基于Python的遙信抑制分析系統

胡東林，馬潤松，張中仁，王 娟

（云南電網有限責任公司昆明供電局，云南 昆明650011）

調控一體化實施后，調控中心收到的遙信量顯著增加，監視人員面臨的壓力隨之增大。正常情況下，遙信抑制能夠減少大量無關信號的上送，確保監盤質量。同時會在檢修工作完工等滿足條件要求后，恢復遙信抑制使遙信正常發出；但若未及時恢復，將會導致漏監信號以至于造成設備故障，影響電網的安全穩定運行。

目前防止遙信抑制未及時恢復的途徑主要為：途徑一，通過監盤系統本身具有的遙信抑制查詢功能查看遙信抑制的情況[1-2]；途徑二，通過管理手段開展，即在遙信抑制時進行相關記錄，遙信恢復后對記錄閉環，按值移交。通過途徑一查詢取決于系統開發時的功能完善情況，由于系統本身原因，處于遙信抑制查看界面時，監視系統反應變慢，界面可能會非正常關閉。通過途徑二能從本質上杜絕遙信抑制后未及時恢復的情況，具體情況要看執行的剛性，但管理人員依然無法就遙信抑制及恢復情況進行抽查，缺乏分析評估的依據。

1 系統設計

現研究一種基于Python 的遙信抑制分析系統，系統采用Python 語言進行程序編寫，使用PyQt5 庫進行系統界面開發，首先通過cx_Oracle 庫，連接OP_YX、OP_BAY 數據表并讀取數據；其次尋找被抑制的廠站、間隔、遙信信號，通過三者之間的邏輯關系處理，從而判斷該廠站、間隔、遙信是否被抑制；然后將相應的數據內容通過界面展示或文檔下載兩種方式進行導出，供使用者查詢分析，最終通過PyInstaller 庫打包為可執行文件，以便該系統能夠快速復制到其他電腦操作使用。系統總體設計如圖1所示。

圖1 系統設計圖

2 實施方案

2.1 程序編寫

本系統程序開發時采用的cx_Oracle、PyQt5、PyInstaller庫均為Python語言的第三方庫，在開發時需要單獨安裝。采用cx_Oracle庫訪問Oracle數據庫API 來實現數據的查詢工作；使用PyQt5庫[3]，能夠將代碼指令以人機交互界面的方式呈現，使用者點擊軟件按鈕即可開始查詢，降低了使用門檻；同時為了方便使用；通過openpyxl 庫將查詢得到的文本導出為Excel文檔格式，且支持一鍵導出；為了保證在其他電腦上進行使用時不需要再安裝Python 及其相關的第三方庫，采用PyInstaller 庫將Python 編寫后的程序進行封裝，打包生成綠色安裝包或者單個可執行文件，方便將系統安裝到其他辦公電腦進行操作。

2.2 數據讀取

當前調控一體化系統采用OPEN3000 系統，相關四遙量信息均實時存儲于電力自動化系統二次系統安全Ⅰ區中，且根據調控要求會定時下發至安全Ⅲ區。為確保操作及數據安全，只能從安全Ⅲ區讀取數據，通過識別，遙信抑制與恢復、廠站抑制與恢復、遙信封鎖與解除操作相關數據存儲在OP_YX數據表中，間隔抑制與恢復操作相關數據存儲在OP_BAY數據表中。

如表1 所示，OP_YX 中存儲著大量的其他無關信號，故通過數據表中STATUS 列屬性剔除無效數據（遙信確認、光字牌確認、信息不全），只保留有效數據進行讀取，提升系統運行速度。

表1 2020年08月OP_YX數據量分析表

如表2 所示，OP_BAY 中數據量相對較少，只涉及到間隔的抑制與恢復、掛牌與摘牌，同樣通過數據表中STATUS 列屬性剔除無效數據（掛牌、摘牌），只保留有效數據進行讀取。

表2 2020年08月OP_BAY數據量分析表

為了能方便地從Oracle數據庫中讀取相關數據，在安裝好Oracle 用戶端以及cx_Oracle 庫，設置好cx_Oracle.makedsn、cx_Oracle.connect條件后，系統通過Python 調用cx_Oracle 函數，cx_Oracle 動態加載Oracle用戶端來讀取數據庫。

2.3 算法研究

在OP_YX 數據表中，遙信封鎖分、遙信封鎖合、解除封鎖信號分別對應STATUS 列值1、2、3，遙信置數分、遙信置數合信號分別對應STATUS 列值4、5，告警抑制、告警恢復信號均對應STAUS列值7，廠站告警抑制、廠站告警恢復信號分別對應STATUS 列值19、20。在OP_BAY 數據表中，間隔告警抑制、間隔告警恢復信號分別對應STATUS 列值1、2。由于遙信置數分、合信號只會暫時將遙測用某個值代替，實際數據更新后自動解封并恢復，所以不在遙信抑制查找之列。

