繼電保護(hù)定值單智能化核對系統(tǒng)研究

申 森， 郭靜然， 余小秋， 葛起予， 馬 旭

（國網(wǎng)浙江余姚市供電有限公司，浙江余姚 315400）

0 引言

繼電保護(hù)裝置有著“安全衛(wèi)士”之稱，是確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要裝置，而內(nèi)部定值正確將直接決定著裝置動(dòng)作的可靠性[1]。電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)對定值進(jìn)行整定計(jì)算，然后下發(fā)定值通知單，專業(yè)人員下載打印定值單后，到現(xiàn)場裝置中設(shè)定整定定值，并通過保護(hù)裝置打印出當(dāng)前定值[2]。相關(guān)人員逐一對比整定定值單和裝置定值單內(nèi)容，無誤說明繼電保護(hù)裝置設(shè)置正確。與此同時(shí)，還需要定期對保護(hù)裝置進(jìn)行定值校準(zhǔn)，確保兩者相一致。隨著大電網(wǎng)的發(fā)展，繼電保護(hù)裝置數(shù)量激增，設(shè)備精細(xì)化管理理念不斷普及。而依靠人工核對的方式效率低、工作量大等問題日漸突出，甚至對定值核對的精確度產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致保護(hù)裝置出現(xiàn)錯(cuò)誤行為，不利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)不再適用，急需尋求更高效的核對方式。

1 繼電保護(hù)定值單“三核對”概念

調(diào)控繼電保護(hù)定值單“三核對”指為確保變電站各保護(hù)裝置運(yùn)行定值、各運(yùn)維單位存檔定值單，均與調(diào)控繼電保護(hù)專業(yè)定值整定要求完全一致，須由調(diào)控繼電保護(hù)專業(yè)組織，調(diào)控運(yùn)行班、變電運(yùn)維班、變電檢修班配合，共同完成對專業(yè)保護(hù)定值基礎(chǔ)臺(tái)賬、繼保管理后臺(tái)系統(tǒng)各自存檔和配置的定值單和變電站現(xiàn)場保護(hù)裝置的運(yùn)行定值逐設(shè)備、逐一保護(hù)參數(shù)進(jìn)行一一核對工作[3]。“三方”從架構(gòu)上指調(diào)控中心、變電運(yùn)維和變電檢修；從定值上指繼電保護(hù)專業(yè)要求、各方存檔定值單、裝置運(yùn)行定值。

鞏固電網(wǎng)安全“三道防線”，提高繼電保護(hù)工作的數(shù)字化水平，提高定值單核對工作效率和定值核對的全面性和嚴(yán)謹(jǐn)性，消除核對工作中的人為因素帶來的風(fēng)險(xiǎn)，減輕運(yùn)維檢修工作壓力，已成為當(dāng)前變電站繼電工作面臨的重要任務(wù)。但是，當(dāng)前變電站定值校核多采用人工形式，不僅工作量巨大，而且還容易出現(xiàn)人為失誤，導(dǎo)致漏核、誤核。對此，亟待尋求一種更高效的核對方法。數(shù)字化技術(shù)為其提供了新思路，將傳統(tǒng)分散的核驗(yàn)操作集中于布局合理的文件數(shù)據(jù)里，以文件數(shù)據(jù)解析方式智能化核對參數(shù)。該方案能夠很好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化審核定值單，不僅可以提升變電站定值單審核工作效率，還能減少人力成本。

2 繼電保護(hù)定制單“三核對”現(xiàn)狀

現(xiàn)行“三核對”是采用人工核對模式，調(diào)控中心、變電檢修工區(qū)每年要成立專項(xiàng)核對小組，歷時(shí)1個(gè)月完成全部定值單核對，而且在單筆改定值工作、保護(hù)裝置校驗(yàn)等工作在工作完成前也要進(jìn)行定值單核對。按余姚電網(wǎng)的體量，110 kV 變電站38座、35 kV 變電站10 座，平均每座110 kV 變電站有40 張定值單、每座35 kV 變電站有20 張定值單，余姚電網(wǎng)目前共有1800 張定值單，均需要在1 個(gè)月內(nèi)核對完成。

故該模式人力成本極高、效率十分低下，人工核對中也容易出現(xiàn)漏項(xiàng)、錯(cuò)項(xiàng)、閉鎖保護(hù)，甚至誤改定值等風(fēng)險(xiǎn)，急需要在不改變“三核對”總體工作安排和管理要求下，引入數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)“三核對”機(jī)器自動(dòng)比對，實(shí)現(xiàn)效率提升、正確率提升、基層減負(fù)，意義重大。

3 繼電保護(hù)定值單智能化核對系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

采用RPA 技術(shù)+計(jì)算機(jī)圖形及文字識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)定值單智能化核對。

