一種基于神經網絡電網操作票自動審核軟件的研發與應用

云南電網有限責任公司玉溪供電局 唐偉 雷亞蘭 李少華 王文杰 韓宗寶

1 引言

南方電網2010 年至2021 年共發生了31 起誤操作及造成類似后果的事件，上述誤操作中大約70%與操作票有關。2021 年以來，系統內外多個單位相繼發生多起誤操作事件，嚴重威脅電網的安全穩定運行，防誤操工作形勢異常嚴峻。

2 現狀分析

在對電力設備進行人工操作前需要開取操作票，操作票的正確性依賴人工審核人及五防把關，但是不同工作人員的技術水平和工作責任心存在較大差異，難以避免整個流程過程中不出現錯誤[1]。另外五防校核也只能對一次設備做出操作順序的校驗，也會存在部分異常不能及時發現的問題。2021 年，玉溪局人工檢查已歸檔的操作票發現519 份存在錯誤，確保操作票的正確性一直是工作的重點和難點。

2.1 操作票正確率分析

玉溪局變電站數量已達123座，隨著電網規模的擴大，操作量逐年遞增，變電操作票數量由2020年的2萬份大幅躍升至2021年的2.8萬份，各式各樣的設備和特殊的運行方式考驗著變電操作的安全性。在問題未能充分暴露的前提下，不正確操作票已由2020年的281份大幅躍升至2021年的519份，現有的管理方法和技防措施已暴露出明顯的不足和不適應。玉溪供電局僅典型操作票就有4.7萬份，單份操作票項數可達150項。人的個體業務素質能力差異導致審核操作票容易出現疏漏。主要操作票不正確率由2020 年的1.405% 增長至1.854%，同比增幅達31.9%，操作票正確率形勢不容樂觀。

2.2 操作票審核效率分析

生產技術部應每月組織對運行部門的現場電氣操作票執行情況進行檢查，安全監管部應每月對運行部門的現場電氣操作票執行情況進行抽查。但由于月度操作票檢查工作量大（生產技術部、變電運行所所部每個月需要檢查2000份左右的操作票，每個班組每個月需要檢查200份左右的操作票），操作票審核邏輯繁雜，加之人員技術技能水平差異，月度操作票檢查質量參差不齊。班組月度檢查平均每張操作票審核時間為12.6min，每月將花費42h對班組操作票開展審查，對班組工作形成負擔。

3 一種基于神經網絡的電網操作票自動審核軟件研發

3.1 一種基于神經網絡的電網操作票自動審核軟件設計目標

針對本課題需要標準化、工業化快速批量正確無誤審核操作票，提高變電站操作正確性和審核快速性的實際問題。機器人自動化技術強大的運算能力和學習能力，人工審核存在較大的提升正確率空間和降低耗時裕度。設置目標值為發現不正確操作票數增加200%，操作票月度檢查時間降低90%。

目標可行性分析，機器人自動化技術和神經網絡技術為操作票智能審核提供了技術支持。操作票項目表現形式固定為機器人自動審核提供了可行性條件。操作票作為操作設備的主要文檔票據，其內容格式有一定的規矩可循。

3.2 一種基于神經網絡的電網操作票自動審核軟件原理

對將軟件分為三大功能組成模塊和校驗數據庫，分別是操作票內容提取模塊、錯誤信息提取功能模塊和異常操作定級功能模塊。根據裝置的各個模塊功能要求，對三個功能模塊的組件進行進一步細化，并進行邏輯整理、設計。以RPA軟件機器人開發工具、Python 計算機語言、BiLSTM-CRF 神經網絡模型為技術依托進行軟件設計[2-3]。