就信號本身而言，若要信號恢復正常，遙信封鎖分、合信號后，須有解除封鎖信號，告警抑制信號后須有告警恢復信號，間隔告警抑制信號須有間隔告警恢復信號，廠站告警抑制信號后須有廠站告警恢復鎖信號。遙信抑制方面，單條遙信告警抑制、間隔告警抑制、廠站遙信封鎖之間也存在從屬關系，若廠站告警抑制，則其包含的所有間隔、遙信均無法發出信號，若間隔遙信抑制，則其包含的所有遙信無法發出信號；遙信恢復方面，間隔告警恢復與單條遙信恢復存在一定控制關系，如間隔恢復時間晚于間隔中遙信抑制時間，則遙信將一起恢復，但不會有遙信恢復操作的信號；如間隔恢復時間早于間隔中遙信抑制時間，則遙信仍將處于抑制狀態；由于在OPEN3000 系統中，廠站告警恢復與間隔恢復、遙信恢復屬于不同的域，故無相關的控制關系。

首先用distinct 函數從Oracle 數據庫中取出去重后的列表，即從OP_BAY、OP_YX 中分別取出以BAY_ID、 YX_ID 為 關 鍵 字 的 列 表bay_id_list、yx_id_list；其次從兩個數據表中分別導出間隔操作記錄bay_rec、遙信操作記錄yx_rec，并按時間從近到遠的順序排列，然后建立op_bay_list、op_yx_list，以分別代表間隔、遙信處于抑制狀態的清單，初始狀態為空列表，最后開始開關間隔恢復與遙信告警恢復的邏輯關系，用來判斷遙信和間隔是否處于抑制狀態。

在判斷完某個遙信處于抑制狀態后，還需要判斷之后的時間段內其所屬間隔是否有間隔告警恢復的操作，若有則應將此遙信抑制從op_yx_list列表中刪除。

通過上述邏輯處理，最終得到的op_yx_list 與op_bay_list 即為符合實際情況的遙信抑制信號與間隔抑制信號列表。

2.4 數據導出

為方便管理人員或監視人員等使用者進行數據的追溯、分析等操作，分析系統提供了文檔導出功能，Python處理Excel的第三方庫主要有xlwt、xlrd、openpyxl等，xlwt庫支持對xls等Excel文件的寫入，xlrd庫支持對xls等Excel文件的讀取，openpyxl庫支持對xlsm、xlsx 等Excel 文件的讀寫。系統采用openpyxl 庫，通過建立Workbook，對Excel 進行數據寫入操作。反映在系統界面中，用戶通過點擊“直接生成文檔”按鈕，可將查詢數據直接導出為Excel文檔。

2.5 功能模塊及界面展示

軟件系統運行所需的系統配置：Windows7（32/64 位）或Windows10，電腦需安裝Oralce Database Client，以保證驅動正確安裝，軟件能夠正確調用用戶端并連接數據庫讀取數據。

系統主要包含2種抑制查詢功能，主界面如圖2所示。

“當前抑制查詢”功能，此種方式下，只展示查詢時間段內，哪些遙信、間隔、廠站處于告警抑制或封鎖狀態，以及相關的匯總情況，便于監視人員快速查看當前信息，判斷是否有誤抑制的信號并采取措施。

“恢復與抑制查詢”功能，此種方式下，會展示查詢時間段內，遙信、間隔、廠站告警抑制與恢復情況、遙信封鎖與解封情況，便于管理人員或監視人員進行追溯、統計或分析。

圖2 主界面圖

系統支持直接導出到文檔，選好查詢內容后，點擊主界面上“直接生成文檔”按鈕，將直接生成Excel 文檔到本地，其內容與界面展示內容完全一致，便于根據分析情況開展下一步的風險管控工作。

3 總結及展望

通過該系統，一是提供了當前處于抑制狀態的遙信，提醒監視人員及時進行告警抑制的恢復操作，防止信號無法上傳導致的信號漏監視；二是實現了遙信抑制與恢復操作的詳情展示，提供了遙信抑制的追溯功能；三是辦公區電腦操作，解決了占用生產區監控資源導致系統緩慢或非正常關閉的問題。

遙信抑制是調控工作中的一個正常環節，但如果沒有及時恢復抑制或未發現哪些遙信處于抑制狀態，則可能導致嚴重的電網或設備問題，該遙信抑制分析系統應用于調控中心監視人員或管理人員，可防止誤抑制遙信，有效降低遙信漏發導致漏監視從而引發的安全風險。