3.1.1 繼保系統(tǒng)和定值單文件自動(dòng)匹配對比

繼保管理后臺(tái)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和調(diào)控繼電保護(hù)專業(yè)存檔定值單文件的自動(dòng)匹配、數(shù)量校驗(yàn)，定值單參數(shù)提取和比對。

3.1.2 PDF定值單數(shù)據(jù)自動(dòng)提前比對

現(xiàn)場裝置導(dǎo)出的PDF 定值單數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取和保護(hù)參數(shù)查找比對。

3.1.3 模糊冠檢測匹配算法

研究制定模糊關(guān)鍵字匹配算法，首先創(chuàng)建一個(gè)關(guān)鍵字字典，該字典包含所有的關(guān)鍵字，然后在這個(gè)字典中提供針對某個(gè)字符的快速檢驗(yàn)方法。這樣，能夠快速找到相匹配的兩個(gè)文件，并且判斷兩個(gè)文件的文字內(nèi)容是否能一一匹配[4]，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場裝置非標(biāo)準(zhǔn)化命名文件、保護(hù)參數(shù)和基礎(chǔ)臺(tái)賬的精準(zhǔn)匹配。

3.1.4 自動(dòng)編制核對統(tǒng)計(jì)報(bào)表

核對結(jié)束后，通過數(shù)字化技術(shù)自動(dòng)編制核對統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并在原始文件中以直觀圖形顯示錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，便于檢修、運(yùn)維人員整改。

3.2 技術(shù)方案

核對繼保臺(tái)賬、整定單管理系統(tǒng)定值單、調(diào)度臺(tái)存放電子版定值單、運(yùn)行、檢修存放紙質(zhì)定值單、現(xiàn)場裝置定值。

（1）以繼保臺(tái)賬為基準(zhǔn)，核實(shí)整定單管理系統(tǒng)定值單編號(hào)與繼保臺(tái)賬定值單編號(hào)是否一致[5]。核對完成后以變電站為單位出具核對報(bào)告，報(bào)告應(yīng)包含變電站名稱、已核對總條數(shù)、雙方一致條數(shù)、雙方不一致條數(shù)、核對人、核對時(shí)間，不一致內(nèi)容逐條列出。

（2）核實(shí)調(diào)度臺(tái)存放電子版定值單編號(hào)與整定單管理系統(tǒng)定值單編號(hào)是否一致。核對完成后以變電站為單位出具核對報(bào)告，報(bào)告應(yīng)包含變電站名稱、已核對總條數(shù)、雙方一致條數(shù)、雙方不一致條數(shù)、核對人、核對時(shí)間，不一致內(nèi)容逐條列出。

（3）核實(shí)運(yùn)行、檢修班組存放紙質(zhì)定值單編號(hào)與整定單管理系統(tǒng)定值單編號(hào)是否一致。

（4）核實(shí)現(xiàn)場裝置定值與整定單管理系統(tǒng)定值單定值項(xiàng)是否完全一致。核對完成后以保護(hù)裝置為單位出具核對報(bào)告，報(bào)告應(yīng)包含變電站名稱、保護(hù)名稱、已核對總條數(shù)、雙方一致條數(shù)、雙方不一致條數(shù)、核對人、核對時(shí)間，不一致內(nèi)容逐條列出。

（5）總體要求為核對完整性和準(zhǔn)確性必須達(dá)到100%，禁止核對過程中修改基準(zhǔn)文件內(nèi)容。人機(jī)操作流程方便精簡，實(shí)現(xiàn)在“國網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)”電腦端核對，應(yīng)用數(shù)據(jù)不涉及外溢、泄密風(fēng)險(xiǎn)。

使繼電保護(hù)定值單具有規(guī)范化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)定值整定、定值單流轉(zhuǎn)、執(zhí)行、核對、閉環(huán)全流程的自動(dòng)化管理，將核對時(shí)間壓降至一周，提高用工效率，確保“三核對”工作真正切實(shí)貫徹執(zhí)行。

3.3 智能化核對系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)客戶端采用微軟.net framework 4.5 框架，后端數(shù)據(jù)核對采用RPA 技術(shù)+計(jì)算機(jī)圖形及文字識(shí)別技術(shù)，如智能關(guān)鍵字字典、智能搜索服務(wù)、光學(xué)字符識(shí)別（OCR）、機(jī)器人流程自動(dòng)化（RPA）、數(shù)據(jù)挖掘分析對比等。

當(dāng)接受到指令后，由RPA 機(jī)器人自動(dòng)登錄到整定單管理系統(tǒng)，并獲取整定單管理系統(tǒng)定制單信息自動(dòng)與人工選擇的定制單臺(tái)賬信息或現(xiàn)場裝置導(dǎo)出的PDF 定值單數(shù)據(jù)進(jìn)行一一核驗(yàn)，利用光學(xué)字符識(shí)別（OCR）識(shí)別PDF 文件參數(shù)信息，采用模糊關(guān)鍵字匹配算法、智能關(guān)鍵字字典、智能搜索等技術(shù)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。核對完成后，由RPA 機(jī)器人對多種來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、比對、計(jì)算、分析等數(shù)據(jù)加工，輸出一張核對結(jié)果報(bào)告并自動(dòng)發(fā)送至相關(guān)人員。