首先通過流程創造者搭建電網操作票智能審核流程機器人，機器人將按照預定流程通過瀏覽器登錄內網完成操作票爬取任務，爬取出的操作票將通過神經網絡模型完成錯誤信息提取及異常操作等級劃定，深度學習模型中包含python錯誤信息提取程序和python異常操作等級劃定程序，錯誤信息提取程序內的邏輯判斷函數將判斷為錯誤的操作票信息輸出到txt 文檔中，txt 文檔又供異常操作等級劃定程序使用，最終輸出異常操作等級，依據錯誤信息及異常操作等級能夠制定出相應的處理建議。

操作票自動審核軟件功能組成模塊如圖1所示。

圖1 操作票自動審核軟件功能組成模塊

傳統人工三審和智能四審流程如圖2所示。

圖2 傳統人工三審和智能四審流程

操作票自動審核軟件功能流程如圖3所示。

圖3 操作票自動審核軟件功能流程

操作票自動審核軟件如圖4所示。

圖4 操作票自動審核軟件

3.3 一種基于神經網絡的電網操作票自動審核軟件優點

一是經濟性，軟件結構簡單，開發便宜，邊界成本低。

二是操作性，運行人員按操作流程打開并配置軟件，同時打開內網系統操作票模塊即可開展自動審核。

三是美觀性，外觀簡潔，美觀度較高。

四是后期維護，一種基于神經網絡的電網操作票自動審核軟件，各個連接部位比較簡單，相對易于生產，后期維護比較簡單。

4 實操驗證

2021年，操作票智能審核尚未應用，操作后人工審核發現519 份操作票存在錯誤。操作票智能審核程序研發成功后，對2021年操作票開展復查，發現1749 份操作票存在錯誤，比人工審核多發現1230 份錯誤操作票，是人工審核發現問題的3.36 倍。操作票智能審核大幅減少不正確操作票流入執行環節。2022 年（1～10月），各變電站累計開展18706 份操作票智能審核，提前發現并糾正了1778 份操作票的2387 個問題，實現從源頭管控誤操作風險。經過不斷完善校驗規則，后期使用的5744 次，審核出的問題準確率達100%。2022 年至今，玉溪局各變電站未發生誤操作或不安全事件。

實現7×24h操作票審核。機器與人不同，機器無須休息，可有效利用下班或夜間開展操作票智能審核。實現操作票月度檢查時間大幅減少。班組月度檢查花費時間由人工的42h 降低至智能審核的1h，審核時間減少97.6%。實現操作票執行前審核時間大幅減少。以220kV主變停電操作為例，單份操作票項數在150 項左右，操作票執行前審核時間由人工“三審”的1800s（30min）降低至智能審核的15s，審核時間減少99.2%。實現典型操作票審核時間的大幅減少。截至2022 年10月31日，玉溪局有47178 份典型操作票，典型操作票審核時間由人工的6290 小時降低至智能審核的197h，審核時間減少97%。

在操作票審核過程中使用本軟件進行智能審核，能提前發現并糾正操作票問題，有效提高審核的準確率、提升操作票的檢查效率、減少操作票檢查時間、提高操作票正確率，發現問題操作票數增加200%，實現從源頭管控誤操作風險。目標一是發現不正確操作票數增加200%完成。完成目標二是降低操作票審核時間90%完成。

正確率效果對比如圖5所示。

圖5 正確率效果對比

操作前操作票審核耗時如圖6所示。

圖6 操作前操作票審核耗時

月度檢查操作票審核耗時如圖7所示。

圖7月度檢查操作票審核耗時效果對比

典型操作票審核耗時如圖8所示。

圖8 典型操作票審核耗時

5 結語

玉溪供電局將充分總結操作票智能審核建設和運用的經驗，以問題導向開拓創新，持續不斷升級迭代程序和邏輯校驗庫，逐步實現替代人工審核和五防校核，最終實現云端部署。并以操作票為基礎研發工作票、生產計劃等的校驗程序。同時將工作重心從程序的建設向高質量應用轉變，不斷提升操作票智能審核運用效能，推動防誤操向智能化、數字化轉變，最終實現變電防誤操源頭化、智能化，為云南電網打造名片、推進本質安全型企業建設貢獻力量，筑牢安全底線。