示導(dǎo)入的“規(guī)則”和“匹配項(xiàng)”總數(shù)、完成數(shù)、剩余數(shù)等信息，左側(cè)主框顯示所有的剩余“規(guī)則”，可拖動(dòng)查看。該區(qū)域的附屬函數(shù)主要是界面信息的更新函數(shù)，對(duì)選中規(guī)則、“規(guī)則”及“匹配項(xiàng)”數(shù)據(jù)量、剩余規(guī)則等顯示信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地更新。

2.3.3 操作區(qū)

放置在界面右側(cè)，梳理核對(duì)工作主要是根據(jù)“規(guī)則”的關(guān)鍵詞檢索遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表中的“匹配項(xiàng)”，人工對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行匹配，操作區(qū)的操作如下。

(1) 輸入關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索；

(2) 選擇檢索結(jié)果中符合規(guī)則描述的匹配項(xiàng)；

(3) 確認(rèn)完成匹配工作，對(duì)于未確認(rèn)的檢索和匹配在當(dāng)前階段均可撤銷。

讀入數(shù)據(jù)后，程序自動(dòng)載入第一條“規(guī)則”，用提取到的默認(rèn)關(guān)鍵詞檢索“匹配項(xiàng)”，檢索結(jié)果展示于右側(cè)下拉框，人工在檢索結(jié)果中篩選最匹配的結(jié)果，雙擊結(jié)果填入“選中的匹配項(xiàng)”，點(diǎn)擊“完成匹配”將“規(guī)則”和選中的“匹配項(xiàng)”進(jìn)行關(guān)聯(lián)，結(jié)束本條“規(guī)則”的核查，自動(dòng)進(jìn)入下一條“規(guī)則”梳理，同時(shí)將關(guān)聯(lián)完成的“規(guī)則”和“匹配項(xiàng)”移出規(guī)則數(shù)組和匹配項(xiàng)數(shù)組。

檢索支持多關(guān)鍵詞檢索，多關(guān)鍵詞用空格隔開(kāi)即可，程序開(kāi)始下一條規(guī)則梳理時(shí)，自動(dòng)檢索默認(rèn)關(guān)鍵詞，檢索方式為“OR”運(yùn)算，若對(duì)檢索結(jié)果不滿意，可手動(dòng)輸入新的關(guān)鍵詞組重新“OR”查找，查找范圍為全“匹配項(xiàng)”。當(dāng)檢索結(jié)果較多時(shí)，可以輸入關(guān)鍵詞組對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行“AND”檢索，進(jìn)一步縮小篩選范圍。在“AND”檢索函數(shù)的實(shí)現(xiàn)上采用遞歸方式降低運(yùn)算復(fù)雜度。

2.3.4 操作結(jié)果區(qū)

放置于界面下方，顯示已經(jīng)完成匹配的“規(guī)則”的展示，對(duì)匹配結(jié)果存疑的，可雙擊撤銷該“規(guī)則”的匹配關(guān)系，同時(shí)該“規(guī)則”退回剩余“規(guī)則”下拉框中，將退回的“規(guī)則”和“匹配項(xiàng)”加入規(guī)則數(shù)組和匹配項(xiàng)數(shù)組中。

當(dāng)該變電站的規(guī)則數(shù)組、匹配項(xiàng)數(shù)組中至少一個(gè)為空時(shí)，結(jié)束該變電站的梳理核查工作，提示工作人員并將核查結(jié)果自動(dòng)生成報(bào)告文檔，以excel格式輸出到指定位置。輔助程序的流程圖，如圖5所示。

圖5 輔助程序流程圖

3 總結(jié)

本研究所設(shè)計(jì)的輔助軟件已應(yīng)用于遵義供電局所屬變電站的遙信、遙測(cè)梳理核查工作，顯著提升了工作效率，以含有23個(gè)間隔的某220 kV變電站為例，全過(guò)程人工核對(duì)需要1人1.5個(gè)工作日，采用輔助軟件梳理該站，只需1人1個(gè)小時(shí)左右即可完成全過(guò)程。另一方面，工作人員在梳理過(guò)程不再重復(fù)處理枯燥的復(fù)制、粘貼、匯總等工作，而是全身心投入梳理工作的核心環(huán)節(jié)，減低了心理干擾，提升了梳理質(zhì)量。此外，本軟件適用于其他品牌調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)，具有良好的可推廣性。

另一方面，在輔助軟件的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，某一變電站的相同電壓等級(jí)間隔的遙信、遙測(cè)有很大可能是類似的，因?yàn)檫@些間隔是同批次設(shè)計(jì)、驗(yàn)收、投運(yùn)的，在配置遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)一般采用復(fù)制粘貼再局部修改的方式進(jìn)行配置。輔助軟件在處理此類間隔的梳理核查過(guò)程中，在判斷遙信、遙測(cè)是否符合現(xiàn)行規(guī)范也存在“重復(fù)性”，消耗了部分時(shí)間，在下一步的工作中，可以嘗試添加具有記憶功能的智能判斷機(jī)制，根據(jù)以往的判斷結(jié)果，自動(dòng)完成匹配，進(jìn)一步提升工作效率。