3.3.1 臺(tái)賬與整定單管理系統(tǒng)核對

繼電保護(hù)臺(tái)賬為所有變電站匯總臺(tái)賬，以excel格式實(shí)時(shí)維護(hù)，臺(tái)賬內(nèi)容包含變電站名稱、保護(hù)名稱、定值單編號(hào)等內(nèi)容。定值單編號(hào)具有唯一性，常用格式有“YY10177”、“NBYY20200055”。

整定單管理系統(tǒng)定值單臺(tái)賬暫不具備導(dǎo)出功能，可按運(yùn)行單位、變電站名稱、定值單編號(hào)等進(jìn)行檢索。定值單編號(hào)原則上與繼電保護(hù)臺(tái)賬中定值單編號(hào)一一對應(yīng)。

3.3.2 調(diào)度電子文檔與系統(tǒng)核對

調(diào)度存放電子版定值單以PDF 格式按變電站分類保存。文件名稱相對規(guī)范，但格式不完全一致，常用格式有間隔名稱+編號(hào)（T350 道口YY15273）、編號(hào)+ 變電站名稱+ 間隔名稱（NBYY20190007-安陽變-谷家T404-線路保護(hù)-PCS-9611D）等。

3.3.3 裝置定值與整定單管理系統(tǒng)定值單核對

整定單管理系統(tǒng)可按保護(hù)裝置分別下載excel格式定值單。早期定值單部分為word、PDF 格式，優(yōu)先實(shí)現(xiàn)excel格式。

裝置定值通過變電站后臺(tái)機(jī)按保護(hù)裝置分別下載PDF 格式定值單。定值單內(nèi)容順序上與整定單管理系統(tǒng)下載excel格式定值不一定完全對應(yīng)，部分?jǐn)?shù)據(jù)量綱（單位）、進(jìn)制存在差別。

4 繼電保護(hù)定值單智能化核對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

傳統(tǒng)定值單核驗(yàn)?zāi)Ｊ叫枰^保人員逐一打印出變電站保護(hù)裝置定值再進(jìn)行核對，如果兩人對一套保護(hù)裝置進(jìn)行核驗(yàn)，所需時(shí)間不低于20 min。而且，紙質(zhì)定值單管理上難度更大，加之?dāng)?shù)量較多，極易出現(xiàn)漏核對。此外，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中參數(shù)發(fā)生變化，還需要對原本紙質(zhì)單進(jìn)行替換，無疑增加了工作量。

使用數(shù)字化核對繼電保護(hù)定值單，在集控室內(nèi)召喚全站40 臺(tái)保護(hù)裝置的定值僅需5 min 左右，每條定值核驗(yàn)且獲得對比結(jié)果所需時(shí)間大概為10 min。倘若設(shè)備進(jìn)行定值核對時(shí)需要先進(jìn)行定值修改，則通過上位機(jī)對該臺(tái)裝置定值進(jìn)行召喚，整個(gè)過程僅需2 min。

若變電站每套保護(hù)裝置包含一個(gè)區(qū)的保護(hù)定值，一個(gè)變電站有35 套左右的繼電保護(hù)裝置，兩人每天工作8 h參與核驗(yàn)工作，相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同定值校核方法數(shù)據(jù)對比

如表1所示，與人工核對方式相比，數(shù)字化核對能夠明顯提升工作效率，不僅減少了人力和物力的投入，同時(shí)也能使變電站運(yùn)營成本下降。總體而言，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：一是流程規(guī)范。通過該系統(tǒng)操作核驗(yàn)方式更加簡便，而且嚴(yán)格按規(guī)范操作，有效保證了定值核對的可靠性。二是處理速度快。以往人工作業(yè)需要逐條核對，而數(shù)字化核對借助計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)集成化處理，工作效率明顯提升。三是電子存檔。定值單采用電子存儲(chǔ)方式，不僅今后借閱方便，同時(shí)存儲(chǔ)環(huán)境也更加安全，不易出現(xiàn)損壞、丟失等情況，有利于繼電保護(hù)可靠性的提升。

5 結(jié)束語

綜上所述，采用數(shù)字化核對工作效率明顯提升，識(shí)別速度快、準(zhǔn)確度高，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，還能夠很好地降低傳統(tǒng)校核過程中人為出錯(cuò)的幾率，運(yùn)維人員工作量降低，有效提高工作效率，為變電站工作開展創(chuàng)設(shè)了穩(wěn)定有利的條件。